сигнализатор загрузки двигателя

Формула изобретения

СИГНАЛИЗАТОР ЗАГРУЗКИ ДВИГАТЕЛЯ, содержащий электроконтактный датчик положения рейки топливного насоса, выход которого соединен с входом элемента НЕ, и световой индикатор, отличающийся тем, что в него введены генератор тактовых импульсов, делитель частоты, три элемента И, формирователь импульсов, два счетчика, управляемый делитель частоты, регистр, элемент ИЛИ, задатчик кода и схема сравнения, первый вход которой соединен с выходом задатчика кодов, а второй - с выходом регистра, выход "Равно" схемы сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход "Меньше" - с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, соединенного выходом со световым индикатором, выход датчика положения рейки топливного насоса соединен с первым входом второго элемента И и входом формирователя импульсов, первый выход которого соединен с входом сброса второго счетчика и входом управления регистра, а второй выход - с входом сброса первого счетчика, вход регистра соединен с выходом первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, соединенного входом с выходом третьего элемента И, а входом управления - с выходом второго счетчика, выход элемента НЕ соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и входу делителя частоты, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, а второй выход - с вторым входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения загрузки и экономичных режимов работы двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство для определения степени загрузки, например, тракторного двигателя при неустановившемся режиме работы, содержащее рычажную систему, связанную с рейкой топливного насоса и скользящими контактами, замыкающими электрические цепи световых сигналов, соответствующих различным диапазонам загрузки двигателя [1].

Недостатками известного устройства являются сложность рычажной системы и скользящих контактов, трудности в настройке и эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сигнализатор загрузки двигателя, содержащий датчик положения рейки топливного насоса, три элемента НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, четыре элемента задержки сигналов, четыре электронных ключа, световой индикатор [2].

В режимах недогрузки, перегрузки и оптимальном вырабатывается различная импульсная последовательность сигналов "0" и "1" на выходе датчика, которая сигнализатором преобразуется в сигнал, управляющим соответствующими световыми индикаторами. Однако при оптимальной загрузке двигателя соотношение времени замыкания и размыкания контактов датчика находится в определенной пропорции, например, 1:6. В указанном же сигнализаторе определение оптимального режима задается жесткими задержками, например 1 с и 6 с. Поэтому, если время замыкания контактов датчика будет равно 1,5 с, а время размыкания - 9 с, то сигнализатор в течение 1 с будет указывать оптимальный режим, затем - 0,5 с - перегрузка, далее в течение 6 с - оптимальный режим и в течение 3 с - недогрузка, хотя двигатель работает в оптимальном режиме, так как соотношение 1,5:9 = =1:6.

Изобретение направлено на повышение точности определения экономичного режима работы двигателя и улучшение условий труда водителя при выборе экономичного режима.

Это достигается тем, что в сигнализатор загрузки двигателя, содержащий электроконтактный датчик положения рейки топливного насоса, выход которого соединен с входом элемента НЕ, и световой индикатор, введены генератор тактовых импульсов, делитель частоты, три элемента И, формирователь импульсов, два счетчика, управляемый делитель частоты, регистр, элемент ИЛИ, задатчик кода и схему сравнения, первый вход которой соединен с выходом задатчика кодов, а второй - с выходом регистра, выход "равно" схемы сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход "меньше" - с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, соединенного выходом со световым индикатором, выход датчика положения рейки топливного насоса соединен с первым входом второго элемента И и входом формирователя импульсов, первый выход которого соединен с входом сброса второго счетчика и входом управления регистра, а второй выход - с входом сброса первого счетчика, вход регистра соединен с выходом первого счетчика, счетный вход которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, соединенного входом с выходом третьего элемента И, а входом управления - с выходом второго счетчика, выход элемента НЕ соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и входу делителя частоты, первый выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, а второй выход - с вторым входом первого элемента И, выход второго элемента И соединен со счетным входом второго счетчика.

На фиг. 1 изображена структурная схема сигнализатора загрузки двигателя; на фиг. 2 - пример структурной схемы сигнализатора загрузки двигателя при его выполнении на базе однокристальной микроЭВМ; на фиг. 3 - структурная схема алгоритма работы однокристальной микроЭВМ.

На фиг. 1 показаны электроконтактный датчик 1 положения рейки топливного насоса, элемент НЕ 2, элемент И 3, формирователь импульсов 4, генератор тактовых импульсов 5, элемент И 6, делитель частоты 7, счетчик 8, управляемый делитель частоты 9, счетчик 10, регистр 11, схемы сравнения 12, задатчик кода 13, элемент ИЛИ 14, элемент индикации 15, элемент И 16.

На фиг. 2 изображены генератор тактовых импульсов 17, однокристальная микроЭВМ 18, регистр адреса 19, программируемое запоминающее устройство 20, генератор импульсов 21, элемент И 22, элемент ИЛИ 23.

На фиг. 3 изображены операторы начала 24, обнуления 25 счетчиков и ячеек памяти А1, А2, начала 26 и 24, обнуления 25 с условного перехода при разряде INO = 1, позицией 27 "+" 1 в счетчик 2, позицией 28 паузы ₂, равной ₂ = К2.t_М, при t_M - время машинного такта однокристальной микроЭВМ 18, К2 - необходимый коэффициент деления. Позицией 29 обозначено занесение содержимого счетчика 2 в ячейку памяти А2, позицией 30 - пауза ₁, равная ₁ = N₂t_M, где N₂ - код счетчика 2, позицией 31 -/"+"1 в счетчик С₄ 1, позицией 32 - условный переход при INO = 0, позицией 33 - занесение содержимого счетчика С₄ 1 в ячейку памяти А1. Позицией 34 обозначено сравнение заданного кода с содержимым ячейки памяти А1, позицией 35 - условный переход при равенстве кодов заданного и ячейки памяти А1, позицией 36 - выдача "1" в разряд L0, позицией 37 - условный переход при коде в ячейке памяти А1, меньшем заданного, позицией 38 - выдача "1" в разряд L1, позицией 39 - выдача "0" в разряды L1 и L0.

Сигнализатор работает следующим образом.

При замыкании контактов датчика 1 на его выходе появляется сигнал логической "1", который подается на входы элементы НЕ 2, элемента И 3, формирователя импульсов 5, на входы элемента И 6 и делителя частоты 7. Пусть в течение времени Т₁ контакты датчика замкнуты, а в течение времени Т ₂ разомкнуты. Тогда в течение времени Т₁ с выхода элемента И 3 на вход счетчика 8 поступают импульсы с делителя частоты 7. В счетчике 8 будет зафиксирован код К = =Т₁f_т/K_дч, где f_т - частоты генератора тактовых импульсов 5, К_дч - коэффициент деления делителя частоты 7. Этот код К задает коэффициент деления для управляемого делителя частоты 9. При замыкании контактов датчика 1 на первом выходе формирователя импульсов 4 вырабатывается импульс, который сбрасывает счетчик 8 и переписывает содержимое счетчика 10 в регистр 11. При размыкании контактов датчика 1 на втором выходе формирователя импульсов 4 вырабатывается импульс, сбрасывающий счетчик 10.

При размыкании контактов датчика 1 на выходе элемента НЕ 2 появляется сигнал логической "1" и импульсы частоты f_т поступают через управляемый делитель частоты 9 на вход счетчика 10.

В счетчике 10 будет зафиксирован код

N2 = T₂ = T₂= K_д4

Таким образом код в счетчике 10 пропорционален отношению времени размыкания и замыкания контактов датчика 1. Делителем частоты 7 путем изменения его коэффициента К_дч можно задать необходимый коэффициент пропорциональности. Схема сравнения 12 сравнивает код регистра 11 с кодом, заданным в задатчике кодов 12. В качестве задатчика кодов 13 может быть применен переключатель типа ВДМ 1-8 или набран код с помощью обычных перепаиваемых перемычек. В случае равенства кодов на выходе элемента ИЛИ 15 появляется сигнал логической "1", который включает элемент индикации 15, указывающий на оптимальный режим работы двигателя. При коде в регистре 11 меньшем кода в задатчике 13 происходит выдача логической "1" на вход элемента И 16, импульсы с второго выхода делителя частоты 7 частотой 2-4 Гц подают через элемент И 16 и элемент ИЛИ 14 на вход элемента индикации 15 и он начинает мигать, сигнализируя о перегрузке двигателя. Если ни на одном из выходов схемы сравнения 12 не будет логической "1", то индикатор не будет гореть, что сигнализирует о недогрузке двигателя. Таким образом сигнализатор выдает сигнал о режимах работы двигателя только после анализа длительностей Т₁ и Т₂, что избавляет элемент индикации от ложного срабатывания. Сигнализатор может быть построен и на базе однокристальной микроЭВМ, что целесообразно при массовом производстве (см. фиг. 2).

Сигналы с генератора тактовых импульсов 17 подаются на тактовый вход однокристальной микроЭВМ 18 типа КР 1820ВЕ1. В регистре адреса 19 фиксируется исполнительный адрес, по которому происходит выборка команды или константы из перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ) 20. При перегрузке двигателя на выходе L1 вырабатывается логическая "1" и импульсы с генератора импульсов 21 через элементы И 22 и ИЛИ 23 поступают на вход элемента индикации 15. Элемент индикации 15 мигает с частотой 2-4 Гц, что указывает на перегрузку двигателя. При оптимальном режиме сигнал логической "1" с выхода L0 включает элемент индикации 15 непрерывно.

Однокристальная микроЭВМ (ОМЭВМ) работает по следующему алгоритму (см. фиг. 3). При ее включении происходит обнуление всех регистров и выборка команды по нулевому адресу (поз. 24). Затем обнуляются счетчики Сч 1 и Сч 2, которые построены на ячейках памяти ОМЭВМ, а также ячейки А1 и А2 (поз. 25). С входа INO состояние выхода датчика 1 анализируется на его равенство логической "1" (поз. 26). Если INO = 1, то происходит прибавление "+1" в счетчик Сч 2 (поз. 27), а затем выдерживается пауза ₂ = К₂t_М (поз. 28). Это необходимо для того, чтобы прибавление "+1" в счетчик Сч 2 происходило с определенной частотой.

Действия операторов 26, 27, 28 аналогичны функции блоков 5, 7, 3, 8 по фиг. 1. Если INO не равен "1", т.е. контакты датчика 1 разомкнуты, то содержимое счетчика Сч 2 заносится в ячейку А2 оперативной памяти ОМЭВМ (поз. 29). Далее выдерживается пауза ₁ = N₂t, где N₂ - код счетчика Сч 2, хранящийся в ячейке А2 (поз. 30). Таким образом прибавление "+1" в счетчик Сч 1 (поз. 31) происходит с частотой, зависящей от кода N₂. Далее анализируется равенство INO нулю (поз. 32). Действия операторов 30, 31, 32 аналогичны функции блоков 6, 9, 10 по фиг. 1. Если INO не равен 0, т.е. контакты датчика замкнулись, то происходит занесение содержимого счетчика Сч1 в ячейку А1 (поз. 33). Действие оператора 33 аналогично блоку 11 по фиг. 1. Далее ОМЭВМ сравнивает содержимое ячейки А1 с заданным кодом (поз. 34). Аналогия - блоки 12, 13 по фиг. 1.

Если коды равны (поз. 35), то происходит выдача "1" в разряд L0 (поз. 36), т. е. элемент индикации 15 горит непрерывно. Одновременно в разряд L1 вводится логический "0".

Если код в ячейке А1 меньше заданного (поз. 37), то происходит выдача "1" в разряд L1 (поз. 38) и элемент индикации 15 начинает мигать. В разряд L0 при этом вводится "0".

Если код ячейки А1 больше заданного, то в разряды L0 и L1 заносится логический "0" (поз. 39) и элемент индикации 15 не горит. Действия операторов 36-39 аналогичны функциям блоков 14, 15 и 16 по фиг. 1.

Если в качестве ОМЭВМ применить микросхему типа АКР182ОВЕ2, то регистр адреса 19 и ППЗУ 20 не нужны.

Построение сигнализатора по предложенной схеме позволяет более точно определять экономичный режим работы двигателя, а также не выдавать водителю лишнюю информацию, что улучшает условия его труда.