Способ диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания
METHOD OF DIAGNOSING A PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для определения технического состояния поршневого двигателя внутреннего сгорания (ПДВС).
Известно, что индикаторная диаграмма рабочего процесса поршневого двигателя внутреннего сгорания представляет собой зависимость давления в рабочем цилиндре двигателя от угла поворота коленчатого вала. Она отражает информацию о процессах, происходящих в цилиндре двигателя, поэтому ее используют в системах автоматизированного диагностирования и настройки.
Известен способ динамической компрессографии заключающийся в том что, ПДВС прогревают до рабочей температуры и выкручивают свечи зажигания, поочередно в свечное отверстие каждого цилиндра плотно вкручивают резьбовой адаптер и соединяют с ним электронный датчик давления, осуществляют запись осциллограмм давления воздуха в цилиндрах при прокручивании стартером коленчатого вала при нажатой до упора педали акселератора в течение 10-ти тактов сжатия до полного накопления воздуха в воздушном накопителе, которое контролируют по прекращению роста пиков давления воздуха на тактах сжатия, по значению пиков давления на различных тактах сжатия рассчитывают компрессию цилиндров и динамику ее нарастания, сравнивают их значения в разных цилиндрах между собой и с нормативными значениями и на этом основании с высокой достоверностью определяют технический диагноз цилиндров» (Патент РФ №2681294, опубл. 05.03.2019, G01M 15/08).
Этот способ имеет ряд недостатков. Для его реализации требуется специальные условия для записи осциллограмм давления в цилиндре, это исключает возможность использования данного способа в системах функциональной диагностики ПДВС. В качестве диагностических параметров используются всего два параметра это компрессия в цилиндрах двигателя и скорость ее нарастания от цикла к циклу, использование этих параметров не позволяет оценивать техническое состояние систем топливоподачи и зажигания.
Известен способ диагностирования цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания включающий, измерение давления в цилиндре двигателя относительно угла поворота коленчатого вала с последующим получением диаграммы скорости изменения давления методами численного дифференцирования (Патент РФ №2554383, опубл. 27.06.2015, G01M 15/00).
Недостатками этого способа являются необходимость измерения давления в рабочем цилиндре двигателя синхронно с положением коленчатого вала, что требует дополнительных средств измерения, диаграмму скорости изменения давления определяют численными методами по индикаторной диаграмме, что требует дополнительных затрат вычислительных ресурсов, и используют только для уточнения неисправностей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ параметрического анализа индикаторной диаграммы (Андрончев И.К., «Диагностирование тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса», 1995 г.). Данный способ включает качественный и количественный анализ отклонений положения характерных точек на действительной индикаторной диаграмме от положения точек на паспортной, по характеру отклонений делают вывод о возможных неисправностях двигателя.
Недостатками способа являются необходимость измерения и записи углового положения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания синхронно с измерением и записью индикаторной диаграммы, что требует наличия дополнительных первичных преобразователей. Значение диагностических параметров зависят от точности определения давления в рабочем цилиндре двигателя. Для вычисления положения характерных точек необходимо выполнять численное дифференцирование индикаторной диаграммы, что требует дополнительных затрат вычислительных ресурсов.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение быстродействия системы диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, снижение числа первичных преобразователей и снижение требований к их точности.
Данный способ включает качественный и количественный анализ отклонений безразмерных критериев, вычисленных по значениям сигнала пропорционального скорости изменения давления в рабочих цилиндрах ПДВС, по характеру отклонений делают вывод о возможных неисправностях двигателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что по результатам качественного и количественного анализа отклонений положения характерных точек на временной реализации сигнала пропорционального скорости изменения давления от положения характерных точек на паспортной временной реализации сигнала пропорционального скорости изменения давления, делают вывод о возможных неисправностях двигателя, согласно изобретению, для анализа используют временную реализацию сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре, а в качестве диагностических параметров используют относительные характеристики взаимного расположения характерных точек (экстремумы, точки пересечения нулевой линии см. фиг.) на временной реализации сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя.
Для получения временной реализации сигнала пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя используют датчик динамического давления. Датчик динамического давления устанавливают в камеру сгорания двигателя. Схемотехника датчика давления выполнена таким образом, что напряжение на его выходе пропорционально скорости изменения давления в цилиндре двигателя. Осуществляют запись временной реализации сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя и выполняют анализ полученной записи. В ходе анализа определяют характерные точки (экстремумы, точки пересечения нулевой линии, см. фиг.) на измеренной временной реализации сигнала, пропорциональной скорости изменения давления. Для определения диагностических параметров двигателя используют координаты характерных точек. По характеру и величине отклонения диагностических параметров от их эталонных значений делают выводы о возможных неисправностях двигателя и его техническом состоянии.
На фиг. показан график изменения величины пропорциональной скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя в зависимости от времени, где P1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6, Р7 - характерные точки. Каждая характерная точка имеет координаты dP - по ординате, t - по абсциссе.
Способ реализуется следующим образом. Изменение технического состояния и регулировок двигателя определяют по изменению диагностических параметров от эталонного значения соответствующего исправному, правильно настроенному двигателю до предельных значений соответствующих неисправному или неверно настроенному двигателю. Герметичность цилиндропоршневой группы при отключенной подаче топлива можно оценивать диагностическим параметром, который определяют по соотношению (|dP7|-dP1)/dP7. Своевременность начала видимого горения топлива характеризуют параметром (dP1-dP3)/dP1.
Таким образом, данный способ позволяет повысить быстродействие системы диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания за счет отказа от промежуточных математических операций связанных с преобразованием сигнала. Также способ позволяет снизить количество первичных преобразователей путем использования для анализа временной реализации сигнала, при этом снижается требование к точности измерительного оборудования за счет использования для анализа сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания.