ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ВКЛЮЧЕНИЯ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системе управления предпусковым подогревом двигателей внутреннего сгорания.
Известны устройства для включения нагрузки, содержащие узел формирования временных интервалов, коммутационный узел, блоки управления и согласования (1, 2).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является цифровое устройство включения подогревателя (2), содержащее узел формирования временных интервалов, связанный первым выводом с "плюсовой", вторым выводом с "минусовой" шинами питания, кнопочный пульт, подключенный выходом через первый блок согласования к первому порту ввода-вывода узла формирования временных интервалов, блок транзисторных ключей, подключенный первым входом ко второму порту узла формирования временных интервалов, первый выходной вывод устройства, второй выходной вывод устройства, регистр сдвига, подключенный первым входом к третьему, вторым входом к четвертому портам узла формирования временных интервалов, блок индикации, подключенный четырьмя входами к соответствующим выходам регистра сдвига, пятым входом через второй блок согласования к первому порту узла формирования временных интервалов, коммутационный узел, подключенный первым входом к первому, вторым ко второму выходам блока транзисторных ключей, первым выходом к первому выходному, вторым выходом ко второму выходному выводам устройства, причем узел формирования
временных интервалов выполнен в виде программируемого однокристального микроконтроллера со встроенным таймером, а блок транзисторных ключей снабжен вторым входом, подключенным к пятому порту узла формирования временных интервалов.
Известное цифровое устройство включения подогревателя имеет следующие недостатки:
1. Узел индикации выполнен с применением регистра сдвига и узла сопряжения. Это усложняет схему узла и снижает технологичность сборки изделия.
2. При остановленном генераторе системы электроснабжения автомобиля устройство потребляет от аккумуляторной батареи ток не менее 0,1 А, что ускоряет разрядку указанной батареи.
3. Устройство не обеспечивает возможность индикации кодов неисправностей системы управления подогревателем.
4. В устройстве не реализована функция регулирования температуры воздуха в кабине водителя с использованием тепла, вырабатываемого подогревателем.
Заявленная полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей и области применения устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное цифровое устройство, содержащее узел формирования временных интервалов, связанный первым выводом с "плюсовой", вторым выводом с "минусовой" шинами питания, кнопочный пульт, подключенный. выходом через блок согласования к первому порту ввода-вывода узла формирования временных интервалов, блок транзисторных ключей, подключенный первым и вторым входами соответственно ко второму и третьему портам узла формирования временных интервалов, блок индикации, коммутационный узел, подключенный первым входом к первому, вторым входом ко второму выходам блока транзисторных ключей, первым выходом к первому выходному, вторым выходом ко второму выходному выводам устройства,
введен датчик напряжения, подключенный входными выводами между "плюсовой" и "минусовой" шинами питания, выходом к шестому порту узла формирования временных интервалов, а блок индикации выполнен с возможностью подключения его первого и второго входов непосредственно к четвертому и пятому портам узла формирования временных интервалов.
На фиг.1 представлена схема цифрового устройства включения подогревателя.
На фиг.2, фиг.3 представлены диаграммы временных соотношений.
На фиг.4, фиг.5 изображены схемы устройства с расширенными функциональными возможностями.
В состав устройства (фиг.1) входят следующие элементы. Узел 1 формирования временных интервалов, выполненный в виде программируемого однокристального микроконтроллера со встроенным таймером, подключенный первым выводом через ограничительный резистор к "плюсовой" 2, вторым выводом к "минусовой" 3 шинами питания. Кнопочный пульт 4, подключенный входом через блок 5 согласования к первому порту ввода-вывода узла 1 формирования временных интервалов. Блок 6 транзисторных ключей, подключенный первым и вторым входами соответственно ко второму и третьему портам узла 1 формирования временных интервалов. Блок 7 индикации, выполненный с возможностью подключения его первого и второго входов непосредственно к четвертому и пятому портам узла 1 формирования временных интервалов без применения отдельного блока согласования. Коммутационный узел 8, в состав которого входят два электромагнитных реле, включенных обмотками соответственно между первым и вторым выходами блока 6 транзисторных ключей и "плюсовой" шиной 2 питания, первой и второй парами нормально разомкнутых контактов - между силовым выводом Епит устройства и его первым 9 и вторым 10 выходными выводами. Датчик 11 напряжения, подключенный входными выводами между "плюсовой" 2 и "минусовой" 3
шинами питания, выходом - к шестому порту узла 1 формирования временных интервалов.
Принцип действия устройства состоит в следующем. При подключении схемы к бортсети автомобиля контакты электромагнитных реле коммутационного узла 8, связанные с первым выходным выводом 9 для подключения к нагревателю форсунки и вторым выходным выводом 10 для подключения к подогревателю охлаждающей жидкости, остаются разомкнутыми, а указанные потребители соответственно отключенными от силового вывода питания Епит.
В автоматическом режиме работы устройства управление потребителями осуществляется в соответствии с временными диаграммами, представленными на фиг.2. Запуск программы реализации алгоритма управления производится с кнопочного пульта 4, на котором предварительно устанавливается текущее время в часах и минутах и задается время включения подогревателя. В процессе выполнения программы по встроенному в микроконтроллер таймеру осуществляется изменение содержимого ячеек в соответствии с ходом часов реального времени. При совпадении текущего и заданного времени запускается алгоритм включения подогревателя, по которому в момент времени t1 (фиг.2, а) включается нагреватель форсунки. Затем, спустя заданный интервал, в момент времени t2 (фиг.2, б) включается подогреватель охлаждающей жидкости, а нагреватель форсунки выключается (фиг.2, а). Подогреватель охлаждающей жидкости находится во включенном состоянии продолжительное время и выключается в момент времени t3 (фиг.2, б) автоматически.
Управление включением и выключением потребителей производится по сигналам, вырабатываемым узлом 1 формирования временных интервалов по второму и третьему портам. Указанные сигналы усиливаются блоком 6 транзисторных ключей и воздействуют на одну или другую обмотки электромагнитных реле коммутационного узла 8, подключающего или
отключающего нагреватель форсунки или подогреватель охлаждающей жидкости к силовому выводу питания Епит.
При необходимости длительного подогрева двигателя, превышающего предусмотренный в программе интервал времени, устройство с кнопочного пульта 4 переводят в полуавтоматический режим работы. В данном режиме управление потребителями осуществляется в соответствии с временными диаграммами, представленными на фиг.3. Запуск программы на отработку данного режима работы устройства производится с кнопочного пульта 4 путем нажатия кнопки подогрева охлаждающей жидкости (на фиг.1 не показана). При выполнении данной команды в момент времени t1 (фиг.3, а) включается нагреватель форсунки. Спустя заданный интервал времени t1-t2 нагреватель форсунки выключается и в момент времени t2 (фиг.3, б) автоматически включается подогреватель охлаждающей жидкости. Выключение подогревателя охлаждающей жидкости осуществляется вручную в любое выбранное время t3 путем нажатия на кнопку сброса (на фиг.1 не показана) на кнопочном пульте 4.
Так осуществляется включение в заранее заданное время в течении суток с момента запуска или немедленно нагревателя форсунки или подогревателя охлаждающей жидкости.
В указанных автоматическом и полуавтоматическом режимах работы устройство выполняет предписанные функции по программам, хранящимся в памяти узла 1 формирования временных интервалов. При этом основную часть времени работает программа, обеспечивающая динамическую индикацию текущего или заданного времени. Выбор знакоместа и индицируемых сегментов на блоке индикации 7 осуществляется управляющей программой микроконтроллера. При этом микроконтроллер выполняет функции регистра сдвига и блока сопряжения.
При остановленном генераторе системы электроснабжения автомобиля напряжение в сети электропитания и соответственно между шинами 2, 3 питания устройства понижается до значения, при котором срабатывает
датчик напряжения 11. По выходному сигналу датчика напряжения 11 узел 1 формирования временных интервалов вырабатывает запрет на включение индикаторов блока индикации. При этом ток потребления блока индикации уменьшается со значения порядка ОДА до нескольких милиампер, за счет чего предотвращается ускоренная разрядка аккумуляторной батареи.
Принцип действия схемы, представленной на фиг.4, аналогичен вышеописанному принципу действия схемы фиг.1 и отличается от последнего тем, что, благодаря введению в схему второго блока 12 согласования, подключенного выходом к седьмому порту узла 1 формирования временных интервалов, входом - к первому входному выводу 13 устройства, осуществляется диагностирование системы управления подогревателем. При возникновении неисправности в указанной системе на индикаторе устройства высвечивается код неисправности, облегчающий поиск причины ее возникновения. Функционирование второго блока 12 согласования осуществляется в соответствии с заданным алгоритмом, который реализуется предусмотренной в микроконтроллере подпрограммой. При этом действие блока 12 согласования основано на том, что на его вход подается сигнал кодовой посылки с системы управления подогревателем. При отсутствии неисправности в системе управления этот сигнал представляет собой высокий уровень напряжения. При возникновении неисправности формируется кодовая посылка, которую анализирует микроконтроллер и выдает на блок 7 индикации код неисправности.
Принцип действия схемы, представленной на фиг.5, аналогичен принципу действия схемы фиг.4 и отличается от последнего тем, что, благодаря введению в схему датчика 14 и задатчика 15 температуры, транзисторного ключа 16 и электромеханического реле 17, осуществляется дополнительная функция устройства по регулированию температуры в кабине автомобиля. Для реализации данной функции водитель с помощью задатчика устанавливает требуемое значение температуры, которое затем автоматически поддерживается на заданном уровне с помощью
подпрограммы, хранящейся в памяти узла 1 формирования временных интервалов. Регулирование потока тепла в кабину осуществляется вентилятором отопителя путем его включения и выключения с помощью контактов электромагнитного реле 17.
Таким образом, введение датчика напряжения, выполнения блока индикации с возможностью подключения его первого и второго входов непосредственно к четвертому и пятому портам узла формирования временных интервалов без применения отдельного блока согласования, использование нового алгоритма и реализующего его программного обеспечения, позволяющего выполнять дополнительные функции диагностирования системы управления подогревателем и регулирования температуры в кабине автомобиля, выгодно отличает заявленное техническое решение от прототипа, так как позволяет расширить функциональные возможности и область применения полезной модели.
Лабораторные и эксплуатационные испытания, проведенные ОАО "Автоэлектроника" подтвердили расширенные функциональные возможности цифрового устройства включения подогревателя и приемлемость его применения в системе управления предпусковым подогревом дизельного двигателя автомобилей "КАМАЗ", "МАЗ" и др.
Источники информации:
1. RU патент №1799486, кл. Н 01 Н 43/00, 1993, Бюл. №8.
2. RU свидетельство №25812, кл. Н 01 Н 43/00, 2002, Бюл. №29.