устройство для определения угла опережения впрыска топлива в цилиндр двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА В ЦИЛИНДР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчики фиксированной точки и момента начала впрыска, источник питания, исполнительный орган, интерфейс и формирователь сигналов, включенный между датчиками и интерфейсом, отличающееся тем, что оно снабжено однокристальной электронно-вычислительной машиной, а исполнительный орган выполнен в виде программируемого электронно-вычислительного комплекса, причем источник питания, формирователь сигналов, интерфейс и однокристальная электронно-вычислительная машина объединены в блок предварительной обработки сигналов, связанный с программным комплексом через локальную сеть, образованную взаимосвязанными устройствами сопряжения блока и комплекса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к техническим средствам для диагностики и испытания агрегатов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано для измерения угла опережения впрыска топлива в цилиндр ДВС.

Известен стенд для испытания топливной аппаратуры дизеля, содержащий топливовспрыскивающий насос и связанные с ним форсунки, включающий систему подачи топлива и устройство для определения цикловой подачи, выполненное в виде мерных цилиндров с размещенными в них подвижными поршнями, разделяющими цилиндры на две полости.

Недостатком известного стенда является отсутствие устройства, создающего противодавление впрыску топлива, что снижает сходимость результатов испытаний на стенде и дизеля.

Известно устройство для измерения угла опережения впрыска топлива в ДВС, содержащее датчик подачи топлива и синхронизации с соответствующими формирователями, умножитель частоты, триггерную схему, элемент совпадения и схему временной задержки.

Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловленная наличием на входе датчика подачи топлива, установленного на соответствующей секции топливного насоса, импульсов от остальных секций насоса, соизмеримых с полезным сигналом, что приводит к сбоям в работе триггерной схемы.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности является выбранное в качестве прототипа устройство для определения угла начала подачи топлива в цилиндр ДВС, содержащее датчики фиксированной точки, формирователь сигналов, блок питания и исполнительный орган.

Однако это устройство не обладает универсальностью из-за невозможности подключения дополнительных объектов измерения.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата, который заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения универсальности измерения и подключения дополнительных аналогичных объектов измерения.

Заявленная совокупность существенных признаков находится в причинно-следственной связи к достигаемому результату.

Устройство для определения угла начала подачи топлива в цилиндр ДВС, содержащее датчики фиксированной точки, формирователь сигналов, блок питания и исполнительный орган, характеризуется тем, что оно снабжено связанным с датчиками блоком предварительной обработки сигналов, формирователь сигналов которого посредством последовательно соединенных интерфейса, однокристальной электронно-вычислительной машины и локальной сети, образованной взаимосвязанными адаптерами блока предварительной обработки сигналов и электронно-вычислительной машины, соединен с исполнительным органом, который выполнен в виде программируемого электронно-вычислительного комплекса.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения угла начала подачи топлива в цилиндр ДВС, например, дизельного двигателя содержит комплект датчиков 1,2,3,...,N для диагностирования дизельного двигателя, преобразуемых измеряемые характеристики в параметры электрических сигналов.

Действительный угол опережения подачи топлива является прямым (структурным) диагностическим параметром, определяющим угол поворота коленчатого вала дизеля от действительного начала подачи топлива (момента появления топлива из сопла форсунки) до фиксированной точки, соответствующей моменту положения поршня в верхней мертвой точке (ВМТ).

Косвенным (функционально зависимым от структурного) признаком начала подачи топлива принимаются превышения вибраций, возникающих в трубке высокого давления в момент впрыска топлива, порогового значения.

Датчиком фиксированной точки служит оптоэлектрический датчик, состоящий из излучающего диода, фотодиода и усилителя. Если фотодиод засвечен, то на выходе датчика формируется высокий уровень сигнала. При перекрытии светового потока из излучающего диода к фотодиоду на выходе датчика устанавливается низкий уровень сигнала.

При вращении коленчатого вала дизельного двигателя в момент перекрытия светового потока на выходе датчика формируется прямоугольный сигнал.

Для получения сигнала, соответствующего началу впрыска топлива форсункой в цилиндр, используется вибродатчик.

В качестве чувствительного элемента в вибродатчике используется вибропреобразователь, который устанавливается на трубке высокого давления подачи топлива в цилиндр дизеля.

При необходимости к устройству могут быть подключены дополнительные датчики объектов измерения, позволяющие производить аналогичные измерения параметров этих объектов (показаны пунктиром), например, для получения сигнала с вала ротора турбокомпрессора используется датчик частоты вращения ротора турбокомпрессора.

Датчик турбокомпрессора представляет собой магнито-электрический датчик. При приближении к торцу датчика магнитопроводящего материала на обмотке датчика наводится ЭДС, которая усиливается и формируется в прямоугольный импульс.

Устройство снабжено связанным с датчиком блоком предварительной обработки (БПО) 4 сигналов. БПО 4 предназначен для приема сигналов с датчиков, преобразования этих сигналов в цифровую форму, их предварительной обработки, а также для обмена информацией в виде команд, исходных данных и результатов обработки с исполнительным органом.

Формирователь 5 сигналов БПО 4 предназначен для первичной обработки информации, поступающей с датчиков 1, 2, 3,...,N так как он своими входами соединен с датчиками, а выходом посредством последовательно соединенных интерфейса 6, однокристальной электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 7 и локальной сети, образованной адаптером 8 БПО и адаптером 9 ЭВМ, связан с исполнительным органом.

Интерфейс 6 БПО предназначен для приема сигналов с выхода формирователя 5, их коммутации на соответствующие входы однокристальной ЭВМ 7 и преобразователя сигнала, поступающего с аналогового выхода вибродатчика, в цифровой код.

Однокристальная ЭВМ 7 предназначена для хранения полной программы работы БПО 4, осуществляя ее выполнение и содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 10, служащее для хранения программ, управляющих работой БПО 4, выбор режима работы которого осуществляется по команде исполнительного органа.

Адаптеры 8 БПО 4 и 9 ЭВМ служат для перехода от четырехпроводных интерфейсов последовательных каналов абонентов на двухпроводную линию связи локальной сети.

Питание БПО 4, датчиков 1,2,3,...,N и адаптера 8 БПО осуществляется от блока 11 питания.

Исполнительный орган выполнен в виде программируемого электронно-вычислительного комплекса 12 и связан с локальной сетью двухпроводной линией связи для обеспечения обмена информацией соответственно между однокристальной ЭВМ 7 и адаптером 8 БПО, между адаптером 8 БПО и адаптером 9 ЭВМ, а также адаптером 9 ЭВМ и программируемым электронно-вычислительным комплексом 12.

Работает устройство следующим образом.

Устройство диагностирования дизеля устанавливается на испытательных станциях стационарного и передвижного типов, линиях технического диагностирования тепловозов, пунктах реостатных испытаний и т.д.

Сигналы с датчиков 1,2,3, . ..,N поступают на выходы формирователя 5 сигналов БПО 4, который производит фильтрацию поступающих сигналов от помех и формирование фронтов импульсов.

С выхода формирователя 5 сигналов поступают сигналы, совместимые с ТТЛ (транзисторно-транзисторной логикой).

Интерфейс 6 преобразует полученные сигналы в цифровой код и передает их для последующего восприятия однокристальной ЭВМ 7, в которой хранятся программы работы БПО 4. Выбор режима работы БПО осуществляется исполнительным органом 12.

Адаптер 8 БПО и адаптер 9 ЭВМ совместно с линией связи в виде витой пары обеспечивают обмен побайтовой поступающей информации между ЭВМ 12 и БПО 4 с определенной скоростью.

Обмен информации в сети разбит на сеансы связи. В течение каждого сеанса ЭВМ 12 обменивается информацией с абонентом, при этом инициатором начала сеанса является ЭВМ 12. Сеанс связи разбит на две части: передача от ЭВМ 12 к абоненту и ответ абонента.

Во время первой части ЭВМ 12 передает сообщение абоненту. Сообщение включает в себя адрес абонента, информацию о размере сообщения, само сообщение и его правильность.

Во время второй части абонент передает сообщение ЭВМ 12. Формат сообщения аналогичен формату передачи от ЭВМ.

Первая и вторая части сообщения могут разделяться промежутком времени, величина которого определяется индивидуально для каждого режима измерения. Максимально допустимое время контролируется.

Программное обеспечение ЭВМ 12 осуществляет диалог с оператором, управление измерениями, проведение диагностирования и обмен информацией и другими абонентами сети, индикацию на экране и выдачу на печать результатов измерения и диагностирования на заданном языке программирования.

В процессе работы с дизелем автоматически вызывается режим ввода справочных данных и режим тестирования, который может вызываться оператором в процессе работы. Режим завершения работы также вызывается оператором, который осуществляет также диагностирование дизеля. Все остальные режимы вызываются оператором в любой последовательности.

Таким образом, применение изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства, подключить дополнительные объекты измерения и обеспечивает его универсальность.