SU802826A1 - Измеритель углового положени валадВигАТЕл ВНуТРЕННЕгО СгОРАНи - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерител м углового положени  вала двигател  внутреннего сгорани  (ДВС), предназначенного дл  получени  информации об угле поворота и скорости вращени  вала в виде электрических импульсов.

Известны измерители углового положени  вала двигател  внутреннего сгорани , содержащие зубчатый диск, датчик, формирователь угловых импульсов и первый выход, св занные последовательно, причем диск жестко св зан с валом двигател  1.

В таких измерител х при работе имеет место существенна  задержка импульса начала отсчета относительно угловых импульсов при больших скорост х вращени  из-за индуктивного характера выходного сопротивлени  датчиков, что приводит к дополнительной ощибке в определении углового положени  вала ДВС.

Известный измерители углового положени  вала двигател  внутреннего сгорани , содержащие зубчатый диск, датчик, фюрмирователь угловых импульсов и первый выход , св занные последовательно, а также диск с зубом начала отсчета, датчик и формирователь импульсов начала отсчета, соединенные последовательно, и второй выход, причем оба диска жестко св заны с валом двигател  2.

Недостатком этих измерителей  вл етс  существенна  задержка (несинфазность) импульса начала отсчета относительно угловых импульсов при больщих скорост х вращени  вала ДВС, что приводит к увеличению погрещности определени  углового положени  вала и нарушению необходимого совпадени  угловых импульсов и импульсов начала отсчета.

Целью насто щего изобретени   вл етс  уменьшение погрешности измерени  углового положени  вала путем снижени  несинфазности угловых импульсов и импульсов начала отсчета при больших скорост х врашени  вала.

Цель достигаетс  тем, что измеритель снабжен схемой задержки, содержащей первый и второй входы, причем, первый соединен с выходом формировател  угловых импу.льсов параллельно первому выходу, а второй включен между выходом формировател  импульсов начала отсчета и вторым выходом измерител . Измеритель содержит тактируемый Д-триггер, первое и второе дифференцирующие устройства и схемы И, НЕ и ИЛИ, причем, информационный вход триггера непосредственно , вход установки нул  - через первое дифференцирующее устройство, один из входов схемы И - через схему НЕ подключены параллельно к первому входу схемы задержки, синхронизирующий вход триггера и другой вход схемы И подключены параллельно ко второму входу схемы задержки , выход триггера - через второе дифференцирующее устройство св зан с одним входом схемы ИЛИ, выход которой объединен со вторым выходом измерител , другой вход соединен с выходом схемы И, а вход установки единицы триггера объединен с выводом нулевого потенциала. В варианте исполнени  измеритель содержит тактируемый Д-триггер, первое и второе дифференцирующие устройства и схемы И, НЕ и ИЛИ, причем вход установки нул  триггера через первое дифференцирующее устройство и схему НЕ подключен к первому входу схемы задержки, с которым через схему И св зана одним из входов схема ИЛИ, выход которой объединен со вторым выходом измерител , другой вход через второе дифференцирующее устройство соединен с выходом триггера, при этом информационный вход триггера подключен к выходу схемы НЕ, синхронизирующий вход параллельно с другим входом И св зан со вторым входом схемы задержки, вход установки нул  объединен с выводом нулевого потенциала. На фиг. 1 дан пример первого варианта исполнени  измерител  углового положени  вала ДВС; на фиг. 2 представлены угловые эпюры, по сн ющие принцип действи ; на фиг. 3 - второй вариант исполнени  измерител . Эквивалентна  схема индукционного датчика может быть представлена в виде последовательного соединени  идеального источника ЭДС, индуктивности L датчика и входного сопротивлени  R формировател  (выходна  емкость, внутреннее омическое сопротивление датчика и входна  емкость формировател  не уч и ываютс  в силу относительной малости их значений).Дл  датчика угловых импульсов форма .ЭДС - квазисинусоидальна , дл  датчика импульсов начала отсчета - импульсна , двухпол рна . В первом случае фазовый сдвиг между ЭДС и напр жением на сопротивлении R определ етс  как и„ arctg4 ii-S где п - скорость вращени  диска; Z-число зубьев венца диска. Дл  импульсов начала отсчета временна  задержка определ етс  по формуле дл  интегрирующей LR-цепи задержка THO. приведенна  к фазовому сдвиryUrto частоте 2 цпг, имеет вид Ц,о блпгДл  п О но всегда больще 7,, , причем при увеличении значени  п разность ди 17цд - и, увеличиваетс  и при больших значени х п абсолютное значение AV становитс  соизмеримо с приведенным рассто нием между двум  соседними зубь ми венца, т. е. .iL-,,,, кTN Пор дковый номер угловых импульсов, соответственно угловое положение вала в электронной системе зажигани  определ етс  по взаимному расположению угловых импульсов и импульса начала отсчета, при этом также необходимо выполнение определенных условий по совпадению этих импульсов. Так например, первым по нумерации считаетс  тот угловой импульс, который совпадает с импульсом начала отсчета, или, например угловой импульс обозначаетс  номером один, если он следует первым после прохождени  импульса начала отсчета, но при этом импульс начала отсчета должен быть в паузе между угловыми импульсами номер Z и номер один. Следовательно, существенное изменение взаимного расположени  информационных импульсов, их несинфазность, при изменении скорости вращени  вала ДВС приводит к нарущению необходимой логической последовательности этих импульсов. Если при обработке информации используютс  удвоенные угловые импульсы, то указанна  несинфазность приводит к ощибке в определении номера удвоенного углового импульса , т. е. к увеличению погрещности измерени . Компенсаци  возникающей несинфазности путем изменени  значений Z, R и L или создани  противоположного начального смещени  импульса начала отсчета приводит к нежелательным последстви м. Так уменьщение числа зубьев Z приводит к пропорциональному увеличению погрещности воспроизведени  заданных характеристик системой зажигани , уменьщение L - к уменьщению диапазона рабочих оборотов системы зажигани , увеличение R - к уменьщению помехоустойчивости , а создание начального смещени  - к значительному ужесточению требований на точность изготовлени  и установку датчиков, что трудно осуществить в услови х крупносерийного производства. Измерительно углового положени  вала ДВС состоит из зубчатого диска 1 и диска 2 с зубом начала отсчета, жестко св занных с валом ДВС, датчика 3 угловых импульсов, работающего совместно с зубчатым диском 1, датчика 4 импульсов начала отсчета, работающего совместно с диском 2, формировател  5 угловых импульсов, нормирующего импульсы с датчика 3, формировател  6 импульсов начала отсчета, нормирующего импульсы с датчика 4 и схемы 7 задержки, имеющей два входа. На первый вход (Bxi) (фиг. 1, 3) схемы 7 задержки подаютс  угловые импульсы с формировател  5, на второй вал (B;tj} - импульсы начала отсчета с формировател  6. Измеритель имеет два выхода, с которых информаци  поступает далее в систему зажигани : первый выход (&bixi), с которого поступают угловые импульсы , и второй выход Выхг, ), с которого поступают импульсы начала отсчета. Схема 7 задержки состоит из тактируемого Д-триггера 8, первого дифференцирующего устройства 9, второго дифференцирующего устройства 10, двухвходовой схемы ИЛИ 11, двухвходовой схемы И 12 и схемы НЕ 13. В первом варианте исполнени  схемы 7 задержки (фиг. 1) импульсы с формировател  5 подаютс  на информационный вход (вход триггера 8, на один из входов схемы НЕ 13 и через дифференцирующее устройство 9 - на вход установки нул  (вход R) триггера 8; импульсы с формировател  6 поступают на вход синхронизации (вход С) триггера 8 и на второй вход схемы И 12, при этом на один из входов схемы ИЛИ 11 сигналы поступают с выхода схемы И 12, а на другой вход - через дифференцирующее устройство 10 с выхода триггера 8, а вход установки единицы (вход S) триггера 8 заземлен. Импульсы , поступающие с выхода схемы ИЛИ 11,  вл ютс  выходными импульсами схемы 7 задержки. Во втором варианте исполнени  схемы 7 задержки (фиг. 3) импульсы с формировател  5 угловых импульсов подаютс  на вход R триггера 8 через схему НЕ 13 и дифференцирующее устройство 9, при этом один из входов схемы И 12 непосредственно соединен с выходом формировател  5.

При малых скорост х вращени  дисков 1 и 2 (Птьп.) на выходе триггера 8 формируютс  импульсы Ит(фиг. 2) передний фронт которых определ етс  моментом по влени  импульса начала отсчета на входе С триггера 8, а задний - моментом прихода на вход R триггера 8 очередного импульса Uj с выхода дифференцирующего устройства 9; импульсы Uj), формируютс  по заднему фронту угловых импульсов Uy4, поступающих с выхода формировател  5 и обычно имеющих вид меандра. На выходе второго дифференцирующего устройства 10 формируютс  импульсы из)г J соответствующие заднему фронту импульсов Um, . Импульсы через схему ИЛИ 11 проход т на выход схемы 7 задержки и  вл ютс  выходными импульсами начала отсчета UHOJ измерител  углового положени  вала ДВС. Импульсы Сноз по отнощению к заднему фронту угловых импульсов Uyi, имеют незначительную задержку ДУз (фиг. 2), определ емую инерционностью триггера 8 и схемы ИЛИ 11, т. е. совпадени  импульсов УНОЗ и Uy, не происходит: по отнощению к значени м несинфазности fy, и uY задержка А Pj может быть приравнена ну лю. На другом входе схемы ИЛИ 11 сигналы Uc отсутствуют, так как на входы схемы И 12 аоступают не совпадающие по времени импульсы UHO и угловые импульсы инвертированные схемой НЕ 13 . При ц больших скорост х вращени  дисков 1 и 2 (п-так.) возникает задержка импульса UMO относительно импульсов и импульс LJ на выходе триггера 8 отсутствует, так как в момент прихода на вход с триггера 8 импульса UHO, на входе Р триггера 8 сигнал 5 отсутствует. В этом случае происходит совпадеш1е инвертированных угловых импульсов Uytf и импульса начала отсчета Оно на входах схемы И 12, на выходе схемы И 12 вырабатываютс  импульсы Uc , последние через схемы ИЛИ 11 проход т на выход схемы 7 задержки и  вл ютс  выходными импульсами начала отсчета UHOA измерител  углового положени  вала ДВС. Таким образом, при несинфазности импульсов начала отсчета UHO и угловых импульсов Uy, 5 менее периода следовани  угловых импульсов вдцИ расположении импульса UHO в интервале, ограниченном передними фронтами соседних угловых импульсов дл  всего диапазона скоростей вращени  дисков 1 и 2, что достигаетс  выбором параметров датчиков 3 и 4, формирователей 5 и 6 и начальной установкой зуба начала отсчета на диске 2, первый вариант исполнени  измерител  обеспечивает расположение выходного импульса начала отсчета UHOI в проJ межутке между соседними угловыми импульсами , при этом несинфазность угловых импульсов UYV и импульса не превышает 9,/2, в,,/2.

Второй вариант исполнени  измерител  ц (фиг. 3) обеспечивает совпадение выходного импульса начала отсчета UHOIC соответствующим угловым импульсом, в этом случае дл  п, импульс UHO расположен в промежутке между угловыми импульсами, что достигаетс  соответствующей установкой 5 зуба начала отсчета на диске 2. При малых скорост х вращени  дисков 1 и 2, как и в первом варианте исполнени  измерител , выходной импульс начала отсчета и Ива формируетс  с помощью триггера 8, дифференцирующих устройств 9 и 10 и схемы ИЛИ И,причем на вход D триггера 8 и вход первого дифференцирующего устройства поступают инвертированные угловые импульсы, которые соответствуют импульсам (фиг. 2. При Птак сигнал на выходе триггера 8 отсутствует, происходит совпадение импульсов UMO и угловых импульсов , поступающих с выхода формировател  5 (соответствуют импульсам U,, (фиг. 2), на выходе схемы И формируютс 

импульсы Uc , последние через схему ИЛИ 11 проход т на выход схемы 7 задержки. Сравнение эпюр сигналов Uvtt, UHOS и удвоенных угловых импульсов . дл  и показывает, что введение схемы 7 задержки в измеритель позвол ет сохранить однозначность определени  номера импульсов , так, если прин ть за начало отсчета импульс , первый импульс А (фиг. 2) сохран ет свой номер лишь дл  fitnex f tnl-H первым за импульсом UHO будет следовать угловой импульс Б. Предложенные варианты исполнени  схемы 7 задержки не ограничивают причин возникновени  и знака несинфазности, при абсолютном значении несинфазности угловых импульсов и импульсов на выходе формировател  импульсов начала отсчета не превышающей период следовани  угловых импульсов несинфазность сигналов на выходе предложенного измерител  не превышает половины значени  9 у.

Таким образом, предложенный измеритель углового положени  вала позвол ет уменьшить несинфазность угловых импульсов и импульсов начала отсчета, возникающую на больщих скорост х вращени , соответственно уменьщить погрещность измерени  углового положени  вала за счет обеспечени  необходимого совпадени  угловых импульсов и импульсов начала отсчета в обычных электронных системах зажигани , впрыска топлива, а за счет обеспечени  однозначности определени  номера углового импульса в указанных системах с удвоением угловых импульсов, все это позвол ет увеличить стабильность и точность воспроизведени  оптимальных экономичных, либо антитоксичных характеристик ДВС системой зажигани , впрыска топлива, т. е. повысить топливную экономичность ДВС, снизить его токсичность.

Испытани  макетных образцов измерител  углового положени  вала двигател  в составе цифровой системы зажигани  дл  ДВС автомобил  ВАЗ-2108 показали, что введение схемы задержки уменьшило погрещность измерени  углового положени  вала ДВС почти в 2 раза.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   . Измеритель углового положени  вала двигател  внутреннего сгорани , содержащий два зубчатых диска, один из которых соединен с датчиком, формирователем угловых импульсов и первым выходом, а другой - с датчиком, формирователем импульсов начала отсчета и вторым выходом, причем оба диска жестко св заны с валом двигател , отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  погрешности измерени  углового положени  вала путем снижени  несинфазности угловых импульсов и импульсов начала отсчета при больших скорост х вращени  вала, измеритель дополнительно снабжен схемой задержки, котора  имеет тактируемый Д-триггер, первое и второе дифференцирующее устройства, схемы И, НЕ и ИЛИ и первый и второй входы, причем первый вход соединен с выходом формировател  угловых импульсов параллельно первому выходу, а второй вход включен между выходом формировател  импульсов начала отсчета и вторым выходом измерител .
2. 2.Измеритель по п. 1, отличающийс  тем, что к первому входу схемы задержки

   параллельно подключены информационный вход триггера, вход установки нул  - через первое дифференцирующее устройство, и через схему НЕ - один из входов схемы И, при этом синхронизирующий вход триггера и другой вход схемы И подключены па раллельно к другому входу схемы задержки, выход триггера через второе дифференцирующее устройство соединен с одним из входов схемы ИЛИ, выход которой объединен со вторым выходом измерител , а другой

   J, вход - с выходом схемы И, и вход установки единицы триггера соединен с выводом нулевого потенциала.
3. 3.Измеритель по п. 1, отличающийс  тем, что вход установки нул  триггера через первое дифференцирующее устройство

   5 и схему НЕ подключен к первому входу схемы задержки, с которым через схему И св зана одним из входов схема ИЛИ, выход которой объединен со вторым выходом измерител , другой вход через второе дифференцирующее устройство соединен с выходом триггера, причем информационный вход триггера подключен к выходу схемы НЕ, синхронизирующий вход параллельно с другим входом схемы И св зан со вторым входом схемы задержки, а вход установки

   5 нул  триггера объединен с выводом нулевого потенциала.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Натент ФРГ № 2010999, кл. 46 к 3/00, 1971.

   2.Патент США № 3923022, кл. 123-117, 1975.

   дых.