Способ автоматизированной диагностики износа и прогнозирования ресурса ДВС Российский патент 2022 года по МПК G01M15/04 G01M15/05 G01M15/09 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение согласно Международной патентной классификации МПК-2021 относится к объектам, имеющим классификационные индексы F02B 1/00 «двигатели со сжатием горючей смеси» и F99Z «тематика, не предусмотренная в разделе F, (а) и в подклассах данного раздела, но наиболее тесно связанная с ним».

Ввиду напряженных условий работы двигатель внутреннего сгорания (ДВС) претерпевает непрерывный износ и имеет ограниченный ресурс, восстанавливаемый посредством капитального ремонта (КР). В нормативно-технической документации (НТД) на ДВС указывается нормативный межремонтный ресурс ДВС (пробег до первого КР), который, однако, является усредненным и не учитывает особенности эксплуатации конкретных ДВС, что обусловливает неоптимальные эксплуатационные затраты вследствие как недоиспользования ресурса ДВС из-за преждевременного КР, так и внезапных отказов ДВС из-за просрочки КР, а также злоупотреблений при эксплуатации автомобилей и их продаже на вторичном рынке. Эти и другие проблемы требуют получения объективного технического диагноза (ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. Табл. 1, п. 9), определения износа и прогнозирования ресурса ДВС.

Уровень техники

Износ ДВС определяется износом сопряженных трущихся поверхностей деталей и заключается в изменении их размеров. Техническая задача определения износа и прогнозирования ресурса ДВС до КР, таким образом, сводится к измерению размеров зазоров между трущимися поверхностями. Индикаторами износа являются цилиндро-поршневая группа (ЦПГ) и кривошипно-шатунный механизм (КШМ), так как на них приходится около 70-80% износа всего ДВС (https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2634162&TypeFile=html). Поскольку диагностирование суть безразборный процесс, то определение размера зазоров возможно только путем измерения косвенных диагностических параметров. Диагностирование сопряжении ЦПГ осуществляют широко, но диагностирование зазоров сопряжении КШМ аналогами изобретения (там же, раздел «Уровень техники») не нашло широкого практического применения в силу сложности реализации и неоднозначности результатов измерений.

Прототипом изобретения является способ диагностики посредством тестера остаточного ресурса (ТОР) (там же, разделы «Раскрытие изобретения», «Осуществление изобретения»). Основными проблемами прототипа, сдерживающеми его широкое внедрение в практику, является необходимость специального оборудования, т.е. самого ТОР, так как именно его программа обеспечивает автоматический расчет зазора, износа и ресурса, однако, ТОР имеет более высокую стоимость по сравнению с манометром и термометром любого типа, а положенная в основу программы ТОР диагностическая модель (ГОСТ 20911-89. Табл. 1, п. 20) не учитывает распределение давлений в системе смазки ДВС, что снижает точность измерений и достоверность диагноза. При этом большинство диагностов ошибочно полагает, что техническую задачу определения износа и ресурса можно решить при помощи одометра, калькулятора и линейных методов расчета. Однако, линейные методы без учета нелинейных законов гидравлики, описывающих распределение давлений масла по главной магистрали системы смазки ДВС, масляным каналам и зазорам подшипников коленчатого вала (KB), приводят к недопустимым ошибкам и недостоверному диагнозу.

Указанные проблемы решены при разработке, тестировании и практическом применении предлагаемого способа диагностики. Он позволяет быстро, с приемлемой точностью и минимальными затратами решить техническую задачу определения значений фактического износа и прогнозируемого ресурса КШМ, а получение неоднозначного или сомнительного результата использовать как признак необходимости углубленного диагностирования и даже дефектовки деталей и узлов ДВС.

В основу способа положена отличная от прототипа диагностическая модель и простое оборудование широкого применения, поэтому способ не известен из уровня техники, для специалиста не следует из уровня техники явным образом, он доступен, прост и может быть массово использован в отрасли автомобильного сервиса, в силу чего является новым, промышленно применимым изобретением, имеющим изобретательский уровень. Раскрытие изобретения

Способ диагностики износа и прогнозируемого ресурса ДВС основан на применении манометра и термометра любых типов и персонального компьютера (ПК) с операционной системой (ОС) Windows-XP, -7, -8 -10, которые имеются в каждой СТО и автомастерской, и предназначен для быстрого и достоверного технического диагностирования КШМ автомобильного бензинового и дизельного ДВС рядного, V-образного и оппозитного типов с числом цилиндров 2÷12 и рабочим объемом 0,9÷22 л.

С помощью способа определяют размеры зазоров коренного или шатунного подшипников коленчатого вала, значения износа и прогнозируемого ресурса ДВС до очередного КР в тысячах километров пробега и процентах, а также качество сборки и эксплуатации ДВС (КШМ), характер трения, эксцентриситета и биения в подшипниках. Рутинные расчеты осуществляются автоматически программой «Тестер прогнозирования ресурса RPT» (Resource Predict Tester - англ.), учитывающей нелинейности распределения давлений в системе смазки ДВС. Вся информация автоматически выводится на монитор ПК, вручную осуществляют только ввод исходных данных для расчета.

Диагностическая модель RPT отражает связь давления масла в системе смазки ДВС с размером зазора подшипника КB и вытекает из теории гидравлики (Вихарев А.Н., Долгова И.И. Гидравлика. Режимы движения, уравнение Бернулли, потери напора, каналы: Учебное пособие. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2001. - с. 66); применительно к подшипнику:

откуда

где P_з - давление масла на зазоре подшипника (на входе в зазор). Па;

Q_з - расход масла через зазор, м³/с;

ρ_м - плотность масла, кг/м³;

μ - коэффициент расхода; для зазора подшипника μ=1;

ω_з - площадь зазора, м.

Поскольку зазор δ в подшипнике КШМ является диаметральным, а диаметр коренной или шатунной шейки КB d>>δ, то площадь зазора:

Для измерения манометром давления в системе смазки ДВС доступно резьбовое соединение датчика указателя давления, находящегося в главной масляной магистрали вблизи одного из масляных каналов, ведущих к коренной шейке КB, поэтому:

где Р_дп, Р_д - предельное и текущее давления датчика указателя давления;

P_мп, р_м - предельное и текущее давления главной масляной магистрали ДВС;

р_кп, р_к - предельное и текущее давления масляного канала шейки КB;

р_зп, р_з - предельное и текущее давления на зазоре подшипника КВ.

Предельные, т.е. максимально допустимые значения давления датчика указателя давления Р_дп и зазора δ_п указаны в качестве нормативных в НТД на ДВС и базах данных автомобилей, таких как, например, Autodata Limited (https://autodata.ru/autodata-online/ и др.). При отсутствии нормативного значения предельного зазора δ_п оно может быть с достаточной точностью определено расчетным путем (https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2634162&TypeFile=html).

Из (1) следует, что давления (3) обратно пропорциональны квадратам площадей сечений отверстий главной масляной магистрали ω_м с диаметром d_м, масляного канала шейки ω_к с диаметром d_к и площади ω_з зазора δ:

поэтому текущие значения давлений:

Аналогично предельные значения давлений:

Обозначив как расчетный коээффициент

из (5) и (6) получим:

Зная Р_дп и δ_п, из (7) можно определить предельное значение давления на зазоре:

Текущие значения отличаются от предельных: δ=δ_п±Δδ; при этом и Поскольку изменение Р_д происходит за счет изменения Р_з, в первом приближении можно принять и тогда из (7):

и после преобразований:

Однако, ΔР_д=ΔР_з только в окрестностях точки (δ_п, Р_дп). Очевидно, что функция Р_з=ƒ(δ) кроме указанной точки, определяемой по (8), проходит еще через две точки: (0; Р_д) и (∞; 0). Таким условиям удовлетворяет экспоненциальная зависимость (фиг. 1):

где х - расчетный коэффициент, откуда вытекает

Исходя из этого, определение зазора осуществляют следующим способом.

Измеряют текущее давление масла Р_д в системе смазки путем подключения манометра вместо штатного датчика указателя давления при нормативных частоте оборотов ДВС n и температуре масла.

Если Р_д<Р_дп, то δ>δ_п, т.е. зазор превышает предельно допустимое значение, то из этого вытекает технический диагноз ДВС: превышен износ, ресурс отсутствует, необходимо прекратить эксплуатацию ДВС и осуществить его капитальный ремонт.

Если Р_д=Р_дп, то δ=δ_п, т.е. зазор равен предельно допустимому значению, то из этого вытекает технический диагноз ДВС: ресурс ДВС исчерпан полностью, ресурс отсутствует, необходимо прекратить эксплуатацию ДВС и осуществить его полную диагностику на предмет капитального ремонта.

Если Р_д>P_дп, то δ<δ_п, т.е. зазор меньше предельно допустимого значения, то из этого вытекает необходимость определить его точное значение. Поскольку в явном виде зазор из (9) определить невозможно, то необходимы вычисления методом последовательных приближений. Первым шагом таких вычислений определяют начальное значение Р_зп0 (8) и соответствующее ему значение зазора δ₁ в первом приближении (9). Вычисляют давление на зазоре Р_з (11) и новое приблизительное усредненное значение давления Р_зп1 для 2-го шага вычислений:

Значение Р_зп1 подставляют в (9) и (11) вместо Р_зп0, определяют новые значение δ₂, давление на зазоре Р_з2 и значение давления Р_зп2 (12) для 3-го шага вычислений. Дальнейшие вычисления осуществляют аналогичными шагами путем последовательных приближений до тех пор, пока новое значение зазора δ_ƒ не попадет с заданной точностью в окрестность предыдущего значения δ_i-1. По найденному значению зазора δ_i определяют пробег и прогнозируемый ресурс ДВС, а также качество сборки ДВС согласно https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2634162&TypeFile=html. Из этого вытекает технический диагноз ДВС: износ не превышен, имеется ресурс, следует продолжить эксплуатацию ДВС в рамках прогнозируемого ресурса.

Таким образом, диагностической моделью, в отличие от прототипа, является:

Если на i-м шаге вычислений P_зп(i-1)≥Р_дп, то из этого вытекает технический диагноз ДВС: давление в системе смазки завышено, значение зазора меньше минимально допустимого, трение в подшипниках сухое или полужидкостное (в данном случае - полумасляное), и следует прекратить эксплуатацию ДВС и продефектовать его.

Пример вычисления зазора подшипника КШМ с диаметром шейки d=50 мм V-образного 6-цилиндрового 3-литрового ДВС, имеющего предельно допустимое давление Р_дп=3,0 бар, предельный зазор δ_п=0,2 мм, диаметр главной масляной магистрали d_м=10 мм, диаметр масляного канала шейки d_к=5 мм. Текущее давление при измерении на нормативных частоте оборотов и температуре масла Р_д=4 бар. Заданная точность вычисления зазора ±0,001 мм.

Пошаговый ход вычисления (индексы шагов опущены для простоты изложения):

Принимают Р_зп=0,5(1,786+2,644)=2,215 бар и вычисляют методом пошаговых последовательных приближений:

Р_зп=0,5(1,786+2,931)=2,358 бар;

Р_зп=0,5(1,786+3,038)=2,412 бар;

Р_зп=0,5(1,786+3,081)=2,434 бар;

Р_зп=0,5(1,786+3,1)=2,443 бар;

Последнее значение δ=0,0976 мм отличается от предыдущего значения δ=0,0985 мм менее чем на ±0,001 мм, поэтому на этом вычисления зазора завершают. Совершенно очевидно, что ручные вычисления неприемлемы для решения данной технической задачи в СТО и автомастерских в силу их длительности, громоздкости и возможных ошибок.

В этой связи разработана программа RPT, позволяющая диагностическому персоналу даже средней квалификации быстро и точно решить указанную техническую задачу. Основные шаги алгоритма программы тестера RPT приведены на фиг. 2-6.

Способ диагностики посредством тестера RPT заключается в следующем. Промывают систему смазки ДВС и заменяют масло. Вместо штатного датчика указателя давления масла вкручивают измеритель давления любого типа - механический манометр либо датчик давления электронного манометра, а к масляному фильтру плотно прикрепляют измеритель температуры любого типа - измерительную часть термометра либо датчик темспературы. ДВС запускают, прогревают, при достижении нормативной температуры масла доводят частоту оборотов до нормативной, стабильно удерживают ее несколько секунд и фиксируют текущее давление масла. В отличие от прототипа на ПК запускают программу тестера RPT и в титульном окне указывают тип диагностируемого двигателя - рядный, V-образный или оппозитный (фиг. 7). В окне «1. Характеристики диагностируемого двигателя» в текстовые поля вводят число цилиндров, рабочий объем, нормативный ресурс до первого КР, количество КР и пробег по данным автовладельца после последней сборки двигателя (фиг. 8). В окне «2. Характеристики подшипников коленвала» в текстовые поля вводят диаметры коренной и шатунной шеек, предельные зазоры коренного и шатунного подшипников, диагностируемые подшипники - коренные или шатунные (фиг. 9). В окне «3. Характеристики системы смазки» в текстовые поля вводят диаметры главной масляной магистрали и масляного канала шейки КВ, нормативное и текущее давления масла, пробег после последней сборки двигателя до 10000 км, если необходимо оценить качество сборки двигателя, или более 10000 км, если необходимо оценить качество его эксплуатации (фиг. 10). Если вводимые значения совпадают со значениями программы RPT по умолчанию, соглашаются с последними, кликая по ним. В окне «4. Значения износа и прогнозируемого ресурса» получают: значение зазора диагностируемого подшипника в миллиметрах; пробег и прогнозируемый пробег двигателя в тысячах километров до КР, соответствующие значению зазора диагностируемого подшипника; износ и прогнозируемый ресурс в процентах; прогнозируемый пробег до КР по данным автовладельца о пробеге (фиг. 11). С нажатием на кнопку «Диагноз» получают: оценку качества сборки двигателя при пробеге до 10000 км - очень высокое, высокое, отличное, хорошее, удовлетворительное, низкое, очень низкое, неудовлетворительное, недопустимое; оценку технического состояния двигателя - работоспособен, функционирующий или неработоспособен; оценку качества эксплутации двигателя - высокое, соответствует нормативам, низкое или недопустимое; оценку характера трения в подшипниках - сухое, полумасляное, масляное или кавитация; степень эксцентриситета и биения шеек во вкладышах - минимальные, незначительные, небольшие, заметные, существенные, значительные, большие, предельные, недопустимые, шейки зажаты (фиг. 17, 23, 29, 35).

Таким образом, в отличие от прототипа способ не требует специального оборудования, вследствие чего прост в использовании, имеет меньшую стоимость и возможность широкого применения, а заложенная в основу программы RPT диагностическая модель учитывает нелинейности распределения давлений в системе смазки ДВС, чем обеспечивается более высокая достоверность технического диагноза.

Технический результат при использовании RPT объективно проявляется в следующих технических эффектах и свойствах: простота и доступность, высокое быстродействие, приемлемая достоверность определения размеров зазоров, пробега, износа, прогнозируемого остаточного ресурса КШМ, оценки качества сборки и эксплуатации ДВС и характера трения в подшипниках. Достигнутый технический результат находится в прямой причинно-следственной связи с такими существенными признаками RPT, как диагностическая модель, применяемые измерительные приборы и принцип реализации способа.

Технический результат достигается за счет способа автоматизированной диагностики износа и прогнозирования ресурса автомобильного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) рядного, V-образного и оппозитного типов с числом цилиндров 2 - 12, рабочим объемом 0,9 - 22 л, заключающегося в том, что промывают систему смазки ДВС и заменяют масло, вместо штатного датчика указателя давления масла вкручивают измеритель давления, к масляному фильтру плотно прикрепляют измеритель температуры, прогревают ДВС, при достижении нормативной температуры масла доводят частоту оборотов до нормативной и фиксируют текущее давление масла, при этом на персональном компьютере (ПК) запускают учитывающую нелинейности распределения давлений в системе смазки ДВС программу, в которой указывают тип двигателя, число цилиндров, рабочий объем, нормативный ресурс до первого капитального ремонта (КР), количество КР, диаметры главной масляной магистрали, коренной и шатунной шеек коленчатого вала и их масляных каналов, предельные зазоры коренного и шатунного подшипников и какие из них подвергаются диагностике, нормативное и текущее давления масла, пробег по данным автовладельца после последней сборки ДВС и, в результате автоматического расчета программой, получают технический диагноз ДВС, который включает оценку технического состояния ДВС, значение зазора подшипника, оценку качества сборки или эксплуатации ДВС, пробег и прогнозируемый пробег до КР в километрах, износ и прогнозируемый ресурс до КР в процентах, оценку характера трения в подшипниках, при этом в расчетах используется заложенная в программу ПК диагностическая модель:

где С, х - расчетные коэффициенты;

d_м - диаметр главной масляной магистрали, мм;

d_к - диаметр масляного канала шейки, мм;

d - диаметр шейки, мм;

Р_зп - предельное давление на зазоре подшипника, Па;

Р_з - текущее давление на зазоре подшипника, Па;

Р_дп - предельное давление датчика указателя давления, Па;

Р_д - текущее давление датчика указателя давления, Па;

δ_п - предельный зазор в подшипнике, мм;

δ - текущий зазор в подшипнике, мм;

i - текущий номер шага вычислений.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Функциональная зависимость давления в системе смазки на датчике указателя давления Р_д и на зазоре подшипника КШМ Р_з от величины зазора δ: δ_min - минимально допустимый зазор; δ₀ - начальный зазор; δ_п - предельный зазор.

Фиг. 2. Алгоритм программы RPT.

Фиг. 3. Алгоритм подпрограммы «Зазор».

Фиг. 4. Алгоритм подпрограммы «Качество сборки двигателя».

Фиг. 5. Алгоритм подпрограммы «Износ и прогнозируемый ресурс».

Фиг. 6. Алгоритм подпрограммы «Качество эксплуатации».

Фиг. 7. Программа RPT. Титульное окно.

Фиг. 8. Программа RPT. Окно 1. Характеристики диагностируемого двигателя.

Фиг. 9. Программа RPT. Окно 2. Характеристики подшипников коленвала.

Фиг. 10. Программа RPT. Окно 3. Характеристики системы смазки.

Фиг. 11. Программа RPT. Окно 4. Значения износа и прогнозируемого ресурса.

Фиг. 12. Пример диагностики 1. Титульное окно.

Фиг. 13. Пример диагностики 1. Характеристики диагностируемого двигателя.

Фиг. 14. Пример диагностики 1. Характеристики подшипников коленвала.

Фиг. 15. Пример диагностики 1. Характеристики системы смазки.

Фиг. 16. Пример диагностики 1. Значения износа и прогнозируемого ресурса.

Фиг. 17. Пример диагностики 1. Диагноз.

Фиг. 18. Пример диагностики 2. Титульное окно.

Фиг. 19. Пример диагностики 2. Характеристики диагностируемого двигателя.

Фиг. 20. Пример диагностики 2. Характеристики подшипников коленвала.

Фиг. 21. Пример диагностики 2. Характеристики системы смазки.

Фиг. 22. Пример диагностики 2. Значения износа и прогнозируемого ресурса.

Фиг. 23. Пример диагностики 2. Диагноз.

Фиг. 24. Пример диагностики 3. Титульное окно.

Фиг. 25. Пример диагностики 3. Характеристики диагностируемого двигателя.

Фиг. 26. Пример диагностики 3. Характеристики подшипников коленвала.

Фиг. 27. Пример диагностики 3. Характеристики системы смазки.

Фиг. 28. Пример диагностики 3. Значения износа и прогнозируемого ресурса.

Фиг. 29. Пример диагностики 3. Диагноз.

Фиг. 30. Пример диагностики 4. Титульное окно.

Фиг. 31. Пример диагностики 4. Характеристики диагностируемого двигателя.

Фиг. 32. Пример диагностики 4. Характеристики подшипников коленвала.

Фиг. 33. Пример диагностики 4. Характеристики системы смазки.

Фиг. 34. Пример диагностики 4. Значения износа и прогнозируемого ресурса.

Фиг. 35. Пример диагностики 4. Диагноз.

Осуществление изобретения

Достигнутый технический результат подтвержден экспериментальными данными, полученными при тестировании тестера RPT и практической диагностике тестером RPT износа и прогнозируемого ресурса различных автомобильных рядных, V-образных и оппозитных бензиновых и дизельных ДВС, некоторые примеры которой приводятся ниже.

Пример диагностики 1. Диагностика двигателя автомобиля BMW 7 Series (F01/02/04) 4,4 750i 2008, Engine code: N63 B44A, 8 cylinders, V-shaped, V_p=4389 см³: Р_дп=1,5 бар при n=730 мин^-1. Номинальный размер шеек коленчатого вала: коренных 65 мм, шатунных 54 мм. Нормативный пробег двигателя до первого капитального ремонта 250000 км; был осуществлен один КР, пробег после которого составил 2000 км. Причина диагностики: двигатель имеет повышенный расход топлива. Газоанализом и бортовой диагностикой установлено, что система управления находится в работоспособном состоянии, а нагрузка на двигатель составляет 35%, что превышает допустимую норму и является причиной повышенного расхода топлива. Результаты диагностики тестером RPT приведены на фиг. 12-17. Знак «минус» некоторых полученных расчетных значений в данном случае означает, что текущие значения параметров двигателя не соответствуют нормативным значении (фиг. 16). Это обусловлено тем, что зазор диагностируемого подшипника 0,0128 мм меньше минимально допустимого значения 0,02 мм. Программой RPT определен следующий технический диагноз данного двигателя: техническое состояние двигателя «неработоспособен», так как имеет место сухое и полумасляное трение в подшипниках, зажаты шейки, низкий расход масла через подшипники, что и является причиной повышенной нагрузки на двигатель. Качество сборки двигателя в процессе КР определено как недопустимое, дальнейшая работа двигателя не допускается, прогнозируемый пробег до очередного КР равен 0 км, и соответственно прогнозируемый ресурс 0% (фиг. 17). Дальнейшая разборка двигателя и дефектовка КШМ подтвердила достоверность данного диагноза.

Пример диагностики 2. Диагностика двигателя автомобиля Mercedes-Benz E-Class (212) 3,0 Е300 2011, Engine code: 227.947, 6 cylinders, V-shaped, V_p=2996 см³, Р_дп=3,0 бар при n=3000 мин^-1. Номинальный размер шеек коленчатого вала: коренных 57,955 мм, шатунных 47,955 мм. Нормативный пробег двигателя до первого капитального ремонта 300000 км; был осуществлен один КР, пробег после которого составил 146000 км. Результаты диагностики приведены на фиг. 18-23. Двигатель был подвергнут диагностике тестером RPT по заказу покупателя данного автомобиля на вторичном рынке. Полученные расчетные значения (фиг. 22) и технический диагноз (фиг. 23) показали, что двигатель работоспособен. Качество эксплуатации оценено как «низкое», что обусловлено тем, что автомобиль мог пройти 149000 км, но прошел на 3000 км меньше, а его ресурс мог составить 91000 км, но составляет 89000 км, т.е. в результате такой эксплуатации утрачено 5000 км пробега. Однако, данные расхождения лежат в пределах погрешности, из чего следует вывод, что автомобиль выставлен для продажи на вторичном рынке в работоспособном состоянии, которое является реальным, так как практически полностью соответствует состоянию, завленному его владельцем. Дальнейшая эксплуатация двигателя подтвердила достоверность данного диагноза.

Пример диагностики 3. Диагностика двигателя автомобиля Volkswagen Passat (05-) 1,4 TSI 2007, Engine code: САХА, 4 cylinders, inline engine, V_p=1390 см³: Р_дп=2,0 бар при n=2000 мин+. Номинальный размер шеек коленчатого вала: коренных 53,978 мм, шатунных 47,778 мм. Нормативный пробег двигателя до первого капитального ремонта 250000 км; капитальных ремонтов не было, пробег 272000 км. Результаты диагностики приведены на фиг. 24-29. Двигатель был подвергнут диагностике тестером RPT по заказу владельца данного автомобиля для установления фактической необходимости капитального ремонта двигателя в связи с пробегом, превышающим нормативный пробег до первого КР. Полученные расчетные значения (фиг. 28) содержат знак «минус», что в данном случае показывает несоответствие текущих значений параметров нормативным значеним. Техническим диагнозом (фиг. 29) техническое состояние двигателя определено как «неработоспособен». Износ подшипников превышает предельный, предполагает кавитацию в масле из-за большого биения шеек во вкладышах и определяет пробег 261000 км, износ 105%, прогнозируемые пробег и ресурс до очередного КР соответственно 0 км и 0%. Вместе с тем, невзирая на просрочку капитального ремонта, качество эксплуатации оценивается как высокое, что обусловлено безаварийным пробегом на 11000 км больше пробега, соответствующего зазору подшипников. Дальнейшая разборка двигателя и дефектовка КШМ подтвердила достоверность данного диагноза.

Пример диагностики 4. Диагностика двигателя автомобиля Subaru Forester 2009, Engine code: EJ204, 4 cylinders, boxer engine, V_p=1994 см³, Р_дп=3,0 бар при n=6000 мин^-1. Номинальный размер шеек коленчатого вала: коренных 54 мм, шатунных 47,8 мм. Нормативный пробег двигателя до первого капитального ремонта 250000 км; был осуществлен один КР, пробег после которого составил 9000 км. Результаты диагностики приведены на фиг. 30-35. Двигатель был подвергнут диагностике тестером RPT по заказу владельца данного автомобиля для определения качества капитального ремонта. Полученные расчетные значения содержат знак «минус» (фиг. 34), что в данном случае показывает наличие дополнительного ресурса до начала нормального износа, так как зазор подшипников не достиг начального значения. А поскольку он превышает минимально допустимое значение, то определен следующий технический диагноз (фиг. 35): техническое состояние двигателя «работоспособен», качество его сборки очень высокое, прогнозируемые пробег 227000 км и ресурс 114% превышают нормативные значения ввиду наличия дополнительного ресурса. При этом прогнозируемый пробег до очередного КР меньше нормативного пробега до первого КР в силу того, что каждый капитальный ремонт двигателя уменьшает его ресурс. Дальнейшая эксплуатация двигателя подтвердила достоверность данного диагноза.

Полученные многочисленные экспериментальные данные подтвердили соответствие технического результата заявленному назначению изобретения: Тестер прогнозируемого ресурса RPT обеспечивает быстродействие, простоту пользования и достаточно достоверное определение размеров зазоров подшипников КВ, расчетных значений пробега, износа и прогнозируемого ресурса до очередного КР, оценки качества последней сборки двигателя и качества его эксплуатации с учетом многообразия конструкций современных автомобильных ДВС, что является важным условием оптимизации управления надежностью автомобильных ДВС и минимизации затрат, связанных с их капитальными ремонтами.

Предложен не требующий специального дорогостоящего оборудования способ автоматизированной диагностики износа и прогнозирования ресурса автомобильного ДВС посредством компьютерной программы «Тестер прогнозируемого ресурса Resource Predict Tester» (RPT), учитывающей нелинейности распределения давлений в системе смазки ДВС. В текстовых полях программы указывают исходные данные и давление масла в системе смазки диагностируемого ДВС. В результате расчета программой RPT автоматически получают технический диагноз ДВС, который включает оценку технического состояния ДВС, значение зазора подшипника кривошипно-шатунного механизма, оценку качества сборки или эксплуатации ДВС, пробег и прогнозируемый пробег до очередного капитального ремонта в километрах, износ и прогнозируемый ресурс в процентах, оценку характера трения в подшипниках. Способ обеспечивает простоту, высокую скорость и низкую себестоимость диагностики, достоверность диагноза. 35 ил.

Способ автоматизированной диагностики износа и прогнозирования ресурса автомобильного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) рядного, V-образного и оппозитного типов с числом цилиндров 2-12, рабочим объемом 0,9-22 л, заключающийся в том, что промывают систему смазки ДВС и заменяют масло, вместо штатного датчика указателя давления масла вкручивают измеритель давления, к масляному фильтру плотно прикрепляют измеритель температуры, прогревают ДВС, при достижении нормативной температуры масла доводят частоту оборотов до нормативной и фиксируют текущее давление масла, отличающийся тем, что на персональном компьютере (ПК) запускают учитывающую нелинейности распределения давлений в системе смазки ДВС программу, в которой указывают тип двигателя, число цилиндров, рабочий объем, нормативный ресурс до первого капитального ремонта (КР), количество КР, диаметры главной масляной магистрали, коренной и шатунной шеек коленчатого вала и их масляных каналов, предельные зазоры коренного и шатунного подшипников и какие из них подвергаются диагностике, нормативное и текущее давления масла, пробег по данным автовладельца после последней сборки ДВС, и в результате автоматического расчета программой получают технический диагноз ДВС, который включает оценку технического состояния ДВС, значение зазора подшипника, оценку качества сборки или эксплуатации ДВС, пробег и прогнозируемый пробег до КР в километрах, износ и прогнозируемый ресурс до КР в процентах, оценку характера трения в подшипниках, при этом в расчетах используется заложенная в программу ПК диагностическая модель:

где С, х - расчетные коэффициенты;

d_м - диаметр главной масляной магистрали, мм;

d_к - диаметр масляного канала шейки, мм;

d - диаметр шейки, мм;

Р_зп - предельное давление на зазоре подшипника, Па;

Р_з - текущее давление на зазоре подшипника, Па;

Р_дп - предельное давление датчика указателя давления, Па;

Р_д - текущее давление датчика указателя давления, Па;

δ_п - предельный зазор в подшипнике, мм;

δ - текущий зазор в подшипнике, мм;

i - текущий номер шага вычислений.