Устройство диагностирования электромеханических форсунок

Авторы патента:

Полезная модель относится к области электрооборудования, в частности к области автоматики, а именно к контрольно-измерительным приборам и устройствам сигнализации для транспорта, и может использоваться для контроля технического состояния электромеханических топливных форсунок, системы питания бензиновых двигателей транспортных машин. Технический результат направлен на реализацию диагностирования общего состояния электромагнитных форсунок, их подвижных запорных элементов, состояние пружин по характеру работы электромагнитов. Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащие источник питания, переключатель уровней, датчик тока, дополнительно введены кнопка «Пуск», сопротивление, пять ждущих мультивибраторов с длительностью импульсов 500 mS, 250 mS, 157 mS, 50 mS, 15 mS, мощный ключ, три логических схемы И, усилитель, схема выделения производной, два компаратора, делитель напряжения, два триггера, ограничивающее сопротивление, светодиод, RC цепь, схема НЕ-И, схема НЕ, причем первый вывод сопротивления подключен к плюсовой шине источника питания, а второй его вывод соединен с кнопкой «Пуск», входом схемы НЕ и входами первого, второго и третьего мультивибраторов, выход первого мультивибратора связан с входом управления силового ключа, сток которого соединен с первым выводом форсунки, второй вывод которой связан с плюсовой шиной источника питания, исток силового ключа соединен с датчиком тока и входом усилителя, выход которого связан со входом схемы выделения производной, инвертирующим входом первого компаратора и неинвертирующим входом второго компаратора, вторые входы компараторов соединены с выходами делителя напряжения, третий вывод делителя напряжения связан с плюсовой шиной источника питания, выходы компараторов соединены со входами первой логической схемы И, выход которой связан с первым входом второй логической схемы И, выход второго мультивибратора соединен со входом четвертого мультивибратора, выход которого связан с вторым входом

второй логической схемы И, выход которой связан со входом S второго триггера, выход третьего мультивибратора соединен со входом пятого мультивибратора, выход которого связан с первым входом третьей логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом схемы выделения производной, а ее выход с входом S первого триггера выходы первого и второго триггеров связаны со входами схемы НЕ-И, выход которой соединен с катодом светодиода, анод которого через ограничивающее сопротивление соединен с плюсовой шиной источника питания, входы R триггеров соединены с выходом схемы НЕ через RC цепь, второй вывод кнопки «Пуск» и четвертый вывод делителя напряжения связаны с минусовой шиной источника питания.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является прибор электроизмерительный комбинированный Ц 4352 предназначенный для измерения сопротивления обмотки электромагнитных форсунок [1, 2].

Недостатками данного прибора является то, что отсутствует оценка контроля общего состояния электромагнитных форсунок, их подвижных запорных элементов, состояние пружин по характеру работы электромагнитов, необходимо иметь высокую квалификацию специалиста.

Технический результат направлен на реализацию диагностирования общего состояния электромагнитных форсунок, их подвижных запорных элементов, состояние пружин по характеру работы электромагнитов.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащие источник питания, переключатель уровней, датчик тока, дополнительно введены кнопка «Пуск», сопротивление, пять ждущих мультивибраторов с длительностью импульсов 500 mS, 250 mS, 157 mS, 50 mS, 15 mS, мощный ключ, три логических схемы И, усилитель, схема выделения производной, два компаратора, делитель напряжения, два триггера, ограничивающее сопротивление, светодиод, RC цепь, схема НЕ-И, схема НЕ, причем первый вывод сопротивления подключен к плюсовой шине источника питания, а второй его вывод соединен с кнопкой «Пуск», входом схемы НЕ и входами первого, второго и третьего мультивибраторов, выход первого мультивибратора связан с входом управления силового ключа, сток которого соединен с первым выводом форсунки, второй вывод которой связан с плюсовой шиной источника питания, исток силового ключа соединен с датчиком тока и входом усилителя, выход которого связан со входом схемы выделения производной,

инвертирующим входом первого компаратора и неинвертирующим входом второго компаратора, вторые входы компараторов соединены с выходами делителя напряжения, третий вывод делителя напряжения связан с плюсовой шиной источника питания, выходы компараторов соединены со входами первой логической схемы И, выход которой связан с первым входом второй логической схемы И, выход второго мультивибратора соединен со входом четвертого мультивибратора, выход которого связан с вторым входом второй логической схемы И, выход которой связан со входом S второго триггера, выход третьего мультивибратора соединен со входом пятого мультивибратора, выход которого связан с первым входом третьей логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом схемы выделения производной, а ее выход с входом S первого триггера выходы первого и второго триггеров связаны со входами схемы НЕ-И, выход которой соединен с катодом светодиода, анод которого через ограничивающее сопротивление соединен с плюсовой шиной источника питания, входы R триггеров соединены с выходом схемы НЕ через RC цепь, второй вывод кнопки «Пуск» и четвертый вывод делителя напряжения связаны с минусовой шиной источника питания.

Отличительными признаками от прототипа является то, что в устройство дополнительно введены кнопка «Пуск», сопротивление, пять ждущих мультивибраторов с длительностью импульсов 500 mS, 250 mS, 157 mS, 50 mS, 15 mS, мощный ключ, три логических схемы И, усилитель, схема выделения производной, два компаратора, делитель напряжения, два триггера, ограничивающее сопротивление, светодиод, RC цепь, схема НЕ-И, схема НЕ, причем первый вывод сопротивления подключен к плюсовой шине источника питания, а второй его вывод соединен с кнопкой «Пуск», входом схемы НЕ и входами первого, второго и третьего мультивибраторов, выход первого мультивибратора связан с входом управления силового ключа, сток которого соединен с первым выводом форсунки, второй вывод которой связан с плюсовой шиной источника питания, исток силового ключа соединен с датчиком тока и входом усилителя, выход которого связан со входом схемы выделения производной, инвертирующим входом первого компаратора и неинвертирующим входом второго компаратора, вторые входы компараторов соединены с выходами делителя напряжения, третий вывод делителя напряжения связан с плюсовой шиной источника питания, выходы компараторов соединены со входами

первой логической схемы И, выход которой связан с первым входом второй логической схемы И, выход второго мультивибратора соединен со входом четвертого мультивибратора, выход которого связан с вторым входом второй логической схемы И, выход которой связан со входом S второго триггера, выход третьего мультивибратора соединен со входом пятого мультивибратора, выход которого связан с первым входом третьей логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом схемы выделения производной, а ее выход с входом S первого триггера выходы первого и второго триггеров связаны со входами схемы НЕ-И, выход которой соединен с катодом светодиода, анод которого через ограничивающее сопротивление соединен с плюсовой шиной источника питания, входы R триггеров соединены с выходом схемы НЕ через RC цепь, второй вывод кнопки «Пуск» и четвертый вывод делителя напряжения связаны с минусовой шиной источника питания.

Сопоставительный анализ показывает, что отличия, связанные с прибором диагностирования общего технического состояния электромагнитных форсунок по характеру работы электромагнитов обладают новизной, имеют совокупность признаков, позволяющих получить положительный эффект заключающийся в выявление отклонений в работе форсунок на ранних стадиях и без проведения демонтажных работ. Использование заявляемой полезной модели позволяет осуществлять диагностирование общего технического состояния электромагнитных форсунок.

На чертеже 1 представлена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержащие источник питания, переключатель уровней, датчик тока 1, кнопку 2 «Пуск», сопротивление 3, пять ждущих мультивибраторов с длительностью импульсов 500 mS 4, 250 mS 5, 157 mS 6, 50 mS 7, 15 mS 8, мощный ключ 9, три логических схемы И 10, 11, 12, усилитель 13, схема 14 выделения производной, два компаратора 15, 16, делитель 17 напряжения, два триггера 18, 19, ограничивающее сопротивление 20, светодиод 21, RC цепь 22, схема 23 НЕ-И, схема 24 НЕ, причем первый вывод сопротивления 3 подключен к плюсовой шине источника питания, а второй его вывод соединен с кнопкой «Пуск» 2, входом схемы 24 НЕ и входами первого 4, второго 5 и третьего 6 мультивибраторов, выход первого мультивибратора 4 связан с входом управления силового ключа 9, сток которого соединен с первым выводом форсунки, второй вывод которой связан с плюсовой

шиной источника питания, исток силового ключа 9 соединен с датчиком тока 1 и входом усилителя 13, выход которого связан со входом схемы 14 выделения производной, инвертирующим входом первого компаратора 15 и неинвертирующим входом второго компаратора 16, вторые входы компараторов 15, 16 соединены с выходами делителя 17 напряжения, третий вывод делителя 17 напряжения связан с плюсовой шиной источника питания, выходы компараторов 15, 16 соединены со входами первой логической схемы И 10, выход которой связан с первым входом второй логической схемы И 11, выход второго мультивибратора 5 соединен со входом четвертого мультивибратора 7, выход которого связан с вторым входом второй логической схемы И 11, выход которой связан со входом S второго триггера 19, выход третьего мультивибратора 6 соединен со входом пятого мультивибратора 8, выход которого связан с первым входом третьей логической схемы И 12, второй вход которой соединен с выходом схемы 14 выделения производной, а ее выход с входом S первого триггера 18 выходы первого 18 и второго 19 триггеров связаны со входами схемы 23 НЕ-И, выход которой соединен с катодом светодиода 21, анод которого через ограничивающее сопротивление 20 соединен с плюсовой шиной источника питания, входы R триггеров соединены с выходом схемы 24 НЕ через RC цепь 22, второй вывод кнопки 2 «Пуск» и четвертый вывод делителя 17 напряжения связаны с минусовой шиной источника питания.

Работает устройство следующим образом.

После кратковременного нажатия кнопки 2 «Пуск» ждущий мультивибратор 4 500 mS формирует импульс (), длительностью 500 mS который управляет ключом 9 на транзисторе, в цепи истока которого выполнен датчик 1 тока R8 на 1 А. Напряжение на нем прямо пропорционально току форсунки. Это напряжение усиливается усилителем 13 DA1.1. (коэффициент усиления - 5) и поступает на схему 14 выделения производной DA1.2.. Выходное напряжение схемы 14 выделения производной изменяется по закону (1):

При отрицательных значениях производной на выходе схемы в это время появится положительный импульс.

Кроме того, с выхода усилителя 13 DA1.1. сигнал поступает на компараторы 15, 16 схем определения верхнего DA1.3. и нижнего DA1.4. уровней. Если ток форсунки менее 1 А, то на выходе DА1.3. уровень логической 1. Если ток форсунки более 1 А, то на выходе DA1.4. уровень логической 1. Логическая схема И 16 DD4.4. и DD5.1. вырабатывает уровень 1 только если на выходах обоих компараторов уровни 1, т.е. если ток форсунки находится в пределах 0,95-1 А.

Ждущий мультивибратор 6 157 mS формирует импульс длительностью 157 mS, который запускает ждущий мультивибратор 8 15 mS. Импульс длительностью 15 mS и поступает на логическую схему И 12.

Если на входы логической схемы 12 одновременно воздействует импульс 15 mS и положительный импульс с выхода схемы 14 выделения производной, то на ее выходе появляется положительный импульс, который поступает на вход S триггера 18.

Ждущий мультивибратор 5 250 mS, генерирует импульс, который запускает ждущий мультивибратор 7 50 mS. Положительный импульс длительностью 50 mS поступает на второй вход логической схемы И 11 (DD6.1.), на первый вход которой приходит импульс с первой схемы И 16, несущий информацию о том, что ток форсунки лежит в диапазоне 0,95-1 А. Если эти импульсы совпадают по времени, то на выходе схемы И 11 DD5.2. появляется положительный импульс, поступающий на вход S триггера 19.

Импульс с кнопки 2 через схему 24 и RC цепь 22 сбрасывает триггеры 18 и 19 в состояние (Q=0). После поступления импульса на вход S триггер 18 DD7.1. переключается в состояние Q=1. После поступления импульса на вход S триггер 19 DD7.2. переключается в состояние Q=1. Только после того, как оба триггера переключились на выходе схемы 23 DD5.3. появится уровень логического нуля, разрешающий свечение светодиода 21.

Предлагаемая полезная модель позволяет в процессе функционирования электромагнитных форсунок сравнивать величины тока страгивания I_тр в обмотке электромагнита форсунки и время страгивания t_тp, в течение которого ток нарастает до тока страгивания [3], с эталонными по результатам которых делается вывод о техническом состоянии электромагнитной форсунке в сборе по сигналу светодиода.

Источники информации

1. Прибор электроизмерительный комбинированный Ц4352. Паспорт. - Житомир облполитографиздат, 1986.

2. Ремонтируем ГА3-3110, -310221 «Волга». Иллюстрированное руководство. «Своими силами». - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2002.

3. Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. - М.: Энергия, 1972.

Устройство, содержащее источник питания, датчик тока, переключатель уровней, отличающееся тем, что в него дополнительно введены кнопка «Пуск», сопротивление, пять ждущих мультивибраторов с длительностью импульсов 500mS, 250mS, 157mS, 50mS, 15mS, мощный ключ, три логических схемы И, усилитель, схема выделения производной, два компаратора, делитель напряжения, два триггера, ограничивающее сопротивление, светодиод, RC цепь, схема НЕ-И, схема НЕ, причем первый вывод сопротивления подключен к плюсовой шине источника питания, а второй его вывод соединен с кнопкой «Пуск», входом схемы НЕ и входами первого, второго и третьего мультивибраторов, выход первого мультивибратора связан с входом управления силового ключа, сток которого соединен с первым выводом форсунки, второй вывод которой связан с плюсовой шиной источника питания, исток силового ключа соединен с датчиком тока и входом усилителя, выход которого связан со входом схемы выделения производной, инвертирующим входом первого компаратора и неинвертирующим входом второго компаратора, вторые входы компараторов соединены с выходами делителя напряжения, третий вывод делителя напряжения связан с плюсовой шиной источника питания, выходы компараторов соединены со входами первой логической схемы И, выход которой связан с первым входом второй логической схемы И, выход второго мультивибратора соединен со входом четвертого мультивибратора, выход которого связан со вторым входом логической схемы И, выход которой связан со входом S второго триггера, выход третьего мультивибратора соединен со входом пятого мультивибратора, выход которого связан с первым входом третьей логической схемы И, второй вход которой соединен с выходом схемы выделения производной, а ее выход с входом S первого триггера выходы первого и второго триггеров связаны со входами схемы НЕ-И, выход которой соединен с катодом светодиода, анод которого через ограничивающее сопротивление соединен с плюсовой шиной источника питания, входы R триггеров соединены с выходом схемы НЕ через RC цепь, второй вывод кнопки «Пуск» и четвертый вывод делителя напряжения связаны с минусовой шиной источника питания.