Способ и система контроля параметров технического состояния двигателя внутреннего сгорания
METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING PARAMETERS OF TECHNICAL CONDITION OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Данное техническое решение относится к методам контроля поршневых двигателей внутреннего сгорания в эксплуатационных условиях, и мо яет быть использовано как для предварительной диагностики технического состояния ДВС на этапах эксплуатации, так и при техническом обслуживании автотранспортных средств.
Из существующего уровня техники известен способ (Патент РФ №2486486 «Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания», G01M 15/04 - опубл. от 27.06.2013), в котором оценку технического состояния двигателя внутреннего сгорания производятся по давлению картерных газов при работе двигателя в режиме свободного разгона. При этом измеряют давление картерных газов при временно изолированной полости картера двигателя от атмосферы за время свободного разгона двигателя, после чего сравнивают измеренные значения с нормативными и на основании этого производят оценку состояния цилиндропоршневой группы двигателя.
Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания имеет недостатки:
- высокая трудоемкость процесса измерения, которая обусловлена изоляцией полостей картера двигателя (отверстие сапуна, установочного отверстия масляного щупа и т.д.) от атмосферы.
Известен способ (патент №2216717 «Способ диагностики состояния двигателей», МПК G01M 15/00 - опубл. 20.11.2003 г.), заключающийся в том, что предварительно подготовленную пробу масла вводят в спектральный источник света со скоростью, обеспечивающей с заданной вероятностью раздельную во времени регистрацию сигналов от каждой встречающейся в пробе частицы износа, при этом вводят пробу в виде аэрозоля путем распыления в плазмотрон, регистрируют оптические сигналы излучения одновременно по двум или более измерительным каналам, каждый из которых настроен на аналитическую линию излучения своего химического элемента, преобразуют оптические сигналы в электрические, измеряют их, определяют по величине импульсных и равновесного сигналов и градуировочным характеристикам содержание элементов, находящихся в пробе отдельно в виде металлических частиц и в виде раствора, а для частиц, импульсные сигналы от которых зарегистрированы по двум и более каналам, определяют их элементный состав, полученные результаты используют для оценки состояния двигателя и его узлов, отличающийся тем, что дополнительно по результатам предыдущих диагностических исследований этого двигателя строят временные тренды параметров частиц (концентрации элементов, числа и состава частиц, показателя крупности), при наличии выраженного максимума на тренде, делают смыв осадка масляного фильтра, проводят анализ смыва, средний размер металлических частиц, смытых с фильтра, сравнивают с размером частиц в масле, сравнивают относительное содержание металлов в масле и в смыве, сравнивают количество и состав сложных частиц в масле и в смыве, по полученным результатам сравнения параметров частиц износа в масле и смыве с фильтра и с учетом сравнения параметров частиц износа для среднестатистического исправного двигателя делают заключение о состоянии исследуемого двигателя.
Способ диагностики состояния двигателей имеет недостатки:
- неточная оценка технического состояния двигателя, в связи с высокой погрешностью измерений;
- отсутствует возможность осуществления оперативного контроля технического состояния двигателя внутреннего сгорания.
Известен способ определения мощностных показателей двигателей внутреннего сгорания бес тормозным методом [1], при котором в картере маховика устанавливают первичный преобразователь частоты вращения, соединенный с измерительным устройством, пускают и прогревают двигатель до рабочей температуры охлаждающей жидкости и масла, подготавливают прибор к измерению. Измерения эффективной мощности двигателя проводят следующим образом: устанавливают максимальную подачу топлива, измеряют максимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу, выключают подачу топлива и при достижении минимальной частоты вращения резко переводят рычаг топливоподачи в положение максимальной подачи топлива, регистрируя при этом контролируемые параметры разгона.
В качестве недостатков данного способа стоит отметить:
- отсутствие возможности достоверно определить, а тем более локализовать отказ ДВС;
- относительно большие временные затраты на диагностирование;
- необходимость проведения подготовительных работ для настройки (калибровки) электронного прибора типа ИМД-Ц, что характеризует низкий уровень его использования;
- возможность диагностирование только дизельных ДВС.
Известна полезная модель (Патент №174174 «Автоматизированная система контроля данных о техническом состоянии двигателя внутреннего сгорания транспортного средства», МПК G01M 15/04 - опубл. от 05.10.2017 г.), состоящая из устанавливаемых на испытуемом двигателе датчика числа оборотов коленчатого вала, датчика уровня расхода топлива, датчика давления в цилиндре, датчика положения дроссельной заслонки, дымомера, датчика детонаций, блока сопряжения датчиков, включая аналого-цифровой преобразователь - АЦП с персональным компьютером и самого персонального компьютера. При этом на двигателе дополнительно установлены датчик положения коленчатого вала, датчик концентрации кислорода, датчик массового расхода воздуха, газоанализатор вредных выбросов в продуктах сгорания.
Автоматизированная система контроля данных о техническом состоянии двигателя внутреннего сгорания транспортного средства имеет недостатки:
- необходимость проведения стендовых испытаний;
- высокая сложность проводимых измерений, а также необходимость наличия дорогостоящего оборудования.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение заключается в возможности осуществления оперативной оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания.
Данная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе контроля параметров технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающимся в том, что измеряют показания датчиков двигателя внутреннего сгорания, а также динамометра, причем динамометр устанавливают на маховике двигателя, после чего сравнивают при помощи диагностического блока измеренные показания с нормативными и на основании этого осуществляют контроль технического состояния двигателя внутреннего сгорания.
Для осуществления заявленного способа используется система для контроля параметров технического состояния двигателя внутреннего сгорания, которая содержит установленные на диагностируемом двигателе датчик давления масла, датчик детонации, датчик положения распределительного вала, датчик положения коленчатого вала, датчик температуры всасываемого воздуха, датчик массового расхода воздуха, датчик положения дроссельной заслонки, датчик остаточного кислорода, датчик температуры охлаждающей жидкости, включая динамометр, обеспечивающий измерение крутящего момента силы с маховика двигателя, показания с которых через электронный блок управления автотранспортного средства поступают на диагностический блок, который обрабатывает полученный сигнал и информирует о степени износа ДВС при помощи блока индикации.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является осуществление оперативного контроля параметров технического состояния двигателя автотранспортного средства за счет обработки показаний, снятых с датчиков ДВС и динамометра, а также информирование о степени износа ДВС с помощью блока индикации, на основании которого водитель получает информацию о необходимости проведения технического обслуживания автотранспортного средства.
Проведенный поиск патентно-информационных материалов не выявил аналогичного решения, и поэтому предлагаемый способ контроля технического состояния ДВС обладает признаками новизны и может быть признан изобретением.
На чертеже представлена схема реализации заявляемого способа, где 1 - двигатель; 2 - динамометр; 3 - датчик давления масла; 4 - датчик детонации; 5 -датчик положения распределительного вала; 6 - датчик положения коленчатого вала; 7 - датчик температуры всасываемого воздуха; 8 - датчик массового расхода воздуха; 9 - датчик положения дроссельной заслонки; 10 - датчик остаточного кислорода; 11 - датчик температуры охлаждающей жидкости; 12 - электронный блок управления; 13 - диагностический блок; 14 - блок индикации.
Способ реализуют следующим образом. К электронному блоку управления 12 автотранспортного средства подсоединяют диагностический блок 13 для контроля технического состояния двигателя внутреннего сгорания. При этом электронный блок управления 12 обрабатывает сигналы, поступающие с датчика давления масла 3, датчика детонации 4, датчика положения распределительного вала 5, датчика положения коленчатого вала 6, датчика температуры всасываемого воздуха 7, датчика массового расхода воздуха 8, датчика положения дроссельной заслонки 9, датчика остаточного кислорода 10, датчика температуры охлаждающей жидкости 11, а также динамометра 2 и передает их на диагностический блок 13, анализирующего полученные показания и производящего оценку степени износа ДВС, которая затем выводится на блок индикации 14. Причем блок индикации может быть установлен в любом удобном для водителя месте.
Для реализации способа контроля технического состояния двигателя внутреннего сгорания разработана система для контроля параметров технического состояния двигателя внутреннего сгорания, состоящая из динамометра, обеспечивающего измерение крутящего момента силы с маховика двигателя, диагностического блока 13, обрабатывающего показания датчиков, которые поступают на него через электронный блок управления 12 автотранспортного средства и блока индикации 14, на который выводится оценка степени износа двигателя.
Список источников
1. Алилуев В.А. Практикум по эксплуатации машинно-тракторного парка / В.А. Аллилуев, А.Д. Ананьин, А.Х. Морозов. - М.: Агропромиздат, 1987 г.