СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
DIAGNOSTICS METHOD OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND DIAGNOSTICS SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к диагностированию двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для определения технического состояния электронной системы управления и элементов двигателей с распределенным впрыском топлива в процессе их изготовления, технического обслуживания и ремонта.
Известен способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания путем непрерывного измерения промежутков времени, соответствующих повороту коленчатого вала на равные и смежные угловые интервалы заданной величины за цикл работы двигателя с синхронизацией начала измерений с верхней мертвой точкой первого цилиндра, в процессе обработки результатов измерений получают зависимость угловой скорости коленчатого вала по углу его поворота в пределах цикла работы двигателя, по которой определяют зависимость углового ускорения по углу поворота коленчатого вала в этих же пределах, после чего на участке, соответствующем первой половине периода изменения крутящего момента на такте расширения диагностируемого цилиндра, изменение углового ускорения представляют в виде гармоники с периодом, равным периоду изменения крутящего момента, определяют фазу этой гармоники, изменяющуюся в зависимости от компрессии, сравнивают ее величину с эталонным значением и делают заключение о техническом состоянии двигателя [1]. Недостатком этого способа является недостаточная точность оценки технического состояния двигателя, поскольку принятый диагностический параметр позволяет определить общее состояние только цилиндропоршневой группы в целом и не указывает на конкретные неисправности систем двигателя.
Известен также способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания путем измерения частоты вращения коленчатого вала, заключающийся в том, что непрерывно измеряют промежутки времени, соответствующие повороту коленчатого вала на смежные и равные угловые интервалы заданной величины, за цикл работы двигателя на любом установившемся скоростном режиме с синхронизацией начала измерения с одним и тем же тактом цикла работы определенного цилиндра, определяют значения частоты вращения коленчатого вала в пределах каждого углового интервала, получают зависимость частоты вращения по углу поворота коленчатого вала, определяют коэффициенты неравномерности вращения коленчатого вала в пределах цикла работы двигателя и периода изменения крутящего момента и по полученным результатам определяют техническое состояние двигателя [2]. Недостатком этого способа является также недостаточная точность оценки технического состояния двигателя, поскольку принятые диагностические параметры позволяют определить общее состояние цилиндропоршневой группы, газораспределительного механизма и систем зажигания и питания применительно к конкретному цилиндру, но не указывают конкретные неисправности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявленному изобретению является выбранный в качестве прототипа универсальный диагностический комплекс, работающий по способу, заключающемуся в измерении при определенном режиме работы двигателя и его системы управления диагностических параметров (содержание несгоревших углеводородов, оксида углерода, диоксида углерода и кислорода в отработавших газах; коэффициент избытка воздуха; напряжение бортовой сети; угол опережения зажигания; угол замкнутого состояния контактов; напряжение пробоя на свече зажигания, напряжение и время горения искры); оценке измеренных параметров на предмет соответствия нормам, установленным производителем для исправного автомобиля и имеющимся в базе данных; выявлении совокупности параметров, не соответствующих установленным нормам; анализе возможных неисправностей двигателя и системы управления двигателем (СУД), приводящих к отклонению параметров от нормы; формировании технологической карты ремонтных работ согласно документации производителя и калькуляции стоимости ремонта [3]. Недостатком этого способа является то, что в качестве диагностических параметров электронной системы управления двигателем (ЭСУД) приняты только угол опережения зажигания и угол замкнутого состояния контактов, не учитывая ряд других важных параметров, позволяющих более точно определять техническое состояние ЭСУД. Кроме того, данный способ позволяет выявить только перечень подсистем, а не конкретные неисправные элементы, что приводит к длительной процедуре поочередной проверки всех элементов каждой подсистемы.
Целью изобретения является выявление конкретных неисправностей всех систем и подсистем двигателя, в том числе и системы электронного управления двигателя за счет определения интегральных показателей конкретных неисправностей и включения их в базу данных программного обеспечения комплекса.
Указанная цель достигается тем, что на автомобиле определенной марки помимо отмеченных в прототипе диагностических параметров замеряются время впрыска топлива форсункой, массовый расход воздуха двигателем, напряжение датчика кислорода, напряжение датчика детонации, коэффициент коррекции времени впрыска и разряжение во впускном коллекторе, выявляются диагностические параметры, значения которых находятся в нормативных пределах, установленных производителем, а также вышли за пределы максимального и минимального нормативных значений, на основании чего вводится троичная система измерений (соответственно 0, +1 и -1) диагностических параметров, перемножается значение каждого параметра (во введенной системе измерений) на среднеарифметическое значение предельных его значений, суммируются значения полученных произведений и определяется интегральный показатель неисправностей, численное значение которого вместе с именем неисправности вносится в базу данных программного обеспечения комплекса. Имея базу данных с рядом максимально возможных неисправностей, можно точно выявить конкретную неисправность, что значительно сокращает трудоемкость диагностических работ и их стоимость. В случае отсутствия в базе данных численного значения подсчитанного интегрального показателя неисправности имя неисправности выявляется в ходе ремонтных работ и добавляется в базу данных.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 приведена схема перевода значений диагностических параметров в троичную систему измерений; на фиг.2 - алгоритм работы диагностического комплекса.
Заявленный способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания заключается в следующем.
1
2
3
m
1
2
3
n
На автомобиле конкретной марки при определенных неисправностях D, D, D, …, D замеряется ряд диагностических параметров x, x, x, …, x, которые наиболее полно характеризуют работу двигателя и его систем.
1
2
3
n
Полученные абсолютные значения параметров x, x, х, …, x переводятся в троичную систему измерений (фиг.1) следующим образом.
i
imax
i
imin
i
i
imin
i
imах
mах
min
Если измеренное значение диагностического параметра х соответствует условию x≥х≥x, т.е. оно находится внутри допустимого предела, то это значение в троичной системе измерений принимает значение, равное 0 . Если абсолютное значение параметра х соответствует условию x<x, то в троичной системе измерений оно обозначается как . Если же x>x, то . На основании нормативных предельных значений диагностических параметров x и x, установленных производителем, подсчитывается среднеарифметическое из предельных значений каждого параметра по формуле
н.cp.i
После перемножения значений  и x и сложения полученных произведений подсчитывается предлагаемый интегральный показатель неисправности
i
D
Если диагностируется исправный автомобиль, то значения , , , …,  равны нулю и, как следствие, равен нулю интегральный показатель неисправности. При наличии любой неисправности, вызывающей отклонения параметров x за их нормативные пределы, показатель H принимает отличающееся для каждой неисправности значение. Вычисленные для каждой неисправности интегральные показатели вместе с именем неисправности вносятся в соответствующую базу данных.
i
Пример расчета интегральных показателей неисправностей. Имеем значения 12-ти диагностических параметров х, полученных экспериментальным путем при 5-ти неисправностях двигателей марок ВАЗ с распределенным впрыском топлива (таблица 1).
Вычислим интегральные показатели неисправностей, представленных в таблице 1, в которую включены также необходимые исходные данные.
2
2
оз
O2
д.д.
пр
где СН - содержание несгоревших углеводородов в отработавших газах, ppm; СО - содержание оксида углерода в отработавших газах, %; СО - содержание диоксида углерода в отработавших газах, %; O - содержание кислорода в отработавших газах, %; Т - время впрыска топлива форсункой, мс; Q - массовый расход воздуха двигателем, кг/ч; φ - угол опережения зажигания, град; U - напряжение датчика кислорода, В; U - напряжение датчика детонации. В; k - коэффициент коррекции времени впрыска; р - разрежение во впускном коллекторе, кПа; U - напряжение пробоя в высоковольтной цепи системы зажигания, кВ.
н.ср.i
D
Зная значения  и x (таблица 1), по формуле (2) рассчитываем значение интегральных показателей Н для каждой из отмеченных в таблице 1 неисправностей.
D1
H=+1×112-1×0,4+1×14,1-1×0,9+1×4,1-1×9,2+1×11,5-1×0,35+1×0,8-1×0,88+0×58+1×17=147,77
D2
Н=+1×112+1×0,4-1×14,1-1×0,9+1×4,1-1×9,2+1×11,5+1×0,35+0×0,8+1×0,88-1×58-1×17=30,03
D3
H=+1×112+1×0,4+1×14,1-1×0,9+1×4,1+1×9,2-1×11,5+1×0,35-1×0,8-1×0,88+1×58-1×17=167,87
D4
H=+1×112-1×0,4+1×14,1+1×0,9+1×4,1-1×9,2-1×11,5-1×0,35+1×0,8+1×0,88+1×58+0×17=168,53
D5
H=+1×112-1×0,4+1×14,1-1×0,9+1×4,1-1×9,2+1×11,5-1×0,35+1×0,8+1×0,88+1×58-1×17=172,73
D
Как видим, все рассчитанные интегральные показатели H отличаются по своим численным значениям.
Данный способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания и диагностический комплекс для его осуществления позволяют точно выявлять конкретные неисправности и значительно сокращать трудоемкость диагностических работ и их стоимость.
Источники информации
1. Патент №2187792 RU, МКИ, кл. G01М 15/00. Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания. Опубл. 20.08.2002.
2. Патент №2037803 RU, МКИ, кл. G01М 15/00. Способ оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания. Опубл. 19.06.1995.
3. Универсальный диагностический комплекс DTS-25. Холдинг ДИАМАКС. Интернет ресурс http://mosdialab.ru (прототип).