RU2735970C1

RU2735970C1 - Method of diagnosing a piston internal combustion engine

Info

Publication number: RU2735970C1
Application number: RU2019117420A
Authority: RU
Inventors: Алексей Юрьевич Коньков; Антон Игоревич Трунов; Ирина Дмитриевна Конькова
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-11-11

Abstract

FIELD: technical diagnostics.

SUBSTANCE: invention can be used to determine technical condition of piston internal combustion engine. Solution of the task is achieved by the fact that in the method of diagnosing the piston internal combustion engine, consisting in that based on the results of qualitative and quantitative analysis of deviations of the position of characteristic points on the time signal realization, proportional to the rate of change of pressure from the position of characteristic points on the passport time implementation of the signal proportional to the rate of change of pressure, making a conclusion on possible engine malfunctions, according to the invention, for the analysis the time realization of the signal proportional to the pressure variation rate in the engine working cylinder is used, and the diagnostic parameters used are relative characteristics of the relative location of the characteristic points on the time realization of the signal proportional to the rate of change of pressure in the working cylinder of the engine.

EFFECT: technical problem, solution of which is aimed at invention, is faster operation of diagnosing piston internal combustion engine, reduced number of primary converters and reduced requirements to their accuracy.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для определения технического состояния поршневого двигателя внутреннего сгорания (ПДВС).The invention relates to technical diagnostics and can be used to determine the technical condition of a piston internal combustion engine (PDE).

Известно, что индикаторная диаграмма рабочего процесса поршневого двигателя внутреннего сгорания представляет собой зависимость давления в рабочем цилиндре двигателя от угла поворота коленчатого вала. Она отражает информацию о процессах, происходящих в цилиндре двигателя, поэтому ее используют в системах автоматизированного диагностирования и настройки.It is known that the indicator diagram of the working process of a piston internal combustion engine is the dependence of the pressure in the working cylinder of the engine on the angle of rotation of the crankshaft. It reflects information about the processes occurring in the engine cylinder, therefore it is used in automated diagnostics and tuning systems.

Известен способ динамической компрессографии заключающийся в том что, ПДВС прогревают до рабочей температуры и выкручивают свечи зажигания, поочередно в свечное отверстие каждого цилиндра плотно вкручивают резьбовой адаптер и соединяют с ним электронный датчик давления, осуществляют запись осциллограмм давления воздуха в цилиндрах при прокручивании стартером коленчатого вала при нажатой до упора педали акселератора в течение 10-ти тактов сжатия до полного накопления воздуха в воздушном накопителе, которое контролируют по прекращению роста пиков давления воздуха на тактах сжатия, по значению пиков давления на различных тактах сжатия рассчитывают компрессию цилиндров и динамику ее нарастания, сравнивают их значения в разных цилиндрах между собой и с нормативными значениями и на этом основании с высокой достоверностью определяют технический диагноз цилиндров» (Патент РФ №2681294, опубл. 05.03.2019, G01M 15/08).The known method of dynamic compression is that the internal combustion engine is heated to operating temperature and the spark plugs are unscrewed, the threaded adapter is screwed into the plug hole of each cylinder and an electronic pressure sensor is connected to it, oscillograms of air pressure in the cylinders are recorded when the crankshaft is cranked by the starter when the accelerator pedal pressed all the way for 10 compression strokes until the complete accumulation of air in the air accumulator, which is monitored by the cessation of the growth of air pressure peaks at compression strokes, according to the value of the pressure peaks at various compression strokes, the cylinder compression and the dynamics of its growth are calculated, they are compared the values in different cylinders between themselves and with standard values and on this basis with high reliability determine the technical diagnosis of the cylinders ”(RF Patent No. 2681294, publ. 03/05/2019, G01M 15/08).

Этот способ имеет ряд недостатков. Для его реализации требуется специальные условия для записи осциллограмм давления в цилиндре, это исключает возможность использования данного способа в системах функциональной диагностики ПДВС. В качестве диагностических параметров используются всего два параметра это компрессия в цилиндрах двигателя и скорость ее нарастания от цикла к циклу, использование этих параметров не позволяет оценивать техническое состояние систем топливоподачи и зажигания.This method has several disadvantages. For its implementation, special conditions are required for recording the oscillograms of the pressure in the cylinder, this excludes the possibility of using this method in the systems of functional diagnostics of the internal combustion engine. Only two parameters are used as diagnostic parameters: compression in the engine cylinders and the rate of its increase from cycle to cycle; the use of these parameters does not allow assessing the technical condition of the fuel supply and ignition systems.

Известен способ диагностирования цилиндро-поршневой группы двигателя внутреннего сгорания включающий, измерение давления в цилиндре двигателя относительно угла поворота коленчатого вала с последующим получением диаграммы скорости изменения давления методами численного дифференцирования (Патент РФ №2554383, опубл. 27.06.2015, G01M 15/00).A known method for diagnosing a cylinder-piston group of an internal combustion engine, including measuring the pressure in the engine cylinder relative to the angle of rotation of the crankshaft, followed by obtaining a diagram of the rate of pressure change by methods of numerical differentiation (RF Patent No. 2554383, publ. 06/27/2015, G01M 15/00).

Недостатками этого способа являются необходимость измерения давления в рабочем цилиндре двигателя синхронно с положением коленчатого вала, что требует дополнительных средств измерения, диаграмму скорости изменения давления определяют численными методами по индикаторной диаграмме, что требует дополнительных затрат вычислительных ресурсов, и используют только для уточнения неисправностей.The disadvantages of this method are the need to measure the pressure in the working cylinder of the engine synchronously with the position of the crankshaft, which requires additional measuring instruments, the pressure change rate diagram is determined by numerical methods using the indicator diagram, which requires additional computing resources, and is used only to clarify faults.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ параметрического анализа индикаторной диаграммы (Андрончев И.К., «Диагностирование тепловозного дизеля по параметрам рабочего процесса», 1995 г.). Данный способ включает качественный и количественный анализ отклонений положения характерных точек на действительной индикаторной диаграмме от положения точек на паспортной, по характеру отклонений делают вывод о возможных неисправностях двигателя.The closest in technical essence and the achieved result is the method of parametric analysis of the indicator diagram (Andronchev IK, "Diagnosing a diesel locomotive by the parameters of the working process", 1995). This method includes a qualitative and quantitative analysis of the deviations of the position of the characteristic points on the actual indicator diagram from the position of the points on the passport one; by the nature of the deviations, a conclusion is made about possible engine malfunctions.

Недостатками способа являются необходимость измерения и записи углового положения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания синхронно с измерением и записью индикаторной диаграммы, что требует наличия дополнительных первичных преобразователей. Значение диагностических параметров зависят от точности определения давления в рабочем цилиндре двигателя. Для вычисления положения характерных точек необходимо выполнять численное дифференцирование индикаторной диаграммы, что требует дополнительных затрат вычислительных ресурсов.The disadvantages of this method are the need to measure and record the angular position of the crankshaft of the internal combustion engine synchronously with the measurement and recording of the indicator diagram, which requires additional primary converters. The value of diagnostic parameters depends on the accuracy of determining the pressure in the working cylinder of the engine. To calculate the position of the characteristic points, it is necessary to perform numerical differentiation of the indicator diagram, which requires additional costs of computing resources.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение быстродействия системы диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, снижение числа первичных преобразователей и снижение требований к их точности.The technical problem to be solved by the claimed invention is to increase the speed of the system for diagnosing a piston internal combustion engine, reduce the number of primary converters and reduce the requirements for their accuracy.

Данный способ включает качественный и количественный анализ отклонений безразмерных критериев, вычисленных по значениям сигнала пропорционального скорости изменения давления в рабочих цилиндрах ПДВС, по характеру отклонений делают вывод о возможных неисправностях двигателя.This method includes a qualitative and quantitative analysis of deviations of dimensionless criteria calculated from the values of the signal proportional to the rate of change in pressure in the working cylinders of the internal combustion engine, by the nature of the deviations, a conclusion is made about possible engine malfunctions.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что по результатам качественного и количественного анализа отклонений положения характерных точек на временной реализации сигнала пропорционального скорости изменения давления от положения характерных точек на паспортной временной реализации сигнала пропорционального скорости изменения давления, делают вывод о возможных неисправностях двигателя, согласно изобретению, для анализа используют временную реализацию сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре, а в качестве диагностических параметров используют относительные характеристики взаимного расположения характерных точек (экстремумы, точки пересечения нулевой линии см. фиг.) на временной реализации сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя.The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of diagnosing a piston internal combustion engine, which consists in the fact that according to the results of a qualitative and quantitative analysis of deviations in the position of characteristic points on the time realization of the signal proportional to the rate of change in pressure from the position of the characteristic points on the passport time realization of the signal proportional to the rate of change pressure, a conclusion is made about possible engine malfunctions, according to the invention, for the analysis, a time realization of a signal proportional to the rate of change of pressure in the working cylinder is used, and the relative characteristics of the relative position of characteristic points (extrema, zero line intersection points, see Fig. ) on the time realization of a signal proportional to the rate of pressure change in the engine working cylinder.

Для получения временной реализации сигнала пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя используют датчик динамического давления. Датчик динамического давления устанавливают в камеру сгорания двигателя. Схемотехника датчика давления выполнена таким образом, что напряжение на его выходе пропорционально скорости изменения давления в цилиндре двигателя. Осуществляют запись временной реализации сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя и выполняют анализ полученной записи. В ходе анализа определяют характерные точки (экстремумы, точки пересечения нулевой линии, см. фиг.) на измеренной временной реализации сигнала, пропорциональной скорости изменения давления. Для определения диагностических параметров двигателя используют координаты характерных точек. По характеру и величине отклонения диагностических параметров от их эталонных значений делают выводы о возможных неисправностях двигателя и его техническом состоянии.To obtain a time realization of the signal proportional to the rate of change in the pressure in the working cylinder of the engine, a dynamic pressure sensor is used. The dynamic pressure sensor is installed in the combustion chamber of the engine. The circuitry of the pressure sensor is made in such a way that the voltage at its output is proportional to the rate of pressure change in the engine cylinder. The recording of the time realization of the signal proportional to the rate of pressure change in the working cylinder of the engine is carried out and the analysis of the obtained record is carried out. During the analysis, characteristic points (extrema, points of intersection of the zero line, see Fig.) Are determined on the measured time realization of a signal proportional to the rate of pressure change. To determine the diagnostic parameters of the engine, the coordinates of the characteristic points are used. By the nature and magnitude of the deviation of the diagnostic parameters from their reference values, conclusions are drawn about possible engine malfunctions and its technical condition.

На фиг. показан график изменения величины пропорциональной скорости изменения давления в рабочем цилиндре двигателя в зависимости от времени, где P1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6, Р7 - характерные точки. Каждая характерная точка имеет координаты dP - по ординате, t - по абсциссе.FIG. shows a graph of changes in the proportional rate of change of pressure in the working cylinder of the engine depending on time, where P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 are characteristic points. Each characteristic point has coordinates dP - along the ordinate, t - along the abscissa.

Способ реализуется следующим образом. Изменение технического состояния и регулировок двигателя определяют по изменению диагностических параметров от эталонного значения соответствующего исправному, правильно настроенному двигателю до предельных значений соответствующих неисправному или неверно настроенному двигателю. Герметичность цилиндропоршневой группы при отключенной подаче топлива можно оценивать диагностическим параметром, который определяют по соотношению (|dP7|-dP1)/dP7. Своевременность начала видимого горения топлива характеризуют параметром (dP1-dP3)/dP1.The method is implemented as follows. The change in the technical condition and engine adjustments is determined by the change in diagnostic parameters from the reference value corresponding to a serviceable, correctly tuned engine to the limit values corresponding to a faulty or incorrectly tuned engine. The tightness of the cylinder-piston group with the fuel supply switched off can be assessed by the diagnostic parameter, which is determined by the ratio (| dP7 | -dP1) / dP7. The timeliness of the beginning of visible fuel combustion is characterized by the parameter (dP1-dP3) / dP1.

Таким образом, данный способ позволяет повысить быстродействие системы диагностирования поршневого двигателя внутреннего сгорания за счет отказа от промежуточных математических операций связанных с преобразованием сигнала. Также способ позволяет снизить количество первичных преобразователей путем использования для анализа временной реализации сигнала, при этом снижается требование к точности измерительного оборудования за счет использования для анализа сигнала, пропорционального скорости изменения давления в рабочем цилиндре поршневого двигателя внутреннего сгорания.Thus, this method makes it possible to increase the speed of the system for diagnosing a piston internal combustion engine due to the rejection of intermediate mathematical operations associated with signal conversion. The method also makes it possible to reduce the number of primary converters by using a signal for the analysis of the time realization, while reducing the requirement for the accuracy of the measuring equipment due to the use of a signal proportional to the rate of change of pressure in the working cylinder of a piston internal combustion engine for analysis.

Claims

A method for diagnosing a piston internal combustion engine, which consists in the fact that based on the results of a qualitative and quantitative analysis of deviations in the position of characteristic points on the time realization of a signal proportional to the rate of pressure change from the position of characteristic points on the passport time realization of a signal proportional to the rate of pressure change, a conclusion is made about possible engine malfunctions, characterized in that the analysis uses the temporal realization of a signal proportional to the rate of change in the pressure in the working cylinder of the engine, and the relative characteristics of the relative position of the characteristic points on the temporal realization of the signal proportional to the rate of change in the pressure in the working cylinder of the engine are used as diagnostic parameters.