Отметчик верхней мертвой точки поршня двигателя внутреннего сгорания

Отметчик верхней мертвой точки поршня двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в электронных приборах, предназначенных для диагностики двигателей. Цель изобретения - повышение точности определения верхней мертвой точки поршня двигателя внутреннего сгорания. Устройство содержит датчик 1 давления, два формирователя 3 и 4 временного интервала, формирователь 5 импульсов, клапан 6 и цифровой пороговый элемент 7. Новым в отметчике является введение дифференциального усилителя 8 и преобразователя 9 напряжения в частоту, а формирователь 4 временного интервала снабжен дополнительным выходом с опорным напряжением. Повышение точности формирования отметки верхней мертвой точки при воздействии помех достигается соответствующей обработкой сигнала давления, полученного при отключенной в цилиндр подаче топлива. Вначале с помощью дифференциального усилителя выделяется часть сигнала в зоне верхней мертвой точки. Затем с помощью преобразователя напряжения в частоту сигнал интегрируется на заданном интервале и уровне. Центр площади сигнала определяет отметку верхней мертвой точки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 С 01 1 23/00!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4425604/24-10 (22) 17.05.88 (46) 07. 12.89. Бюл. Ф 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов и Ленинградский электротехнический институт им. В.И,Ульянова (Ленина) (72) P.À.Èâàøåâ, P.В.Маркелов и Г.Ф.Морозов (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 386298, кл. G 01 Ь 23/30, 1973.

Авторское свидетельство СССР

9 1024767, кл. G 01 Ь 23/30, 1983. (54) ОТМЕТЧИК ВЕРХНЕЙ МЕРТВОЙ ТОЧКИ

ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в электронных приборах, предназначенных для диагностики двигателей.

Цель изобретения — повышение точности определения верхней мертвой точÄÄSUÄÄ 1527532 д1 ки поршня двигателя внутреннего сгорания, Устройство содержит датчик 1 давления, два формирователя 3 и 4 временного интервала, формирователь

5 импульсов, клапан 6 и цифровой пороговый элемент 7. Новым в отметчике является введение дифференциального усилителя 8 и преобразователя

9 напряжения в частоту, а формирователь 4 временного интервала снабжен дополнительным выходом с опорным напряжением. Повышение точности формирования отметки верхней мертвой точки при воздействии помех достигается соответствующей обработкой сигнала давления, полученного при отключенной в цилиндр подаче топлива. Вначале с помощью дифференциального усилителя выделяется часть сигнала в зоне верхней мертвой точки. Затем с помощью преобразователя напряжения в частоту сигнал интегрируется на заданном интервале и уровне. Центр площади сигнала определяет отметку верхней мертвой точки. 1 ил, 1527532

Изобрете1н1е относится к приборостроению и может быггь использовано н электронных приборах, предназначенньсх д 1я диагностики двигателей

13нутреннего сгорания.

Це 1ью изобр .тенин является поныШЕIIIIL тОЧ13оетн ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРХНЕЙ мертвой точки поршня двигателя внут10 реннего сгорания.

На .1ертеже показана структурная электрическая схема предлагаемого отМЕ T IIIÅß, и второй 4 формирователи временного интервала, формирователь 5 импульго11, I;,113",1111 3, цифроной пороговый э11е11ент 7. В1 1лод датчика 1 связан чс.роз ус11лите:1ь 2 с входом формиро13;l I t3IIII 3 Il с с11г над Езным вхОдом фОр

20.-rlIpñ>âàтел» 4. Выход формирователя 3 с13яз 111 IIE Ilîñðåäñi 13åíío с первым управляющим входом клапана 6 и через формиронатель 5 с управляющими нхо25 дами цифрового порогового элемента и формиронс1теля 4, выход которого соединен с0 вторым управляющим входом клапана 6, Выход последнего подключен к счетному входу цифрового пс3рогового элемента 7. В отметчик введены второй усилитель 8 и преобразователь 9 напря;кения в частоту.

Формиронате Зь 4 временного интервалз снаб;кеп дс с очьнстельным выходом.

Иерн1111 1 11торой н:со к1 усилителя 8 соединен1.. соот13етствен11О с выходом усил11тел11 2 и с дополнительным выходом формирователя 4. Выход усилителя 8 через преобразователь 9 связан с сигнальным входом клапана 6.

Отметчи1с имеет выход 10.

35

C>op1IIIpoI3aI eль 4 временного интервала выполнен н ниде преобразователя 11 максимальных значений и комl!apaI op I 12. с.;игнальный и Опорный входы компаратора 12 (один непосредственно, а другой через преобразонатель 111 снязанн с сигнальным входо;1 фар111ронателя 4, выход компаратора 12, выход и управляющий вход преобразователя 11 подключены соответственно к выходу, дополнительному выходу и упранляющему входу формирователя 4.

Усилитель ? является нормирую13сим и при использовании в качестве датчика 1 пьезоэлектрического преобразователя может быть выполнен как по

0тметчик содержит датчик 1 давления, первый усилитель ?, первый 3 15 схеме усилителя напряжения, так и по схеме усилителя заряда.

Формирователь 3 является пороговым устройством с фиксированным порогом срабатывания и может быть выполнен в виде регенератинного компаратора.

Формирователь 4 формирует на своем выходе импульс, длительность которого ранна времени превышения входным сигналом уровня U„, пропорционального максимальному значению 11 входного сигнала, а на дополнительном выходе — указанный уровень V„.

Фиксация уровня U соответствующего текущему значению 11, осуществляется в момент поступления импульса на управляющий вход формирователя 4.

Формирователь 5 по срезу им1 ульса на его входе формирует короткий импульс фиксированной длительности и может быть выполнен н виде одновибратора.

Клапан 6 выполняет функцию трехвходового логического элемента И.

Цифровой пороговый элемент 7 в каждом цикле фиксирует число импульсон, поступивших на его счетный вход, вырабатывает пороговое значение, равное половине зафиксированного числа импульсов, и сравнивает текущее число импульсов с пороговым значением. В момент равенства на выходе цифрового элемента появляется короткий импульс, передний фронт которого соответствует моменту верхней мертвой точки.

Цифровой пороговь:й элемент 7 может оыть выполнен на базе делителя частоты на два и двух реверсивных счетчиков. С приходом очередного сигнала на управляющий вход цифрового порогового элемента режимы счета счетчиков изменяются так, что один из них сбрасывается в исходное нулевое состояние и суммирует, а дру гой вычитает импульсы соответствен1 но частотой — f u f где f — часо о о тота импульсов на счетном входе цифрового порогового элемента. В результате, если за период следования управляющих сигналов поступает

N импульсов, то один иэ счетчиков накапливает число N „ = N/2, равное порогу срабатывания, а другой — обнуляется после поступления на его вход Ы„ импульсон и формирует на вы

5 1527532

6 порог срабатывания U „B зоне верхней мертвой точки, который также поступает на дополн п ельный выход формирователя 4 °

11ри достижении порога срабатывания U„ñëåäóþùèì сигналом даьления формирователь 4 срабатывает и формирует на своем выходе временной ин1О тернал в виде прямоугольного импульса длительностью Т. Этот импульс разблокирует клапан 6 по нторому управляющему входу, и на счетный вход цифрового порогового элемента 7 начинают поступать импульсы с выхода преобразователя 9, частота следования которьгх пропорциональна текущему значению сигнала на выходе усилителя 8.

20 На первый вход усилителя 8 поступает сигнал 1)(Р) с выхода усилителя 2, на второй вход — постоянный пороговый уровень V с дополнительи ного выхода формирователя 4. На ны25 ходе усилителя 8 вырабатывается раэностный сигнал U K(V(P)-U ), коэффициент усиления которого выбирается так, чтобы согласовать амплитуду раэ-. ностного сигнала выше уровня U c и

3р динамическим диапазоном преобразователя 9 напряжения в частоту. Импульсы частотой f(P) с выхода преобразователя 9 через разблокированный клапан 6 начинают поступать на счетный вход цифрового порогового элемента

7. За время Т на элемент 7 поступает

Т е (P) dt po о число импульсов ходе цифрового t. oðoãон<;го -клемента короткий импульс.

Усилитель 8 выполнен по схеме дифференциального усилителя и формирует на своем выходе сигнал, равный разности сигналов на его входах.

Преобразователь 11 выполнен в виде последовательно соединенных амплитудного детектора и элемента памяти и формирователя импульсов, выход которого соединен с нходом сброса амплитудного детектора. Управляющий вход элемента памяти и формирователя импульсов образует управляющий н:.:од преобразователя 11. На выходе амплитудного детектора формируется сигнал U „ = КБ„„ где К вЂ” em коэффициент передачи, выбираемый в диапазоне значений от 0,9 до 0,95. В момент поступления импульса на управляющий вход преобразователя 11 на выходе элемента памяти фиксируется напряжение, равное текущему значению сигнала U на выходе амплитудного детектора. llo срезу импульса преобразователя 11 срабатывает формирователь импульсов и сбрасывает амплитудный детектор в исходное нулевое состояние.

Отметчик работает следующим образом.

Сигнал датчика 1 давления через усилитель 2 поступает на входы формирователей 3 и 4. Формирователь 3 срабатывает при повышении давления в цилиндре в начале такта сжатия, при понижении давления в конце такта расширения происходит его обратное срабатывание. В результате на каждом 40 цикле работы двигателя на выходе формирователя 3 формируется временной интервал в виде прямоугольного импульса, длительность которого примерно соответствует длительности 45 тактов сжатия и расширения. Импульс с выхода формирователя 3 разблокирует по первому управляющему входу клапан 6. Ifo окончании импульса формирователя 3 клапан 6 вновь блокируется, а формирователь 5 срабатывает и формирует короткий импульс, поступающий на управляющие входы цифрового порогового элемента 7 и формирователя временного интервала.

Последний фиксирует максимальное значение U сигнала на выходе усилителя

2, а в момент поступления импульса на его управляющий вход формирует порциональное площади сигнала U (Р) относительно уровня U В момент окончания временного итервала Т цифровой пороговый элемент 7 формирует порог срабатывания N A = N/2. В момент поступления импульса с выхода формирователя 5 на управляющий вход цифрового порогового элемента 7 соответствующие счетные узлы последнего сбрасываются в исходное нулевое состояние и элемент 7 подготанливается к приему следующей серии импульсов преобразователя 9. Таким образом, перед появлением следующего сигнала давления порог срабатывания цифрового порогового элемента 7 определяется половиной площади предыдущего разностного сигнала U (P) на интернаP ле Т.

7 15275

При формировании очередного временного интервала Т цифровой пороговый элемент 7 срабатывает в момент поступления на его вход N„ текущих импульсов от преобразователя 9 и фор- 5 мирует на своем выходе импульс, фронт которого соответствует моменту прохождения центра площади сигнала давления, т.е. моменту прохождения верхней мертвой точки. При наличии помехи, наложенной на сигнал давления, воэникает погрешность формирования отметки верхней мертвой точки. Эта погрешность зависит в основном от смещения случайным образом иэ-за помехи начала и конца интервала измерения Т. Пусть вследствие появления помехи на начальном участке временного интервала Т длительность последнего уменьшается на величину dT

Пусть среднее значение частоты на выходе преобразователя 9 на участке и Т равно f (Р) dT, а на остальном участке Т вЂ” д Т равно f (P) T T . Тогда на счетный вход цифрового порогового элемента 7 поступает N = (Т вЂ” йT)«

«f(P) т дт импульсов, а "потеря" импульсов на отрезке йТ составляет

ДИ = аТ . Г(Р)

Соответственно погрешность д формирования отметки верхней мертвойточки

/n, где д! = DT/T — погрешность формирования временного интервала; (Р) т- т / (Р) 4т« т.е. уменьшается в и раз по сравнению с известным отметчиком, где длительность временного интервала Т измеряется числом импульсов постоянной частоты.

Поскольку частота f (P)

Формирователь 4 временного интервала работает следующим образом.

Сигнал с выхода усилителя 2 с амплитудой U поступает на сигнальный

32 8 вход компаратора 12 н через преобразователь 1 1 максимальных э наче ний на опорный вход этого компаратора.

По импульсу формирователя 5, формируемому в конце такта расширения и поступающему на управляющий вход преобразователя 11, на выходе последнего формируется сигнал постоянного уровня U = KU„ где К вЂ” коэффициент передачи, который выбирается равным 0,9-0,95. Постоянный уровень

U„ ïîñòóïàåò на опорный вход компаратора 12 и на дополнительный выход формирователя 4. Операция формирования уровня U повторяется в каждом цикле работы двигателя, При повышении сигнала на такте сжатия до уровня U„ компаратор .12 срабатывает и формирует на выходе единичный сигнал.

При снижении сигнала на такте расширения до уровня У происходит обратное срабатывание компаратора 12 и на его выходе формируется временной интервал длительностью "1

Таким образом, формирователь 4 позволяет автоматически формировать на уровне У„ временной интервал в зоне верхней мертвой точки.

Формула и з о б р е т е н и я

Отметчик верхней мертвой точки поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик давления, первый усилитель, первый и второй формирователи временного интервала, формирователь импульсов, клапан и цифровой пороговый элемент, причем выход датчика давления связан через первый усилитель с входами первого и второго формирователей временного интервала, выход первого формирователя временного интервала связан непосредственно с первым управляющим входом клапана и через формирователь импульсов — с управляющими входами цифрового порогового элемента и второго формирователя временного интервала, при этом выход клапана подключен к счетному входу цифрового порогового элемента, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены второй усилитель с двумя входами и преобразователь напряжения в частоту, а второй формирователь временного интервала выполнен в виде послйдовательно включенных преобразовате1527532

Составитель А.Зосимов

Редактор И.Горная Техред М.Моргентал, Корректор Л Вескид

Заказ 7504/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина,101 ля максимальных з наче ний сигнала и компаратора, причем первый и второй входы второго усилителя соединены соответственно с выходом первого усилителя и выходом преобразователя максимальных значений сигнала, а выход второго усилителя соединен через преобразователь напряжения в частоту с сигнальным входом клапана, при этом первый вход компаратора соеди нен с выходом первого усилителя не5 посредственно а второй — через форФ мирователь максимальных значений сигнала, при этом выход компаратора подключен к второму управляющему входу клапана.