УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ФОРСУНОК

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 электромагнитных форсунок впрысковых двигателей транспортных машин.
Известен комплект диагностического оборудования в состав которого входит измерительный шунт или токовые клещи и осциллограф. По осциллограмме изменения тока в обмотке электромагнита возможно сделать заключение о характере его работы с.99-100 [2]. Но для оценки его технического состояния необходимы эталонные осциллограммы и высококвалифицированный специалист способный сделать заключение по динамическим параметрам процесса.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является прибор электроизмерительный комбинированный Ц 4352 предназначенный для измерения сопротивления обмотки электромагнитных форсунок [1].
Недостатками данного прибора является то, что осуществляется замер статических или средних параметров процесса, отсутствует оценка контроля общего состояния электромагнитных форсунок, их подвижных запорных элементов, состояние пружин по характеру работы электромагнитов и необходимо иметь высокую квалификацию специалиста. При этом осуществляется только контроль катушек электромагнита форсунки на обрыв первичной обмотки.
Технический результат направлен на реализацию диагностирования общего состояния электромагнитных форсунок, их подвижных запорных элементов, состояния пружин по характеру работы электромагнитов.
Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее источник питания, включатель, переключатель уровней, универсальный шунт, дополнительно установлены: генератор прямоугольных импульсов, два счетчика, две схемы «И», две схемы удлинения импульса, усилитель сигнала, два устройства выборки и хранения, три компаратора, три триггера и три светодиода, причем универсальный
шунт через усилитель подключен к входам обоих устройств выборки и хранения, каждое из которых управляется через другой вход от соответствующей схемы удлинения импульса, вход каждой схемы удлинения импульса подключен к выходу соответствующей схемы «И». Каждая схема "И" подключена к индивидуальным выходам счетчиков. При этом один счетчик информационным входом соединен с формирователем прямоугольных импульсов, а второй счетчик с десятичным выводом первого. Запрещающие входы обоих счетчиков подключены к переключателю, а установочные входы счетчиков подключены к выходу схемы удлинения импульса второго устройства выборки и хранения. Выход первого устройства выборки и хранения подключен к входам всех трех компараторов, а второго устройства выборки и хранения к одному, таким образом, что первый компаратор осуществляет сравнение сигнала первого устройства выборки и хранения с опорным напряжением, которое выше номинального в характерной точке, второй компаратор сравнивает напряжение с меньшим, а третий сравнивает напряжения с выходов обоих устройств выборки и хранения. Выходы компараторов подключены к установочным входам соответствующих триггеров, а установочные входы сброса триггеров - к переключателю. К инверсным выходам триггеров подключены светодиоды.
Отличительными признаками от прототипа является то, что в устройство дополнительно установлены: генератор прямоугольных импульсов, два счетчика, две схемы «И», две схемы удлинения импульса, усилитель сигнала, два устройства выборки и хранения, три компаратора, три триггера и три светодиода, причем универсальный шунт через усилитель подключен к входам обоих устройств выборки и хранения, каждое из которых управляется через другой вход от соответствующей схемы удлинения импульса, вход каждой схемы удлинения импульса подключен к выходу соответствующей схемы «И». Каждая схема "И" подключена к индивидуальным выходам счетчиков. При этом один счетчик информационным входом соединен с формирователем прямоугольных импульсов, а второй счетчик с десятичным выводом первого. Запрещающие входы обоих счетчиков подключены к переключателю, а установочные входы счетчиков подключены к выходу схемы удлинения импульса второго устройства выборки и хранения. Выход первого устройства выборки и хранения подключен ко входам всех трех компараторов, а второго устройства выборки и хранения к одному, таким образом, что первый компаратор
осуществляет сравнение сигнала первого устройства выборки и хранения с опорным напряжением, которое выше номинального в характерной точке, второй компаратор сравнивает напряжение с меньшим, а третий сравнивает напряжения с выходов обоих устройств выборки и хранения. Выходы компараторов подключены к установочным входам соответствующих триггеров, а установочные входы сброса триггеров - к переключателю. К инверсным выходам триггеров подключены светодиоды.
Предлагаемая электрическая принципиальная схема устройства представлена на схеме.
Устройство содержит источник питания, включатель, переключатель уровней SA, универсальный шунт R, три светодиода VD1-VD3, генератор прямоугольных импульсов, выполненный на микросхеме DA1.3, два счетчика DD1 и DD2, две схемы «И», выполненных на элементах VD3.1-DD3.2 и DD3.3-DD3.4, две схемы удлинения импульса DD4.1 и DD4.2, усилитель сигнала, выполненный на микросхеме DA1.1, два устройства выборки и хранения DA2 и DA3, три компаратора, выполненных на микросхеме DA1.2, DA1.4 и DA1.5. и три триггера DD5.1-DD5.3.
Универсальный шунт R через усилитель сигнала, выполненный на микросхеме DA1.1 подключен к входам устройств выборки и хранения DA2 и DA3. Устройства выборки и хранения DA2 и DA3 через входы управления подключены к соответствующим схемам удлинения импульса, выполненных на микросхеме DD4.1 и DD4.2. Выход устройства выборки и хранения DA2 подключен ко всем трем компараторам на микросхемах DA1.2, DA1.4 и DA1.5, а устройство выборки и хранения DA3 подключено к компаратору DA1.5. Причем подключение устройства выборки и хранения DA2 к компараторам осуществлено для определения верхнего DA1.2. и нижнего DA1.4. уровней сигнала по сравнению с опорным, а для компаратора DA1.5 опорным сигналом является напряжение сигнала устройства выборки и хранения DA3.
Генератор прямоугольных импульсов, выполненный на микросхеме DA1.3 подключен к входу счетчика схема DD1, а ее выход изменения регистра - к входу счетчика схемы DD2. Запрещающие входы обоих счетчиков подключены к переключателю SA. Установочными входами сброса счетчики DD1 и DD2 подключены
к схеме удлинения импульса формируемого DD4.2., который управляет устройством выборки и хранения ВАЗ.
Выходы счетчиков через схемы «И», выполненные на элементах DD3.1 и DD3.2, а также DD3.3 и DD3.4 подключены к схемам удлинения импульсов, выполненным на микросхеме DD4.1 и DD4.2..
Выходы компараторов выполненных на микросхеме DA1.2, DA1.4 и DA1.5 подключены к установочным входам соответствующих триггеров DD5.1-DD5.3. Входы сброса триггеров DD5.1-DD5.3. подключены к переключателю SA. Светодиоды VD1-VD3 подключены к инверсным выводам соответствующих триггеров DD5.1-DD5.3.
Устройство работает следующим образом:
В исходном состоянии переключателя SA на запрещающие входы счетчиков DD1 и DD2 и входы сброса триггеров DD5.1-DD5.3 подается положительный потенциал, данные элементы находятся в исходном состоянии, регистры счетчиков обнулены.
После кратковременного нажатия кнопки переключателя SA через обмотку катушки электромагнита форсунки и универсальный шунт R начинает протекать ток.
Генератор прямоугольных импульсов, выполненный на микросхеме DA1.3 подает на вход счетчика DD1 прямоугольные сигналы. С началом замыкания контактом переключателя уровней SA напряжение на запрещающих входах счетчика становится низким и счетчик DD1 изменяет состояние информационных выходов в соответствии с поданными импульсами. При достижении высшего значения счетчик вырабатывает импульс подаваемый на вход второго счетчика DD2 и обнуляет свои информационные входы. То есть, генератор прямоугольных импульсов, выполненный на микросхеме DA1.3, счетчики DD1 и DD2, логические схемы «И», выполненные на элементах DD3.1 и DD3.2., и DD3.3 и DD3.4 выполняют роль таймеров, формирующих управляющие сигналы для каждого устройства выборки и хранения DA2 и DA3.
Напряжение на универсальном шунте R прямо пропорционально току первичной обмотки катушки зажигания. Это напряжение усиливается усилителем DA1.1 и подается на входы устройств выборки и хранения DA2 и DA3.
При прошествии определенного промежутка времени выбранного из расчета 1,69 мс для первого устройства выборки и хранения DA2 и 1,54 мс для второго устройства выборки и хранения DA3 счетчики DD1 и DD2 переходят в определенное состояния и на их соответствующих информационных выходах будет высокий уровень напряжения, соответствующий логической единицы для данных выходов. Эти выходы, на которых в момент времени с начала отсчета проходит 1,54 мс будет высокий уровень напряжения, подключены к входам логической схемы «И», выполненной на элементах DD3.1 и DD3.2. На ее выходе при этом кратковременно возникает высокий уровень напряжения. Импульс этого напряжения преобразуется в схеме удлинения импульса выполненной на микросхеме DD4.1 в более продолжительный импульс управления, который обеспечивает подключение входа устройства выборки и хранения DA2 к выходу усилителя сигнала выполненному на микросхеме DA1.1..
Устройство выборки и хранения DA2 запоминает значение напряжения и подает на входы компараторов выполненных на микросхеме DA1.2, DA1.4 и DA1.5.
Выходы, на которых в момент времени с начала отсчета проходит 1,69 мс, и на которых будет высокий уровень напряжения подключены к входам логической схемы «И», выполненной на элементах DD3.3 и DD3.4. На ее выходе, при этом кратковременно возникает высокий уровень напряжения, импульс этого напряжения преобразуется в схеме удлинения импульса, выполненной на микросхеме DD4.2 в более продолжительный импульс управления, который обеспечивает подключение входа устройства выборки и хранения DA3 к выходу усилителя сигнала выполненному на микросхеме DA1.1..
Устройство выборки и хранения DA3 также запоминает значение напряжения и подает на вход компаратора, выполненного на микросхеме DA1.5, в качестве опорного.
Сигнал с выхода DA2 поступает на компараторы схем определения верхнего DA1.2. и нижнего DA1.4. уровней. Если ток форсунки менее 1 А, то на выходе DA1.2. возникает уровень логической 1. Если ток форсунки более 1А, то на выходе DA1.4.уровень логической 1. Эти сигналы подаются на установочный вход
соответствующего триггера DD5.1 или DD5.2 и вызывают загорание одного из светодиодов VD1 или VD2.
Уровни напряжения в моменты времени 1,54 мс и 1,69 мс подаваемые с выходов устройств выборки и хранения DA2 и DA3 и которые пропорциональны силе тока в обмотке электромагнита в данные моменты времени, сравниваются компаратором, выполненном на микросхеме DA1.5 и в случае превышения напряжения со второго устройств выборки и хранения DA3 сигнала с первого DA2, сигнал высокого уровня подается на вход триггера DD5.3. На инверсном выходе триггера возникает низкий уровень сигнала и светодиод VD3 загорается, сигнализируя о межвитковом замыкании в обмотке электромагнита форсунки.
В случае если напряжение с выхода устройства выборки и хранения DA3 ниже чем напряжение с выхода устройства выборки и хранения DA2 сигнал на выходе компаратора отсутствует, а на выходе триггера DD5.3 имеется высокий уровень сигнала, светодиод VD3 не горит.
Предлагаемая полезная модель позволяет в процессе функционирования электромагнитных форсунок по сигналу соответствующего светодиода определять наличие межвиткового замыкания в обмотке электромагнита, окисление контактов в цепи питания электромагнита, пониженное напряжение питания и подвижность иглы форсунки.
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 электромагнитной части форсунок, без проведения демонтажных работ.
Использование заявляемой полезной модели позволяет осуществлять диагностирование общего технического состояния электромагнитных форсунок без их снятия с двигателя и проведения тестового диагностирования.
Источники информации
1. Прибор электроизмерительный комбинированный Ц4352. Паспорт. - Житомир облполитографиздат, 1986.
2. Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. - М.: Энергия, 1972