Монітор системи подачі бензину

Реферат: Монітор системи подачі бензину є засобом діагностування систем подачі бензину до форсунок впорскування у впускний колектор автомобільних двигунів внутрішнього згоряння. Складається зі смартбоксу, ноутбука і спеціального програмного забезпечення, і в автомобілі, який рухається, бензин та повітря надходять у смартбокс за межами салону автомобіля, дані про продуктивність подачі бензину, тиску бензину в рампі і на форсунках та розрідженні у впускному колекторі екологічно і пожежобезпечно у вигляді цифрових сигналів передаються зі смартбоксу по радіоканалу Bluetooth на ноутбук в салон автомобіля, в реальному часі у вигляді осцилограм і цифрових значень одночасно виводяться на екран ноутбука для моніторингу та проставляння маркерів часу в моменти ривків та смикання автомобіля, запам'ятовуються ноутбуком і в подальшому відтворюються з метою аналізу, на підставі якого швидко з високим ступенем достовірності може бути визначено діагноз системи подачі бензину і локалізовано її дефект. UA 90747 U (54) МОНІТОР СИСТЕМИ ПОДАЧІ БЕНЗИНУ UA 90747 U UA 90747 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Монітор системи подачі бензину (МСПБ) згідно рубрики діючої редакції МПК належить до класу F02M 65/00 - випробування паливовпорскувальної апаратури систем подавання горючих сумішей або їх складників до двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ). МСПБ належить до галузі техніки випробування апаратури впорскування бензину (АВБ) у впускний колектор автомобільних ДВЗ, а саме входить в число засобів діагностування систем подачі бензину (СПБ) до форсунок (інжекторів). Потреба в застосуванні таких діагностичних засобів виникає практично в кожному випадку порушення функціонування ДВЗ, бо СПБ в процесі експлуатації безперервно зазнає інтенсивного зносу та потерпає від неякісного бензину і забруднення, а це безпосередньо негативно впливає на функціонування форсунок та ДВЗ. Рівень техніки, тобто діючі засоби і методи діагностики СПБ, що є на сьогодні аналогами МСПБ, описано багатьма відомими автовиробниками та видавцями автомобільних інформаційних і ремонтних баз, таких, як Autodata Ltd [Autodata 3.38. Розділ "Перевірка компонентів управління двигуном. Системні перевірки та регулювання. Тиск бензину у системі утримування тиску бензину". Citroen С1 1,0 2005-2011, код двигуна 384F (CFA)/1KR-FE. Hyundai i10 1,1 2008-2011, код двигуна G4HG. Kia Picanto 1,0 2004-2011, код двигуна G4HE. Audi A3 (03-) 1,6 2005-2011, код двигуна BSE. Honda CR-V (07-) 2,0 2007-2011, код двигуна R20A2. Opel/Vauxhall Astra-H 2,2 2006-2011, код двигуна Z22YH. Та інші автомобілі. Електронна версія. Видавництво Autodata Ltd, UK, 2012, http://uk.autodata-group.com/]. в технічних бюлетенях [Geely МК, глава 3, розділ 1], в численній ремонтній літературі [BMW Х5 (Е53) з 1998 по 2006 рік випуску. Побудова, обслуговування, ремонт. Розділ "Перевірка тиску палива", с. 78-79. Видавництво "АРус", 2013], [Lada Рriora. Ремонт без проблем. Розділ 5 "Двигун. Система живлення. Перевірка тиску у системі живлення двигуна", Електронна версія. Видавницький дім "Третій Рим", М., 2007], [К.В. Сидоров та ін. Geely MK з 2006 р., МК Cross з 2011 р. Посібник по експлуатації, технічному обслуговуванні і ремонту. Розділ "Перевірка тиску у системі живлення двигуна", с. 98. Видавницький дім "Третій Рим", М., 2012] тощо. Подібних описів дуже багато, і всі вони наочно демонструють, що діючі стандартні засоби діагностики СПБ є дуже прості і доступні. Це позитивна якість, але в той же час надмірна простота і практично повна відсутність автоматизації є істотним недоліком, бо дозволяє виконувати лише обмежені ручні діагностичні процедури і тільки на нерухомому автомобілі, що часто робить діагностування вкрай неефективним. Так, дуже часто у різних системах АВБ, в тому числі й в СПБ, виникають такі дефекти, які впливають на роботу ДВЗ тільки тоді, коли автомобіль рухається, як правило, при наявності такого дефекту ДВЗ в процесі руху періодично втрачає потужність, і тоді автомобіль рухається ривками, смикає. Але при роботі на місці і навіть на навантажувальному стенді ДВЗ функціонує правильно, його діагностичні параметри знаходяться в межах допусків, тому дефект себе не проявляє, і це дуже ускладнює його пошук і розпізнавання. Діагностичні коди несправностей для СПБ і її компонентів діючими стандартами не передбачені, і якщо навіть на комбінації приладів автомобіля світить табло "check engine", то зафіксовані коди, як правило, вказують на лямбдазонд чи на інший компонент АВБ, і тим самим вводять діагноста в оману. Всі ці обставини вимагають або діагностування в процесі руху автомобіля - щоб зафіксувати параметри СПБ саме в моменти прояву дефекту, або ж ремонту СПБ "наосліп" - тобто немалих трудовитрат без достатніх підстав, що може закінчиться безрезультатно. Не усуває проблему і діагностування при імітації руху розгойдуванням автомобіля. Щоб зробити результативне діагностування в процесі руху автомобіля, необхідно безперервно в реальному часі визначати та фіксувати такі поточні параметри СПБ, як продуктивність подачі бензину, тиск бензину в рампі і на форсунках з урахуванням розрідження у впускному колекторі ДВЗ та співвідносити їх значення до кожного моменту смикання автомобіля. Для діагностування СПБ аналогами МСПБ в русі автомобіля необхідно в салон автомобіля до діагноста підвести з магістралі подачі СПБ бензин у шлангу, манометрі і ротаметрі для вимірювання тиску і продуктивності, та розрідження із впускного колектора ДВЗ у шлангах і вакуумметрі. Однак, найчастіше неможливо безпечно для руху вивести шланги з-під капота, днища тощо і завести їх в салон автомобіля. Але якщо навіть це вдалось, то одночасно зафіксувати показання всіх приладів в моменти смикання автомобіля практично неможливо, до того ж ротаметр має значну інерційність, а моменти смикання можуть залежати від водія і вводити в оману. Крім того, завжди існує небезпека пошкодити бензином дихальні шляхи і шкіру водія та діагноста, зіпсувати салон або заподіяти пожежу автомобіля. В даний час промисловість не виробляє діагностичних засобів, позбавлених цих недоліків та здатних вирішити технічну задачу діагностування СПБ в русі автомобіля і одержати потрібний технічний результат. 1 UA 90747 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суть корисної моделі полягає в тому, що вона являє собою ефективний цифровий бездротовий діагностичний засіб, який забезпечує в реальному часі одночасний високоточний і безпечний моніторинг, запис та аналіз значень чотирьох найважливіших параметрів СПБ і співвідношення їх до моментів смикання автомобіля, який рухається. Технічна задача, на вирішення якої направлено створення корисної моделі, полягає в необхідності значно підвищити ефективність (швидкість і достовірність), екологічну та пожежну безпечність діагностичних процедур СПБ в процесі руху автомобіля з такими основними технічними характеристиками вимірюваних діапазонів: тиск у рампі - 0-700 кПА; тиск на форсунках - 0-800 кПА; розрідження - 0-100 кПа; продуктивність - 0,4-4 л/хв; живлення від бортової мережі автомобіля зі споживаною потужністю не більше 2 Вт. Необхідний технічний результат досягнуто шляхом розробки і створення дослідного зразка МСПБ - діагностичного засобу, який уперше здатний забезпечити діагностування СПБ у русі автомобіля завдяки підведенню в салон автомобіля не бензину, а цифрових радіосигналів, що підвищує ефективність і безпечність діагностування, бо значно поліпшує контакт діагностичного обладнання з середовищем, прискорює процедури діагностування та зменшує спотворення їх результатів. Досягнутий технічний результат знаходиться у прямому причинно-наслідковому зв'язку з такими ознаками МСПБ, як його склад, розміщення в автомобілі та принципи функціонування, аналізу результатів моніторингу і постановки діагнозу, МСПБ складається зі смартбоксу, ноутбуку з операційною системою Windows ХР та спеціального програмного забезпечення (ПЗ), яке, в свою чергу, включає ПЗ мікроконтролера смартбоксу та ПЗ ноутбука. Такий склад МСПБ забезпечує розміщення підключеного до бензинової та вакуумної магістралей смартбоксу 1 під капотом чи в іншому місці поза салоном автомобіля, а ноутбуку 2 у салоні автомобіля (фіг. 1), а це виключає підведення бензину у салон, чим значно поліпшує пожежну та екологічну безпеку. Принцип функціонування МСПБ полягає в тому, що електричні сигнали розміщених у смартбоксі 1 датчиків тиску бензину 3, продуктивності бензину 4 та диференційному датчику 5 обробляє ПЗ мікроконтролера 6, яке заздалегідь прошито через порт програматора 7 і буфер 8, після чого дані передаються на ноутбук 2 у виді цифрових сигналів по каналу зв'язку радіомодуля Bluetooth 9, при цьому по сигналам світлодіодів стану 10 контролюється функціонування мікроконтролера і радіомодуля та наявність потоку бензину (фіг. 2). Ноутбук 2 приймає сигнали від радіомодуля Bluetooth 9, а ПЗ ноутбука оброблює інформацію про чотири параметри СПБ - тиск бензину у рампі, тиск бензину на форсунках, продуктивність бензину, розрідження у впускному колекторі. ПЗ одночасно виводить величини цих параметрів та поточний час на екран ноутбука у виді осцилограм і цифрових значень, що дає можливість діагносту в реальному часі здійснювати моніторинг, а в моменти ривка чи смикання автомобіля проставляти маркер часу 11. При цьому автоматично здійснюється запис у пам'ять ноутбука осцилограм, цифрових значень, маркерів часу та поточного часу, що по закінченні моніторингу створює можливість ефективного аналізу та постановки обґрунтованого діагнозу. Принцип постановки діагнозу полягає в тому, що якщо маркер часу збігається з порушенням параметрів СПБ, то це означає, що дефект знаходиться в СПБ. Якщо маркер не збігається з порушенням параметрів СПБ, а значення розрідження не змінилось, то дефект слід шукати в інших системах; якщо ж змінилось значення розрідження, то це вказує на те, що смикання автомобіля в даний момент спричинено не дефектом, а діями водія. Різні комбінації значень параметрів СПД інформують про локалізацію дефекту. Так, одночасне зменшення тиску і продуктивності бензину вказує на те, що дефект знаходиться до (по напрямку потоку бензину) регулятора тиску СПД. Одночасне збільшення тиску і зменшення продуктивності бензину вказує, що дефект знаходиться у регуляторі тиску чи після нього. Якщо регулятор тиску має вакуумне керування, а значення тиску на форсунках коливається разом з розрідженням у широкому діапазоні, то це означає дефект регулятора тиску. Якщо після виключення запалення автомобіля тиск у рампі зменшується до меншого значення або швидше, ніж вказано в технічних даних на цей автомобіль, то це означає, що порушена герметичність компонентів СПБ чи форсунок. Якщо продуктивність нижче норми, а при закритому крані 12 смартбоксу тиск бензину не зростає чи незначно зростає, то має місце дефект бензонасосу; а якщо тиск зростає до максимального значення, передбаченого для цього бензонасосу, то має місце забруднення фільтрів чи магістралі подачі бензину. Завдяки застосуванню диференційного датчика 5 та високій точності вимірювань МСПБ також забезпечує інший вид технічного результату, а саме визначення ступені прохідності випускної системі ДВЗ шляхом виміру протитиску відпрацьованих газів. 2 UA 90747 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відомості, які підтверджують можливість здійснення корисної моделі Дослідний зразок пристрою МСПБ, який задовольняє всім вищевказаним технічним характеристикам, розроблено, виготовлено і випробувано на практиці. Смартбокс 1 (фіг. 3) виконаний в корпусі з розмірами 155×125×65 мм зі світлодіодами стану 10, краном 12, виступаючими вхідним штуцером бензоподачі 13 (фіг. 5), вихідним штуцером бензоподачі 14 (фіг. 6), штуцерами розрідження 15 (фіг. 7), штуцером відпрацьованих газів 16 (фіг. 8), та кабелем живлення 17. Зовнішній вигляд практичної конструкції смартбоксу показано на фіг. 4. Смарт-бокс підключається до магістралі подачі СПБ таким чином, щоб через вхідний штуцер бензоподачі 13 бензин заходив у смартбокс, а виходив через вихідний штуцер бензоподачі 14. Через штуцери розрідження 15 смартбокс підключається до повітряного впускного каналу ДВЗ незалежно від напрямку потоку повітря. Якщо МСПБ використовується для виміру протитиску відпрацьованих газів, то смартбокс підключається до випускної системи автомобіля через штуцер 16. Кабелем живлення 17 смартбокс підключається до бортової мережі автомобіля. Якщо конфігурація гідравлічних з'єднань магістралі подачі СПД автомобіля, який знаходиться на діагностуванні, не відповідає конфігурації штуцерів смартбоксу, то підключення смартбоксу здійснюється через такі ж додаткові гідравлічні адаптері 18 (фіг. 9), які використовуються для аналогів МСПБ. Принципова електрична схема смартбоксу включає такі основні схеми: мікроконтролер ATmega8A-PU (фіг. 10), буфери 74AC244N (фіг. 11), датчик тиску ММ393-А (фіг. 12), диференційний датчик MPX5500DP (фіг. 13), датчик продуктивності YF-S201 (фіг. 14), перемикач режиму програмування (фіг. 15), порт програматора (фіг. 16), світлодіоди стану (фіг. 17), шлейф радіомодуля Bluetooth НС-07 (фіг. 18), схема підключення радіомодуля Bluetooth HС-07 (фіг. 19), стабілізатор напруги живлення + 5 В 7805 (фіг. 20) і стабілізатор напруги живлення + 3,3 В LM1117-3,3V (фіг. 21). Компоненти електричної схеми смартбоксу розміщені всередині корпусу на розробленій (фіг. 22) і виготовленій (фіг. 23, 24) друкованій платі 19 та гідравлічному вузлі 20 (фіг. 25): датчик тиску бензину 3, датчик продуктивності бензину 4, диференційний датчик 5, мікроконтролер 6, порт програматора 7, буфери 8, радіомодуль Bluetooth 9, роз'єм 21 підключення світлодіодів стану 10, стабілізатори напруг живлення 22 і 23. Проведені багаторазові випробування показали простоту користування, ефективність діагностування (приклади локалізації дефектів наводяться у інверсних скріншотах на фіг. 26-29), безпеку і надійність МСПБ. За весь період випробувань в русі автомобіля та на місці не було жодного випадку порушення пожежної та екологічної безпеки, та збою в зв'язку. Перелік фігур креслення, на яких є посилання в описі Фіг. 1, Розміщення МСПБ в автомобілі для проведення діагностики; 1 - смартбокс поруч з ДВЗ під капотом; 2 - ноутбук в салоні автомобіля в руках діагноста. Фіг. 2. Блок-схема МСПБ: 1 - смартбокс; 2 - ноутбук; 3 - датчик тиску бензину, 4 - датчик продуктивності бензину; 5 - диференційний датчик; 6 - мікроконтролер; 7 - порт програматора; 8 - буфери; 9 - радіомодуль Bluetooth; 10 - світлодіоди стану; 11 - маркер часу; 12 - кран. Фіг. 3. Смарт-бокс 1: 10 - світлодіоди стану; 12 - кран; 13 - вхідний штуцер бензоподачі, 14 вихідний штуцери бензоподачі; 15 - штуцери розрідження; 16 - штуцер відпрацьованих газів, 17 - кабель живлення. Фіг. 4. Смартбокс 1, практична конструкція, зовнішній вигляд: 10 - світлодіоди стану; 12 кран; 13 - вхідний штуцер бензоподачі, 14 - вихідний штуцери бензоподачі; 15 - штуцери розрідження; 16 - штуцер відпрацьованих газів, 17 - кабель живлення. Фіг. 5. Вхідний штуцер бензоподачі 13. Фіг. 6. Вихідний штуцер бензоподачі 14. Фіг. 7. Штуцер розрідження 15. Фіг. 8. Штуцер відпрацьованих газів 16. Фіг. 9. Підключення смартбоксу 1 до магістралі подачі бензину СПБ через гідравлічні адаптери 18. Фіг. 10. Смартбокс. Схема електрична принципова. Мікроконтролер ATmega8A-PU. Фіг. 11. Смартбокс. Схема електрична принципова. Мікросхема буферів 74AC244N. Фіг. 12. Смартбокс. Схема електрична принципова. Датчик тиску ММ393А. Фіг. 13. Смартбокс, Схема електрична принципова. Диференційний датчик тиску MPX5500D. Фіг. 14. Смартбокс. Схема електрична принципова. Датчик продуктивності YF-S201. Фіг. 15. Смартбокс. Схема електрична принципова. Перемикач режиму програмування 94501 Фіг. 16. Смартбокс. Схема електрична принципова. Порт програматора. Фіг. 17. Смартбокс. Схема електрична принципова. Світлодіоди стану. 3 UA 90747 U 5 10 15 20 25 30 Фіг. 18. Смартбокс. Схема електрична принципова. Шлейф радіомодуля Bluetooth HC-07. Фіг. 19. Смартбокс. Схема електрична принципова. Схема підключення радіомодуля Bluetooth HC-07. Фіг. 20. Смартбокс. Схема електрична принципова. Стабілізатор напруги живлення + 5 В. Фіг. 21. Смартбокс. Схема електрична принципова. Стабілізатор напруги живлення + 3,3 В. Фіг. 22. Друкована плата 19 смартбоксу. Розводка провідників. Фіг. 23. Друкована плата 19 смартбоксу. Практична конструкція, вид зверху: 5 диференційний датчик MPX5500DP; 6 - мікроконтролер ATmega8A-PU; 7 - порт програматора; 8 - буфери 74AC244N; 9 - радіомодуль Bluetooth HC-07; 21 - роз'єм підключення світлодіодів стану; 22 - стабілізатор напруги живлення + 5 В 7805. Фіг. 24. Друкована плата 19 смартбоксу. Практична конструкція, вид знизу: 23 - стабілізатор напруги живленим + 3,3 В LM1117-3,3V. Фіг. 25. Гідравлічний вузол 20 смартбоксу. Практична конструкція: 3 - датчик тиску ММ393-А; 4 - датчик продуктивності YF-S201; 12 - кран; 13 - вхідний штуцер бензоподачі, 14 - вихідний штуцер бензоподачі. Фіг. 26. Приклад практичного діагностування, скріншот. В момент смикання автомобіля у 11 год. 47 хв. 57 сек. тиск бензину у рампі (верхня осцилограма) і продуктивність (нижня осцилограма) одночасно знизились. Діагноз: дефект знаходиться в СПД до (по напрямку потоку бензину) регулятора тиску, Фіг. 27. Приклад практичного діагностування, скріншот. В момент смикання автомобіля у 14 год. 17 хв. 11 сек. тиск бензину у рампі (верхня осцилограма) різко зріс, а продуктивність (нижня осцилограма) одночасно знизилась. Діагноз: дефект знаходиться в СПД у регуляторі тиску чи у зворотній магістралі. Фіг. 28. Приклад практичного діагностування, скріншот. В момент різкого відкриття дросельної заслінки у 10 год. 14 хв. 20 сек. тиск на форсунках (третя осцилограма) знизився майже на величину зниження розрідження (друга осцилограма). Діагноз: дефект регулятора тиску СПД. Фіг. 29. Приклад практичного діагностування, скріншот. В момент смикання автомобіля у 13 год. 38 хв. 43 сек. тиск (верхня і третя осцилограми), розрідження (друга осцилограма) і продуктивність (нижня осцилограма) майже не змінились. Діагноз: дефект знаходиться поза СПД. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Монітор системи подачі бензину є засобом діагностування систем подачі бензину до форсунок впорскування у впускний колектор автомобільних двигунів внутрішнього згоряння, який відрізняється тим, що складається зі смартбоксу, ноутбука і спеціального програмного забезпечення, і в автомобілі, який рухається, бензин та повітря надходять у смартбокс за межами салону автомобіля, дані про продуктивність подачі бензину, тиску бензину в рампі і на форсунках та розрідженні у впускному колекторі екологічно і пожежобезпечно у вигляді цифрових сигналів передаються зі смартбоксу по радіоканалу Bluetooth на ноутбук в салон автомобіля, в реальному часі у вигляді осцилограм і цифрових значень одночасно виводяться на екран ноутбука для моніторингу та проставляння маркерів часу в моменти ривків та смикання автомобіля, запам'ятовуються ноутбуком і в подальшому відтворюються з метою аналізу, на підставі якого швидко з високим ступенем достовірності може бути визначено діагноз системи подачі бензину і локалізовано її дефект. 4 UA 90747 U 5 UA 90747 U 6 UA 90747 U 7 UA 90747 U 8 UA 90747 U 9 UA 90747 U 10 UA 90747 U 11 UA 90747 U 12 UA 90747 U 13 UA 90747 U 14 UA 90747 U 15 UA 90747 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 16