Учебный стенд-тренажер по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания и способ его работы Российский патент 2023 года по МПК G09B9/00 

Предлагаемое изобретение относится к образовательной области, а именно - к устройствам для привития профессиональных навыков и способам их работы. Может быть использовано преподавателями, ведущими дисциплины, связанные с устройством, обслуживанием и диагностикой электронной системы управления двигателем внутреннего сгорания автомобилей, а также при подготовке автомехаников для станций технического обслуживания автомобилей (СТОА).

На дату подачи настоящей заявки основная часть автомобилей снабжена электронной системой управления впрыском. Это позволяет максимально оптимизировать работу двигателя, повысить его КПД и соответствовать современным нормам выбросов вредных веществ, которые с каждым годом ужесточаются. Обслуживание этой системы требует специальных навыков, опыта работы в этой сфере и глубоких теоретических знаний.

Электронная система управления двигателем (ЭСУД) в автомобиле состоит из нескольких частей: электронного блока, позволяющего обрабатывать информацию и выдавать управляющие сигналы, датчиков, способных преобразовывать входящую на них информацию в электронный сигнал и исполнительных устройств, работой которых управляет электронный блок управления (ЭБУ).

Каждый элемент ЭСУД в процессе эксплуатации может выйти из рабочего состояния, что может обеспечить нестабильность работы двигателя или его отказ.

Транспортные средства оснащены системой самодиагностики, которая в процессе работы автомобиля определяет исправность каждого элемента ЭСУД и в случае неисправности - выдает ошибку на приборную панель. Это существенно помогает в ремонте автомобиля, но не всегда возможно учесть при разработке все неисправности, поэтому огромную роль в ремонте и обслуживании таких систем играет опыт и квалификация обслуживающего персонала.

Для обучения данным операциям желательно иметь автомобиль с подобной системой управления двигателем. Это, в свою очередь, предполагает наличие оборудованного бокса, который позволяет проводить практические занятия по отработке необходимых компетенций. Данный бокс должен иметь систему отвода отработанных газов, что требует определенных затрат.

Другой способ - это отработка практических навыков во время производственной практики на СТОА. Но здесь возникают определенные проблемы. Во-первых, ни один из клиентов автосервиса не захочет, чтобы с его автомобилем работал практикант, даже под присмотром мастера. Во-вторых, в автосервисе обслуживание клиентов поставлено на поток, а работа практиканта по причине низкой скорости (трудовые навыки не отработаны) будет создавать очередь.

Исходя из изложенного выше, напрашивается вывод о необходимости создания тренажера, моделирующего работу ЭСУД, приближая ее к реальным условиям.

Из исследованного уровня техники выявлен лабораторный стенд «Система управления инжекторным двигателем ВАЗ 1118 «СУИД-1118» производства компании ООО НПП «Учтех-Профи».Челябинск.

[http://labstand.ru/catalog/laboratornye_stendy/tipovoy_komplekt_uchebnogo_oborudovaniya_sistema_upravleniya_inzhektornogo_dvigatelya_vaz1118_suid_1_3708].

Сущностью является лабораторный стенд, предназначенный для проведения комплекса практических работ по изучению электронной системы управления инжекторного двигателя, принципов ее функционирования и режимов работы, а также формированию первоначальных навыков по диагностированию, техническому обслуживанию и ремонту автомобиля в рамках курса «Устройство, ремонт и эксплуатация автомобильного транспорта».

Стенд представляет собой действующую модель инжекторного двигателя ВАЗ 1118 с основными электронными системами управления. В качестве модели двигателя внутреннего сгорания использован электродвигатель переменного тока, управляемый от частотного преобразователя. В стенде реализованы режимы стартерного пуска, холостого хода и работы в аварийных режимах при введении неисправностей в работу электронных систем автомобиля.

В стенде предусмотрена возможность использования диагностического оборудования для вывода на экран монитора ПК основных параметров работы двигателя в табличной и графической формах, поиска ошибок в работе системы управления двигателем и использования тестового режима для управления исполнительными механизмами. Известный стенд представляет собой комплекс блоков, включающих:

действующую модель современной автоматической системы управления работой двигателя автомобиля ВАЗ-2118, гидравлическую систему топливоподачи инжекторного двигателя, систему диагностики, систему согласования (обеспечения работоспособности системы управления двигателем в заданных условиях на стенде), конструкцию и принцип работы систем впрыска распределенного типа и микропроцессорного зажигания.

Известен лабораторный стенд-тренажер "Система управления инжекторного двигателя" компании ООО Производственное объединение «Зарница»

[https://zarnitza.ru/catalog/avtoshkola-i-avtodrom/avtomobilnaya-tematika/laboratornyi-stend-trenazher-sistema-upravleniia-inzhektornogo-dvigatelia-suid-nr/].

Сущностью является стенд-тренажер, представляющий собой панель, на которой изображена мнемосхема ЭСУД, размещены датчики, приборная панель, контроллер и прочие оригинальные элементы деталей автомобиля ВАЗ-1118. Стенд-тренажер оснащен модулем ввода неисправностей.

Оборудование может применяться в процессе обучения в учреждениях среднего профессионального образования для получения базовых и углубленных знаний и навыков по направлению "Сервис и техническая эксплуатация автотранспортных средств". Стенд-тренажер снабжен системой автоматического распознавания "ученик/учитель" для ограничения доступа к его эксплуатации в отсутствие преподавателя и исключения выхода из строя вследствие некорректного использования, а также для строгого соблюдения техники безопасности при эксплуатации оборудования.

Известен комплект учебно-лабораторного оборудования "Мультиплексорная Электронная CAN система управления бензиновым двигателем"

[https://zarnitza.ru/catalog/avtoshkola-i-avtodrom/avtomobilnaya-tematika/komplekt-uchebno-laboratornogo-oborudovaniya-multipleksornaya-elektronnaya-can-sistema-upravleniya-b/].

Сущностью является стенд, представляющий собой специализированное оборудование, позволяющее проводить диагностику работы системы управления двигателем в различных режимах и осуществлять тестовый режим работы ее электронных узлов.

Оборудование может применяться в процессе обучения в образовательных учреждениях среднего и высшего профессионального образования для получения базовых и углубленных знаний и навыков. Оборудование может быть также использовано на семинарах и курсах повышения квалификации электротехнического персонала предприятий и организаций.

Недостатками всех описанных выше технических решений являются:

1. Невысокие ограниченные пределы имитации частоты вращения двигателя, что не дает возможности имитировать работу двигателя на разных режимах.

2. Имеющийся датчик массового расхода воздуха позволяет имитировать работу только в демонстрационном режиме для ознакомления и формирования первоначальных навыков работы с данной системой управления двигателем, так как куллер (вентилятор) вращается только с одной скоростью, вследствие чего поток воздуха остается неизменным.

3. Присутствуют датчики, которые не являются активными (датчик температуры, датчик детонации и т.д.), вследствие чего отсутствует связь различных параметров в системе управления двигателем, что может привести к дальнейшему заблуждению обучаемых при практической работе.

4. Малое количество заложенных неисправностей для их поиска, что не дает полной картины вероятных неисправностей данной системы управления двигателем с помощью технических средств диагностики.

5. Невозможность имитации различных режимов работы двигателя, так как отсутствует связь различных параметров в системе управления двигателем, что, как следствие, ведёт к низкой квалификации обучаемых.

Исходя из изложенного выше, напрашивается вывод о необходимости разработки тренажера, моделирующего работу ЭСУД, приближая ее к реальным условиям. Заявителем разработан учебный стенд-тренажер для работы с ЭСУД, который позволяет изучить данную систему и заниматься также поиском неисправностей, то есть проводить диагностику.

Техническим результатом заявленного технического решения является расширение возможности стендового оборудования, предназначенного для изучения и отработки методов диагностирования ЭСУД двигателей внутреннего сгорания (ДВС) путем устранения недостатков аналогов, а именно:

1. Обеспечение возможности имитации работы двигателя на разных режимах вследствие того, что для имитации работы двигателя установлен высоко оборотистый электродвигатель с регулятором оборотов от педали управления дроссельной заслонкой.

2. Обеспечение возможности полноценной имитации работы датчика массового расхода воздуха вследствие того, что на валу электродвигателя установлена воздушная турбина, которая создает втягивающий поток воздуха, зависящий от оборотов электродвигателя.

На входе воздушного потока установлен дроссель, который изменяет сечение отверстия входа воздуха положением дроссельной заслонки, которая, в свою очередь, управляется педалью управления дроссельной заслонкой.

Таким образом, всасывающий поток воздуха одновременно зависит от оборотов электродвигателя и положения дроссельной заслонки. Перед дросселем установлен датчик массового расхода воздуха. Педаль управления дроссельной заслонкой может быть связана с дросселем механическим приводом (с помощью троса) или электроприводом.

В данной схеме полностью имитируется работа двигателя внутреннего сгорания на разных режимах его работы.

3. Обеспечение связи различных параметров в системе управления двигателем в результате обеспечения имитации работы всех датчиков, информация с которых поступает на контроллер (ЭБУ), после чего контроллер подает сигналы на управляемые элементы системы (форсунки, свечи зажигания и т.д.), вследствие того, что практически все датчики являются активными (кроме датчика кислорода (лямбд зонд), по причине отсутствия выхлопных газов). Датчик детонации установлен на корпусе электродвигателя. Он становится активным, так как существуют погрешности балансировки вращающихся деталей якоря электродвигателя и самой турбины. Датчик температуры снабжен нитью накаливания, которая управляется реостатом, позволяющим выставить любую определенную (нужную нам для имитации) температуру охлаждающей жидкости. На передней части вала электродвигателя установлен шкив коленчатого вала. На корпусе электродвигателя установлен датчик положения коленчатого вала.

4. Обеспечение возможности полной картины вероятных неисправностей системы, которые можно выявить с помощью технических средств диагностики, вследствие возможности сделать активными практически все датчики электронной системы управления двигателем.

Таким образом, заявленное техническое решение позволяет создать подобный стенд-тренажер практически для автомобилей любой марки, необходимой для обучения, в полной мере отвечающий требованиям подготовки высококвалифицированных специалистов.

Сущностью заявленного технического решения является учебный стенд-тренажер по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания, содержащий форсунки, свечи зажигания, модуль зажигания, колодку диагностики, контроллер, колодку, присоединяемую к жгуту панели приборов, главное реле, предохранитель главного реле, реле электровентилятора, предохранитель цепи питания контроллера, реле электробензонасоса, предохранитель цепи питания бензонасоса, датчик массового расхода воздуха, датчик положения дроссельной заслонки, датчик температуры охлаждающей жидкости, регулятор холостого хода, СО-потенциометр, датчик детонации, датчик положения коленчатого вала, блок управления автомобильной противоугонной системой, индикатор состояния автомобильной противоугонной системы, датчик скорости, электробензонасос с датчиком уровня топлива, датчик контрольной лампы давления масла, электродвигатель, датчик уровня масла, колодку, присоединяемую к жгуту системы зажигания, комбинацию приборов, воздушную турбину, дроссель, выключатель зажигания, шкив, педаль управления дросселем, блок управления оборотами электродвигателя, привод управления дросселем, блок питания, раму; при этом элементы заявленного стенда-тренажера соединены между собой следующим образом: сверху на раме прикреплен электродвигатель с воздушной турбиной, на входе воздушного потока воздушной турбины прикреплен дроссель, который соединен с датчиком массового расхода воздуха; при этом дроссель имеет в своем составе датчик положения дроссельной заслонки и регулятор холостого хода; на свободном валу электродвигателя установлен шкив, рядом жестко прикреплен датчик положения коленчатого вала; на корпусе электродвигателя прикреплен датчик детонации; на передней панели рамы установлена комбинация приборов, рядом установлен выключатель зажигания; на задней панели рамы установлена топливная рампа с форсунками, в электрическую цепь управления которой установлены светодиоды; рядом прикреплены свечи зажигания, которые соединены с модулем зажигания, который закреплен на раме; на нижнем уровне стенда закреплен блок питания с возможностью подачи постоянного напряжения 12 вольт, ниже установлена педаль управления дросселем, которая связана с блоком управления оборотами электродвигателя с возможностью питания и регулирования оборотов электродвигателя, а также с возможностью открывания дроссельной заслонки посредством привода управления дросселем; датчик температуры охлаждающей жидкости прикреплен в любом удобном месте и выполнен с нитью накала с возможностью его подогрева и с переменным реостатом с возможностью регулирования температуры нагрева, при этом переменный реостат также прикреплен к раме в любом удобном месте; контроллер прикреплен на учебном стенде-тренажере в средней части с возможностью подключения ко всем элементам электрической цепи; при этом в электрической цепи использованы соединительные колодки, реле и предохранители. Способ работы учебного стенда-тренажера по п.1, заключающийся в том, что стенд-тренажер запускают ключом, который вставляют в выключатель зажигания, при повороте ключа включается стенд-тренажер, загорается приборная панель, при дальнейшем повороте ключа в положение стартер запускается электродвигатель, имитирующий двигатель внутреннего сгорания, обороты электродвигателя изменяют при нажатии на педаль управления дросселем, которая управляет блоком управления оборотами электродвигателя, приводом управления дросселем открывают дроссельную заслонку аналогично реальному двигателю внутреннего сгорания; датчик положения коленчатого вала работает от шкива, установленного на один конец вала электродвигателя; для создания условий работы датчика массового расхода воздуха создают движущийся втягивающий воздушный поток с помощью воздушной турбины, а изменением воздушного потока управляет дроссель с приводом от педали управления дросселем; при нажатии на педаль происходит увеличение оборотов электродвигателя и соответственно увеличение воздушного потока, одновременно с датчика угла отклонения дроссельной заслонки подается сигнал об увеличении угла открытия дросселя, при этом полностью моделируется работа двигателя внутреннего сгорания; для моделирования работы температурного датчика служит нить накала, которая его подогревает, температура нагрева регулируется переменным реостатом; датчик детонации участвует в работе системы за счет дисбаланса вращающихся деталей конструкции; работу форсунок на топливной рампе отслеживают по типичному пощелкиванию, а также по свечению светодиодов, установленных в цепь управления форсунок параллельно; свечи зажигания подключают к модулю зажигания и судят об их работе по искровому разряду между электродами, при нажатии педали управления дросселем видно, как увеличивается частота искрового разряда на электродах свечей зажигания и как увеличивается время открытия форсунок по свечению светодиодов; все остальные датчики подключают для участия в работе стенда-тренажера, при замене исправного датчика на стенде-тренажере на неисправный задают наличие неисправности и далее обучаемый ведет поиск данной неисправности.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1 - Фиг.3.

На Фиг.1 представлена Таблица сопоставительного анализа заявленного технического решения с аналогами.

На Фиг.2 представлена блочная схема ЭСУД заявленного учебного стенда-тренажера.

На Фиг.3 представлен заявленный учебный стенд-тренажер по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания (вид спереди).

На Фиг.4 представлен заявленный учебный стенд-тренажер по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания (вид сбоку).

Позиции на фигурах обозначают:

1 - форсунки;

2 - свечи зажигания;

3 - модуль зажигания;

4 - колодка диагностики;

5 - контроллер;

6 - колодка, присоединяемая к жгуту панели приборов;

7 - главное реле;

8 - предохранитель главного реле;

9 - реле электровентилятора;

10 - предохранитель цепи питания контроллера;

11 - реле электробензонасоса;

12 - предохранитель цепи питания бензонасоса;

13 - датчик массового расхода воздуха;

14 - датчик положения дроссельной заслонки;

15 - датчик температуры охлаждающей жидкости;

16 - регулятор холостого хода;

17 - СО-потенциометр;

18 - датчик детонации;

19 - датчик положения коленчатого вала;

20 - блок управления автомобильной противоугонной системой (АПС) - иммобилайзер;

21 - индикатор состояния АПС;

22 - датчик скорости;

23 - электробензонасос с датчиком уровня топлива;

24 - датчик контрольной лампы давления масла;

25 - электродвигатель;

26 - датчик уровня масла;

27 - колодка, присоединяемая к жгуту системы зажигания;

28 - комбинация приборов;

29 - воздушная турбина;

30 - дроссель;

31 - выключатель зажигания;

32 - шкив;

33 - педаль управления дросселем;

34 - блок управления оборотами электродвигателя;

35 - привод управления дросселем;

36 - блок питания,

37 - рама.

Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.

Заявленный технический результат достигается разработкой учебного стенда-тренажера по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания (Фиг.3, Фиг.4).

Заявленный стенд-тренажер содержит форсунки 1, свечи зажигания 2, модуль зажигания 3, колодка диагностики 4, контроллер 5, колодку, присоединяемую к жгуту панели приборов 6, главное реле 7, предохранитель главного реле 8, реле электровентилятора 9, предохранитель цепи питания контроллера 10, реле электробензонасоса 11, предохранитель цепи питания бензонасоса 12, датчик массового расхода воздуха 13, датчик положения дроссельной заслонки 14, датчик температуры охлаждающей жидкости 15, регулятор холостого хода 16, СО-потенциометр 17, датчик детонации 18, датчик положения коленчатого вала 19, блок управления АПС 20, индикатор состояния АПС 21, датчик скорости 22, электробензонасос с датчиком уровня топлива 23, датчик контрольной лампы давления масла 24, электродвигатель 25, датчик уровня масла 26, колодка, присоединяемая к жгуту системы зажигания 27, комбинацию приборов 28, воздушную турбину 29, дроссель 30, выключатель зажигания 31, шкив 32, педаль управления дросселем 33, блок управления оборотами электродвигателя 34, привод управления дросселем 35, блок питания 36, раму 37.

При этом элементы заявленного стенда-тренажера соединены между собой следующим образом.

На раме 37 сверху прикреплен электродвигатель 25 с воздушной турбиной 29. На входе воздушного потока воздушной турбины 29, прикреплен дроссель 30, например, винтовым соединением, который соединен с датчиком массового расхода воздуха 13, например, при помощи резиновой гофры. При этом дроссель 30 имеет в своем составе датчик положения дроссельной заслонки 14 и регулятор холостого хода 16. На свободном валу электродвигателя 25 установлен шкив 32, например, от двигателя автомобиля ВАЗ; рядом жестко прикреплен датчик положения коленчатого вала 19. На корпусе электродвигателя 25 прикреплен датчик детонации 18, например, болтовым соединением. На передней панели рамы 37 установлена комбинация приборов 28, например, на приваренных кронштейнах. Рядом установлен выключатель зажигания 31. На задней панели рамы 37 установлена топливная рампа с форсунками 1, в электрическую цепь управления которой установлены светодиоды для наглядности работы форсунок. Рядом прикреплены свечи зажигания 2, которые соединены с модулем зажигания 3 посредством проводов высокого напряжения с колпачками, модуль зажигания 3 закреплен на раме 37. На нижнем уровне стенда закреплен блок питания 36 с возможностью подачи постоянного напряжения 12 вольт. Ниже установлена педаль управления дросселем 33, которая связана с блоком управления оборотами электродвигателя 34 с возможностью питания и регулирования оборотов электрического двигателя 25, а также с возможностью открывания дроссельной заслонки посредством привода управления дросселем 35. Датчик температуры охлаждающей жидкости 15 прикреплен в любом удобном месте и выполнен с нитью накала с возможностью его подогрева с переменным реостатом с возможностью регулирования температуры нагрева. Переменный реостат прикреплен к раме 37 в любом удобном месте. Контроллер 5 прикреплен на учебном стенде-тренажере в средней части с возможностью подключения ко всем элементам электрической цепи. В электрической цепи использованы соединительные колодки 4, 6, 27, реле 7, 9, 11 и предохранители 8, 10, 12.

Заявленный учебный стенд-тренажер собирают следующим образом.

Заявленный учебный стенд-тренажер по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания возможно изготовить для любой марки автомобиля и по любому виду - настольному или напольному.

Далее заявителем приведено описание сборки напольного стенда-тренажера. При этом настольный стенд-тренажер собирается аналогичным образом и достигает аналогичный технический результат.

Основой стенда служит рама каркасной формы 37, изготовленная, например, из квадратного стального профиля сечением 25х25 мм, сварной конструкции. На раму, например, на резиновых подушках, крепят электродвигатель 25, например, от пылесоса, с воздушной турбиной 29. На входе воздушного потока турбины, например, с помощью винтов, крепят дроссель 30, который соединяют с датчиком массового расхода воздуха 13, например, при помощи резиновой гофры. Дроссель имеет в своем составе датчик положения дроссельной заслонки 14 и регулятор холостого хода 16. На свободном валу электрического двигателя устанавливают шкив 32, например, от двигателя автомобиля ВАЗ. Рядом жестко крепят датчик положения коленчатого вала 19. В любом удобном месте на корпусе электродвигателя 25, например, с помощью приваренного болта, крепят датчик детонации 18. На передней панели рамы 37, например, на приваренных кронштейнах, устанавливают комбинацию приборов 28. Рядом устанавливают выключатель зажигания 31. На задней панели рамы (которая возвышается) устанавливают топливную рампу с форсунками 1. Для наглядности работы форсунок в электрическую цепь управления устанавливают светодиоды. Рядом, например, правее, крепят свечи зажигания 2, которые посредством проводов высокого напряжения с колпачками, соединены с модулем зажигания 3, также закрепленного на раме 37. Наблюдать за работой свечей можно по искровому разряду между электродами. На нижнем уровне стенда крепят блок питания 36, который выдает постоянное напряжение 12 вольт. Блок питания может быть любой, например, от системного блока компьютера. Уровнем ниже, чтобы можно было управлять ногой, установлена педаль управления дросселем 33, которая связана с блоком управления оборотами электродвигателя 34, питающим и регулирующим обороты электродвигателя 25, а также посредством привода управления дросселем 35, открывающим дроссельную заслонку. Датчик температуры охлаждающей жидкости 15 крепится отдельно в любом удобном месте. Для моделирования работы температурного датчика служит нить накала, которая его подогревает. Температура нагрева регулируется переменным реостатом.

Контроллер (ЭБУ) 5 крепится на стенде в средней части для удобства подключения ко всем элементам электрической цепи. В заявленном техническом решении использована автомобильная проводка, в связи с этим в электрической цепи использованы все штатные соединительные колодки (4, 6, 27), реле (7, 9, 11) и предохранители (8, 10, 12).

Все детали стенда можно использовать от любого автомобиля, например, от автомобиля семейства ВАЗ.

Схему ЭСУД можно использовать от любого автомобиля, например, от автомобиля семейства ВАЗ

[https://www.galantmotors.ru/document/shema/2110/2110_system_esud.php] (Фиг.2).

Далее заявителем представлена последовательность действий заявленного способа, которая характеризует принцип работы заявленного стенда-тренажера по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания.

1. Стенд-тренажер запускают ключом, который вставляют в выключатель зажигания.

2. При повороте ключа включается стенд-тренажер, загорается приборная панель.

3. При дальнейшем повороте ключа в положение стартер запускается электродвигатель, имитирующий двигатель внутреннего сгорания.

4. Обороты электродвигателя изменяют при нажатии на педаль управления дросселем, которая управляет блоком управления оборотами электродвигателя, приводом управления дросселем открывают дроссельную заслонку аналогично реальному двигателю внутреннего сгорания.

5. Датчик положения коленчатого вала работает от шкива, установленного на один конец вала электродвигателя.

6. Для создания условий работы датчика массового расхода воздуха создают движущийся втягивающий воздушный поток с помощью воздушной турбины, например, от пылесоса, а изменением воздушного потока управляет дроссель с приводом от педали управления дросселем.

7. При нажатии на педаль происходит увеличение оборотов электродвигателя и соответственно увеличение воздушного потока.

8. Одновременно с датчика угла отклонения дроссельной заслонки подается сигнал об увеличении угла открытия дросселя.

9. При этом полностью моделируется работа двигателя внутреннего сгорания. При этом в сравнении с использованием автомобиля значительно меньше шума и отсутствуют выхлопные газы. Сам электродвигатель помещен в корпус и внешне напоминает двигатель автомобиля.

10. Для моделирования работы температурного датчика служит нить накала, которая его подогревает. Температура нагрева регулируется переменным реостатом.

11. Датчик детонации закреплен на корпусе электродвигателя и участвует в работе системы за счет дисбаланса вращающихся деталей конструкции.

12. Работу форсунок на топливной рампе отслеживают по типичному пощелкиванию, а также по свечению светодиодов, установленных в цепь управления форсунок параллельно.

13. Свечи зажигания подключены к модулю зажигания. Об их работе судят по искровому разряду между электродами. При нажатии педали управления дросселем видно, как увеличивается частота искрового разряда на электродах свечей зажигания и как увеличивается время открытия форсунок по свечению светодиодов.

14. Все остальные датчики ЭСУД подключают для участия в работе стенда-тренажера.

15. При замене исправного датчика на стенде-тренажере на неисправный задают наличие неисправности и далее обучаемый ведет поиск данной неисправности.

Заявленный стенд-тренажер имеет действующий щиток комбинации приборов. В состав установки входит блок питания, который выполняет функцию аккумуляторной батареи. Блок питания может быть любой, например, от системного блока компьютера.

Заявленное техническое решение можно совершенствовать, то есть добавлять новые электронные системы, например, иммобилайзер или охранную систему, блокирующую электронную систему управления двигателем при срабатывании и т.д.

Далее заявителем пример осуществления заявленного технического решения.

Пример . Работа заявленного учебного стенда-тренажера по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания.

Работает стенд-тренажер по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания следующим образом.

Заявленный учебный стенд-тренажер запускается ключом, который вставляется в выключатель зажигания.

При повороте ключа включается стенд, загорается приборная панель.

При дальнейшем повороте ключа в положение стартер, запускается электродвигатель, имитирующий двигатель внутреннего сгорания.

Обороты электродвигателя изменяются при нажатии на педаль управления дросселем, которая управляет блоком управления оборотами электродвигателя, а также посредством привода управления дросселем открывает дроссельную заслонку. Таким образом, полностью имитируется работа реального двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Датчик положения коленчатого вала работает от шкива, установленного на один конец вала электродвигателя.

Для создания условий работы датчика массового расхода воздуха необходимо создать движущийся втягивающий воздушный поток. Эту функцию выполняет воздушная турбина, например, от пылесоса, а изменением воздушного потока управляет дроссель с приводом от педали управления дросселем.

При нажатии на педаль происходит увеличение оборотов электродвигателя и соответственно увеличение воздушного потока.

Одновременно с датчика угла отклонения дроссельной заслонки подается сигнал об увеличении угла открытия дросселя. При этом полностью моделируется работа ДВС, только с гораздо меньшим шумом и отсутствием выхлопных газов по сравнению с использованием автомобиля. Сам электродвигатель с турбиной помещен в корпус, так как заимствован от бытового пылесоса, что не предоставляет опасности при использовании стенда-тренажера и внешне напоминает двигатель.

Для моделирования работы температурного датчика служит нить накала, которая его подогревает. Температура нагрева регулируется переменным реостатом.

Датчик детонации закреплен на корпусе электродвигателя. За счет дисбаланса вращающихся деталей конструкции, данный датчик также участвует в работе системы.

Работу форсунок на топливной рампе можно отследить по типичному пощелкиванию, а также по свечению светодиодов, установленных в цепь управления форсунок параллельно.

Свечи зажигания установлены на пластине и подключены к модулю зажигания. О их работе можно судить по искровому разряду между электродами. При нажатии педали управления дросселем видно, как увеличивается частота искрового разряда на электродах свечей зажигания и как увеличивается время открытия форсунок по свечению светодиодов.

Все остальные датчики ЭСУД также подключены и участвуют в работе установки.

Заявленный учебный стенд-тренажер, как и любой автомобиль, имеет диагностический разъем, что позволяет подключать и работать со сканером или мотор-тестером.

Работа каждого датчика управляется выключателем. Отключая тот или иной выключатель, приводят какой-то датчик в нерабочее, то есть в «неисправное» состояние.

Можно использовать также метод замены исправного датчика на стенде на неисправный. Оба способа позволяют вести поиск неисправностей.

Заявленный учебный стенд-тренажер имеет действующий щиток комбинации приборов.

В состав заявленного учебного стенда-тренажера входит блок питания, который выполняет функцию аккумуляторной батареи. Блок питания может быть любой, например, от системного блока компьютера.

Состав заявленного учебного стенда-тренажера возможно совершенствовать, то есть добавлять новые электронные системы, например, охранную систему, блокирующую электронную систему управления двигателем при срабатывании и т.д., что не влияет на достижение заявленного технического результата.

Использование заявленного учебного учебный стенда-тренажера на занятиях.

Заявленный учебный стенд-тренажер можно использовать на теоретических занятиях при объяснении ЭСУД.

При этом на заявленном учебном стенде-тренажере демонстрируют все процессы, которые происходят при работе двигателя. При этом заявленный стенд-тренажер можно модифицировать под конкретные модели любого автомобиля.

Заявленный учебный стенд-тренажер можно использовать на практических занятиях, например, для отработки трудовых навыков по ремонту. Для этого стенд-тренажер имеет систему ввода неисправностей, которая позволяет имитировать различные неисправности. На основе этой системы можно формировать различные задания по поиску и устранению неисправностей, с применением диагностических средств. Только после отработки навыков на заявленном учебном стенде-тренажере их можно закреплять на реальных автомобилях, например, во время производственной практики.

Использование заявленного учебного стенда-тренажера, по мнению заявителя, в области подготовки специалистов позволяет значительно повысить уровень подготовки в сфере обслуживания, ремонта и диагностики систем управления. Также подобные методы подготовки могут использоваться не только на легковых автомобилях, но и на более тяжёлой технике. Они позволят изучать управление силовыми агрегатами, трансмиссиями, подвесками, системами комфорта и безопасности, а также специализированными приводами и устройствами.

Таким образом, из описанного выше можно сделать вывод, что заявителем достигнут заявленный технический результат, а именно: расширены возможности стендового оборудования, предназначенного для изучения и отработки методов диагностирования ЭСУД двигателей внутреннего сгорания путем устранения недостатков аналогов, а именно:

1. Обеспечена возможность имитации работы двигателя на разных режимах вследствие того, что для имитации работы двигателя установлен высоко оборотистый электродвигатель с регулятором оборотов от педали управления дроссельной заслонкой.

2. Обеспечена возможность полноценной имитации работы датчика массового расхода воздуха вследствие того, что на валу электродвигателя установлена воздушная турбина, которая создает втягивающий поток воздуха, зависящий от оборотов электродвигателя.

На входе воздушного потока установлен дроссель, который изменяет сечение отверстия входа воздуха положением дроссельной заслонки, которая, в свою очередь, управляется педалью управления дроссельной заслонкой.

Таким образом, всасывающий поток воздуха одновременно зависит от оборотов электродвигателя и положения дроссельной заслонки. Перед дросселем установлен датчик массового расхода воздуха. Педаль управления дроссельной заслонкой может быть связана с дросселем механическим приводом (с помощью троса) или электроприводом.

В данной схеме полностью имитируется работа двигателя внутреннего сгорания на разных режимах его работы.

3. Обеспечена связь различных параметров в системе управления двигателем в результате обеспечения имитации работы всех датчиков, информация с которых поступает на контроллер (ЭБУ), после чего контроллер подает сигналы на управляемые элементы системы (форсунки, свечи зажигания и т.д.), вследствие того, что практически все датчики являются активными (кроме датчика кислорода (лямбд зонд), по причине отсутствия выхлопных газов). Датчик детонации установлен на корпусе электродвигателя. Он становится активным, так как существуют погрешности балансировки вращающихся деталей якоря электродвигателя и самой турбины. Датчик температуры снабжен нитью накаливания, которая управляется реостатом, позволяющим выставить любую определенную (нужную для имитации) температуру охлаждающей жидкости. На передней части вала электродвигателя установлен шкив коленчатого вала. На корпусе электродвигателя установлен датчик положения коленчатого вала.

4. Обеспечена возможность полной картины вероятных неисправностей системы, которые можно выявить с помощью технических средств диагностики, вследствие возможности сделать активными практически все датчики электронной системы управления двигателем.

Таким образом, заявленное техническое решение позволяет создать подобный стенд-тренажер практически для автомобилей любой марки, необходимой для обучения, в полной мере отвечающий требованиям подготовки высококвалифицированных специалистов.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. из исследованного уровня техники не выявлены технические решения, обладающие совокупностью признаков, представленных в заявленной формуле изобретения.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, поскольку не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, и не установлена известность влияния отличительных признаков на указанный технический результат.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. может быть изготовлено на стандартном оборудовании с помощью стандартных материалов.

Изобретение относится к образовательной области, а именно к устройствам для привития профессиональных навыков. Может быть использовано преподавателями, ведущими дисциплины, связанные с устройством, обслуживанием и диагностикой электронной системы управления двигателем внутреннего сгорания автомобилей, а также при подготовке автомехаников для станций технического обслуживания автомобилей. При повороте ключа включается стенд-тренажер, загорается приборная панель, при дальнейшем повороте ключа в положение стартер запускается электродвигатель, имитирующий двигатель внутреннего сгорания, обороты электродвигателя изменяют при нажатии на педаль управления дросселем, которая управляет блоком управления оборотами электродвигателя. При замене исправного датчика на стенде-тренажере на неисправный задают наличие неисправности и далее обучаемый ведет поиск данной неисправности. Повышается уровень подготовки обучаемых. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Учебный стенд-тренажер по электронной системе управления двигателем внутреннего сгорания, содержащий форсунки, свечи зажигания, модуль зажигания, колодку диагностики, контроллер, колодку, присоединяемую к жгуту панели приборов, главное реле, предохранитель главного реле, реле электровентилятора, предохранитель цепи питания контроллера, реле электробензонасоса, предохранитель цепи питания бензонасоса, датчик массового расхода воздуха, датчик положения дроссельной заслонки, датчик температуры охлаждающей жидкости, регулятор холостого хода, СО-потенциометр, датчик детонации, датчик положения коленчатого вала, блок управления автомобильной противоугонной системой, индикатор состояния автомобильной противоугонной системы, датчик скорости, электробензонасос с датчиком уровня топлива, датчик контрольной лампы давления масла, электродвигатель, датчик уровня масла, колодку, присоединяемую к жгуту системы зажигания, комбинацию приборов, воздушную турбину, дроссель, выключатель зажигания, шкив, педаль управления дросселем, блок управления оборотами электродвигателя, привод управления дросселем, блок питания, раму; при этом элементы заявленного стенда-тренажера соединены между собой следующим образом: сверху на раме прикреплен электродвигатель с воздушной турбиной, на входе воздушного потока воздушной турбины прикреплен дроссель, который соединен с датчиком массового расхода воздуха; при этом дроссель имеет в своем составе датчик положения дроссельной заслонки и регулятор холостого хода; на свободном валу электродвигателя установлен шкив, рядом жестко прикреплен датчик положения коленчатого вала; на корпусе электродвигателя прикреплен датчик детонации; на передней панели рамы установлена комбинация приборов, рядом установлен выключатель зажигания; на задней панели рамы установлена топливная рампа с форсунками, в электрическую цепь управления которой установлены светодиоды; рядом прикреплены свечи зажигания, которые соединены с модулем зажигания, который закреплен на раме; на нижнем уровне стенда закреплен блок питания с возможностью подачи постоянного напряжения 12 вольт, ниже установлена педаль управления дросселем, которая связана с блоком управления оборотами электродвигателя с возможностью питания и регулирования оборотов электродвигателя, а также с возможностью открывания дроссельной заслонки посредством привода управления дросселем; датчик температуры охлаждающей жидкости прикреплен в любом удобном месте и выполнен с нитью накала с возможностью его подогрева и с переменным реостатом с возможностью регулирования температуры нагрева, при этом переменный реостат также прикреплен к раме в любом удобном месте; контроллер прикреплен на учебном стенде-тренажере в средней части с возможностью подключения ко всем элементам электрической цепи; при этом в электрической цепи использованы соединительные колодки, реле и предохранители.

2. Способ работы учебного стенда-тренажера по п. 1, заключающийся в том, что стенд-тренажер запускают ключом, который вставляют в выключатель зажигания, при повороте ключа включается стенд-тренажер, загорается приборная панель, при дальнейшем повороте ключа в положение стартер запускается электродвигатель, имитирующий двигатель внутреннего сгорания, обороты электродвигателя изменяют при нажатии на педаль управления дросселем, которая управляет блоком управления оборотами электродвигателя, приводом управления дросселем открывают дроссельную заслонку аналогично реальному двигателю внутреннего сгорания; датчик положения коленчатого вала работает от шкива, установленного на один конец вала электродвигателя; для создания условий работы датчика массового расхода воздуха создают движущийся втягивающий воздушный поток с помощью воздушной турбины, а изменением воздушного потока управляет дроссель с приводом от педали управления дросселем; при нажатии на педаль происходит увеличение оборотов электродвигателя и соответственно увеличение воздушного потока, одновременно с датчика угла отклонения дроссельной заслонки подается сигнал об увеличении угла открытия дросселя, при этом полностью моделируется работа двигателя внутреннего сгорания; для моделирования работы температурного датчика служит нить накала, которая его подогревает, температура нагрева регулируется переменным реостатом; датчик детонации участвует в работе системы за счет дисбаланса вращающихся деталей конструкции; работу форсунок на топливной рампе отслеживают по типичному пощелкиванию, а также по свечению светодиодов, установленных в цепь управления форсунок параллельно; свечи зажигания подключают к модулю зажигания и судят об их работе по искровому разряду между электродами, при нажатии педали управления дросселем видно, как увеличивается частота искрового разряда на электродах свечей зажигания и как увеличивается время открытия форсунок по свечению светодиодов; все остальные датчики подключают для участия в работе стенда-тренажера, при замене исправного датчика на стенде-тренажере на неисправный задают наличие неисправности и далее обучаемый ведет поиск данной неисправности.