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 => U_BD=0. Тогда U_вых=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 U_BD 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