Работа двигателя внутреннего сгорания характеризуется постоянным изменением давления воздуха во впускном коллекторе. В соответствие с тактами работы каждого цилиндра двигателя данные пульсации подчиняются определенным закономерностям [1].
В ряде исследований установлено, что на формирование кривой разряжения во впускном коллекторе напрямую оказывают влияние неисправности двигателя [2]. Следовательно, исследуя кривые разряжения можно провести функциональное диагностирование двигателя без разбора его систем и механизмов.
Для инструментальной регистрации пульсаций давления воздуха во впускном коллекторе двигателя разработано специальное устройство, функциональная схема которого показана на рисунке 1.
Рисунок 1 – Функциональная схема устройства
В качестве параметрического преобразователя давления воздуха в электрический сигнал применен ёмкостной датчик. Измерения емкости датчика производится с помощью моста переменного тока. В качестве генератора переменного тока используется мост Вина.
Принципиальная схема устройства представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Принципиальна схема устройства
Принцип действия устройства заключается в следующем.
На вход измерительного моста подаётся переменное синусоидальное напряжение, формируемое генератором Вина, выполненного на операционном усилителе DA 1.1.
Напряжение между диагоналями моста может быть рассчитано по формуле [3].
, (1)
где
, 
. (2)
Если мост сбалансирован, то z1=z2 и R10=R11 => UBD=0. Тогда Uвых=0.
Предположим, что изменение давления во впускном коллекторе привело к изменению ёмкости C5.
Учтём, что
; 
,
тогда
. (3)
Следовательно, изменение ёмкости С5 приведёт к изменению общего сопротивления на участке ABC, что вызовет разбаланс моста.
Напряжение UBD станет отличным от нуля. Это напряжение усилится операционным усилителем DA 1.2 в соответствии с:
, (4)
Изменение напряжения зарегистрирует осциллограф. Сравнив полученные кривые осциллограмм с эталонными, диагност сможет принять решение о наличии и виде неисправностей без разбора двигателя.
Для получения графика пульсаций давления, датчик должен быть подсоединён к впускному коллектору двигателя диагностируемого автомобиля, а выход измерительного устройства подключён к USB осциллографу.
Проведенные стендовые испытаний доказали эффективность предложенного способа диагностирования и позволили сформировать базу эталонных осциллограмм, соответствующих той или иной неисправности.
В частности, на рисунке 3 представлена кривая разрежения во впускном коллекторе на режиме прокрутки стартером. Шумы при нарастании разряжения свидетельствуют о наличии нагара на тарелках впускных клапанов, препятствующего их нормальной работе при такте впуска.
Рисунок 3 – Кривая разряжения во впускном коллекторе
По полученному на рисунке 4 графику можно выявить нарушение фаз газораспределения, вызванное неправильной установкой взаимного расположения коленчатого и распределительных валов двигателя, например, при ремонтных работах или в случаи перескакивания звеньев приводной цепи в случаи ее растяжения.
Рисунок 4 – Кривая разрежения во впускном коллекторе двигателя при смещении распредвала в сторону опережения относительно коленвала.
Различия амплитуд, повторяющиеся в кривой разряжения (рисунок 5) с определенной периодичностью, свидетельствуют об износе цилиндропоршневой группы в отдельных цилиндрах двигателя. Данная неисправность приведет к всасыванию ими разного количества топливовоздушной смеси. Итог – потеря мощности двигателя и неустойчивая его работа на холостом ходу.
Рисунок 4- Кривая разрежения двигателя при износе цилиндро-поршневой группы
Библиографический список
- Луканин В.Н. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.1. Теория рабочих процессов [Текст]: учебник для вузов/ В.Н. Луканин; под редакцией В.Н.Луканина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2005. – 479 с.
- Колчин А.В. Новые средства и методы диагностирования автомобильных двигателей [Текст]: / А.В.Колчин, Ю.К. Бобков.- М.: «Колос», 1989. – 120 с.
- Байкова Л.М. Электрические измерения неэлектрических величин [Текст]: учебное пособие / Л. М. Байкова; под редакцией К.Н. Абрамова., Л.: Военная Академия тыла и Транспорта, 1987.- 182 с.