АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЬНЫХ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к устройствам для диагностики топливной аппаратуры дизельных автотракторных двигателей в условиях эксплуатации.
Известен прибор для диагностирования и регулировки систем двигателя КИ-28229 («Сельский механизатор» №12, 2009 г., стр.30). Прибор предназначен для оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания (ДВС), диагностики системы питания бензиновых и дизельных ДВС, диагностики гидрооборудования. Однако данный прибор не позволяет оценить техническое состояние топливной аппаратуры (ТА) в автоматизированном режиме.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели (прототипом) является система автоматизированной диагностики бензиновых автотракторных двигателей (RU 2349890 C1 G01M 15/04). Функционирование системы основано на определении технического состояния бензиновых автотракторных двигателей внутреннего сгорания путем непрерывного измерения топливно-энергетических показателей в процессе шести циклов операций «разгон - выбег» двигателя с минимальной до максимальной частоты вращения холостого хода коленчатого вала. Обработка результатов контроля параметров технического состояния бензиновых автотракторных двигателей осуществляется в режиме реального времени. По результатам обработки контролируемых параметров определяют следующие параметры ДВС: эффективная мощность; индикаторная мощность; мощность механических потерь; часовой расход топлива; удельный расход топлива; равномерность распределения мощностей по отдельным цилиндрам; угол опережения зажигания для каждого цилиндра; режимы работы центробежного и вакуумного регулятора опережения зажигания датчика-распределителя. Но данная система позволяет оценивать техническое состояние только бензиновых автотракторных двигателей, отличающихся от дизелей как принципиально по способу воспламенения рабочей смеси, так и конструктивно по устройству системы питания.
Цель полезной модели - повышение точности и скорости определения фактических контролируемых параметров топливоподающей аппаратуры дизельных автотракторных двигателей и их отклонений от паспортных значений при одновременном снижении трудозатрат за счет одновременного контроля, за цикл испытания, как регулировочных параметров, так и параметров, отражающих непосредственно техническое состояние прецизионных деталей топливоподающей аппаратуры.
Предлагаемая автоматизированная система диагностики топливной аппаратуры (ТА) дизельных автотракторных двигателей на базе персонального компьютера (ПК) предназначена для контроля регулировочных параметров ТА и определения технического состояния прецизионных деталей. Испытания ТА дизельных ДВС осуществляются при измерении потоков данных и их последующей обработке.
Предлагаемая автоматизированная система диагностики ТА дизельных автотракторных двигателей состоит из установленных непосредственно на испытуемый двигатель датчиков частоты вращения и давления; блока адаптера датчиков давления и частоты вращения; аналого-цифрового преобразователя; специализированного программного обеспечения и персонального компьютера.
В отличие от прототипа в процессе испытаний проводится не менее двух циклов разгона двигателя от минимальной устойчивой до максимальной частоты вращения холостого хода коленчатого вала, в течение которых сигналы, снимаемые с датчиков давления, установленных на штуцеры топливного насоса высокого давления в магистрали высокого давления, и датчиков частоты вращения, установленных на ДВС, поступают в АЦП, которое преобразует их в цифровой формат и передает через порт USB-2.0 на ПК. В персональном компьютере полученные данные сохраняются в виде текстового файла с расширением «txt», затем с помощью специализированного программного обеспечения текстовый файл обрабатывается и выдаются результаты диагностического испытания в виде файла с разрешением «doc» или «html», для дальнейшей его печати на принтере или для сохранения на жестком диске ПК.
Автоматизированная система диагностики ТА дизельных автотракторных двигателей схематически представлена на фиг.1.
В результате диагностирования предлагаемой автоматизированной системой диагностики ТА дизельных автотракторных двигателей определяются следующие зависимости:
- давление топлива в магистралях высокого давления от частоты вращения коленчатого вала ДВС;
- угловое ускорение от частоты вращения и времени при разгоне ДВС;
- частота вращения коленчатого вала двигателя от времени. По полученным зависимостям рассчитываются параметры ТА и ДВС и строятся графики зависимостей:
- эффективная мощность;
- ускорение разгона;
- абсолютное и относительное давление импульса впрыскивания топлива;
- межсекционные углы и отклонение;
- длительность импульса впрыскивания топлива;
- давление начала подачи топлива у штуцера ТНВД;
- время начала подачи топлива;
- время конца подачи топлива;
- давление конца подачи топлива у штуцера ТНВД;
- значение параметра неравномерности косвенной оценки подачи топлива (в процентах %);
значение параметра неравномерности косвенной оценки моментальной подачи топлива при максимальной загрузке двигателя (в процентах %);
- значение параметра начала действия регулятора;
- значение параметра прекращения подачи топлива;
- значение параметра максимальной мощности ДВС;
- частота вращения коленчатого вала ДВС соответствующая максимальной мощности ДВС;
- диаграмма косвенной оценки подачи топлива по каждой секции ТНВД;
- диаграмма косвенной оценки моментальной подачи топлива при максимальной загрузке двигателя по каждой секции;
- график импульсов впрыска всех секций ТНВД на одной шкале времени;
график зависимости максимального давления импульса впрыскивания топлива от частоты вращения коленчатого вала ДВС по каждой секции;
- график зависимости давления конца и начала подачи импульса впрыскивания топлива от частоты вращения коленчатого вала ДВС по каждой секции;
- график зависимости длительности импульса впрыскивания топлива от частоты вращения коленчатого вала ДВС по каждой секции;
- график зависимости косвенной оценки подачи топлива по каждой секции от частоты вращения коленчатого вала ДВС;
- график зависимости мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала ДВС;
- график зависимости давления импульса впрыска от угла поворота коленчатого вала ДВС;
С помощью данной системы можно проверить:
- максимальную мощность ДВС;
- ускорение разгона ДВС;
- техническое состояние прецизионных деталей ТА (нагнетательный клапан, распылитель форсунки, плунжерная пара);
- межсекционные углы и отклонения;
- работу всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала ДВС;
- давление начала впрыскивания топлива в цилиндры ДВС (усилие затяжки пружины форсунки).
Блок - схема системы включает пять блоков: датчики давления и частоты вращения; адаптер датчиков давления и частоты вращения;
аналогово-цифровой преобразователь; ПК; программное обеспечение.
Рассмотрим функциональное назначение каждого блока по отдельности. Получение диагностической информации разделено на два этапа. Первый этап включает в себя подготовку ДВС к диагностике и получение записей тестового испытания в виде текстовых файлов в формате «txt». На втором этапе происходит обработка полученной информации при помощи специализированного программного обеспечения посредством математических вычислений и преобразований.
В процессе тестового испытания с двигателя снимаются параметры функционирования ТА в магистралях высокого давления и определяется частота вращения коленчатого вала ДВС.
Для регистрации давления в магистралях высокого давления используются датчики давления тензометрические с областью измерения давлений от 0 до 150 мПа. Для регистрации частоты вращения коленчатого вала ДВС используется датчик частоты вращения типа «холла».
Адаптер датчиков давления и частоты вращения необходим для обеспечения бесперебойного питания, от бортовой сети трактора (от 12 до 24 В), датчиков давления, частоты вращения, АЦП и для соединения, и передачи данных с датчиков на АЦП.
Аналогово-цифровой преобразователь осуществляет преобразование аналоговых сигналов, поступающих с датчиков, установленных на ДВС, в цифровой формат для дальнейшей их обработки на ПК.
Персональный компьютер в данной системе необходим для работы с АЦП и специализированным программным обеспечением, а также для выполнения функций «накопителя» диагностической информации.
При помощи программного обеспечения происходят обработка полученной с датчиков информации, дальнейший ее анализ и получение диагностического заключения о техническом состоянии ТА дизельного автотракторного ДВС.
Данная автоматизированная система диагностики ТА дизельных автотракторных ДВС может быть использована в качестве отдельного диагностического комплекса при плановом техническом обслуживании, поиске неисправностей и регулировке ТА в условиях хозяйств и ремонтных предприятий, в организациях, занимающихся продажей и лизингом машин, а также в качестве контрольно-диагностического средства на заводах, выпускающих трактора.