SU1002878A1 - Internal combustion engine crank shaft angular position meter - Google Patents

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(54) ANGULAR POSITION METER OF THE CRANKED SHAFT OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

1one

Изофегение относитс  к приборостроению , в частности к средствам дл  диаг ностики и контрол  двигателей внутреннего сгорани .Isofegeny refers to instrumentation, in particular to the means for diagnostics and control of internal combustion engines.

Известен измеритель углового положени  коленчатого вала двигател  внутренного сгорани , содержащий датчик углового положени , св занный с коленча тым валом, формирователь импульсов, блок синхрониаатп  и блок иалерёни , причем выход датчика углового положени  соединен с вкодом .фо змирбввтел  импульсов, а выход бпока синхронизации соединен с вкодом блока измерени  1J,A crankshaft angular position meter is known for an internal combustion engine comprising an angular position sensor associated with the crankshaft, a pulse shaper, a synchronizer block and an interlock unit, the angular position sensor output being connected to the code of a pulse generator, and the sync pulse output as measurement code 1J,

Недостатком известного измерител   вл етс  сложность измерени  и недостаточна  надежность, св занна  с уст&Новкой и регулировкой датчика опорного положени .A disadvantage of the known gauge is the difficulty of measurement and the lack of reliability associated with the setup and adjustment of the reference position sensor.

Целью изофетени   вл етс  упроще- ; ние измерени  и повышени  надежности за счет исключени  датчика опорного положени .The goal of izofeteniya is easier; measurement and increased reliability by eliminating the reference position sensor.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что измеритель снабжен переключателем и блоком строа ровани , выполненным в виде умножител  частоты, двух пороговых элементов и элемента запрета , причем выход формировател  импутьсов соединен с входом переключател , первый выход которого соединен с установочнь1ми взсрдами бпока синхронизации и первого порогового элемента, а второй - с счетными входами блока синхронизации , первого и установочным входом второго пороговых элементов и входом умножител  частоты, выход которого соединен с первым входом второго порогового элемента, а выход пос:леднего соединен с первым входом элемента запрета , управл ющий вход которого соединен с выходом первого порогового элемента , а выход - с управл ющим входом переключател .The goal is achieved by the fact that the meter is equipped with a switch and a construction unit, made in the form of a frequency multiplier, two threshold elements and a prohibition element, the output of the imputser that is connected to the input of the switch, the first output of which is connected to the synchronization unit and the first threshold element, and the second - with the counting inputs of the synchronization unit, the first and the installation input of the second threshold elements and the input of the frequency multiplier, the output of which is connected to the first input m of the second threshold element, and the output of the last: terminal is connected to the first input of the prohibition element, the control input of which is connected to the output of the first threshold element, and the output to the control input of the switch.

На чертеже приведена структурна  схема устройства. Устройство содержит датчик 1 углоЦ вого положени , св занный со входом фо мировател  2 импутшсов, и блок 3 синхронизашга , выход которого соединен с 571равл кшшм входом блбка 4 измеретга . Устройство содержит также переключа тель 5 и блок 6 стробировани , причем вход переключател  5 св зан с выходом формировател  2 импульсов. Первый выход переключател  5 соединен с устано , вачными входами блоков 3 и 6, а второй Выход переключател  -5 соединен со счетными выходами этих блоков. Управл ющий вход переключател  5 подключен к выходу блока 6. Блок 6 содержит умножитель 7 частоты пороговые элементы 8 и 9 и элемент Юза рета. Выход умножител  7через второй пороговый элемент 8- св зан со входом элемента 10, управл ющий Вход которого соединен с выходом элемента 9. Счет шли вход порогового элемента 9 соедине со входом умножител  7 и установочным входом порогового элемента 8 и офазует счетный вход блока. Установочный вход элемента 9 и выход элемента 1О образунтт соответственно установочный вход и выход блока. Датчик 1 угловых положений может быть выполнен в виде датчика индуктивного типа, формирукщего импульсы, число которых равно числу меток, например металлически штырей, установленных по окружности маховика. При этом мет- , ки, за исключением одной {маркерна  метка), расположены по окружности ма ховика равномерно (угловые метки). Пороговые элементы 8 и 9 могут быть вьтолнены как на базе счетчика импульсов, предустановка которого осуществл етс  через вентили, а импульсный выход переноса подключен к входу триггера, так и на базе счетчика импульсов со схемой сравнени  кодов, выход которой подключен к триггеру, либо в виде любого другого устройства, формирук цеко на пр мом (инверсном) выходе единичный (нулевой) сигнал пр поступ лении на его счетный вход определенног числа импулзЕзСов, соответствукшего порогу срабатывани  и заданного сигналом управлени . Приэтом на пр мом (инверсном) выходе порогового элемента-формируетс  нулевой (единичный) сиг нал при поступлении илтульса на его Л .установочный вход. Пр мое .и обратное срабатывание осуществл етс  по заднему фронту (срезу) соответствующего икотульса. Устройство работает следующим офазом . Датчик угловых положений за один оборот коленчатого вала вырабатывает импульсов угловых меток, равномерно следующих друг за другом через угол ц импульс маркерной метки, следующий через уголP vfjj после одного из импутльсов угловых меток, причем импульс угловой метки, следуннций за импульсом маркерной метки, формируетс  в момент достижени  поршнем опорного цилиндра в м.т. Импутхьсы датчика 1, сформированные по форме и длительности формирователем 2, поступактс на вход переключател  5. При единичном зна; чении сигнала на выходе биэка 6 стробировани  импульсы проход т на первый, а при нулевом значении этого сигнала на второй выход переключател  5. Допустим, импульс, по вл ющийс  на выходе фоги ироветел  2, проходит на первый вьйсод переключател  5. Этот импульс поступает на установочные входы блока 6 и блока 3 синхронизации. По срезу импутшса блок 6 устанавливает с  в ре сим счета импульсов и сигнал на его выходе принимает нулевое значение . В результате следук иие импульсы формировател  2 проход т на второй выход переключател  5 и поступают на счетные входы блоков 3 и 6. По срезу второго импульса блок 6 устанавливает   в режим формировател  стробимпульса и сигнал на его выходе принимает единичное значение, длительность TTf. которого пропор1шо- ступивший на его счет1Пз1Й вход. ,/ Пусть временный интервал Т и после -.I .., дующие временные интервалы между соседними импульсами определ ютс  им- . пульсами угловых меток. Тогда б ок 6 по срезу каждого вновь поступившего на его счетный вход-импульса формирует строб-импульс. Длительность tg этого импульса равна времени поворота коленчатого вала на угол, значение KOTopdfc. го определ етс  неравенством ,. . Соответственно на этот отрезок времени выход формировател  2 вс кий раз коммутируетс  на первый выход переключател  5. Однако, посколькуРе -Мц , импульс на первом выходе переключател  Б не по вл етс  и режим работы бшэка 6 остаетс  неизменным до по влени  импульса маркерной метки. По срезу импульса угловой метки, предшествующей по влению импульса маркерной метки. блок 6 формирует очередной строб-импульс и прв повороте коленчатого вала йа угопФ Фс импульс маркерной метки проходит на первый выход переключател  5 и устанавливает б ок 6 в режим счета импульсов. Последующие импульсы формировател  2 поступают на втофой выход переключател  5 и описанньтй процесс коммутадии импульсов на вькоды переключател  5 повтор ет каждый оборот коленчатого вала. Пусть в процессе контрол  параметрров двигател , его скоростной режим измен етс  например, устанавливаетс  больша  частота вращени  коленчатого вала. Тогда в процессе и;зменени  частоты вращени  последующий времегшой интервалT.J между соседними импульса ми становитс  меньшим предыд51цего л и длительность строб-импупь может превысить временной интер Заал между импульсами угловых меток М{.Т,4.. В результате импуттьс угловой метки поступает на первый выход пере ключател  5, блок 6 устанавливаетс  в режим счета импульсов и последуклцие импульсы угловых меток вновь поступают на второй выход переключател  5. В результате процесс вхождени  угггройс ва в синхронизм при установившемс  ск ррстном .режиме двигател  не превышает одного оборота коленчатого вала. Таким образом, при установивхгёмс  скоростном режиме работы двигател  импулзьс маркерной метки поступает на перЁый , а импульсы угловых меток - на второй выход переключател  5 и проход т соответственно на уста новочный и счетный входы блока 3 синх ронизации. Блок 3 формирует сигналы путем счета до определ емого заданного числа импульсов угловых отметок . MoMeiarr начала счёта определ етс  импульсом маркерной отметки, постут паюлхего на установочный вход бпока 3. 8резутхьтате на выходе блока 3 возникают сигналы в заданные моменты поворота коленчатого вала относительно в м,т. поршн  опорного 1шлиндра. По сигналам Спока 3, поступающим на управл ющий вход измерительного блокр 4, последний осуществл ет процесс измере ни  параметров двигател . Блок 6 стробировани  работает следующим образом. Импульсы с первого и-второго выходов переключател  5 поступают соответственно на установочный вход элемента 9и н,а соединенные между собой вход элемента 9, вход умножител  7 частоть н установочный вход п{ югоiaoro элемента 8. По срезу импульса, поступающего На установочный вход эпемента 9, на его инверсном выходе сипНал принимает единичное значение и элемент 10 запрета блокируетс . По ср&ау второго импульса, поступающего на счетный вход элемента 9, последний срабатывает , сигнал на его инверсном выхоце принимает нулевоеЧэначение и элемекг 5 разблокируетс . По срезу этого же импульса пороговый элемент 8 устанелливаетс  в состо ние, при котором сигнал на его инверсном выходе принимает единичное значение и Через разблокированный элемент 10 поступает на выход блока. На счетный вход порогового элемеета 8 поступают импульсь с умнажител  7, частота которых офагной пр порциональна временному. инТерЬе у Т ; между двум  соседними импульсами, поступивших на вхрд умнолс тел  7, вравна- .. где К - коэффициент умнохюни  умнс кител  7. Соответственно периодT t следовани  импульсов, поступающих на счетный вход порогового элемента 8, равен При постухшешга К К импульсов на вход порогового эламита 8 последний срабатывает и сигнал на его инверсном выходе и,-следоваггельно, на выходе элемента 10 принимает нулевое значение. В результате на выходе элементд 10 и, следовательно, на выходе блока образуетс  стров-импульс, дтггель HocTbtTg которогоТ Кп Т /ИПри временном интервале Tj , равном временному интервалу между импульсами угловых меток, период следовани  импульсов умножител  7 соответствует J углу поворота , а длител1г ность строб-импульса соответствует углу поворота, равного , )f,,. Число Кп выбираетс  в соответствии с неравенством ). При поступлении следующих импутп сов на счетный вход порогового элемента 9 его состо ние не измен етс , элемент 10 остаетс  разблокированным и описанный процесс формировани  стробимпульса повтор етс  до по влени  еледуюшего импушзса на установочный вход элемента 9. . Пусть частота вращени  вала увеличиваетс : Соответственно уменьшаетс  период следовани  на выходе умножител  7. В такое же число раз т еньшает с  длительность строб-импульса. При уменьшении частопгы i вращени  во сколько же раз увеличиваетс  период следовани  импульсов умножител  7 и,, следовательно , длительность строб-импульса , т.е. отношение длительности стробимпульса к периоду следовани  импульса угловых меток остаетс  посто нным и не зависит от частоты вращени : вала двигател . Введение новых элементов - переключател  и блока стробировани  - вы годно отличает данное устройство от известного,поскольку позвол ет исключить операцию установки отдельного дат чика опорного положени , в процессе вьшолнени  которой возможно повреждение этого датчика. В результате процес контрол  параметров двигател  упрощаетThe drawing shows a block diagram of the device. The device contains a sensor of 1 angular position, connected to the input of the generator 2 impulses, and a synchronous unit 3, the output of which is connected to 571 of the synchronous input 4 of the meter 4. The device also contains a switch 5 and a gating unit 6, the input of the switch 5 being connected to the output of the driver 2 pulses. The first output of the switch 5 is connected to the installation, the vacuum inputs of blocks 3 and 6, and the second output of the switch -5 is connected to the counting outputs of these blocks. The control input of the switch 5 is connected to the output of block 6. Block 6 contains frequency multiplier 7, threshold elements 8 and 9, and a user element. The output of the multiplier 7 through the second threshold element 8 is connected to the input of the element 10, the control input of which is connected to the output of the element 9. The counting went on the input of the threshold element 9 connected to the input of the multiplier 7 and the setting input of the threshold element 8 and of the counting input of the block. The installation input of the element 9 and the output of the element 1O constitute the installation input and the output of the block, respectively. The sensor 1 of the angular positions can be made in the form of a sensor of the inductive type, forming pulses, the number of which is equal to the number of labels, for example, metallic pins installed around the circumference of the flywheel. In this case, the marks, and ki, with the exception of one (marker mark), are uniformly distributed around the circumference of the flywheel (corner marks). The threshold elements 8 and 9 can be implemented both on the basis of a pulse counter preset through valves, and the pulse output of the transfer is connected to the trigger input, and on the basis of a pulse counter with a code comparison circuit whose output is connected to a trigger, or as of any other device, forming a direct (inverse) output a single (zero) signal, when a certain number of impulses, corresponding to the trigger threshold and specified by the control signal, are received at its counting input. At the same time, at the direct (inverse) output of the threshold element, a zero (single) signal is formed when the Iltulse arrives at its L set input. The forward and reverse triggering is performed on the falling front (slice) of the corresponding Icotulse. The device works as the next ofaz. The angular position sensor for one revolution of the crankshaft generates pulses of angular marks, uniformly following each other through the angle c, a marker mark impulse following the angle P vfjj after one of the angular mark impulses, with the impulse of the angular mark following the impulse of the marker mark being formed at the moment reach piston bearing cylinder in mt The imputuses of sensor 1, formed in the form and duration of shaper 2, act on the input of switch 5. With a unit sign; In this case, the signal at the output of the Gating 6 Biek 6 impulses passes to the first, and at zero this signal to the second output of the switch 5. Suppose that the pulse appearing at the output of the fogger 2 passes to the first transistor of the switch 5. This pulse goes to the adjusting the inputs of the block 6 and block 3 synchronization. According to the cutoff pulse, block 6 sets the pulse counting time and the signal at its output takes a zero value. As a result, the follower pulses of the driver 2 pass to the second output of the switch 5 and arrive at the counting inputs of blocks 3 and 6. When cut off from the second pulse, block 6 sets the mode of the gate driver and the output signal takes a single value, the duration of TTf. which is proportional to the input going to his account. , / Let the time interval T and after -.I .., the blowing time intervals between adjacent pulses be determined im-. pulses of corner marks. Then b approx 6 across the cut of each newly arriving at its counting input pulse generates a strobe pulse. The duration tg of this pulse is equal to the time of rotation of the crankshaft through an angle, the value of KOTopdfc. is determined by the inequality,. . Accordingly, for this period of time, the output of the driver 2 is switched to the first output of the switch 5 every time. However, since Re-Mts, the pulse does not appear at the first output of the switch B and the operating mode of the drive 6 remains unchanged until the appearance of the pulse of the marker mark. By the cut of the pulse of the angular mark preceding the appearance of the pulse of the marker mark. Block 6 generates a regular strobe pulse and when the crankshaft is rotated, the pulse of the marker mark passes to the first output of switch 5 and sets the bout 6 to the pulse counting mode. Subsequent pulses of the imaging unit 2 are fed to the interrupted output of the switch 5 and the described process of switching of the pulses to the codes of the switch 5 repeats each turn of the crankshaft. Suppose that in the process of monitoring engine parameters, its speed limit is changed, for example, a higher crankshaft speed is established. Then, in the process of and changing the rotational frequency, the subsequent time interval T.J between adjacent pulses becomes shorter than the previous one, and the duration of the strobe-pulse may exceed the time interval Inter Zal between the pulses of the angular marks M {.T, 4 .. As a result, the angular mark is transferred to the first output of the switch 5, block 6 is set to pulse counting mode and the subsequent impulses of the angular markers are again fed to the second output of switch 5. As a result, the process of entering the UGS in synchronism at steady state th .rezhime engine is less than one revolution of the crankshaft. Thus, when the speed of the engine is set to speed, the impulse of the marker tag goes to the first and the corner mark pulses to the second output of the switch 5 and passes to the installation and counting inputs of the sync 3 unit, respectively. Unit 3 generates signals by counting up to a defined predetermined number of pulses of angular marks. MoMeiarr counting is determined by the pulse of the marker mark, the post is sent to the installation input bpock 3. At the output of block 3, signals appear at the specified crankshaft rotational moments relative to m, t. piston support 1shlindra. According to the signals of Spock 3, arriving at the control input of the measuring block 4, the latter carries out the process of measuring the parameters of the engine. Gating unit 6 operates as follows. The pulses from the first and second outputs of the switch 5 are received respectively at the installation input of the element 9i n, and interconnected input of the element 9, input of the multiplier 7 frequency n installation input n {southiaoro element 8. According to the cut of the pulse arriving at the installation input of the element 9, at its inverse output, the sipNal takes a single value and the prohibition element 10 is blocked. According to cf & ay of the second pulse arriving at the counting input of element 9, the latter is triggered, the signal at its inverse output takes the zero value and element 5 is unblocked. By cutting the same pulse, the threshold element 8 is set to a state in which the signal at its inverse output takes a single value and, through the unblocked element 10, arrives at the output of the block. At the counting input of the threshold element 8, an impulse comes from the smartger 7, the frequency of which of the frequency is proportional to the time one. INTERVIEW with T; between two adjacent impulses received on vnhrd multiply tel 7, equals ... where K is the multiply coefficient multiplier 7. 7. The period Tt of the impulses following the counting input of the threshold element 8 is equal When the number of impulses K K to the input of the threshold elamite 8 the latter is triggered and the signal at its inverse output, and, therefore, at the output of element 10 takes a zero value. As a result, at the output of the element 10 and, consequently, at the output of the block, a line pulse is formed, the HocTbtTg dtgel has T Cn T / EIT, the time interval Tj is equal to the time interval between the pulses of the angular marks, the pulse duration of the multiplier 7 corresponds to the J angle strobe pulse corresponds to the angle of rotation equal to,) f ,,. The number of kn is chosen according to the inequality). Upon receipt of the following imputs on the counting input of the threshold element 9, its state does not change, element 10 remains unlocked and the described process of the formation of a strobe pulse repeats until the appearance of a damping impulse on the installation input of the element 9.. Let the frequency of rotation of the shaft increase: The follow-up period at the output of the multiplier 7 is reduced accordingly. The strobe-pulse duration is the same number of times. With a decrease in the frequency i of rotation i, how many times does the duration of the pulse propagation of the multiplier 7 and, therefore, the duration of the strobe pulse, i.e. the ratio of the duration of the pulse to the period of the pulse of the angular marks remains constant and does not depend on the frequency of rotation: of the motor shaft. The introduction of new elements - the switch and the gating unit - you can distinguish this device from the well-known one, since it eliminates the installation operation of a separate reference position sensor, during the execution of which the sensor can be damaged. As a result, the process of controlling engine parameters makes it easier

с , а надежность контрол  повышаетс ,c, and the reliability of the control is increased,

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 802826, кл. G 01 М 15/00, 1979. ни , содержащий датчик углового положени , св аа1шый с коленчатым валом, формирователь импульсов, блок синхронизации и блок измерени , причем выход датчика углового положени  соединен с вкодом формировател  импульсов, а выход блока сонхронизации соединен с входом блока измерений, отличающийс   тем, что, с целью упрощени  измерени  и повышени  надежности он снабжен переключателем и блоком стробировани , вьтолненным в виде умножител  частоты, двух пороговых элементов и элемента запрета, причем выход формировател  импутвьсов соединен с входом переключател , первый выход которого соединен с установочными входами блока синхронизации и первого порогового эле ме;пга, а второй - с счетными входами блока синхронизации, первого и установочным входом второго пороговых элементов и входом умножител  частоты выход которого соединен с первым входом второго порогового элемента, а выход последнего соединен с первым вхоfff1. USSR author's certificate No. 802826, cl. G 01 M 15/00, 1979., containing an angular position sensor coupled to the crankshaft, a pulse shaper, a synchronization unit and a measuring unit, the output of the angular position sensor is connected to the code of the pulse shaper, and the output of the synchronization unit is connected to the block input measurement, characterized in that, in order to simplify measurement and increase reliability, it is equipped with a switch and a gating unit, implemented as a frequency multiplier, two threshold elements and a prohibition element, and the output of the driver is in connected to the input of the switch, the first output of which is connected to the installation inputs of the synchronization unit and the first threshold element; ng and the second to the counting inputs of the synchronization unit, the first and the installation input of the second threshold elements and the input of the frequency multiplier output of which is connected to the first input of the second threshold element, and the output of the latter is connected to the first input ПP 8eight