СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПО РАСХОДУ ТОПЛИВА
METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF VEHICLES TECHNICAL CONDITION BY FUEL CONSUMPTION

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано на транспорте при эксплуатации транспортных средств.
Известна система контроля и учета расхода топлива двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в которой реализуется способ, заключающийся в том, что контроль расхода топлива транспортным средством проводят в координатах времени с одновременным контролем режимов работы транспортного средства, а результаты контроля регистрируют и выводят на индикацию х для их последующей обработки [1].
Недостатком известного способа является отсутствие возможности контроля технического состояния транспортного средства по расходу топлива и выявления причины повышенного расхода.
Наиболее близким техническим решением является принятый в качестве прототипа способ измерения количества топлива в баке автомобиля, заключающийся в том, что контроль технического состояния транспортного средства проводят на режимах работы транспортного средства при фиксированной нагрузке и на холостом ходу двигателя, при подготовке к выполнению контроля регистрируют данные по расходу топлива на режимах фиксированной нагрузки и на холостом ходу двигателя, а в процессе контроля регистрируют фактический расход топлива за цикл контроля раздельно на тех же режимах фиксированной нагрузки и на холостом ходу двигателя и по соответствию значений фактического расхода установленным при подготовке к выполнению контроля оценивают техническое состояние топливной системы транспортного средства [2].
Недостатками известного способа являются ограниченность оценок с его помощью технического состояния лишь системы питания и невозможность общей оценки технического состояния транспортного средства по расходу топлива, обязательность участия оператора в проведении измерений, что затрудняет автоматизацию и приводит к чрезмерной трудоемкости контроля и учета его результатов.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение наиболее полного охвата автоматическим контролем технического состояния транспортного средства в целом, а не только системы питания при исключении участия оператора в проведении контроля.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе автоматического контроля технического состояния транспортных средств по расходу топлива, заключающемся в том, что предварительно накапливают базовые значения расхода топлива в режимах фиксированной нагрузки и холостого хода двигателя, а в процессе контроля регистрируют значения фактического расхода топлива на тех же режимах фиксированной нагрузки и на холостом ходу двигателя и по результатам сравнения значений фактического расхода с предварительно установленными базовыми значениями на соответствующих режимах работы двигателя оценивают техническое состояние топливной системы двигателя транспортного средства, согласно изобретению контроль дополнительно выполняют в режиме разгона транспортного средства при максимальной подаче топлива, выделяют условия эксплуатации, влияющие на расход топлива, а диапазоны возможного изменения параметров условий эксплуатации делят на интервалы, задают продолжительность цикла контроля и границы режимов работы двигателя, а в процессе предварительного накопления базовых значений расхода топлива регистрируют показатели режима работы и условий эксплуатации, автоматически идентифицируют сочетания интервалов, которым принадлежат регистрируемые показатели режима работы и условий эксплуатации, и для каждого из сочетаний регистрируют фактический расход топлива в пределах цикла контроля, а по результатам сравнения фактического расхода с предварительно установленными значениями при соответствующих режимах работы и условиях эксплуатации оценивают общее техническое состояние транспортного средства.
Решение поставленной технической задачи достигается также тем, что регистрации подвергают мгновенный расход топлива, рассчитываемый по сигналам конструктивных элементов транспортного средства.
Решение поставленной технической задачи достигается также тем, что условия эксплуатации регистрируют в автоматическом режиме по сочетаниям показателей, в том числе, наружной температуры, загрузки транспортного средства, температуры моторного масла и средней скорости движения транспортного средства, а режимы работы транспортного средства - по сочетаниям показателей, в том числе, скорости движения и ускорения, сигнала управления подачей топлива, частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Решение поставленной технической задачи достигается также тем, что предварительную регистрацию расхода топлива за цикл контроля выполняют на начальном этапе эксплуатации транспортного средства и затем повторяют после каждой замены или капитального ремонта двигателя.
Обеспечение наиболее полного охвата автоматическим контролем общего технического состояния транспортного средства интегрально, а не только системы питания, при исключении участия оператора в проведении контроля, достигается за счет выполнения в автоматическом режиме контроля и идентификации сочетаний условий эксплуатации и режима работы транспортного средства взамен контроля нагрузки на двигатель.
Способ автоматического контроля технического состояния транспортных средств по расходу топлива состоит в том, что предварительно задают продолжительность цикла контроля.
В процессе предварительного накопления базовых значений расхода топлива, необходимых для последующего сравнения с фактическими значениями расхода при эксплуатации транспортного средства, регистрируют данные по расходу за цикл контроля на режимах фиксированной нагрузки, холостого хода двигателя и разгона при максимальной подаче топлива.
В процессе эксплуатации при контроле технического состояния транспортного средства регистрируют фактический расход топлива за цикл контроля раздельно на режимах фиксированной нагрузки, холостого хода двигателя и разгона при максимальной подаче топлива, причем при тех же условиях эксплуатации транспортного средства, в которых было осуществлено предварительное накопление базовых значений расхода.
По соответствию предварительно накопленных базовых значений расхода и полученных при эксплуатации при соответствующих режимах работы и условиях эксплуатации транспортного средства оценивают техническое состояние последнего.
Контроль дополнительно выполняют в режиме разгона транспортного средства при максимальной подаче топлива, максимально чувствительном к неисправностям, ухудшающим топливную экономичность транспортного средства.
Диапазоны возможного изменения параметров условий эксплуатации транспортного средства предварительно делят на интервалы, величины которых задают для каждого параметра.
В процессе предварительного накопления базовых значений расхода и при эксплуатации в каждом цикле контроля регистрируют показатели режима работы и условий эксплуатации транспортного средства.
В процессе предварительного накопления базовых значений расхода и при эксплуатации в каждом цикле контроля автоматически идентифицируют сочетания интервалов, которым принадлежат регистрируемые показатели режима работы и условий эксплуатации. Для каждого из таких сочетаний характерен свой определенный удельный расход топлива.
Для каждого из сочетаний интервалов показателей условий эксплуатации транспортного средства в каждом из заранее заданных режимов нагрузки, холостого хода двигателя и разгона при максимальной подаче топлива раздельно рассчитывают фактический расход топлива за цикл контроля.
При контроле технического состояния транспортного средства регистрации подвергают мгновенный расход топлива, рассчитываемый по сигналам конструктивных элементов транспортного средства.
Условия эксплуатации транспортного средства регистрируют в автоматическом режиме по сочетаниям показателей, в том числе, наружной температуры, загрузки транспортного средства, температуры моторного масла и средней скорости движения транспортного средства.
Режимы работы транспортного средства регистрируют в автоматическом режиме по сочетаниям показателей, в том числе, скорости движения и ускорения, сигнала управления подачей топлива, частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Предварительное накопление базовых значений расхода топлива для выполнения контроля технического состояния транспортного средства производят на начальном этапе эксплуатации и затем повторяют после каждой замены или капитального ремонта двигателя.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структура бортового программно-аппаратного комплекса для автоматического контроля технического состояния транспортных средств по расходу топлива. На фиг. 2 схематически изображены графики одновременного изменения параметров режима работы транспортного средства, например, скорости движения V и частоты вращения n коленчатого вала двигателя. На фиг. 3 схематически изображены графики одновременного изменения параметров условий эксплуатации, например, наружной температуры Т и загрузки G транспортного средства. На фиг. 4 схематически изображен график изменения мгновенного расхода топлива h.
Контроль технического состояния транспортных средств по расходу топлива осуществляют в автоматическом режиме с использованием бортового программно-аппаратного комплекса, размещаемого на каждом транспортном средстве. В состав программно-аппаратного комплекса входят бортовой блок 1 контроля, своим выходом подключенный к средствам 2 отображения данных, а также через радиоканалы связанный с внешней информационной системой.
Входы бортового блока 1 подсоединены к выходам установленных на транспортном средстве управляемого задатчика 3 начала контроля, формирователя 4 идентификационного кода транспортного средства, навигационного блока 5, спидометра 6, тахометра 7, датчика 8 ускорения, датчика 9 органа управления подачей топлива, датчика 10 мгновенного расхода топлива, датчика 11 наружной температуры, датчика 12 загрузки транспортного средства, датчика 13 температуры моторного масла, которые через соответствующие интерфейсы 14-24 связаны со входами микропроцессора 25. К еще одному входу микропроцессора 25 через интерфейс 26 подключен таймер 27. Микропроцессор 25 снабжен программным обеспечением 28, блоком 29 памяти и через интерфейс 30 связан со средствами 2 отображения данных и выходом 31 бортового блока 1 для подсоединения к радиоканалу выдачи данных.
В качестве спидометра 6, тахометра 7, датчика 9 органа управления подачей топлива, датчика 10 мгновенного расхода топлива, датчика 11 наружной температуры, датчика 12 загрузки транспортного средства, датчика 13 температуры моторного масла могут быть использованы штатные цифровые спидометр, тахометр и штатные интеллектуальные датчики транспортного средства с цифровым выходом или специально введенные в его конструкцию интеллектуальные компоненты, а вместо навигационного блока 5 - штатный цифровой одометр транспортного средства.
Способ автоматического контроля технического состояния транспортного средств по расходу топлива реализуется следующим образом.
В таймер 27 вносят задаваемую продолжительность цикла контроля, в формирователь 4 - идентификационный код транспортного средства, а в блок 29 памяти - границы показателей заданных режимов фиксированной нагрузки, работы на холостом ходу двигателя и разгона при максимальной подаче топлива и границы интервалов параметров условий эксплуатации транспортного средства, включая наружную температуру, загрузку транспортного средства, температуру моторного масла.
Предварительно при рабочем функционировании транспортного средства накапливают с помощью программно-аппаратного комплекса базовые значения расхода топлива в режимах фиксированной нагрузки, на холостом ходу двигателя и разгона транспортного средства при максимальной подаче топлива. По сигналу управляемого оператором задатчика 3 начала контроля при рабочем функционировании транспортного средства бортовой блок 1 включает циклический отсчет таймером 27 продолжительности циклов контроля, который таймер 27 повторяет до автоматического выключения после накопления базовых значений расхода для каждого из заранее установленных режимов работы транспортного средства.
С началом первого и каждого последующего циклов контроля в автоматическом режиме производят периодические, с периодом, меньшим цикла контроля, обращения микропроцессора 25 через интерфейсы 14-24 к выходам формирователя 4 идентификационного кода транспортного средства, навигационного блока 5, спидометра 6, тахометра 7, датчика 8 ускорений транспортного средства, датчика 9 органа управления подачей топлива, датчика 10 мгновенного расхода топлива, датчика 11 наружной температуры, датчика 12 загрузки транспортного средства, датчика 13 температуры моторного масла.
Полученные в цифровой форме выходные сигналы спидометра 6, тахометра 7 и датчиков 8 и 9, отражающие соответственно скорость движения, частоту вращения коленчатого вала двигателя, ускорение транспортного средства и подачу топлива, микропроцессор 25 сравнивает с занесенными в память 29 показателями заданных режимов работы транспортного средства при фиксированной нагрузке, на холостом ходу двигателя и разгона при максимальной подаче топлива. При совпадении указанных показателей фактического режима работы транспортного средства с показателями границ одного из заданных режимов, занесенных в память 29, микропроцессор 25 фиксирует в блоке 29 памяти этот режим и начинает отсчет продолжительности цикла контроля и регистрацию расхода топлива в этом цикле.
1
1
2
2
x
x
0
0
ц
1
2
x
1
2
x
ц
ц
Выявление работы транспортного средства в границах выделенных режимов постоянной нагрузки, холостого хода двигателя и разгона при максимальной подаче топлива иллюстрируется схематическими графиками на фиг. 2. На графиках изменения параметров, отражающих режим работы транспортного средства, например, скорости движения V и частоты вращения n коленчатого вала двигателя, указаны заранее заданные интервалы этих параметров ΔV, Δn для первого и ΔV, Δn для второго режимов фиксированной нагрузки, также ΔV и Δn для режима работы на холостом ходу двигателя и ΔV и Δn - для режима разгона при максимальной подаче топлива. Кроме того, на фиг. 2 на этих же графиках V и n отмечены периоды t циклов контроля, в которых изменения параметров V и n режима работы транспортного средства настолько незначительны, что ни один из параметров V и n не выходит за пределы соответствующего интервала ΔV, или ΔV, или ΔV, и Δn, или Δn, или Δn. Период t цикла контроля для режима разгона транспортного средства при максимальной подаче топлива на фиг. 2 условно показан таким же, как и для режимов постоянной нагрузки двигателя. Отмеченные циклы контроля t соответствуют периодам относительной неизменности параметров режима работы транспортного средства, которые в автоматическом режиме выявляет программное обеспечение 28 с использованием данных блока 29 памяти.
Затем микропроцессор 25 сравнивает полученные в цифровой форме выходные сигналы датчика 11 наружной температуры, датчика 12 загрузки транспортного средства, датчика 13 температуры моторного масла, отражающие условия эксплуатации транспортного средства, с занесенными в память 29 границами узких интервалов параметров условий эксплуатации транспортного средства. После этого программное обеспечение 28 микропроцессора 25 идентифицирует и заносит в память 29 сочетание интервалов, которым принадлежат показатели условий эксплуатации в конкретном цикле контроля. В результате память 29 фиксирует режим работы транспортного средства и сочетание интервалов, которым принадлежат показатели условий эксплуатации, идентифицирующие в совокупности каждый цикл контроля.
1
2
3
m
1
2
3
c
ц
Контроль условий эксплуатации при функционировании транспортного средства иллюстрируется на фиг. 3 схематическими графиками изменения параметров условий эксплуатации, например, наружной температуры Т и загрузки G транспортного средства. На графиках диапазоны возможного изменения указанных параметров разделены на интервалы, обозначенные соответственно e, e, e, …, e и g, g, g, …, g. На фиг. 3 на этих же графиках показаны циклы контроля t, в которых изменения условий эксплуатации настолько незначительны, что ни один из параметров не выходит за пределы соответствующих интервалов, отмеченных на графиках пунктиром.
ц
Отмеченные циклы контроля t, соответствующие периодам относительной неизменности параметров условий эксплуатации транспортного средства, выявляет в автоматическом режиме программное обеспечение 28 микропроцессора 25. Затем микропроцессор 25 фиксирует в блоке 29 памяти поступивший от формирователя 4 идентификационный код транспортного средства, номер, дату и время выполнения цикла контроля и начинает отсчет продолжительности цикла контроля и регистрацию расхода топлива нарастающим итогом за цикл контроля посредством суммирования сигналов датчика 10 мгновенного расхода топлива.
ц
Изменение расхода топлива h в зависимости от времени при изменениях режимов работы и условий эксплуатации транспортного средства иллюстрирует схематический график на фиг. 4. На графике отмечены циклы t контроля для выделенных режимов фиксированной нагрузки, холостого хода двигателя и режима, в пределах каждого из которых программное обеспечение 28 автоматически рассчитывает расход топлива нарастающим итогом.
В процессе регистрации в течение цикла контроля микропроцессор 25 контролирует показатели условий эксплуатации транспортного средства. При выходе до истечения цикла контроля любого из параметров условий эксплуатации из границ интервала, в котором параметр регистрировался в начале цикла, программное обеспечение 28 фиксирует в блоке 29 памяти полученные нарастающим итогом значения части продолжительности и расхода топлива за неполный цикл контроля, идентифицирует новое сочетание определенного режима работы и интервалов условий эксплуатации и начинает для этого нового сочетания другой цикл контроля. При этом микропроцессор 25 повторно фиксирует в блоке 29 памяти идентификационный код транспортного средства, номер, дату и время выполнения следующего цикла контроля, а затем нарастающим итогом регистрирует расход топлива в этом цикле до истечения продолжительности цикла.
По окончании каждого цикла контроля, характеризуемого своим сочетанием определенного режима работы и интервалов условий эксплуатации транспортного средства, микропроцессор 25 упорядочивает в виде пакета данных и регистрирует в блоке 29 памяти указанные идентификационные данные этого цикла и расход топлива за этот цикл.
В процессе рабочего функционирования при эксплуатации транспортного средства микропроцессор 25 продолжает в автоматическом режиме производить периодические обращения к выходам формирователя 4 идентификационного кода транспортного средства, навигационного блока 5, спидометра 6, тахометра 7, датчика 8 ускорений транспортного средства, датчика 9 органа управления подачей топлива, датчика 10 мгновенного расхода топлива, датчика 11 наружной температуры, датчика 12 загрузки транспортного средства, датчика 13 температуры моторного масла. Полученные в цифровой форме выходные сигналы спидометра 6, тахометра 7 и датчиков 8 и 9, отражающие соответственно скорость движения, частоту вращения коленчатого вала двигателя, ускорение и подачу топлива, микропроцессор 25 сравнивает с параметрами занесенных в память 29 заданных режимов работы транспортного средства при фиксированной нагрузке, на холостом ходу двигателя и разгона при максимальной подаче топлива.
При совпадении указанных параметров фактического режима работы транспортного средства с занесенными в память 29 параметрами заданного режима, микропроцессор 25 регистрирует в блоке 29 памяти этот режим. Затем микропроцессор 25 сравнивает полученные в цифровой форме выходные сигналы датчика 11 наружной температуры, датчика 12 загрузки транспортного средства, датчика 13 температуры моторного масла, отражающие условия эксплуатации транспортного средства, с занесенными в память 29 микропроцессора 25 границами интервалов параметров условий эксплуатации транспортного средства. После этого программное обеспечение 28 идентифицирует и заносит в память 29 сочетание интервалов, которым в конкретном цикле контроля принадлежат показатели условий эксплуатации. В результате память 29 фиксирует режим работы транспортного средства и сочетание интервалов, которым принадлежат показатели условий эксплуатации, идентифицирующие в совокупности каждый цикл контроля.
При условии идентификации нового сочетания режима работы и интервалов, которым принадлежат показатели условий эксплуатации, для которого ранее еще не был зарегистрирован расход, бортовой блок 1 контроля начинает новый цикл контроля. Микропроцессор 25 фиксирует в блоке 29 памяти поступивший от формирователя 4 идентификационный код транспортного средства, номер, дату и время выполнения цикла контроля и начинает регистрацию расхода топлива нарастающим итогом за цикл контроля и отсчет времени регистрации в пределах нового цикла подобно указанному для первого цикла контроля.
Для регистрируемого сочетания режима работы транспортного средства и интервалов, которым принадлежат показатели условий эксплуатации, микропроцессор 25 формирует пакет данных, содержащий идентификационные данные цикла контроля и расход топлива за этот цикл, которые сохраняет блок 29 памяти.
Указанные циклы контроля бортовой блок 1 контроля повторяет до завершения предварительного накопления данных по возможным сочетаниям заданных режимов работы транспортного средства и интервалов, которым принадлежат показатели условий эксплуатации. Предварительно накопленные данные по расходу топлива для возможных сочетаний режимов работы и условий эксплуатации транспортного средства блок 29 памяти сохраняет в качестве базовых значений расхода топлива, с которыми при последующей эксплуатации могут сравниваться изменяющиеся величины расхода при тех же сочетаниях режимов работы и условий эксплуатации. По изменениям расхода относительно базовых значений блок 1 контроля оценивает при эксплуатации техническое состояние транспортного средства.
u
При последующей эксплуатации транспортного средства бортовой блок 1 контроля в автоматическом режиме повторяет описанные циклы контроля, в каждом из периодов t относительной неизменности параметров режима работы и условий эксплуатации транспортного средства. Программное обеспечение 28 автоматически рассчитывает и регистрирует для каждого сочетания режимов работы и условий эксплуатации транспортного средства фактические значения расхода топлива за цикл контроля. Полученные значения фактического расхода топлива программное обеспечение 28 в автоматическом режиме сравнивает с базовым значением, предварительно занесенным в блок 29 памяти при соответствующих режимах работы транспортного средства и условиях эксплуатации.
При выявлении превышения фактических значений расхода над предварительно установленными при соответствующих режимах работы и условиях эксплуатации базовыми значениями, зарегистрированными предварительно, в том числе, на начальном этапе эксплуатации транспортного средства или после замены или капитального ремонта двигателя, бортовой блок 1 контроля выдает результаты сравнения, показатели режима работы и условий эксплуатации, время, дату и идентификационный код транспортного средства на бортовые средства 2 отображения и через выход 31 во внешнюю информационную систему, используемую при технической эксплуатации транспортного средства.
По величине превышения, количеству циклов контроля, в которых зарегистрировано превышение, и с учетом режимов работы и условий эксплуатации оценивают техническое состояние транспортного средства. При этом в зависимости от режима работы, на котором выявлено превышение расхода топлива, делают в отдельных случаях дополнительные выводы о наиболее вероятных причинах нарушения технического состояния транспортного средства.
Использование изобретения обеспечивает минимизацию продолжительности эксплуатации транспортных средств с повышенным расходом топлива.
Предлагаемый способ обеспечивает наиболее объективный и чувствительный к появлению неисправностей автоматический контроль технического состояния транспортных средств по расходу топлива и дает тем самым возможность сокращения расхода топлива и продления ресурса транспортных средств за счет своевременного выполнения ремонта.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает наиболее полный охват автоматическим контролем общего технического состояния транспортного средства в целом, а не только системы питания, при исключении участия оператора в проведении контроля.
Источники информации:
1. Полезная модель RU, №24555, G01F 9/00, 1/10, опубл. 10.08.2002 г.
2. Патент на изобретение РФ №2 301 406, G01F 9/00, G01F 17/00, G07C 5/10, опубл. 20.06.2007 г. (прототип).