Автоматизированная система диагностики топливной аппаратуры дизельных автотракторных двигателей

Полезная модель относится к устройствам для диагностики автотракторных двигателей в условиях эксплуатации. Автоматизированная система диагностики топливной аппаратуры дизельных автотракторных двигателей состоит из устанавливаемых непосредственно на испытуемый двигатель датчиков частоты вращения и давления, блока адаптера датчиков давления и частоты вращения, аналого-цифрового преобразователя, специализированного программного обеспечения и персонального компьютера. В процессе испытаний проводится не менее двух циклов разгона двигателя от минимальной устойчивой до максимальной частоты вращения холостого хода коленчатого вала, в течение которых сигналы, снимаемые с датчиков давления, устанавливаемых на штуцеры топливного насоса высокого давления в магистрали высокого давления и датчиков частоты вращения, установленных на ДВС, поступают в АЦП, которое преобразует их в цифровой формат и передает через порт USB-2.0 на ПК. В компьютере полученные данные сохраняются в виде текстового файла с расширением «txt», с помощью специализированного программного обеспечения текстовый файл обрабатывается и выдаются результаты диагностического испытания в виде файла с разрешением «doc» или «html», для дальнейшей его печати на принтере или для сохранения на жестком диске ПК. Полезная модель может быть использована в качестве отдельного диагностического комплекса при плановом техническом обслуживании, поиске неисправностей и регулировке ТА в условиях хозяйств и ремонтных предприятий, в организациях, занимающихся продажей и лизингом машин, а также в качестве контрольно-диагностического средства на заводах, выпускающих трактора.

Полезная модель относится к устройствам для диагностики топливной аппаратуры дизельных автотракторных двигателей в условиях эксплуатации.

Известен прибор для диагностирования и регулировки систем двигателя КИ-28229 («Сельский механизатор» 12, 2009 г., стр.30). Прибор предназначен для оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания (ДВС), диагностики системы питания бензиновых и дизельных ДВС, диагностики гидрооборудования. Однако данный прибор не позволяет оценить техническое состояние топливной аппаратуры (ТА) в автоматизированном режиме.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели (прототипом) является система автоматизированной диагностики бензиновых автотракторных двигателей (RU 2349890 C1 G01M 15/04). Функционирование системы основано на определении технического состояния бензиновых автотракторных двигателей внутреннего сгорания путем непрерывного измерения топливно-энергетических показателей в процессе шести циклов операций «разгон - выбег» двигателя с минимальной до максимальной частоты вращения холостого хода коленчатого вала. Обработка результатов контроля параметров технического состояния бензиновых автотракторных двигателей осуществляется в режиме реального времени. По результатам обработки контролируемых параметров определяют следующие параметры ДВС: эффективная мощность; индикаторная мощность; мощность механических потерь; часовой расход топлива; удельный расход топлива; равномерность распределения мощностей по отдельным цилиндрам; угол опережения зажигания для каждого цилиндра; режимы работы центробежного и вакуумного регулятора опережения зажигания датчика-распределителя. Но данная система позволяет оценивать техническое состояние только бензиновых автотракторных двигателей, отличающихся от дизелей как принципиально по способу воспламенения рабочей смеси, так и конструктивно по устройству системы питания.

Цель полезной модели - повышение точности и скорости определения фактических контролируемых параметров топливоподающей аппаратуры дизельных автотракторных двигателей и их отклонений от паспортных значений при одновременном снижении трудозатрат за счет одновременного контроля, за цикл испытания, как регулировочных параметров, так и параметров, отражающих непосредственно техническое состояние прецизионных деталей топливоподающей аппаратуры.

Предлагаемая автоматизированная система диагностики топливной аппаратуры (ТА) дизельных автотракторных двигателей на базе персонального компьютера (ПК) предназначена для контроля регулировочных параметров ТА и определения технического состояния прецизионных деталей. Испытания ТА дизельных ДВС осуществляются при измерении потоков данных и их последующей обработке.

Предлагаемая автоматизированная система диагностики ТА дизельных автотракторных двигателей состоит из установленных непосредственно на испытуемый двигатель датчиков частоты вращения и давления; блока адаптера датчиков давления и частоты вращения; аналого-цифрового преобразователя; специализированного программного обеспечения и персонального компьютера.

В отличие от прототипа в процессе испытаний проводится не менее двух циклов разгона двигателя от минимальной устойчивой до максимальной частоты вращения холостого хода коленчатого вала, в течение которых сигналы, снимаемые с датчиков давления, установленных на штуцеры топливного насоса высокого давления в магистрали высокого давления, и датчиков частоты вращения, установленных на ДВС, поступают в АЦП, которое преобразует их в цифровой формат и передает через порт USB-2.0 на ПК. В персональном компьютере полученные данные сохраняются в виде текстового файла с расширением «txt», затем с помощью специализированного программного обеспечения текстовый файл обрабатывается и выдаются результаты диагностического испытания в виде файла с разрешением «doc» или «html», для дальнейшей его печати на принтере или для сохранения на жестком диске ПК.

Автоматизированная система диагностики ТА дизельных автотракторных двигателей схематически представлена на фиг.1.

В результате диагностирования предлагаемой автоматизированной системой диагностики ТА дизельных автотракторных двигателей определяются следующие зависимости:

- давление топлива в магистралях высокого давления от частоты вращения коленчатого вала ДВС;

- угловое ускорение от частоты вращения и времени при разгоне ДВС;

- частота вращения коленчатого вала двигателя от времени. По полученным зависимостям рассчитываются параметры ТА и ДВС и строятся графики зависимостей:

- эффективная мощность;

- ускорение разгона;

- абсолютное и относительное давление импульса впрыскивания топлива;

- межсекционные углы и отклонение;

- длительность импульса впрыскивания топлива;

- давление начала подачи топлива у штуцера ТНВД;

- время начала подачи топлива;

- время конца подачи топлива;

- давление конца подачи топлива у штуцера ТНВД;

- значение параметра неравномерности косвенной оценки подачи топлива (в процентах %);

значение параметра неравномерности косвенной оценки моментальной подачи топлива при максимальной загрузке двигателя (в процентах %);

- значение параметра начала действия регулятора;

- значение параметра прекращения подачи топлива;

- значение параметра максимальной мощности ДВС;

- частота вращения коленчатого вала ДВС соответствующая максимальной мощности ДВС;

- диаграмма косвенной оценки подачи топлива по каждой секции ТНВД;

- диаграмма косвенной оценки моментальной подачи топлива при максимальной загрузке двигателя по каждой секции;

- график импульсов впрыска всех секций ТНВД на одной шкале времени;

график зависимости максимального давления импульса впрыскивания топлива от частоты вращения коленчатого вала ДВС по каждой секции;

- график зависимости давления конца и начала подачи импульса впрыскивания топлива от частоты вращения коленчатого вала ДВС по каждой секции;

- график зависимости длительности импульса впрыскивания топлива от частоты вращения коленчатого вала ДВС по каждой секции;

- график зависимости косвенной оценки подачи топлива по каждой секции от частоты вращения коленчатого вала ДВС;

- график зависимости мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала ДВС;

- график зависимости давления импульса впрыска от угла поворота коленчатого вала ДВС;

С помощью данной системы можно проверить:

- максимальную мощность ДВС;

- ускорение разгона ДВС;

- техническое состояние прецизионных деталей ТА (нагнетательный клапан, распылитель форсунки, плунжерная пара);

- межсекционные углы и отклонения;

- работу всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала ДВС;

- давление начала впрыскивания топлива в цилиндры ДВС (усилие затяжки пружины форсунки).

Блок - схема системы включает пять блоков: датчики давления и частоты вращения; адаптер датчиков давления и частоты вращения;

аналогово-цифровой преобразователь; ПК; программное обеспечение.

Рассмотрим функциональное назначение каждого блока по отдельности. Получение диагностической информации разделено на два этапа. Первый этап включает в себя подготовку ДВС к диагностике и получение записей тестового испытания в виде текстовых файлов в формате «txt». На втором этапе происходит обработка полученной информации при помощи специализированного программного обеспечения посредством математических вычислений и преобразований.

В процессе тестового испытания с двигателя снимаются параметры функционирования ТА в магистралях высокого давления и определяется частота вращения коленчатого вала ДВС.

Для регистрации давления в магистралях высокого давления используются датчики давления тензометрические с областью измерения давлений от 0 до 150 мПа. Для регистрации частоты вращения коленчатого вала ДВС используется датчик частоты вращения типа «холла».

Адаптер датчиков давления и частоты вращения необходим для обеспечения бесперебойного питания, от бортовой сети трактора (от 12 до 24 В), датчиков давления, частоты вращения, АЦП и для соединения, и передачи данных с датчиков на АЦП.

Аналогово-цифровой преобразователь осуществляет преобразование аналоговых сигналов, поступающих с датчиков, установленных на ДВС, в цифровой формат для дальнейшей их обработки на ПК.

Персональный компьютер в данной системе необходим для работы с АЦП и специализированным программным обеспечением, а также для выполнения функций «накопителя» диагностической информации.

При помощи программного обеспечения происходят обработка полученной с датчиков информации, дальнейший ее анализ и получение диагностического заключения о техническом состоянии ТА дизельного автотракторного ДВС.

Данная автоматизированная система диагностики ТА дизельных автотракторных ДВС может быть использована в качестве отдельного диагностического комплекса при плановом техническом обслуживании, поиске неисправностей и регулировке ТА в условиях хозяйств и ремонтных предприятий, в организациях, занимающихся продажей и лизингом машин, а также в качестве контрольно-диагностического средства на заводах, выпускающих трактора.

Автоматизированная система диагностики топливной аппаратуры (ТА) дизельных автотракторных двигателей, которая состоит из датчика частоты вращения, датчиков давления, блока адаптера датчиков давления и частоты вращения, аналого-цифрового преобразователя, специализированного программного обеспечения и персонального компьютера, отличающаяся тем, что датчики давления установлены на штуцерах топливного насоса высокого давления, что позволяет значительно сократить время, затрачиваемое на диагностику прецизионных деталей ТА, повысить точность определения их технического состояния за счет получения числового значения давления в магистралях высокого давления.