RU218537U1 - Устройство для комплексного определения технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для измерения технических параметров и определения готовности к применению системы питания, системы электростартерного пуска, информационно-измерительной системы, системы электроснабжения, кривошипно-шатунного и газораспределительных механизмов дизеля и может быть использована для диагностирования топливной аппаратуры, стартера и стартерной цепи, тахометра, генератора переменного тока, деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля. Разработка настоящей полезной модели направлена на увеличение числа определяемых технических параметров готовности элементов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению. Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство, содержащее основание 1 стенда, на котором размещены испытываемый топливный насос высокого давления (ТНВД) 2, форсунки 3, мерные цилиндры 4, распределитель топлива 5, верхний 6 и нижний 7 топливные баки, подкачивающий насос 8 стенда, топливный фильтр 9, демпфер манометра 10, манометр 11, топливный цилиндр 12, через который проходят топливопроводы высокого давления (ТВД) 13, причем топливный цилиндр 12 соединен с аккумулятором высокого давления топлива 15 и с гасителем гидравлических колебаний топлива 17 в цилиндре, а на валу 27 испытываемого ТНВД размещен диск 28 с установленным на нем постоянным магнитом 29 управления открытием золотника 19 гасителя гидравлических колебаний топлива и постоянным магнитом отметчика верхней мертвой точки (ВМТ) первого цилиндра; электрическую схему регистрации изменения давления топлива в ТВД, содержащую датчик давления топлива 30, размещенный в топливном цилиндре 12 и соединенный включателем 41 и электрическими цепями 31-34 с усилителем тока 35, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 36, портом 37 и компьютером 38, причем компьютер 38 соединен с дисплеем 39; электрическую схему отметчика ВМТ первого цилиндра, содержащую электрическую катушку, размещенную на корпусе ТНВД и соединенную через электрическую цепь с электрическим блоком; электрическую схему управления золотником 19 сообщения топливного цилиндра 12 с гасителем гидравлических колебаний топлива 17, состоящую из электрической катушки 22, закрепленной на корпусе 2 ТНВД, усилителя постоянного тока 25 и электрической катушки 26 золотника сообщения топливного цилиндра 12 с гасителем гидравлических колебаний топлива 17, соединенных между собой электрической цепью, вольтметр постоянного тока 56, подключенный параллельно аккумуляторной батареи 43 автомобиля и амперметр 44 с датчиком тока, устанавливаемым на провод, соединяющий плюсовой вывод аккумуляторной батареи 43 со стартером 46 и обхватывающий его своими зажимами, блок для диагностирования тахометров 47, закрепленный на основании 1 стенда, состоящий из логического элемента "И" 50, дифференцирующей цепи 48 с диодом 49 на выходе, резистора 51, своими выводами соединенного с выходом логического элемента “И“ 50, мультивибратора 54, работающего в автоколебательном режиме, суммирующего электронного счетчика 53, светоизлучающих диодов 52, осциллографическое устройство 62, через усилитель сигнала 65 подключенное к диагностируемому генератору 63 переменного тока, а через усилитель развертки 66 подключенное к преобразователю напряжения 60, закрепленное на основании 1 стенда, нагрузочный резистор 64 и переменный резистор 61. Дополнительно введен стробоскоп 67, закрепленный на основании 1 стенда таким образом, что линза стробоскопа, через которую посылается вырабатываемый световой поток, направлена на экран осциллографического устройства 62, на который специально наносят шкалу соответствия между фиксируемой осциллографическим устройством 62 изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером 46, и значением величины давления в цилиндрах двигателя, причем световой поток, вырабатываемый стробоскопом 67, фокусируют на начальную часть экрана осциллографического устройства 62 там, где первоначально появляется изображение кривой, в верхнюю часть шкалы.

Description

Полезная модель относится к устройствам для измерения технических параметров и определения готовности к применению системы питания, системы электростартерного пуска, информационно-измерительной системы, системы электроснабжения, кривошипно-шатунного и газораспределительных механизмов дизеля и может быть использована для диагностирования топливной аппаратуры, стартера и стартерной цепи, тахометра, генератора переменного тока, деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля.

Известно устройство для диагностирования приборов системы питания, электростартерного пуска, информационно-измерительной системы, системы электроснабжения дизеля (патент РФ на полезную модель №168784, МПК G01M 15/00 (2006.01), F02M 65/00, дата подачи заявки 24.05.2016, опубликовано 20.02.2017, Бюл. №5, авторы Нечаев В.В., A.M. Смирнов, Ю.Ф. Белкин, Н.В. Солянов [1-5]), содержащее основание стенда, на котором размещены испытываемый топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки, мерные цилиндры, распределитель топлива, верхний и нижний топливные баки, подкачивающий насос стенда, топливный фильтр, демпфер манометра, манометр, топливный цилиндр, через который проходят топливопроводы высокого давления (ТВД), причем топливный цилиндр соединен с аккумулятором высокого давления топлива и с гасителем гидравлических колебаний топлива в цилиндре, а на валу испытываемого ТНВД размещен диск с установленным на нем постоянным магнитом управления открытием золотника гасителя гидравлических колебаний топлива и постоянным магнитом отметчика верхней мертвой точки (ВМТ) первого цилиндра; электрическую схему регистрации изменения давления топлива в ТВД, содержащую датчик давления топлива, размещенный в топливном цилиндре и соединенный включателем и электрическими цепями с усилителем тока, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), портом и компьютером, причем компьютер соединен с дисплеем; электрическую схему отметчика ВМТ первого цилиндра, содержащую электрическую катушку, размещенную на корпусе ТНВД и соединенную через электрическую цепь с электрическим блоком; электрическую схему управления золотником сообщения топливного цилиндра с гасителем гидравлических колебаний топлива, состоящую из электрической катушки, закрепленной на корпусе ТНВД, усилителя постоянного тока и электрической катушки золотника сообщения топливного цилиндра с гасителем гидравлических колебаний топлива, соединенных между собой электрической цепью, вольтметр постоянного тока, подключенный параллельно аккумуляторной батареи автомобиля, и амперметр с датчиком тока, устанавливаемым на провод, соединяющим плюсовой вывод аккумуляторной батареи со стартером и обхватывающим его своими зажимами, блок для диагностирования тахометров, закрепленный на основании стенда, состоящий из логического элемента "И", дифференцирующей цепи с диодом на выходе, резистора, своими выводами соединенного с выходом логического элемента, мультивибратора, работающего в автоколебательном режиме, суммирующего электронного счетчика, светоизлучающих диодов, осциллографическое устройство, через усилитель сигнала подключенное к диагностируемому генератору переменного тока, а через усилитель развертки подключенное к преобразователю напряжения, закрепленное на основании стенда, нагрузочный резистор и переменный резистор.

Недостатком данного устройства является малое число определяемых технических параметров готовности элементов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению.

Технический результат направлен на увеличение числа определяемых технических параметров готовности элементов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению.

Технический результат достигается тем, что в устройство для диагностирования приборов системы питания, электростартерного пуска, информационно-измерительной системы, системы электроснабжения дизеля, содержащее основание стенда, на котором размещены испытываемый топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки, мерные цилиндры, распределитель топлива, верхний и нижний топливные баки, подкачивающий насос стенда, топливный фильтр, демпфер манометра, манометр, топливный цилиндр, через который проходят топливопроводы высокого давления (ТВД), причем топливный цилиндр соединен с аккумулятором высокого давления топлива и с гасителем гидравлических колебаний топлива в цилиндре, а на валу испытываемого ТНВД размещен диск с установленным на нем постоянным магнитом управления открытием золотника гасителя гидравлических колебаний топлива и постоянным магнитом отметчика верхней мертвой точки (ВМТ) первого цилиндра; электрическую схему регистрации изменения давления топлива в ТВД, содержащую датчик давления топлива, размещенный в топливном цилиндре и соединенный включателем и электрическими цепями с усилителем тока, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), портом и компьютером, причем компьютер соединен с дисплеем; электрическую схему отметчика ВМТ первого цилиндра, содержащую электрическую катушку, размещенную на корпусе ТНВД и соединенную через электрическую цепь с электрическим блоком; электрическую схему управления золотником сообщения топливного цилиндра с гасителем гидравлических колебаний топлива, состоящую из электрической катушки, закрепленной на корпусе ТНВД, усилителя постоянного тока и электрической катушки золотника сообщения топливного цилиндра с гасителем гидравлических колебаний топлива, соединенных между собой электрической цепью, вольтметр постоянного тока, подключенный параллельно аккумуляторной батареи автомобиля, и амперметр с датчиком тока, устанавливаемым на провод, соединяющим плюсовой вывод аккумуляторной батареи со стартером и обхватывающим его своими зажимами, блок для диагностирования тахометров, закрепленный на основании стенда, состоящий из логического элемента "И", дифференцирующей цепи с диодом на выходе, резистора, своими выводами соединенного с выходом логического элемента, мультивибратора, работающего в автоколебательном режиме, суммирующего электронного счетчика, светоизлучающих диодов, осциллографическое устройство, через усилитель сигнала подключенное к диагностируемому генератору переменного тока, а через усилитель развертки подключенное к преобразователю напряжения, закрепленное на основании стенда, нагрузочный резистор и переменный резистор дополнительно введен стробоскоп, закрепленный на основании стенда таким образом, что линза стробоскопа, через которую посылается вырабатываемый световой поток, направлена на экран осциллографического устройства, на который специально наносят шкалу соответствия между фиксируемой осциллографическим устройством изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером и значением величины давления в цилиндрах двигателя, причем световой поток, вырабатываемый стробоскопом фокусируют на начальную часть экрана осциллографического устройства, там, где первоначально появляется изображение кривой, в верхнюю часть шкалы, при этом предлагается использовать осциллографическое устройство с функцией запоминания изображения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается введением в него дополнительного элемента, а именно стробоскопа, закрепленного на основании стенда таким образом, что линза стробоскопа, через которую посылается вырабатываемый световой поток, направлена на экран осциллографического устройства, на который специально наносят шкалу соответствия между фиксируемой осциллографическим устройством изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером и значением величины давления в цилиндрах двигателя, причем световой поток, вырабатываемый стробоскопом, фокусируют на начальную часть экрана осциллографического устройства, там, где первоначально появляется изображение кривой, в верхнюю часть шкалы, при этом предлагается использовать осциллографическое устройство с функцией запоминания изображения.

Введение и особое крепление указанного элемента, использование осциллографического устройства с функцией запоминания изображения, специальное нанесение на экран осциллографического устройства шкалы соответствия между фиксируемой осциллографическим устройством изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером, и значением величины давления в цилиндрах двигателя позволяет увеличить количество определяемых технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению, а именно позволяет дополнительно контролировать техническое состояние деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля, тем самым обеспечивает способность устройства определять давление конца такта сжатия отдельно взятого цилиндра дизеля, что расширяет число определяемых технических параметров и позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию: «Существенные отличия».

Устройство для комплексного определения технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению поясняется чертежами:

на фиг.1 и 2 представлено устройство для комплексного определения технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению, на фиг.3 - вольт-амперная характеристика аккумуляторной батареи, на фиг.4 - диаграмма изменения давления топлива в ТВД в зависимости от угла поворота распределительного вала, на фиг.5 - фигуры, запомненные осциллографическим устройством при определении технического параметра готовности деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля к применению.

Устройство для комплексного определения технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению содержит основание стенда 1 (фиг.1, фиг.2), на котором размещены испытываемый ТНВД 2, форсунки 3, мерные цилиндры 4, распределитель топлива 5, верхний 6 и нижний 7 топливные баки, подкачивающий насос 8, топливный фильтр 9, демпфер манометра 10, манометр 11, топливный цилиндр 12, через который проходят ТВД 13, соединен трубопроводом 14 с аккумулятором высокого давления топлива 15, а трубопроводом 16 - с гасителем гидравлических колебаний топлива 17 в цилиндре 12. Гаситель гидравлических колебаний топлива 17 выполнен в виде шара, соединенного трубопроводом 16 с топливным цилиндром 12 через отверстие 18, выполненное в золотнике 19, который предназначен для сообщения гасителя гидравлических колебаний 17 с топливным цилиндром 12 в промежутки времени между подачами топлива отдельными секциями ТНВД 2. Над золотником 19 в его корпусе 20 размещена возвратная пружина 21, над другой частью золотника 19 установлена электрическая катушка 22, образующая соленоид. Электрическая катушка 22 соленоида соединена электрическими линиями 23 и 24 через усилитель постоянного тока 25 с электрической катушкой 26, закрепленной на передней части корпуса ТНВД 2. На переднем конце кулачкового вала 27 ТНВД 2 закреплен подвижный диск 28 вместе с установленными на нем постоянным магнитом 29, состоящего из четырех постоянных магнитов, размещенных по отношению друг к другу под определенным углом. Тензометрический датчик давления топлива 30, размещенный в топливном цилиндре, соединен включателем 41 и электрическими цепями 31, 32, 33 и 34 с усилителем тока 35, АЦП 36, портом 37, компьютером 38 и дисплеем 39. Отметчик ВМТ первого цилиндра, содержащий электрическую катушку, соединен электрическими цепями 40, 32, 33 и 34 с электрическим блоком, состоящим из АЦП 36, порта 37, компьютера 38 и дисплея 39. Все электрические схемы включаются в работу с помощью включателей 41, 58, 59. Вольтметр постоянного тока 56, подключенный параллельно аккумуляторной батареи автомобиля 43 и амперметр 44 с датчиком тока 45, устанавливаемым на провод, соединяющим плюсовой вывод аккумуляторной батареи 43 со стартером 46 и обхватывающим его своими зажимами, блок для диагностирования тахометров 47, закрепленный на основании стенда 1,состоящий из логического элемента "И" 50, дифференцирующей цепи 48 с диодом 49 на выходе, резистора 51, своими выводами соединенного с выходом логического элемента "И" 50, соединенного с диагностируемым тахометром 55, мультивибратора 54, работающего в автоколебательном режиме, суммирующего электронного счетчика 53, светоизлучающих диодов 52, осциллографическое устройство 62 с функцией запоминания изображения, через усилитель сигнала 65 подключенное к диагностируемому генератору переменного тока 63, а через усилитель развертки 66 подключенное к преобразователю напряжения 60, закрепленное на основании стенда 1, нагрузочный резистор 64 и переменный резистор 61, стробоскоп 67, закрепленный на основании стенда 1 таким образом, что линза стробоскопа 67, через которую посылается вырабатываемый световой поток, направлена на экран осциллографического устройства 62 с функцией запоминания изображения, на который специально наносят шкалу соответствия между фиксируемой осциллографическим устройством 62 изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером 46 и значением величины давления в цилиндрах двигателя, причем световой поток, вырабатываемый стробоскопом 67, фокусируют на начальную часть экрана осциллографического устройства 62 с функцией запоминания изображения, там, где первоначально появляется изображение кривой, в верхнюю часть шкалы.

Аккумулятор высокого давления топлива 15 предназначен для поддержания в топливном цилиндре 12 избыточного давления топлива, равного 150 МПа. Такая величина избыточного давления исключает как эрозионное разрушение наружных поверхностей ТВД 13 вследствие исключения возникновения явления кавитации, так и для увеличения быстродействия срабатывания электрической схемы регистрации давления в ТВД.

Для четырехцилиндрового четырехтактного дизеля углы ϕ₁, ϕ₂, ϕ₃, ϕ₄ между четырьмя постоянными магнитами магнита 29 составляют 20° поворота распределительного вала, так как известно, что продолжительность полной подачи дизелей не превышает 40° поворота коленчатого или 20° поворота распределительного вала. Углы ϕ₅, ϕ₆, ϕ₇, ϕ₈ составляют 70° поворота распределительного вала. Эта величина соответствует углам поворота кулачкового вала ТНВД 2 в промежутках между подачей топлива к форсункам 3 отдельными секциями ТНВД 2.

Наличие в устройстве суммирующего электронного счетчика 53, своими выводами соединенного с выходом логического элемента "И" 50, светоизлучающих диодов 52, дифференцирующей цепи 48 с диодом 49 на выходе позволит "обнулить" счетчик 53, подсчитать и преобразовать на его выходе в код "короткие импульсы" от мультивибратора 54, работающего в автоколебательном режиме за время, равное длительности импульсов, исходящих от диагностируемого тахометра 55, а также прочитать и зарегистрировать код на выходе суммирующего электронного счетчика 53, сравнить его с нормативным и принять решение о техническом состоянии диагностируемого тахометра 55 и готовности его к использованию.

Использование осциллографического устройства 62 с функцией запоминания изображения через усилитель сигнала 65 подключенного к диагностируемому генератору переменного тока 63, а через усилитель развертки 66 подключенного к преобразователю напряжения 60, нагрузочного резистора 64 и переменного резистора 61 позволит определить техническое состояние генератора переменного тока и готовность его к использованию.

Использование стробоскопа 67, закрепленного на основании стенда 1 таким образом, что линза стробоскопа 67, через которую посылается вырабатываемый световой поток, направлена на экран осциллографического устройства 62 с функцией запоминания изображения, на который специально наносят шкалу соответствия между фиксируемой осциллографическим устройством 62 изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером 46, и значением величины давления в цилиндрах двигателя, причем световой поток, вырабатываемый стробоскопом 67, фокусируют на начальную часть экрана осциллографического устройства 62 с функцией запоминания изображения, там, где первоначально появляется изображение кривой, в верхней части шкалы позволит контролировать техническое состояние деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля, тем самым обеспечит возможность определять давление конца такта сжатия отдельно взятого цилиндра дизеля, тем самым определять готовность деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля к применению.

Устройство для комплексного определения технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению работает в трех режимах: на первом режиме определяются технические параметры готовности к применению системы электростартерного пуска, на втором режиме топливной аппаратуры, генератора переменного тока и тахометра, на третьем режиме определяются параметры готовности к применению деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов дизеля.

На первом режиме работы двигатель при включении прямой передачи в коробке передач затормаживается стояночным и рабочим тормозом. Под колеса автомобиля подкладываются специальные упоры. При подключении устройства вольтметр 56 показывает ЭДС батареи 43 (Е_б). Включив выключатель приборов и стартера автомобиля и пуская дизель через стартер 46, протекает ток полного торможения I_пт, который регистрируется амперметром 44, вольтметр 56 в этом случае показывает напряжение на стартере

По полученным результатам оцениваются максимальная электромагнитная мощность стартера

полное сопротивление цепи

и строится вольт-амперная характеристика аккумуляторной батареи по двум точкам (фиг.3), которая позволяет определить ток короткого замыкания

батареи 43 и ее внутреннее сопротивление R_б.

Расчеты проводятся по формулам:

По полученным результатам делается заключение о техническом состоянии стартера и стартерной цепи и готовности их к применению.

На втором режиме работы двигатель растормаживается и топливо подается к ТНВД 2 из нижнего топливного бака 7 через распределитель топлива 5 и топливный фильтр 9 с помощью топливоподкачивающего насоса 8. ТНВД 2 подает топливо к форсункам 3 под высоким давлением по ТВД 13.

Для определения параметров готовности к применению ТНВД 2, форсунок 3 и ТВД 13 необходимо замкнуть контакты включателей 41, 58, 59, соответственно. При этом будут работать электрические схемы управления золотником сообщения топливного цилиндра 12 с гасителем гидравлических колебаний топлива 17, регистрации изменения давления топлива в ТВД 13 и отметчика ВМТ первого цилиндра.

Электрическая схема управления золотником сообщения топливного цилиндра 12 с гасителем гидравлических колебаний топлива 17 работает следующим образом: при протекании топлива по ТВД 13 с переменным по величине давлением они подвержены вибрациям, которые передаются топливу в топливном цилиндре 12. Под воздействием вибраций ТВД 13 в топливе возникают волновые явления, которые отрицательно влияют на работу датчика давления топлива 30. Это происходит вследствие возникновения резонанса при сложении колебаний, вызванных вибрациями ТВД 13, по которым топливо подается к форсункам.

При повороте подвижного диска 28 на угол 45° постоянный магнит 29 перемещается у витков электрической катушки 26, в которой возникает электрический ток. Электрический ток по электрическим цепям 24 и 23 через усилитель тока поступает в электрическую катушку 22. Под действием электрического поля, возникшего в катушке 22, золотник 19 перемещается влево, сжимая возвратную пружину 21. При этом отверстие 18 в золотнике 19 совмещается с отверстием трубопровода 16. В этом случае часть топлива из топливного цилиндра 12 будет перетекать в шар 17, в котором находится воздух. Вследствие периодического сжатия воздуха в шаре 17 происходит быстрое затухание волновых колебаний в цилиндре 12. При повороте кулачкового вала на углы ϕ₁, ϕ₃, ϕ₄ и ϕ₂ происходит подача топлива к первой, третьей, второй и четвертой секциям ТНВД 2 и к первой, третьей, второй и четвертой форсункам соответственно. При этом гаситель гидравлических колебаний 17 не работает. В промежутки времени, соответствующие углам ϕ₅, ϕ₆, ϕ₇ и ϕ₈, шар 17 через отверстие 18 в золотнике 19 сообщается с топливным цилиндром 12, в котором происходит затухание гидравлических колебаний в топливе.

Таким образом, гашение волновых явлений, возникающих в топливном цилиндре 12 вследствие вибраций ТВД 13, происходит в промежутках времени между подачами топлива ТНВД 2 к форсункам 3.

Принцип работы электрической схемы регистрации изменения давления топлива в ТВД 13 заключается в том, что изменение давления регистрируется датчиком давления топлива 30, электрический сигнал, поступающий на датчик 30, усиливается усилителем тока 35 и поступает на АЦП 36, который преобразует аналоговый сигнал в соответствующий ему код. Этот код через порт 37 поступает в компьютер 38, выход которого соединен с дисплеем 39, на котором отображается информация об изменении давления топлива в ТВД 13.

При вращении кулачкового вала 27 ТНВД 2 топливо секциями нагнетается под высоким давлением в порядке работы цилиндров дизеля через ТВД 13 к форсункам 3. При протекании топлива по участку ТВД 13, размещенному в топливном цилиндре 12, импульс давления топлива передается через стенки ТВД 13 и топливо, находящееся под давлением 150 МПа в топливном цилиндре 12, к датчику давления 30, от которого электрический сигнал поступает по электрической цепи 31 к усилителю тока 35 и АЦП 36. Точность регистрации процесса топливоподачи определяется амплитудно-частотными характеристиками измерительных приборов, под которыми обычно понимают зависимость коэффициента трансформации сигнала от частоты. Представление о необходимом спектре частот, описывающих процессы в топливной аппаратуре с заданной точностью, можно получить на основании треугольного и прямоугольного импульсов, форма которых близка к осциллограммам процессов, исследуемых в топливной аппаратуре (например, кривой изменения давления впрыскивания топлива в зависимости от угла поворота кулачкового вала ТНВД 2).

Пределы необходимого спектра можно установить на примере анализа треугольного импульса, описываемого функцией в виде ряда:

где

- величина входного сигнала;

- длина волны входного сигнала;

- порядок учитываемой гармоники.

При регистрации процесса топливоподачи с крутыми фронтами необходимый спектр можно определить по величине фазового сдвига, вызванного тем, что амплитуда пропускного импульса достигает номинального значения не сразу, а через какой-то промежуток ϕ_н, который обычно называют временем нарастания.

Наибольшая величина нарастания фронта топливоподачи наблюдается у импульсов, приближающихся по форме к прямоугольным, и описываются следующим выражением в виде ряда:

Сигнал от АЦП 36 поступает по электрическим цепям 32, 33 и 34 в порт 37, компьютер 38 и на дисплей 39 в виде графической зависимости изменения давления топлива в ТВД 13 от угла поворота кулачкового вала ТНВД 2 (фиг.4).

В случае подачи топлива первой секцией ТНВД 2 срабатывает электрическая схема отметчика ВМТ первого цилиндра, так как при перемещении постоянного магнита 57 у электрической катушки 42 в зазоре между этими деталями возникает магнитный поток Ф, причем в какой-то момент времени т он достигает максимума, а затем убывает. В соответствии с изменением магнитного потока изменяется и величина ЭДС, создаваемой в катушке 42, определяемая по формуле;

В соответствии с выражением (4) ЭДС достигает максимальных значений при максимуме

между которыми кривая ЭДС проходит через ВМТ. Электрический импульс от электрической катушки 42 передается по электрическим цепям 40, 32, 33 и 34 на дисплей 39 в виде импульса 8 (фиг.4).

На диаграмме изменения давления впрыскивания топлива в цилиндры двигателя в зависимости от угла поворота распределительного вала (фиг.4) точка 1 соответствует началу повышения давления, совпадающего с подъемом нагнетательного клапана. В точке 2 давление топлива достигает величины, при которой преодолевается усилие затяжки пружины форсунки, игла отрывается от своего седла, и происходит впрыск. На участке 3-4 происходит снижение темпа прироста давления впрыскивания вследствие увеличения объема в распылителе при подъеме иглы форсунки. В точке 5 давление впрыскивания достигает максимального значения. Точка 6 соответствует моменту посадки иглы форсунки в седло, а в точке 7 происходит посадка нагнетательного клапана в седло.

На диаграмме в качестве примера представлены измерения впрыскивания топлива в цилиндры за один рабочий цикл четырехтактного четырехцилиндрового дизеля. Эти диаграммы можно сравнивать с эталонными расчетными диаграммами и определять неисправности в работе секций ТНВД и форсунок как на стенде, так и на двигателе, установленном на стенде или на транспортном средстве. Например, на фиг.4 видно, что секция ТНВД третьего цилиндра имеет низкие давления в точках 1 и 7, что свидетельствует о неплотной посадке нагнетательного клапана в седло и об износе плунжерной пары. Секция четвертого цилиндра имеет недостаточную затяжку пружины иглы форсунки, которая вследствие этого поднимается раньше. Давление в точке 5 этой секции не достигает максимального значения. Это приведет к ухудшению распыливания топлива в камере сгорания и к ухудшению протекания процесса сгорания.

Объем топлива, впрыскиваемого форсунками 3 (фиг.1), определяется с помощью мерных цилиндров 4.

Кроме того, на втором режиме работы устройства, определяется готовность к применению генератора переменного тока 63 системы электроснабжения автомобиля. Исходным фактором проверки является то, что на обмотку возбуждения генератора переменного тока 63 подается переменное напряжение незначительной амплитуды и контролируется сигнал на выходе генератора 63 с помощью осциллографического устройства 62. При этом амплитуда и частота контролируемого сигнала будут определяться техническим состоянием генератора 63 и при различных неисправностях будут иметь различный вид. При повороте ротора генератора 63 амплитуда и форма импульса контрольного сигнала будет несколько изменяться даже при исправном состоянии генератора 63. Полное изменение сигнала происходит при повороте ротора диагностируемого генератора переменного тока 63 на угол а, который можно определить по формуле:

где Р - количество пар полюсов генератора.

Для определения неисправности необходимо иметь эталонный сигнал, который сравнивается с контролируемым сигналом. В качестве эталонного сигнала используется напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения диагностируемого генератора переменного тока 63, которое одновременно подается на усилитель развертки 66 осциллографического устройства 62, а на усилитель сигнала 65 осциллографического устройства 62 подается контролируемый сигнал с выхода диагностируемого генератора 63. При этом на экране осциллографического устройства 62 наблюдается фигура Лиссажу, по которой определяют техническое состояние генератора 63, а в случае неисправности причину ее возникновения. Фигуры Лиссажу, наблюдаемые на экране осциллографического устройства 62, представлены в таблице 1.

Обмотка возбуждения диагностируемого генератора переменного тока 63 своими клеммами "Ш" подключается к преобразователю напряжения 60, усилитель сигнала 65 осциллографического устройства 62 подключается к клеммам "+" и "-" диагностируемого генератора переменного тока 63, нагрузочный резистор 64 включается между "+" и "-" диагностируемого генератора переменного тока 63, при этом, напряжение аккумуляторной батареи 43 преобразованное в переменное напряжение необходимой величины преобразователем напряжения 60 будет подаваться на обмотку возбуждения диагностируемого генератора 63, которая будет возбуждать переменное магнитное поле. В результате чего на трехфазной обмотке статора диагностируемого генератора 63 будет наводиться переменное напряжение, которое через выпрямительный блок будет подаваться на выход генератора 63. С выхода генератора переменного тока 63 выпрямленное напряжение будет поступать на усилитель сигнала 65 осциллографического устройства 62. Одновременно с этим переменное напряжение от преобразователя напряжения 60 через переменный резистор 61 будет подаваться на усилитель развертки 66 осциллографического устройства 62 с функцией запоминания. В результате взаимодействия сигнала с выходных клемм диагностируемого генератора 63 и эталонного сигнала на экране осциллографического устройства 62 будут фиксироваться фигуры Лиссажу.

При прокручивании стартером коленчатого вала двигателя на определенный угол поворачивается на этот же угол и ротор диагностируемого генератора переменного тока 63, при этом на экране осциллографического устройства 62 с функцией запоминания будут фиксироваться фигуры, позволяющие определить техническое состояние диагностируемого генератора 63.

Для определения технических параметров готовности к применению информационно - измерительной системы во втором режиме, в качестве которых используются импульсы, тахометр 55 подключают к блоку для диагностирования тахометров 47, двигатель пускают. В результате импульс напряжения от диагностируемого тахометра 55 подается на вход логического элемента "И" 50 и на вход дифференцирующей цепи 48 с диодом 49 на выходе.

На выходе дифференцирующей цепи 48 будет формироваться импульс, который поступит на вход установки нуля суммирующего электронного счетчика 53, и счетчик обнулится, причем на выход элемента "И"

50 короткие импульсы будут проходить только за время, равное длительности импульса от диагностируемого тахометра 55. Импульсы подсчитываются суммирующим электронным счетчиком 53 и преобразуются в код, каждый бит которого регистрируется соответствующим светоизлучающим диодом 52. Полученный код сравнивается с нормативным кодом, который соответствует исправному состоянию диагностируемого тахометра 55. Результат сравнения сигнал светоизлучающего диода 52 позволит сделать заключение о техническом состоянии диагностируемого тахометра 55.

Для определения технического параметра готовности к применению деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля, в качестве которого используется давление конца такта сжатия отдельно взятого цилиндра, в третьем режиме работы устройства для комплексного определения технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению отключают подачу топлива в цилиндры двигателя, тем самым исключают возможность его пуска, осциллографическое устройство 62 с функцией запоминания, на экран которого специально нанесена шкала соответствия между фиксируемой осциллографическим устройством 62 изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером 46 и значением величины давления в цилиндрах двигателя, отключают от диагностируемого генератора переменного тока 63 и преобразователя напряжения 60, подключают к аккумуляторной батарее 43 системы электрооборудования дизеля, устанавливают необходимый режим и масштаб измерений, подключают стробоскоп 67 к аккумуляторной батарее 43 системы электрооборудования дизеля, а его датчик соединяют со штуцером ТНВД 2 или ТВД 13 первого цилиндра, стартером 46 прокручивают коленчатый вал дизеля без его пуска, одновременно с прокруткой коленчатого вала на начальной части экрана осциллографического устройства 62 с функцией запоминания, куда сфокусирован световой поток, вырабатываемый стробоскопом 67, появится кривая в форме синусоиды, беспрерывно перемещающаяся по всему экрану (фиг.5), максимумы которой соответствуют максимальной величине тока, потребляемого стартером 46 и приходу поршней цилиндров дизеля в верхнюю мертвую точку на такте сжатия, стробоскоп 67 через линзу, которая направлена на экран осциллографического устройства 62 с функцией запоминания, пошлет световой поток и осветит точку на начальной части экрана осциллографического устройства 62 в верхнюю часть шкалы, чем укажет момент прихода поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку на такте сжатия, вершина синусоиды, появившаяся в этот момент в начальной части экрана осциллографического устройства 62 с функцией запоминания и освещенная точкой от светового потока, выработанного стробоскопом 67, так же будет соответствовать моменту прихода поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку на такте сжатия, отслеживают эту вершину синусоиды при ее движении по всему экрану осциллографического устройства 62 с функцией запоминания, фиксируют и запоминают положение синусоиды при достижении вершины синусоиды противоположной части экрана с помощью осциллографического устройства 62 с функцией запоминания, выводят запомненное положение синусоиды на экран осциллографического устройства 62. Зная максимумы синусоиды, соответствующие максимальному значению величины тока, потребляемого стартером 46, которые запомнило и вывело на экран осциллографическое устройство 62 с функцией запоминания и то, что они соответствуют приходу поршней разных цилиндров в верхнюю мертвую точку на такте сжатия, зная момент прихода поршня первого цилиндра в верхнюю мертвую точку на такте сжатия и порядок работы цилиндров дизеля, используя специально нанесенную шкалу соответствия между фиксируемой осциллографическим устройством 62 изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером 46 и значением величины давления в цилиндрах двигателя, определяют технический параметр готовности к применению деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля, в качестве которого используют давление конца такта сжатия, делают заключение о техническом состоянии деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма отдельных цилиндров двигателя.

На фиг.5 представлены фигуры, запомненные осциллографическим устройством при определении технического параметра готовности деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля к применению. На первой ее части представлен результат определения готовности параметров деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля модели 8492.10 - 033, указывающий на отсутствие наличия неисправностей (износа) цилиндропоршневой группы и клапанного механизма двигателя. Зная порядок работы цилиндров дизеля 1-5-4-2-6-3-7-8 можно сделать вывод о том, что во втором цилиндре давление в конце такта сжатия ниже, чем в остальных на 5-6 кПа, это указывает на наличие неисправности (износа), как показано на второй части фиг.5.

Таким образом, устройство для комплексного определения технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению в режимах определения технических параметров готовности к применению пусковых показателей дизеля, топливной аппаратуры, генератора переменного тока, тахометра, деталей цилиндропоршневой группы и клапанного механизма дизеля измеряет максимальную электромагнитную мощность стартера, полное сопротивление стартерной цепи, ЭДС, внутреннее сопротивление, ток короткого замыкания аккумуляторной батареи, проверяет работоспособность топливной аппаратуры, определяет техническое состояние генератора переменного тока, тахометра, определяет давление конца такта сжатия отдельно взятого цилиндра дизеля.

Число контролируемых параметров расширено.

Источники информации:

1. Нечаев В.В. и др. Устройство для диагностирования приборов системы питания, электростартерного пуска, информационно-измерительной системы дизеля. Патент на полезную модель РФ №124801 МПК G01M 15/00. Заявитель и патентообладатель Нечаев В.В. - 2012116689/22; заявл. 24.04.2012; опубл. 10.02.2013, Бюл. №4.

2. Нечаев В.В. и др. Устройство для диагностирования систем дизеля [Текст] Патент на изобретение РФ №2370745 МПК G01M 15/04, F02M 65/00 Заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. - 2008115352/06; заявл. 18.04.2008; опубл. 20.10.2009, Бюл. №29.

3. Нечаев В.В. и др. Устройство для диагностирования систем и механизмов дизеля [Текст] Патент на полезную модель РФ №84557 МПК G01M 15/00. Заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. - 2009110722/22; заявл. 24.03.2009; опубл. 10.07.2009, Бюл. №19.

4. Нечаев В.В. и др. Устройство для диагностирования приборов, систем и механизмов дизеля [Текст] Патент на полезную модель РФ №95839 Российская Федерация, МПК G01M 15/00. Заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. - 2010109638/22; заявл. 15.03.2010; опубл. 10.07.2010, Бюл.№19.

5. Патент на полезную модель №168784. Устройство для диагностирования приборов системы питания, электростартерного пуска, информационно-измерительной системы, системы электроснабжения дизеля /В.В. Нечаев, A.M. Смирнов, Ю.Ф. Белкин, Н.В. Солянов. Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева» Министерства обороны Российской Федерации - Опубликовано: 20.02.2017, Бюл. №5.

Claims (1)

1. Устройство для комплексного определения технических параметров готовности приборов, систем и механизмов автомобильной техники с дизельным двигателем к применению, содержащее основание стенда, на котором размещены испытываемый топливный насос высокого давления (ТНВД), форсунки, мерные цилиндры, распределитель топлива, верхний и нижний топливные баки, подкачивающий насос стенда, топливный фильтр, демпфер манометра, манометр, топливный цилиндр, через который проходят топливопроводы высокого давления (ТВД), причем топливный цилиндр соединен с аккумулятором высокого давления топлива и с гасителем гидравлических колебаний топлива в цилиндре, а на валу испытываемого ТНВД размещен диск с установленным на нем постоянным магнитом управления открытием золотника гасителя гидравлических колебаний топлива и постоянным магнитом отметчика верхней мертвой точки (ВМТ) первого цилиндра; электрическую схему регистрации изменения давления топлива в ТВД, содержащую датчик давления топлива, размещенный в топливном цилиндре и соединенный включателем и электрическими цепями с усилителем тока, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), портом и компьютером, причем компьютер соединен с дисплеем; электрическую схему отметчика ВМТ первого цилиндра, содержащую электрическую катушку, размещенную на корпусе ТНВД и соединенную через электрическую цепь с электрическим блоком; электрическую схему управления золотником сообщения топливного цилиндра с гасителем гидравлических колебаний топлива, состоящую из электрической катушки, закрепленной на корпусе ТНВД, усилителя постоянного тока и электрической катушки золотника сообщения топливного цилиндра с гасителем гидравлических колебаний топлива, соединенных между собой электрической цепью, вольтметр постоянного тока, подключенный параллельно аккумуляторной батареи автомобиля, и амперметр с датчиком тока, устанавливаемым на провод, соединяющий плюсовой вывод аккумуляторной батареи со стартером и обхватывающий его своими зажимами, блок для диагностирования тахометров, закрепленный на основании стенда, состоящий из логического элемента "И", дифференцирующей цепи с диодом на выходе, резистора, своими выводами соединенного с выходом логического элемента "И", мультивибратора, работающего в автоколебательном режиме, суммирующего электронного счетчика, светоизлучающих диодов, осциллографическое устройство, через усилитель сигнала подключенное к диагностируемому генератору переменного тока, а через усилитель развертки подключенное к преобразователю напряжения, закрепленное на основании стенда, нагрузочный резистор и переменный резистор, отличающееся тем, что в него дополнительно введен стробоскоп, закрепленный на основании стенда таким образом, что линза стробоскопа, через которую посылается вырабатываемый световой поток, направлена на экран осциллографического устройства, на который нанесена шкала соответствия между фиксируемым осциллографическим устройством изображением кривой, изменяющейся в зависимости от величины тока, потребляемого стартером, и значением величины давления в цилиндрах двигателя, причем световой поток, вырабатываемый стробоскопом, фокусируется на начальную часть экрана осциллографического устройства там, где первоначально появляется изображение кривой, в верхнюю часть шкалы.

Images