СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
METHOD FOR COMPREHENSIVE DIAGNOSIS OF ELECTRIC MACHINES OF AUTOMOTIVE EQUIPMENT

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для определения технического состояния стартера и генератора переменного тока непосредственно на объекте, например автомобиле. Цель изобретения - расширение числа диагностируемых элементов автомобильной техники, обеспечение комплексности контроля технического состояния стартера и генератора переменного тока, снижение трудоемкости при проведении работ по диагностированию электрических машин автомобильного техники. Сущность изобретения заключается в том, что исключают подачу топлива в цилиндры двигателя, тем самым обеспечивают невозможность пуска двигателя в период выполнения работ по диагностированию, аккумуляторная батарея заряжена, температура окружающей среды не менее 15°С для исключения возможности понижения вязкости моторного масла, к выводу «+» дополнительного диодного моста для питания регулятора напряжения генератора подключают осциллографическое устройство с функцией запоминания изображения, прокручивают стартером коленчатый вал двигателя в течение 10 сек, при этом определяют ток потребления реле стартера, напряжение стартера и ток потребления на холостом ходу, частоту вращения якоря стартера для дальнейшего непосредственного сравнения полученных значений с эталонными для диагностируемого стартера, в момент максимального значения частоты вращения якоря статора фиксируют кривую на экране осциллографического устройства, делают перерыв в течение 7 мин для полного восстановления аккумуляторной батареи, включают прямую передачу в коробке передач, двигатель затормаживают стояночным и рабочим тормозом, под колеса автомобиля подкладывают специальные упоры, определяют ЭДС аккумуляторной батареи, включают выключатель приборов и стартера в положение пуска двигателя в течение 3-5 сек, пуска двигателя не произойдет, при этом шестерня стартера входит в зацепление с зубьями венца маховика двигателя, который полностью заторможен через трансмиссию транспортного средства и пытается его провернуть, через стартер будет протекать ток полного торможения, который регистрируют вместе с напряжением на стартере, по полученным результатам определяют максимальную электромагнитную мощность стартера, сравнивают полученные данные тока потребления реле стартера, напряжения стартера и тока потребления на холостом ходу, частоты вращения якоря стартера, ЭДС, тока полного торможения и напряжения на стартере, максимальной электромагнитной мощности стартера с эталонными для диагностируемого стартера и делают заключение о его техническом состоянии, сравнивают зафиксированную кривую на экране осциллографического устройства с эталонной для диагностируемого генератора и типовыми осциллограммами неисправностей, по форме зафиксированной кривой делают заключение о состоянии генератора.
Известна диагностика стартера (патент на изобретение РФ №2604659 МПК F02N 11/10 (2006.01), опубл. 10.12.2016 г., бюл. №34) [1], выполняемая посредством измерительных элементов, которые измеряют напряжение питания на стартере и число оборотов в минуту двигателя внутреннего сгорания. На основании измеренных параметров процессор определяет индикатор состояния, который обеспечивает качественный показатель для рабочей характеристики стартера. Запоминающий элемент сохраняет соответствующее значение индикатора состояния в связи с множеством запусков электростартера в последовательности данных. Процессор анализирует последовательность данных и на основании этого определяет, является ли работа электростартера приемлемой, и, если работа не определяется как приемлемая, формирует код ошибки.
Недостатком данного изобретения является малое число диагностируемых элементов автомобильной техники, недостаточная достоверность и качество контроля технического состояния стартера так как электромеханическими (рабочими) характеристиками стартера является, прежде всего, совокупность зависимостей основных параметров: напряжения на выводах стартера, полезной мощности, полезного момента на валу стартера, частоты вращения, угловой скорости, КПД от тока стартера, высокая трудоемкость по причине использования множества пусков электростартера, сложности выполняемых операций, обязательное наличие для использования при диагностировании большого количества дорогостоящего дополнительного оборудования: измерительных элементов, процессора, запоминающего элемента.
Известен стенд контрольно-измерительный Э250М (руководство по эксплуатации Э 250 М.00.00.000 РЭ объединенное с паспортом, производитель ООО «ЦИНУС завода ГАРО») [2], предназначенный для измерения силы постоянного тока, напряжения постоянного и переменного тока, частоты вращения, крутящего момента и электрического сопротивления постоянному току при контроле технического состояния и регулировки снятого с транспортного средства электрооборудования. Стенд позволяет проверять стартеры мощностью до 9 кВт двумя способами: в режиме холостого хода и режиме полного торможения; стартеры до 13 кВт в режиме холостого хода, генераторы постоянного и переменного тока.
Недостатком использования стенда является высокая трудоемкость при проведении работ по диагностированию связанная с обязательным снятием диагностируемого стартера или генератора с транспортного средства для выполнения работ и последующей его установкой на штатное место, что неизбежно ведет к износу резьбовых и электрических соединений.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является изобретение «Способ диагностирования стартера» (патент на изобретение РФ №2708527 МПК G01R 31/00, G01R 13/00 (2006.01), опубл. 09.12.2019 г., бюл. №34) [3], при котором исключают подачу топлива в цилиндры двигателя, тем самым обеспечивают невозможность пуска двигателя в период выполнения работ по диагностированию, аккумуляторная батарея заряжена, температура окружающей среды не менее 15°С для исключения возможности понижения вязкости моторного масла, прокручивают стартером коленчатый вал двигателя в течение 10 сек, при этом определяют ток потребления реле стартера, напряжение стартера и ток потребления на холостом ходу, частоту вращения якоря стартера для дальнейшего непосредственного сравнения полученных значений с эталонными для диагностируемого стартера, делают перерыв в течение 7 мин для полного восстановления аккумуляторной батареи, включают прямую передачу в коробке передач, двигатель затормаживают стояночным и рабочим тормозом, под колеса автомобиля подкладывают специальные упоры, определяют ЭДС аккумуляторной батареи, включают выключатель приборов и стартера в положение пуска двигателя в течение 3-5 сек, пуска двигателя не произойдет, при этом шестерня стартера входит в зацепление с зубьями венца маховика двигателя, который полностью заторможен через трансмиссию транспортного средства и пытается его провернуть, через стартер будет протекать ток полного торможения, который регистрируют вместе с напряжением на стартере, по полученным результатам определяют максимальную электромагнитную мощность стартера, сравнивают полученные данные тока потребления реле стартера, напряжения стартера и тока потребления на холостом ходу, частоты вращения якоря стартера, ЭДС, тока полного торможения и напряжения на стартере, максимальной электромагнитной мощности стартера с эталонными для диагностируемого стартера и делают заключение о его техническом состоянии.
Недостатком данного изобретения является малое число диагностируемых элементов автомобильной техники, отсутствие комплексности контроля технического состояния электрических машин, а именно стартера и генератора.
Настоящее изобретение направлено на расширение числа диагностируемых элементов автомобильной техники, обеспечение комплексности контроля технического состояния стартера и генератора переменного тока, снижение трудоемкости при проведении работ по диагностированию электрических машин автомобильной техники.
Решение поставленной задачи достигается тем, что исключают подачу топлива в цилиндры двигателя, тем самым обеспечивают невозможность пуска двигателя в период выполнения работ по диагностированию, аккумуляторная батарея заряжена, температура окружающей среды не менее 15°С для исключения возможности понижения вязкости моторного масла, к выводу «+» дополнительного диодного моста для питания регулятора напряжения генератора подключают осциллографическое устройство с функцией запоминания изображения, прокручивают стартером коленчатый вал двигателя в течение 10 сек, при этом определяют ток потребления реле стартера, напряжение стартера и ток потребления на холостом ходу, частоту вращения якоря стартера для дальнейшего непосредственного сравнения полученных значений с эталонными для диагностируемого стартера, в момент максимального значения частоты вращения якоря статора фиксируют кривую на экране осциллографического устройства, делают перерыв в течение 7 мин для полного восстановления аккумуляторной батареи, включают прямую передачу в коробке передач, двигатель затормаживают стояночным и рабочим тормозом, под колеса автомобиля подкладывают специальные упоры, определяют ЭДС аккумуляторной батареи, включают выключатель приборов и стартера в положение пуска двигателя в течение 3-5 сек, пуска двигателя не произойдет, при этом шестерня стартера входит в зацепление с зубьями венца маховика двигателя, который полностью заторможен через трансмиссию транспортного средства и пытается его провернуть, через стартер будет протекать ток полного торможения, который регистрируют вместе с напряжением на стартере, по полученным результатам определяют максимальную электромагнитную мощность стартера, сравнивают полученные данные тока потребления реле стартера, напряжения стартера и тока потребления на холостом ходу, частоты вращения якоря стартера, ЭДС, тока полного торможения и напряжения на стартере, максимальной электромагнитной мощности стартера с эталонными для диагностируемого стартера и делают заключение о его техническом состоянии, сравнивают зафиксированную кривую на экране осциллографического устройства с эталонной для диагностируемого генератора и типовыми осциллограммами неисправностей, по форме зафиксированной кривой делают заключение о состоянии генератора
Определение максимальной электромагнитной мощности стартера проводятся по формуле:
б
пт
P=ЕI/4
Увеличение тока потребления стартером на холостом ходу и уменьшение частоты вращения якоря стартера будет являться следствием межвиткового замыкания обмотки якоря стартера, а межвитковое замыкание обмотки возбуждения повысит частоту вращения якоря стартера.
После начала вращения ротора генератора переменного тока напряжение на выводе «+» дополнительного диодного моста для питания регулятора напряжения генератора, через который происходит подача начального напряжения возбуждения, клемму, как правило, обозначают «D+», носит пульсирующий характер. Возникновение неисправности приведет к изменению формы пульсаций. Фиксировать данную пульсацию осциллографическим устройством следует при наибольшей частоте вращения якоря статора, так как в этом режиме при наличии неисправности осциллограмма будет наиболее информативна.
Нормальная работа генератора переменного тока характеризуется незначительными пульсациями выходного напряжения, имеющими волнообразный характер. Обрыв цепи одного из силовых диодов генератора с «+» генератора проявляется на осциллограмме всплеском напряжения, это связано с тем, что ток от фазы, где имеется обрыв цепи силового диода, остается невостребованным, что равносильно броску напряжения в электрической цепи. Причина этому ЭДС самоиндукции, препятствующая изменению тока в фазной обмотке. При обрыве в цепи силовых диодов соединенных с корпусом генератора переменного тока на осциллограммах возникают такие же всплески напряжения, только отрицательной полярности. Короткое замыкание силовых диодов сопровождаются появлением провалов напряжения на осциллограммах, так как неисправный диод в этот период не работает.
Таким образом, любое изменение осциллограммы от нормы характеризует появление неисправности. Путем сравнения осциллограммы напряжения на клемме «D+» генератора с эталонной осциллограммой и типовыми осциллограммами неисправностей, можно выявить наличие и тип неисправностей генератора переменного тока. Определение технического состояния генератора происходит одновременно с определением технического состояния стартера, тем самым увеличивается число диагностируемых элементов автомобильной техники, обеспечивается комплексность работ по диагностированию электрических машин. Диагностирование стартера и генератора выполняется непосредственно на автомобиле без их демонтажа, а, следовательно, и без последующей установки на штатное место, что снижает трудоемкость выполняемых работ.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что к выводу «+» дополнительного диодного моста для питания регулятора напряжения генератора подключают осциллографическое устройство с функцией запоминания изображения, прокручивают стартером коленчатый вал двигателя в течение 10 сек, при этом определяют ток потребления реле стартера, напряжение стартера и ток потребления на холостом ходу, частоту вращения якоря стартера для дальнейшего непосредственного сравнения полученных значений с эталонными для диагностируемого стартера, в момент максимального значения частоты вращения якоря статора фиксируют кривую на экране осциллографического устройства, делают перерыв в течение 7 мин для полного восстановления аккумуляторной батареи, включают прямую передачу в коробке передач, двигатель затормаживают стояночным и рабочим тормозом, под колеса автомобиля подкладывают специальные упоры, определяют ЭДС аккумуляторной батареи, включают выключатель приборов и стартера в положение пуска двигателя в течение 3-5 сек, пуска двигателя не произойдет, при этом шестерня стартера входит в зацепление с зубьями венца маховика двигателя, который полностью заторможен через трансмиссию транспортного средства и пытается его провернуть, через стартер будет протекать ток полного торможения, который регистрируют вместе с напряжением на стартере, по полученным результатам определяют максимальную электромагнитную мощность стартера, сравнивают полученные данные тока потребления реле стартера, напряжения стартера и тока потребления на холостом ходу, частоты вращения якоря стартера, ЭДС, тока полного торможения и напряжения на стартере, максимальной электромагнитной мощности стартера с эталонными для диагностируемого стартера и делают заключение о его техническом состоянии, сравнивают зафиксированную кривую на экране осциллографического устройства с эталонной для диагностируемого генератора и типовыми осциллограммами неисправностей, по форме зафиксированной кривой делают заключение о состоянии генератора
Подключение осциллографического устройства с функцией запоминания изображения к выводу «+» дополнительного диодного моста для питания регулятора напряжения генератора, прокручивание стартером коленчатого вала двигателя в течение 10 сек, при этом определение тока потребления реле стартера, напряжения стартера и тока потребления на холостом ходу, частоты вращения якоря стартера для дальнейшего непосредственного сравнения полученных значений с эталонными для диагностируемого стартера, в момент максимального значения частоты вращения якоря статора фиксирование кривой на экране осциллографического устройства, перерыв в течение 7 мин для полного восстановления аккумуляторной батареи, включение прямой передачи в коробке передач, затормаживание двигателя стояночным и рабочим тормозом, подкладывание под колеса автомобиля специальных упоров, определение ЭДС аккумуляторной батареи, включение выключателя приборов и стартера в положение пуска двигателя в течение 3-5 сек, исключение пуска, зацепление шестерни стартера с зубьями венца маховика двигателя, который полностью заторможен через трансмиссию транспортного средства и попытка провернуть двигатель, протекание через стартер тока полного торможения, который регистрируют вместе с напряжением на стартере, определение по полученным результатам максимальной электромагнитной мощности стартера, сравнение полученных данных тока потребления реле стартера, напряжения стартера и тока потребления на холостом ходу, частоты вращения якоря стартера, ЭДС, тока полного торможения и напряжения на стартере, максимальной электромагнитной мощности стартера с эталонными для диагностируемого стартера и заключение о его техническом состоянии, сравнение зафиксированной кривой на экране осциллографического устройства с эталонной для диагностируемого генератора и типовыми осциллограммами неисправностей, выполнение заключения по форме зафиксированной кривой о состоянии генератора позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого способа комплексного диагностирования электрических машин автомобильной техники критерию "существенные отличия".
Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена осциллограмма исправно работающего генератора, на фиг. 2 осциллограмма, фиксируемая при обрыве цепи одного из силовых диодов, соединенного с «+» генератора, на фиг. 3 осциллограмма при коротком замыкании одного из диодов.
Сущность предлагаемого способа комплексного диагностирования электрических машин автомобильной техники состоит в следующем: исключают подачу топлива в цилиндры двигателя, тем самым обеспечивают невозможность пуска двигателя в период выполнения работ по диагностированию, аккумуляторная батарея заряжена, температура окружающей среды не менее 15°С для исключения возможности понижения вязкости моторного масла, к выводу «+» дополнительного диодного моста для питания регулятора напряжения генератора подключают осциллографическое устройство с функцией запоминания изображения, прокручивают стартером коленчатый вал двигателя в течение 10 сек, при этом определяют ток потребления реле стартера, напряжение стартера и ток потребления на холостом ходу, частоту вращения якоря стартера для дальнейшего непосредственного сравнения полученных значений с эталонными для диагностируемого стартера, в момент максимального значения частоты вращения якоря статора фиксируют кривую на экране осциллографического устройства, делают перерыв в течение 7 мин для полного восстановления аккумуляторной батареи, включают прямую передачу в коробке передач, двигатель затормаживают стояночным и рабочим тормозом, под колеса автомобиля подкладывают специальные упоры, определяют ЭДС аккумуляторной батареи, включают выключатель приборов и стартера в положение пуска двигателя в течение 3-5 сек, пуска двигателя не произойдет, при этом шестерня стартера входит в зацепление с зубьями венца маховика двигателя, который полностью заторможен через трансмиссию транспортного средства и пытается его провернуть, через стартер будет протекать ток полного торможения, который регистрируют вместе с напряжением на стартере, по полученным результатам определяют максимальную электромагнитную мощность стартера, сравнивают полученные данные тока потребления реле стартера, напряжения стартера и тока потребления на холостом ходу, частоты вращения якоря стартера, ЭДС, тока полного торможения и напряжения на стартере, максимальной электромагнитной мощности стартера с эталонными для диагностируемого стартера и делают заключение о его техническом состоянии, сравнивают зафиксированную кривую на экране осциллографического устройства с эталонной для диагностируемого генератора и типовыми осциллограммами неисправностей, по форме зафиксированной кривой делают заключение о состоянии генератора
Таким образом, при комплексном диагностировании электрических машин автомобильной техники исключают подачу топлива в цилиндры двигателя, тем самым обеспечивают невозможность пуска двигателя в период выполнения работ по диагностированию, аккумуляторная батарея заряжена, температура окружающей среды не менее 15°С для исключения возможности понижения вязкости моторного масла, к выводу «+» дополнительного диодного моста для питания регулятора напряжения генератора подключают осциллографическое устройство с функцией запоминания изображения, прокручивают стартером коленчатый вал двигателя в течение 10 сек, при этом определяют ток потребления реле стартера, напряжение стартера и ток потребления на холостом ходу, частоту вращения якоря стартера для дальнейшего непосредственного сравнения полученных значений с эталонными для диагностируемого стартера, в момент максимального значения частоты вращения якоря статора фиксируют кривую на экране осциллографического устройства, делают перерыв в течение 7 мин для полного восстановления аккумуляторной батареи, включают прямую передачу в коробке передач, двигатель затормаживают стояночным и рабочим тормозом, под колеса автомобиля подкладывают специальные упоры, определяют ЭДС аккумуляторной батареи, включают выключатель приборов и стартера в положение пуска двигателя в течение 3-5 сек, пуска двигателя не произойдет, при этом шестерня стартера входит в зацепление с зубьями венца маховика двигателя, который полностью заторможен через трансмиссию транспортного средства и пытается его провернуть, через стартер будет протекать ток полного торможения, который регистрируют вместе с напряжением на стартере, по полученным результатам определяют максимальную электромагнитную мощность стартера, сравнивают полученные данные тока потребления реле стартера, напряжения стартера и тока потребления на холостом ходу, частоты вращения якоря стартера, ЭДС, тока полного торможения и напряжения на стартере, максимальной электромагнитной мощности стартера с эталонными для диагностируемого стартера и делают заключение о его техническом состоянии, сравнивают зафиксированную кривую на экране осциллографического устройства с эталонной для диагностируемого генератора и типовыми осциллограммами неисправностей, по форме зафиксированной кривой делают заключение о состоянии генератора, тем самым расширяется число диагностируемых элементов автомобильной техники, обеспечивается комплексность контроля технического состояния стартера и генератора переменного тока, снижается трудоемкость при проведении работ по диагностированию электрических машин автомобильной техники.