Способ определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания и электронное устройство для его осуществления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при эксплуатации, контроле, испытании и диагностировании двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ определения технического состояния ДВС заключается в измерении амплитуды пульсаций величины давления в центральной масляной магистрали, сравнении измеренной амплитуды с эталонной и установке частоты вращения коленчатого вала ДВС, обеспечивающей его безаварийную работу. Измерение амплитуды пульсаций производится в центральной масляной магистрали на участке от фильтра до подшипников коленчатого вала. Эталонной амплитудой является амплитуда пульсаций величины давления, определенная для нового двигателя. Измерение амплитуды пульсаций величины давления осуществляют на движущемся транспортном средстве с помощью электронного устройства. Электронное устройство также замеряет уровень масла в картере ДВС. Установка частоты вращения коленчатого вала ДВС производится с учетом результатов сравнения, а также исходя из уровня масла в картере ДВС. Также представлено электронное устройство, содержащее датчик давления (1), усилитель сигнала (5), датчик уровня масла, электронный блок управления (7) ДВС, указатель давления (3) и сигнальную лампу (12). Датчик давления (1) является датчиком тензометрического или пьезоэлектрического типа. Усилитель сигнала (5) встроен в один корпус с датчиком давления (1) и соединен с контроллером (8). Контроллер (8) установлен в электронном блоке (7). Технический результат заключается в повышении достоверности оценки действительного технического состояния и надежности используемых элементов в эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области эксплуатации машин и машиностроению и может быть использовано при эксплуатации, контроле, испытании и диагностировании двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен ряд способов и устройств для определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания.

Известен эксплуатационный способ определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в использовании стандартного (штатного) датчика давления в центральной масляной магистрали и стрелочного указателя в салоне автомобиля (Литвиненко А.П., Майструк А.П. Автомобильные датчики, реле и переключатели. Краткий справочник. М.: ЗАО «КЖИ за рулем», 2004). Измерение давления осуществляется в процессе работы двигателя на различных режимах. Главным образом контролируется давление на холостом ходу, при снижении которого ниже минимально возможного прекращается эксплуатация двигателя.

Недостаток способа заключается в низкой достоверности и точности оценки технического состояния двигателя.

Самым известным и повсеместно распространенным является способ определения технического состояния двигателя по измерению среднего давления масла в центральной масляной магистрали (Боровских Ю.И., Кленников В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Учебник для средн. проф.-техн. училищ. - 2-е изд., стер. М.: Высш. школа, 1979). Сущность способа заключается в том, что к главной масляной магистрали диагностируемого двигателя подсоединяют приспособление КИ-4940, представляющее собой манометр класса точности 1,6 с пределами измерения 0-1,0 МПа. При этом запускают и прогревают двигатель до рабочей температуры, после чего проверяют давление масла в магистрали сначала при номинальной, а затем при минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу. Сравнивают измеренное давление с эталонным, установленным для нового двигателя, и по полученным данным делают заключение о действительном износе двигателя.

Недостатком способа является вывод двигателя из эксплуатации, низкая достоверность оценки технического состояния двигателя, невозможность определения технического состояния двигателя в процессе эксплуатации.

Принятый в качестве прототипа способ по патенту №2344400 (кл. G01M 15/00) используют при безразборной диагностике степени износа подшипников двигателя внутреннего сгорания на неподвижном автомобиле. Способ заключается в измерении в центральной масляной магистрали на участке от фильтра до подшипников коленчатого вала амплитуды пульсаций величины давления при работе диагностируемых подшипников в течение цикла под максимальной нагрузкой, а в последующем цикле без нагрузки, поочередно от цикла к циклу измеряют амплитуду пульсаций величины давления для каждой группы подшипников, для которых формируется нагрузка, вычисляют отношение амплитуд пульсаций величин давлений под нагрузкой и без нагрузки для каждой группы подшипников, полученное значение отношения амплитуд сравнивают с эталонным, определенным для нового двигателя, и по сравнению определяют степень износа любого из диагностируемых подшипников.

Однако этот способ также имеет ряд недостатков: для возможности диагностирования необходимо выводить двигатель из эксплуатации, использовать при диагностировании дорогостоящее оборудование, невозможность определения технического состояния двигателя в процессе эксплуатации.

Известен индикатор неразрывности потока жидкости по патенту №2221964 (кл. F16N 29/00, F01M 11/10), используемый для определения технического состояния ДВС, содержащий корпус из прозрачного материала, маслопроводящую трубку, установленную в маслоканале коленчатого вала. Заборный конец маслопроводящей трубки установлен в маслоканале подвода масла от коренной опоры к шатунной шейке на минимальном расстоянии от оси вращения коленчатого вала, а выходной конец маслопроводящей трубки через муфту вращения установлен вертикально в середине корпуса, загнут полукругом и выполнен из прозрачного материала, установлен в щитке приборов автотранспорта.

Однако недостатком является низкая достоверность оценки действительного технического состояния двигателя, невозможность адаптивного регулирования оборотов коленчатого вала при недопустимом снижении давления.

Используют известное приспособление КИ-4940, представляющее собой манометр класса точности 1,6 с пределами измерения 0-1,0 МПа (Боровских Ю.И., Кленников В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Учебник для средн. проф.-техн. училищ. - 2-е изд., стер. М.: Высш. школа, 1979).

Недостатками является необходимость выведения из эксплуатации автомобиля, низкая достоверность определения технического состояния двигателя.

Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является принятый за прототип стандартный (штатный) датчик давления, соединенный штуцером с центральной масляной магистралью двигателя, датчик уровня масла и расположенные в салоне транспортного средства электронный блок управления двигателем, указатель давления и сигнальную лампу CHECK ENGINE (Литвиненко А.П., Майструк А.П. Автомобильные датчики, реле и переключатели. Краткий справочник. М.: ЗАО «КЖИ за рулем», 2004). Данный набор элементов устанавливают практически все автотракторные заводы.

Однако недостатком является низкая надежность стандартных датчиков давления в эксплуатации, низкая достоверность оценки действительного технического состояния двигателя, невозможность адаптивного регулирования оборотов коленчатого вала при недопустимом снижении давления.

Целью изобретения является повышение надежности в эксплуатации используемых датчиков давления, повышение достоверности оценки действительного технического состояния двигателя, обеспечение адаптивного регулирования оборотов коленчатого вала при недопустимом снижении давления.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе для определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающемся в том, что измеряют амплитуду пульсаций величины давления в центральной масляной магистрали на участке от фильтра до подшипников коленчатого вала при работе под нагрузкой, сравнивают измеренную амплитуду пульсаций величины давления с эталонной, определенной для нового двигателя, в отличие от прототипа измерение амплитуды пульсаций величины давления осуществляют на движущемся транспортном средстве с помощью электронного устройства, которое замеряет также уровень масла в картере двигателя и, учитывая результаты сравнения амплитуды пульсаций величины давления с эталонными значениями, а также исходя из уровня масла в картере двигателя, задает частоту вращения коленчатого вала двигателя, обеспечивая его безаварийную работу.

Для осуществления заявленного способа используется электронное устройство для определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания, содержащее датчик давления, соединенный штуцером с центральной масляной магистралью, датчик уровня масла и расположенные в салоне транспортного средства электронный блок управления двигателем, указатель давления и сигнальную лампу, в отличие от прототипа в качестве датчика давления установлен датчик тензометрического или пьезоэлектрического типа, а электронное устройство дополнительно содержит усилитель сигнала, встроенный в один корпус с датчиком давления и соединенный с контроллером, установленным в электронном блоке управления и измеряющим и запоминающим сигналы с усилителя.

По имеющимся у авторов сведениям, новая совокупность признаков как в способе, так и в устройстве для определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания, позволяющая повысить надежность используемых элементов в эксплуатации, повысить достоверность оценки действительного технического состояния двигателя, обеспечить адаптивность регулирования оборотов коленчатого вала при недопустимом снижении давления, не известна и не следует явным образом из существующего уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлена принципиальная схема электронного устройства для определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания.

На фиг.2 представлен тензометрический датчик давления, соединенный при помощи штуцера с центральной масляной магистралью, и усилитель сигнала, встроенный в один корпус с датчиком давления.

Электронное устройство для определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания (фиг.1) содержит датчик давления тензометрического (пьезоэлектрического) типа 1, штуцером 2 соединенный с центральной масляной магистралью, указатель давления 3 (или индикаторную лампу), расположенный в салоне транспортного средства и соединенный с датчиком давления 1 проводкой 4, усилитель сигнала 5, встроенный в один корпус с датчиком давления 1 (фиг.2) и соединенный с ним проводкой 6, электронный блок управления двигателем 7, расположенный в салоне транспортного средства и содержащий контроллер 8, усилитель сигнала 5, при помощи проводки 9 соединенный с контроллером 8, датчик уровня масла 10, посредством проводки 11 соединенный с электронным блоком управления двигателем 7, сигнальную лампу CHECK ENGINE 12, соединенную при помощи проводки 13 с электронным блоком управления двигателем 7.

Способ осуществляется следующим образом. Подсоединяют электронное устройство для определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания. Запускают двигатель, при этом масляный насос начинает подавать масло в центральную масляную магистраль и в магистрали формируются пульсации давления. Начинают движение транспортного средства. Датчик давления 1 измеряет амплитуду пульсаций величины давления в центральной масляной магистрали на участке от фильтра до подшипников коленчатого вала при работе под нагрузкой. Усилитель сигнала 5 пропорционально пульсациям давления усиливает сигнал. Усиленный сигнал поступает к контроллеру 8, а далее к электронному блоку управления двигателем 7 и к штатному указателю давления 3 (или индикаторной лампе), расположенным в салоне транспортного средства. Указатель давления 3 отображает усредненное давление в центральной масляной магистрали.

Датчик давления тензометрического (пьезоэлектрического) типа 1 осуществляет измерение амплитуды пульсаций величины давления для множества скоростных и нагрузочных режимов двигателя (например, для 10 табличных значений амплитуд давлений), которые заложены в память электронного блока управления двигателем 7.

Электронный блок управления двигателем 7 сравнивает измеренную амплитуду пульсаций величины давления с эталонной, определенной для нового двигателя. Измерение амплитуды пульсаций величины давления осуществляют на движущемся транспортном средстве с помощью электронного устройства, которое замеряет уровень масла в картере двигателя и, учитывая результаты сравнения амплитуды пульсаций величины давления с эталонными значениями, а также исходя из уровня масла в картере двигателя, задает частоту вращения коленчатого вала двигателя, обеспечивая его безаварийную работу.

При недопустимом снижении величины пульсаций давления в магистрали электронный блок управления двигателем 7 обеспечивает адаптивность регулирования оборотов коленчатого вала в сторону их увеличения для обеспечения безаварийной работы двигателя. При этом электронным устройством постоянно измеряется уровень масла в картере двигателя для исключения аварии двигателя, так как снижение амплитуды пульсаций величины давления возможно из-за нарушения уровня масла в картере двигателя. Результаты измерения амплитуды пульсаций величины давления в эксплуатации сохраняются в памяти электронного блока управления двигателем 7 и выводятся в виде кодов неисправности на панель приборов через сигнальную лампу CHECK ENGINE 12. При восстановлении нормальной величины амплитуды пульсаций давления код ошибки устраняется и двигатель работает в нормальном режиме, а обороты коленчатого вала двигателя понижаются до минимально устойчивых оборотов холостого хода. Если амплитуда пульсаций величины давления и уровень масла в картере двигателя понижаются ниже аварийного уровня, то электронный блок управления двигателем 7 отключает подачу топлива и двигатель останавливается.

Таким образом, установка электронного устройства и использование заявляемого способа позволяют определять техническое состояние двигателя внутреннего сгорания в процессе эксплуатации, исключить использование при диагностировании дорогостоящего оборудования.

Технический результат заключается в повышении надежности используемых элементов в эксплуатации, повышении достоверности оценки действительного технического состояния двигателя, обеспечении адаптивности регулирования оборотов коленчатого вала.

1. Способ определения технического состояния двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что измеряют амплитуду пульсаций величины давления в центральной масляной магистрали на участке от фильтра до подшипников коленчатого вала при работе под нагрузкой, сравнивают измеренную амплитуду пульсаций величины давления с эталонной, определенной для нового двигателя, отличающийся тем, что измерение амплитуды пульсаций величины давления осуществляют на движущемся транспортном средстве с помощью электронного устройства, которое замеряет также уровень масла в картере двигателя и, учитывая результаты сравнения амплитуды пульсаций величины давления с эталонными значениями, а также исходя из уровня масла в картере двигателя, задает частоту вращения коленчатого вала двигателя, обеспечивая его безаварийную работу.

2. Электронное устройство, содержащее датчик давления, соединенный штуцером с центральной масляной магистралью, датчик уровня масла и расположенные в салоне транспортного средства электронный блок управления двигателем, указатель давления и сигнальную лампу, отличающееся тем, что в качестве датчика давления установлен датчик тензометрического или пьезоэлектрического типа, а электронное устройство дополнительно содержит усилитель сигнала, встроенный в один корпус с датчиком давления и соединенный с контроллером, установленным в электронном блоке управления и измеряющим и запоминающим сигналы с усилителя.