УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И/ИЛИ ТРАНСМИССИИ АВТОМОБИЛЯ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И/ИЛИ ТРАНСМИССИИ АВТОМОБИЛЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.
Полезная модель относится к контролю и диатостике двигателей внутреннего сгорания и/или трансмиссии автомобилей и может быть использована для точного диагностирования различных типов бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания и/или трансмиссии автомобилей в процессе их изготовления, технического обслуживания и/или ремонта, в частности при диагностике технического состояния износа цилиндро-поршневой группы, износа в шатунных и коренных подшипниках, состояния клапанного механизма, необходимости регулировки тепловых зазоров в клапанах, состояния подшипников приводных агрегатов, в том числе генератора, насоса охлаждения, насоса гидроусилителя руля и т.п., а также подшипников коробки скоростей, главной передачи и ведущих колес.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.
Известен способ диагностирования поршневой машины, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в сравнении спектров шума, получаемых по углу поворота коленчатого вала исследуемого и эталонного двигателей, нахождении аномально работающего цилиндра и определении его неисправносгей, по которому для снижения трудоемкости и сокращения времени диагностирования, аномально работающий цилиндр находят по спектру газодинамического шума за срезом выхлопной трубы, а неисправности определяют по замерам звукового спектра в местах предполагаемых повреждений А.с. СССР № 731341 G01 М 15/00, БИ № 16 от 30.04.80.
МКИ G 01 М 15/00
Известен способ виброакустической диагностики машинного оборудования, заключающийся в размещении микрофона на определенном растоянии от работающего машинного оборудования, снятии электрического сигнала с выхода микрофона и последующем выделении из него информационного параметра, по которому используют остро направленный микрофон и располагают его на растоянии г   от излучающей поверхности корпуса машинного оборудования в зоне диагностируемого узла, где а - характерный размер данной поверхности; Х длина волны, а в качестве информационного параметра используют глубину амплитудной модуляции огибающей высокочастотной части спектра акустического поля на частотах, соответствующих частотам повторения характерных сигналов наличия дефектов, определяя по инофрмационному параметру уровень зарождения и развития дефекта Патент РФ № 2090853 G01 М 17/00, БИ № 26 от 20.09.97.
Известен способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и экспертная система для его осуществления, по которым осуществляется косвенное определение индикаторных диаграмм цилиндров, основанный на непрерывном измерении в фазе текущих значений угловых скоростей коленчатого вала, а также связывающей активные силы в цилиндре с крутящим моментом, выделении составляющей ускорения, отражающей рабочие процессы, вычисления косвенной индикаторной диаграммы цилиндра, сравнении ее с эталоном, присущим нормальному двигателю, а также с зависимостью изменения этой диаграммы при изменении состояния двигателя, классификации состояний по степени их близости. Экспертная система включает систему для регистрации и обработки индикаторных диаграмм, содержащую датчики давления в цилиндрах, усилители с коррекцией нулевой линии, аналоговоцифровые преобразователи и датчик угловых меток с отметчиком оборотов, блок управления, пороговый триггер, блок ручного управления, приемник, электронновычислительную машину, цифровой индикатор, блок вывода, генератор тактовых импульсов, распределитель тактов, задатчик алгоритмов обработки, формирователь команд обработки, коммутатор, вычмслительный блок и схему формирования импульсов коррекции, а также дополнительно введенные датчики угловых меток-зубьев, формирователь импульсов зубьев, элемент ИЛИ, датчик впрыска топлива, усилитель впрыска, второй пороговый триггер, двойной цифровой дифференциатор, цифровой дискриминатор знака, измеритель эксремума ускорений, запоминающее устройство ускорений, арифметическое
устройство, генератор функций, блок идентификации, задатчик моделей процесссов, блок классификации состояний, задатчик функций изменений параметров Патент РФ № 2078324 G01 М 15/00, БИ № 12 от 27.04.97.
Известен способ выявления детонации в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, заключающийся в том, что при работе двигателя на заданной частоте вращения с помощью датчика регистрируют в заданном интервале времени рабочего цикла обусловленные процессом сгорания топливовоздушной смеси вибросигналы, например колебания стенок блока цилиндров, осуществляют фильтрацию этих колебаний по меньшей мере в одном частотном диапазоне, соответствующем частоте колебаний при детонации, определяют фактическое значение параметра вибросигнала, а затем сравнивают фактическое значение с эталонным и на основе сравнения делают вывод о наличии или отсутствии детонации в двигателе, по которому в качестве параметра вибросигнала используют среднюю его мощность для заданного интервала времени в рабочем цикле, эталонное значение формируют как сумму величин, составляющими которой по меньшей мере являются величина, характеризующая текущее минимальное значение средней мощности вибросигнала, и величина дисперсии средней мощности вибросигнала, предварительно определенная при работе двигателя на упомянутой частоте вращения при отсутствии детонации, а сравнивают эталонное значение с фактическим значением средней мощности вибросигнала в рабочем цикле Патент РФ № 2078323 G01 М 15/00, G01 L 23/22 БИ № 12 от 27.04.97.
Известен электронный инструмент для обнаружения и диагностики звуков в двигателе, при помощи которого контролируется работа поршневого двигателя и агрегаты трансмиссии по электрическому сигналу, снимаемому с микрофона, установленного на гибком держателе, при этом сигнал усиливается, фильтруется и поступает на головные телефоны, а также выводится на стрелочный прибор патент США № 5445026 от 29. 08.1995 г. G01 N 029/00; G01H 001/00 U.S. CL. 073/591. Отличительная особенность данного инструмента заключается в том, что кпассификация дефекта осуществляется оператором на основании накопленного опыта по распознаванию дефектов по аудиосигналам. Ввиду отсутствия в приборе фазоизбирательного устройства для синхронизации измеряемого сигнала с циклами работы цилиндров двигателя резко сокращаются возможности прибора по глубине и точности диагностирования дефектов отдельных цилиндров двигателя. При использовании такого прибора постановка диагноза технического состояния двигателя автомобиля носит субъективный характер и требует наличия опытного оператора.
Известен электронный инструмент для обнаружения и диагностики звуков в автомобильной ходовой части рамы, предназначенный для использования профессиональным механиком по ремонту и обслуживанию автомобилей, способный к обнаружению слышимого вибрационного звука и шума, производимого ходовой и моторной частью, а также устройствами с механическими поломками. Инструмент содержит по крайней мере одно акустическое вибрационное устройство, приспособленное для установки в соприкосновении с частью автомобиля или устройство для обнаружения и переработки вибрирующих акустических сигналов и звуков в элею-ромагнитные сигналы и корпус, предназначенный для держания в руке механика по ремонту и обслуживанию. До-усилительная схема внутри корпуса электрически связана с акустическим вибрационным получающим сигнал устройством, и со схемой выбора диапазона действия для выбора диапазона звукового уровня электромагнитного сигнала. Счетчик децибел, установленный на внешней части корпуса, электрически подключен к до-усилительной схеме для визуального наблюдения изменений и пиков звукового уровня, засекаемых передающим микрофоном. Операционная аудио усилительная схема внутри корпуса электрически присоединена к до-усилительной схеме для трансформации электромагнитного сигнала во вторичный акустический сигнал, который может прослушиваться механиком по ремонту и обслуживанию через наушники, электрически включенные в аудио усилитель Патент США № 5435185 от 25.07.1995 г. G01 N 29/00; U.S. CL. 73/587, 73/584, 73/592.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату (прототипом для полезной модели) является устройство для диагностирования механизмов циклического действия, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, усилитель, блок распознавания сигналов и синхрогенератор, которое для повышения достоверности диагностирования снабжено последовательно соединенными регулируемым полосовым фильтром и блоком формирования импульсов, вход регулируемого полосового фильтра соединен с выходом усилителя и с первым входом блока распознавания сигналов, второй вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов А.с. СССР № 1679234 G01 М 7/00, БИ № 35 от 23.09.91 (прототип), при помощи которого проверяемому двигателю задается определенный (заранее изученный) режим работы, а с помощью фазоизбирательного устройства осуществляется синхронизация с углом поворота коленчатого вала и последовательная регистрация виброимпульсов, возбуждаемых от соударений в различных сопряжениях. Максимальные амплитуды виброимпульсов и моменты их появления содержат информацию о зазорах в сопряжениях. Для локализации дефекта осуществляют полосовую фильтарцию сигналов и пространственную избирательность при установке вибродатчиков.
Недостатками всех известных способов и устройств диатостики технического состояния двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий автомобилей является ограниченность выявления технических дефектов и недостаточная точность оценки технического состояния ряда узлов, так .как существующее сегодня громадное разнообразие конструкций и модификаций автомобильных двигателей (даже в пределах одной марки автомобиля), высокая плотность их компоновки в автомобиле, отсутствие зачастую информации о фазовых сдвигах между верхней мертвой точкой опорного цилиндра и сигналами с встроенных датчиков цикла, которые содержатся только в бортовых компьютерах, что зачастую не позволяет снять информацию с помощью стандартных фазоизбирательных устройств и вибродатчиков в нужных для диагностики местах.
Кроме того, известные диапчостические способы и устройства не позволяют однозначно локализовать разнообразные по своей технической природе дефекты, например, такие дефекты как разболтанность отдельных деталей в механизмах двигателя, точно определить их характер и уровень их опасности для дальнейшей эксплуатации автомобиля без ремонта или регулирования, а также выявить и документально зафиксировать динамику развития дефектов данного конкретного автомобиля.
ЗАДАЧИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени задача), состоит в том, что известные относительно простые и широко доступные способы и устройства для диагностирования технического состояния двигателей и трансмиссии автомобилей обычно узко специализированы по видам диагностируемых дефеетов и маркам автомобилей, а универсальные диагностические стенды, например с беговыми барабанами, чрезмерно дороги, технически сложны в изготовлении и эксплуатации и практически недоступны для большинства пользователей автомобилей.
ного обслуживания и обеспечения технической надежности автомобилей и, соответственно, технической оснащенности центров диатостики и ремонта, требует относительно простых в изготовлении и использовании универсальных средств диагностики, пригодных для самых разнообразных марок автомобилей и позволяющих не только дешево, быстро и точно выявлять наличие и характер разнообразных дефектов и уровень технического состояния двигателей и трансмиссии автомобилей, но и определять тенденции их развития и необходимость соответствующего регулирования или ремонта отдельных узлов данного конкретного автомобиля.
ЦЕЛЬ И ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Целью полезной модели (требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели) является создание простой в изготовлении и эксплуатации, информативной универсальной системы диагностики, позволяющей выполнить контроль технического состояния практически любых автомобильных двигателей, в том числе и самых современных, без их разборки и в условиях отсутствия информации о фазовых задержках в системах регистрации и других существенных параметрах двигателей и трансмиссии конкретных автомобилей, при одновременной возможности однозначной локализации разнообразных дефектов двигателя и трансмиссии автомобиля, например, таких как степень износа цилиндро-поршневой группы, износ в шатунных и коренных подшипниках, состояние клапанного механизма, в том числе необходимость регулировки тепловых зазоров в клапанах, состояние подшипников приводных афегатов, в том числе генератора, насоса охлаждения,  насоса гидроусилителя руля и т.п., а  также подшипников коробки скоростей, главной передачи и ведущих колес, разболтанность отдельных деталей в механизмах двигателя, точно определить их месторасположение, характер и уровень их опасности для дальнейшей эксплуатации автомобиля без ремонта, а также выявить и зафиксировать динамику развития дефектов.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Поставленная цель и требуемый технический результат при использовании полезной модели достигаются тем, устройство для диагностики технического состояния двигателя внутреннего сгоранияи и/или трасмиссии автомобиля, содержащее последовательно соединенные вибродатчик с усилителем, регулируемый фильтр, датчик цикла, усилитель-формирователь сипналов датчика цикла и блок индикации, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ дополнительно снабжено мультиплексором и аналогово-цифровым преобразователем, между которыми расположен регулируемый фильтр, а также устройство управления и вычисления, кроме этого устройство дополнительно снабжено соединенным с мультиплексором через усилитель датчиком давления, при этом усилительформирователь сигналов датчика цикла выполнен состоящим из управляемого аттенюатора, усилителя, выпрямителя, пикового детектора, вычитателя, второго аттенюатора и блока сравнения, причем выход датчика цикла и выход вычитателя соединены с входами управляемого аттюнатора, выход которого соединен с входом усилителя-выпрямителя, выход с усилителя-выпрямителя соединен со входами пикового детектора и блока сравнения, выход пикового детектора соединен со входами вычитателя и второго аттюатора, выход со второго аттенюатора соединен со вторым входом блока сравнения, выход соединен с мультиплексором.
При этом в устройстве блок индикации выполнен в виде дисплея (устройства для отображения визуальной информации) и/или принтера (печатающего устройства), само устройство дополнительно снабжено остронаправленным микрофоном, выход которого соединен через усилитель со входом мультиплексора, а датчик цикла выполнены в виде токового датчика съема сигнала с высоковольтного провода свечи зажигания опорного цилиндра и/или датчика на топливном трубопроводе от топливного насоса к форсунке опорного цилиндра двигателя и/или переходника для подключнения к встроенному в новых типах двигателя датчиков цикла, например, к датчику Холла, оптодатчику и/или индукционному датчику положения распределительного вала.
Характерной особенностью конструкгивного исполнения устройства является обеспечение возможности реализации описанного выше способа диагностики технического состояния двигателя внутреннего сгоранияи и/или трансмиссии автомобиля по изобретению.
Устройство функционирует по способу диагностики технического состояния двигателя внутреннего сгоранияи и/или трансмиссии автомобиля, включающем измерение виброакустических сигналов с корпуса двигателя, синхронизацию сигналов, фильтрацию сипналов, их последующую обработку с определением фактических значений параметров сигналов и сравнение фактических значений параметров сигналов с уровнем эталонных сигналов с получением информации о техническом состоянии двигателя СОГЛАСНО КОТОРОМУ перед началом диагностики, при прокручивании двигателя и при использовании датчика давления
внутри опорного цилиндра, определяют фазовые задержки между верхней мертвой точкой рабочего хода опорного цилиндра и синхросигналом рабочего цикла и фазы открытия и посадки клапанов механизма газораспределения, а при диагностике работающего двигателя синхронизацию сигналов проводят относительно положения верхней мертвой точки рабочего хода опорного цилиндра, причем в качестве параметра ситалов используют огибающую временной реализации в определенных частотных полосах с привязкой момента начала измерения к верхней мертвой точке опорного цилиндра и фазовой селекцией сигналов с получением информации о техническом состоянии двигателя и о характере дефектов шатунно-кривошипной, цилиндро-поршневой и/или клапанной групп двигателя.
Фазовые задержки между верхней мертвой точкой рабочего хода опорного цилиндра и синхросигналом рабочего цикла и фазы открытия и посадки клапанов механизма газораспределения определяют посредством временно устанавливаемого в опорный цилиндр двигателя вместо свечи зажигания или вместо калильной свечи в дизельном двигателе датчика давления, при этом при прикручивании двигателя с датчика давления синхронно снимают сигналы через 720 градусов поворота коленчатого вала и дополнительно синхронно снимают сигналы с датчика положения распределительного вала и/или с датчика на высоковольтном проводе свечи зажигания и/или с датчика на магистрали подачи топлива в двигатель с определением фазового сдвига между верхней мертвой точкой опорного цилиндра и сигналов с датчика положения распределительного вала и/или с датчика на магистрали подачи топлива в двигатель.
Такое синхронное снятие сигналов позволяет определить фазовый сдвиг между верхней мертвой точкой опорного цилиндра и сигналом с датчика синхронизации в процессе диагностического обследования автомобиля. В различных современных автомобилях с бортовым компьютером этот сдвиг бывает разным и часто неизвестным, с помощью датчика давления также определяют фактические углы открытия и закрытия клапанов системы газораспределения, информация о которых для различных марок автомобиля также не всегда имеется на станциях технического обслуживания.
По амплитудам виброакустических сигналов с корпуса двигателя и моментам их появления в огибающей измеряемых сигналов получают информацию о состоянии зазоров в сопряжениях кинематических пар и о параметрах их работы.
Кроме этого в каждой временной реализации выделяют мгновенные значения фаз и амплитуд сигналов и последующим осреднением их амплитуд по нескольким временным реализациям с получением информации о величине зазоров и/или величине износа в сочленениях двигателя при флуктуации оборотов двигателя, при этом сигналы обрабатывают по временной реализации огибающей в виде осредненных амплитуд сигналов в фазовом окне, соответствующем моменту перекладки в конкретном узле каждого цилиндра, причем разделение локальных дефектов в сочленениях цилиндро-поршневой и шатуннокривошипных групп двигателя, синхронизированных с моментами перекладки в зазорах и общей «разболтанностью двигателя или отдельных его узлов, производят по соотношению мощностей синхронизированных и несинхронизированных сигналов.
Амплитуды виброимпульсов и моменты их появления в измеряемом сигнале содержат информацию о зазорах в сопряжениях кинематических пар и о параметрах их работы. При этом в диагностическом тракте передачи сигналов используют универсальный усилитель-формирователь, выдающий синхроимпульсы с обеспечением фазоизбирательного анализа состояния двигателя с любым из применяемых датчиков цикла за счет расширения амплитудного диапазона входного сигнала, а измерение виброакустических сигналов с поверхности двигателя осуществляют преимущественно посредством контактных вибродатчиков.
Однако, в случае невозможности установки контактных вибродатчиков на диагностируемые узлы двигателя, измерение акустических импульсов осуществляют остронаправленным микрофоном, установленным на гибкий держатель, который позволяет получать информацию бесконтактным способом даже через различные защитные кожуха двигателя.
Для диагностики трансмиссии дополнительно измеряют посредством контактных датчиков вибрации или остронаправленного микрофона виброакустические сигналы с поверхности узлов трансмиссии или с вращающихся деталей, например, карданного вала или колес и производят обработку этих сигналов с получением информации о техническом состоянии узлов трансмиссии или вращающихся деталей автомобиля.
сигналов диагностики данного конкретного двигателя сохраняют в базе данных и используют при анализе уровня сигналов при последующей диагностике с определением тенденций изменения технического состояния двигателя и/или трансмиссии данного конкретного двигателя.
Диагностику технического состояния клапанов системы газораспределения, шатунных подшипников и приводных агрегатов осуществляют на холостом режиме работы двигателя, а диагностику технического состояния цилиндропоршневой группы, коренных подшипников и зубчатых передач трансмиссий определяют под нагрузкой и/или внешнем прокручивании.
Диагностику технического состояния двигателя осуществляют с определением максимальных амплитуд вибраций поршней и/или шатунных подшипников и/или коренных подшипников и/или выпускных клапанов и/или впускных клапанов, а также по значениям модифицированного «пик-фактора для подшипников навесных агрегатов и/или узлов трансмиссии автомобиля, а результаты диагностики двигателя отображают на экране монитора компьютера и/или распечатывают на бумаге в виде графиков, характеризующих нормальное состояние либо состояния, требующие регулирования и/или ремонта узлов двигателя и/или трансмиссии автомобиля.
Предлагаемое по полезной модели устройство для диагностики предусматривает обработку сигналов во временной реализации огибающей оценку осредненных амплитуд сигналов в фазовом окне, соответствующему моменту перекладки в конкретном узле каждого цилиндра, причем разделение локальных дефектов в сочленениях цилиндро-поршневой и шатунно-кривошипных групп двигателя, синхронизированных с моментами перекладки в зазорах (изменения направления движения деталей в сопряжении) и общей «разболтанностью двигателя или отдельных его узлов производят по соотношению мощностей синхронизированных и несинхронизированных сигналов.
Применение в диагностическом тракте обработки сигналов универсального усилителя-формирователя позволяет обрабатывать виброимпульсы для фазоизбирательного анализа двигателя с различными датчиками цикла за счет существенного расширения диапазона входного сигнала.
Использование наряду с контактным датчиком вибрации остронаправленного микрофона позволяет обеспечить бесконтактный съем информации с двигателя и узлов трансмиссии в труднодоступных местах или непосредственно с вращающихся деталей (карданного вала, колес и т.п.).
10
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ.
Раскрытие технической сущности полезной модели поясняется чертежами:
На фиг. 1 и 2 изображены соответственно конструктивная и функциональная схемы аппаратной реализации устройства для диагностики технического состояния двигателя внутреннего сгорания и/или трансмиссии автомобиля;
На фиг. 3 изображен пример распечатки диагноза состояния поршневой и кривошипно-шатунной группы нормального (не требующего ремонта и регулирования) двигателя автомобиля;
На фиг. 4 изображен пример распечатки диагноза клапанного механизма нормального (не требующего ремонта и регулирования) двигателя автомобиля
На фиг. 5 изображен пример распечатки диагноза состояния поршневой и кривошипно-шатунной группы дефектного (требующего ремонта четвертого и второго цилиндров) двигателя автомобиля;
На фиг. 6 изображен пример распечатки диагноза клапанного механизма двигателя автомобиля требующего настройки;
На фиг. 7 показана распечатка диагноза клапанного механизма газораспределения с дефектным впускным и выпускными клапанами 1 -го, 2-го и 4-го цилиндров дефектного (требующего ремонта четвертого и второго цилиндров) двигателя автомобиля;
На фиг. 8 приведена распечатка диагноза клапанного механизма газораспределения с дефектным впускным и выпускными клапанами 1 -го, 2-го и 4-го цилиндров дефектного (требующего ремонта четвертого и второго цилиндров) двигателя, на которой приведены количественные значения диагностических параметров, заносимые в базу данных для отслеживания трендовых характеристик (тенденций развития дефектов);
На фиг. 9 изображен пример распечатки сигналов диатоза приводных агрегатов (трансмиссии) дефектного (требующего ремонта гидроусилителя руля) автомобиля;
На фиг. 10 изображен пример распечатки диагноза приводных агрегатов (трансмиссии) дефектного (требующего ремонта гидроусилителя руля) автомобиля;
На фиг. 11 сопоставлена распечатка вибросигналов, измеренных на дефектном двигателе (требующем ремонта шатунных подшипников 4-го цилиндра и регулирования шатунных подшипников 2-го цилиндра, а на фиг 12 - конечная распечатка в виде гистограммы данного диагноза.
11
ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.
Техническая сущность конструктивного исполнения и функционирования устройства по полезной модели заключается в том, что перед проведением диагностики двигателя и трансмиссии конкретного автомобиля осуществляют идентификацию обследуемого автомобиля в ранее созданной базе данных значений пороговых (опорных) уровней сигналов данного конкретного автомобиля (в случае наличия данных о предыдущих диагнозах этого конкретного автомобиля), а в случае отсутствия в базе данных необходимых сведений о фазовых задержках между верхней мертвой точкой рабочего хода опорного цилиндра диагностируемого двигателя и сигналом с датчиков цикла (тахосигналом) встроенного или устанавливаемого датчика цикла, а также данных о фазах работы (открытия и закрытия) клапанов механизма газораспределения, получают необходимые для диагностики исходные данные по данному конкретному автомобилю путем установки в опорный цилиндр двигателя датчика давления вместо свечи зажигания или вместо калильной свечи в дизельном двигателе. Осуществляют прокрутку двигателя и определяют недостающие для диагностики двигателя и трансмиссии параметры данного конкретного автомобиля. После этого датчик давления с опорного цилиндра двигателя снимают и проводят диагностику технического состояния двигателя и трансмиссии данного автомобиля.
Для осуществления диапностики двигателя и трансмиссии устанавливают на двигатель и трассмиссию необходимые датчики и производят запуск и диагностирование двигателя и трансмиссии на характерных режимах работы автомобиля. Для этого обеспечивают синхронное считывание сигналов с датчиков цикла и виброакустических датчиков с поверхности двигателя или узлов трансмиссии и обрабатывают их по определенному режиму (алгоритму) путем расчета по сигналам датчиков цикла и определенной обработки границ времени, соответствующих прохождению поршнем активной верхней мертвой точки опорного (ведущего) цилиндра.
В процессе обработки выделяют из сигналов участки, соответствующие полному циклу работы двигателя, получают огибающие сигналов с параметрами, соответствующими техническому состоянию данного конкретного автомобиля, пересчитывают полученные сигналы из реального времени в соответствие с градусами оборота коленчатого вала, выделяют промежутки, соответствующие каждому из диагностируемых признаков и усредняют максимальные значения на
этих участках по набору реализаций, после чего сравнивают полученные данные с критическими пороговыми значениями (уровнем опорных сигналов), ставят диагноз по каждому из диагностируемых признаков и сохраняют полученные данные этого диагноза по данному конфетному автомобилю в специальной базе данных.
Конструктивная и функциональная схемы аппаратной реализации устройства для диагностики технического состояния двигателя внутреннего сгорания и/или трансмиссии автомобиля представлены на фиг. 1 и 2.
Устройство для диагностики технического состояния двигателя внутреннего сгорания и/или трансмиссии автомобиля состоит из (фиг. 1, 2) мультиплексора 1, регулируемого фильтра 2, осуществляющего фильтрацию низких частот и полосовую фильтрацию, плату аналого-цифрового преобразователя 3, цифрового устройства управления и вычисления 4, принтера 5, монитора 6, токового датчика цикла 7, универсального усилителя-формирователя 8, хомутика 9 для крепления датчика вибрации на трубопроводе подачи топлива в форсунку опорного цилиндра дизельного двигателя, датчиков вибрации (пьезоакселерометров) 10, переходника 11 для подключения устройства управления и вычисления к встроенным в двигатели диагностируемых автомобилей датчиком положения распределительного вала, выходной сигнал которых уже сформирован в цифровом виде (датчик Холла, оптодатчик и т.п.), виброщуп 12, для крепления к датчику давления, микрофон 13, датчик давления 14, редкоземельный магнит 15 для быстрой установки датчика вибрации на корпусе двигателя и усилители 16.
Конкретные конструктивные и функциональные блоки описанного выше устройства для диагностики могут быть выбраны из известных промышленно применяемых блоков и узлов в зависимости от вариантов конструктивного исполнения заявляемого устройства для диагностики.
Возможность промышленной реализации и практической возможности достижение требуемого технического результата при использовании полезной модели иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Проводили виброакустическую диагностику (определение технического состояния) поршневой и шатунно-кривошипной групп, а также клапанного механизма нормально функционирующего двигателя автомобиля MAZDA 626 (номерной знак 123). Результаты диагностики поршневой и шатуннокривошипной групп, а также клапанного механизма двигателя данного автомобиля представлены на фиг. 3. И фиг. 4.
Пример 2. Проводили виброакустическую диагностику (определение технического состояния) двигателя автомобиля VOLVO 740 (номерной знак h073), пробег которого составил 240 тыс. километров и при работе которого прослушивались стуки неясного происхождения. Результаты диагностики поршневой и шатунно-кривошипной групп, а также клапанного механизма двигателя данного автомобиля представлены на фиг. 5 и фиг. 6.
На фиг. 5 представлена диаграмма состояния поршневой и шатуннокривошипной групп двигателя, по горизонтальной оси которой указаны номера цилиндров в порядке последовательности их работы (1-3-4-2), а по вертикальной оси - расположены границы диапазонов значений параметров диагностики (нормальное техническое состояние автомобиля, состояние требующее регулирования и состояние, требующее ремонта). Степень износа узлов (в сочленениях поршень-цилиндр, шатун-кривошип, шейки коленчатого вала во вкладышах корпуса двигателя) характеризуются амплитудами сигналов (виброимпульсов), соответствующих величинам зазоров в сочленениях. Амплитуды сигналов (виброимпульсов) отражены на диаграммах высотой соответствующих столбиков (гистограмм).
Анализ результатов данного конкретного диагноза показывает, что недопустимо большой дефект шатунного подшипника 4-го цилиндра требует безотлагательного ремонта.
На фиг. 6. представлена диаграмма технического состояния клапанного механизма газораспределения данного автомобиля. Из диаграмм наглядно видно, что все клапана двигателя требуют регулирования.
После разборки двигателя данного автомобиля, подтвердившей наличие опасного дефекта, а также после регулировки тепловых зазоров в клапанах, была проведена повторная диагностика, показавшая нормальное состояние диагностируемого двигателя.
Пример 3. Проводили диагностику двигателя автомобиля MAZDA 626 (номерной знак е901са), пробег которого составил 60 тыс. км. Данный двигатель оборудован системой газораспределения с гидротолкателями. Результаты диагностики клапанного механизма двигателя данного автомобиля в виде гистограмм и цифровой распечатки представлены на фиг. 7 и фиг. 8.
Как показывают результаты диагностики, впускные и выпускные клапана первого цилиндра данного двигателя требуют ремонта, а выпускной клапан четвертого цилиндра и впускной клапан второго цилиндра требуют регулирования. В результате разборки было установлено, что гидротолкатели оказались дефектными, что приводило к интенсивным ударам из-за больших зазоров. После замены гидротолкателей и соответствующего регулирования стуки в двигателе исчезли.
Пример 4. В двигателе автомобиля VOLVO 840 наблюдалась вибрация неизвестной локализации. После обследования с помощью виброщупа была выявлена повышенная модуляция на корпусе гидроусилителя руля. Диагноз проводили для спектра частот от О до 500 ГЦ, при количестве усреднений равном 4, частоте фильтра - 6300 Гц, частоте вращения вала - 15.900 Гц.
Результаты диагноза в виде характеристики сигналов и распечатки конечного диагноза представлены на фиг. 9 и фиг. 10.
Величина модифицированного пик-фактора составила 70 децибел (фиг. 10), что соответствует неудовлетворительному состоянию агрегата. Более детальный анализ (с проведением спектрального анализа огибающей вибросигнала) показал сильный износ подшипника передней опоры насоса. Разборка подтвердила дефект подшипника качения, радиальный люфт которого составил 0,5 мм.
Пример 5. Проводили виброакустическую диагностику (определение технического состояния) двигателя автомобиля VOLVO 740 (номерной знак h073), пробег которого составил 240 тыс. километров и при работе которого прослушивались стуки неясного происхождения. Условия примера и результаты диагноза аналогичны Примеру 2.
Результаты распечатки сипналов диагностики поршневой и шатуннокривошипной групп, а также соответствующая им распечатка итогового диагноза двигателя данного автомобиля представлены  на фиг. 11 и фиг. 12.
СООТВЕТСТВИЕ КРИТЕРИЯМ ОХРАНОСПОСОБНОСТИ.
В целом, учитывая новизну и неочивидность полезной модели (доказанную в разделе «Уровень техники и «Сущность полезной модели), существенность всех общих и частных признаков полезной модели и их достаточность для достижения требуемого технического результата (доказанные в разделе «Раскрытие сущности полезной модели), а также показанную в разделе «Примеры реализации полезной модели и промышленная применимость практическую
осуществимость полезной модели и уверенное решение поставленных задач, заявленная полезной модели, по нашему мнению, удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к полезным моделям.
Таким образом, есть все основания утверждать, что полезная модель соответствует требованиям критерия охраноспособности («новизны, «изобретательского уровня и «промышленной применимости, а проведенный анализ показывает, что все общие и частные признаки полезной модели являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения требуемого технического результата, но и позволяют реализовать полезную модель промышленным способом.
99 пив 5 16