Устройство для выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи, состоящей в повышении достоверности и надежности выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания и в упрощении устройства для выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания.
Данная задача решается тем, что в устройстве для выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания, содержащем включенные последовательно датчик детонации, усилитель, полосовой фильтр, блок двухполупериодного выпрямления электрических сигналов, устройство для определения интегральной величины выпрямленных электрических сигналов, блок вычисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации, блок двухполупериодного выпрямления электрических сигналов содержит первый конденсатор, первый вывод которого соединен с полосовым фильтром, а второй - с первым выводом первого резистора, второй вывод которого подключен к первому входу диодного моста и к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу диодного моста и через второй резистор к первому выводу первого резистора, а устройство для определения интегральной величины выпрямленных электрических сигналов выполнено в виде интегрирующего конденсатора, установленного параллельно выходам блока двухполупериодного выпрямления электрического сигнала, выводы которого подсоединены к компаратору, выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов тока, ко второму входу которого подключен источник сигналов тактовой частоты, причем выход формирователя импульсов. тока подсоединен к входу дозирующего устройства и к блоку вычисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации, а выходы дозирующего устройства подключены к выводам интегрирующего конденсатора.
Выполнение блока двухполупериодного выпрямления электрических сигналов содержащим первый конденсатор, первый вывод которого соединен с полосовым фильтром, а второй - с первым выводом первого резистора, второй вывод которого подключен к первому входу диодного моста и к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен к второму входу диодного моста и через второй резистор к первому выводу первого резистора, позволяет повысить достоверность и надежность выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания за счет того, что наличие первого конденсатора обеспечивает отделение
полезного сигнала от постоянной и низкочастотной составляющей, - первого резистора позволяет задать оптимальный коэффициент преобразования по току, второго резистора, установленного в линию обратной связи операционного усилителя, позволяет минимизировать смещение выхода операционного усилителя для снижения искажений при выпрямлении сигналов малой амплитуды.
Выполнение в предлагаемом техническом решении устройства для определения интегральной величины выпрямленных электрических сигналов в виде интегрирующего конденсатора, установленного параллельно выходам блока двухполупериодного выпрямления электрических сигналов, выводы которого подсоединены к компаратору, выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов тока, ко второму входу которого подключен источник сигналов тактовой частоты, причем выход формирователя импульсов тока подсоединен к входу дозирующего устройства и к блоку вычисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации, а выходы дозирующего устройства подключены к выводам интегрирующего конденсатора, позволяет повысить достоверность выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания за счет возможности точного интегрирования выпрямленных электрических сигналов при помощи интегрирующего конденсатора в широком амплитудном диапазоне этих сигналов, который имеет место при работе двигателя внутреннего сгорания, а также малых относительных уровней собственных шумов и коммутационных помех ввиду отсутствия аппаратного стробирования, что обусловлено выбором указанных выше элементов, входящих в это устройство. Упрощение устройства для выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания в целом достигается за счет реализации устройства для определения интегральной величины выпрямленных электрических сигналов на основе простой и надежной схемотехники при возможности исключения аналогоцифрового преобразователя.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания, а на фиг.2 - схема блока двухполупериодного выпрямления электрических сигналов.
ШЩ
например, на стенках блока цилиндров, усилитель 2, полосовой фильтр 3, блок 4 двухполупериодного выпрямления электрических сигналов, который может быть выполнен на операционном усилителе с диодным мостом (см. фиг.2). Параллельно выходам блока 4 двухполупериодного выпрямления электрических сигналов установлен интегрирующий конденсатор 5, выводы которого подсоединены к компаратору 6, выход которого подключен к первому входу формирователя 7 импульсов тока, ко второму входу которого подключен источник 8 сигналов тактовой частоты (в качестве источника тактовой частоты может быть использован подходящий по частоте частотный выход микропроцессора). Выход формирователя 7 импульсов тока подсоединен к входу дозирующего устройства 9 и к блоку 10 вычисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации, а выходы дозирующего устройства 9 подключены к выводам интегрирующего конденсатора 5.
В качестве формирователя 7 импульсов тока может быть использован, например, D-триггер К-МОП быстродействующий любой фирмы или микросхема 74AHC74PW фирмы Phillips.
В качестве дозирующего устройства 9 может быть использованы, например, резистивно-диодные цепи, подсоединенные с одной стороны к выходам D-триггера, или контактам 8 и 9 микросхемы 74AHC74PW, а с другой - к выводам интегрирующего конденсатора 5, управляемые источники тока или переключаемый конденсатор с аналоговыми ключами.
Блок 10 вычисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации (микропроцессор, в котором имеется счетный вход количества импульсов) оперирует с уже полученными до него интегральными величинами выпрямленных электрических сигналов (с учетом преобразования количества импульсов в значение интеграла) и его конкретное выполнение зависит от конкретного параметра, на основе которого осуществляется оценка наличия детонации, и алгоритма такой оценки, и, соответственно, может быть реализован аналогичным образом, как, например, в описанных выше известных технических решениях.
Блок 4 двухполупериодного выпрямления электрических сигналов (фиг.2) выполнен содержащим первый конденсатор 11, первый вывод которого соединен с полосовым фильтром 3, а второй - с первым выводом первого резистора 12, второй
вывод которого подключен к первому входу диодного моста 13 и к инвертирующему входу операционного усилителя 14, выход которого подключен к второму входу диодного моста 13 и через второй резистор 15 к первому выводу первого резистора 12.
Предлагаемое устройство для выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания работает следующим образом.
В заданном интервале времени рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания измеряют обусловленные процессом сгорания топливовоздушной смеси вибросигналы при помощи датчика 1 детонации, например, пьезоэлектрического типа, которые на его выходе преобразованы в электрический сигнал (электрическое напряжение). Эти электрические сигналы, аналогичным образом как в прототипе, усиливаются при помощи усилителя 2, фильтруются при помощи полосового фильтра 3 и поступают на вход блока 4 двухполупериодного выпрямления электрических сигналов, в котором через первый конденсатор 11, обеспечивающий отделение полезного сигнала от постоянной и низкочастотной составляющей, через первый резистор 12, задающий коэффициент преобразования по току, инвертирующий вход операционного усилителя, операционный усилитель 14, диодный мост 13 подводятся к выводам интегрирующего конденсатора 5 и заряжают его током 1   .где Uf - величина напряжения электрического сигнала на выходе блока 4 двухполупериодного выпрямления электрических сигналов, /f сопротивление на входе этого блока, которое в основном определяется сопротивлением первого резистора 12, при том, что второй резистор 15 минимизирует смещение выхода операционного усилителя 14 для снижения искажения при выпрямлении сигналов малой амплитуды. При этом величина напряжения на интегрирующем конденсаторе 5 увеличивается и, соответственно, увеличивается величина напряжения на входе в компаратор 6. При превышении этой величиной напряжения порогового значения величины напряжения компаратора 6, последний выдает сигнал (логический уровень) на формирователь 7 импульсов тока, который, в соответствии с тактовой частотой источника 8 тактовой частоты, вырабатывает сигнал на дозирующее устройство 9, вызывающий формирование импульса тока, поступающего на интегрирующий конденсатор 5, и уменьшающегонапряжениенанемнаодиндискрет
{(Щ
, где / - величина тока в импульсе, 2 - длительность импульса тока,
у
f емкость интегрирующего конденсатора. При этом формирователь 7 импульсов тока также выдает сигнал, поступающий на внешний счетный вход блока 10 вычисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации.
При дальнейшем (после поступления импульса тока от дозирующего устройства 9) повышении величины напряжения на интегрирующем конденсаторе 5, обусловленного соответствующей амплитудой электрического сигнала после блока 4 двухполупериодного выпрямления электрических сигналов, и превышении этой величины порогового значения компаратора 6, последний, аналогичным образом как и описано выше, выдает сигнал на выработку следующего импульса тока и счетный вход блока 10 вычисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации.
Если, в соответствии с тактовой частотой в момент предполагаемого формирования следующего импульса, величина напряжения на интегрирующем конденсаторе 5 не успела превысить порогового значения компаратора 6, последний не выдает сигнал на формирователь 7 импульсов тока и счетный вход блока 10 вьиисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации и, соответственно, импульс тока не формируется, то есть не подается на интегрирующий конденсатор.
Таким образом, чем больше амплитуда электрического сигнала, поступающего с выхода блока 4 двухполупериодного выпрямления электрических сигналов, за один и тот же промежуток времени, и, соответственно, больше интегральная величина этого сигнала, тем быстрее возрастает напряжение на интегрирующем конденсаторе 5 и тем большее количество импульсов тока должно поступить на интегрирующий конденсатор 5 для компенсации роста напряжения на нем.
В соответствии с отмеченным выше, можно считать
//
JIi,,t  .Ху /24.,/  ж--С/.
где c - количество импульсов.
Значение величины количества импульсов, полученных в результате описанных выше операций, осуществляемых при помощи соответствующей схемотехники, поступает на счетный вход блока 10 вычисления параметра вибросигнала и оценки наличия детонации, в котором интегральная величина выпрямленных электрических сигналов используется для определения какого-либо
Дд)//у
конкретного параметра вибросигнала и оценки на его основе наличия детонации в двигателе внутреннего сгорания, что не является предметом предлагаемого технического решения.
Таким образом предлагаемая полезная модель позволяет с высокой достоверностью и надежностью выявить наличие детонации в двигателе внутреннего сгорания при использовании простой и надежной схемотехники.