СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ СВОЙСТВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, ДОРОЖНЫХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано на транспорте и при эксплуатации дорожных и сельскохозяйственных машин.

Известен способ определения тягово-скоростных свойств сельскохозяйственных машин по величине силы сопротивления движению, рассчитываемой на основе результатов измерения углового ускорения коленчатого вала двигателя при максимальной подаче топлива в условиях разгона машины с нагрузкой и без нагрузки [1].

Известный способ предусматривает выполнение разгонов сельскохозяйственной машины при полном приведении в действие органа управления подачей топлива в загруженном и незагруженном состоянии с подсоединенным к машине прибором типа ИМД для бесстендовой проверки двигателей на неустановившихся режимах. В процессе разгона контролируют ускорение коленчатого вала двигателя, а по величине ускорения оценивают тягово-скоростные свойства сельскохозяйственной машины.

Недостатком известного способа является его неприменимость в условиях выполнения работы транспортными средствами, дорожными и сельскохозяйственными машинами ввиду необходимости использования специализированных средств измерений, создания особых тестовых режимов работы проверяемой машины с нагрузкой и без нагрузки, чрезмерной трудоемкости и невозможности автоматизации определения тягово-скоростных свойств.

Наиболее близким техническим решением является способ определения тягово-скоростных свойств сельскохозяйственных машин по величине силы сопротивления движению, рассчитываемой на основе результатов измерения ускорения машины при максимальной подаче топлива в условиях разгона с нагрузкой и без нагрузки [2].

Известный способ предусматривает выполнение разгонов сельскохозяйственной машины при полном приведении в действие органа управления подачей топлива в загруженном и незагруженном состоянии с подсоединенным к машине путеизмерительным устройством «пятое колесо». В процессе разгона контролируют ускорение машины, а по величине ускорения при разгоне оценивают тягово-скоростные свойства сельскохозяйственной машины.

Недостатком известного способа является его чрезмерная трудоемкость и невозможность автоматизации определения тягово-скоростных свойств ввиду необходимости обязательного участия оператора в использовании специализированных средств измерений, в создании особых тестовых режимов работы проверяемой машины.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение автоматическим контролем тягово-скоростных свойств транспортного средства или машины, позволяющим непосредственно в процессе выполнения работы выявлять неисправности двигателя и трансмиссии на ранних стадиях их развития.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе автоматического контроля тягово-скоростных свойств транспортных средств, дорожных и сельскохозяйственных машин, заключающемся в том, что в процессе разгона контролируют ускорение загруженного и незагруженного транспортного средства или машины при полном приведении в действие органа управления подачей топлива, а по величине ускорения оценивают тягово-скоростные свойства, согласно изобретению предварительно задают допускаемые для выполнения контроля интервалы начальной скорости разгона и минимальную продолжительность полного приведения в действие органа управления подачей топлива, а диапазоны возможного изменения при эксплуатации загрузки транспортного средства или машины, наружной температуры и температуры моторного масла делят на интервалы, дополнительно контролируют начальную скорость разгона и положение органа управления подачей топлива, продолжительность полного приведения в действие органа управления подачей топлива, загрузку транспортного средства или машины, наружную температуру и температуру моторного масла при условиях соответствия начальной скорости одному из заданных интервалов и полного приведения в действие органа управления подачей топлива продолжительностью не менее заданной оценивают тягово-скоростные свойства транспортного средства или машины в каждом из сочетаний интервалов начальной скорости разгона, загрузки, наружной температуры и температуры моторного масла по результатам сравнения ускорения при разгоне с полностью приведенным в действие органом управления подачей топлива с значением ускорения, зарегистрированным на начальном этапе эксплуатации транспортного средства или машины и после замены или капитального ремонта двигателя для того же сочетания интервалов начальной скорости, загрузки, наружной температуры и температуры моторного масла.

Исключение участия оператора в контроле тягово-скоростных свойств транспортных средств или машин достигается сочетанием перенесения контроля непосредственно в процесс выполнения работы, когда водитель по необходимости выполняет разгоны транспортного средства или машины, например, при выполнении маневра обгон, с автоматизацией выполнения контроля.

Способ автоматического контроля тягово-скоростных свойств транспортных средств, дорожных и сельскохозяйственных машин состоит в том, что в процессе разгона контролируют ускорение загруженного и незагруженного транспортного средства или машины при полном приведении в действие органа управления подачей топлива. В режиме разгона с максимальной подачей топлива двигатель транспортного средства или машины выводится на предельный для каждого диапазона начальной скорости режим работы, при котором наиболее явно проявляются неисправности, снижающие тягово-скоростные свойства.

Тягово-скоростные свойства при этом оценивают по величине ускорения разгона транспортного средства или машины при полном приведении в действие органа управления подачей топлива. Параметр максимально достижимого ускорения в каждом интервале начальной скорости разгона наиболее объективно отражает уровень тягово-скоростных свойств и позволяет своевременно выявить их снижение.

Предварительно задают допускаемые для выполнения контроля интервалы начальной скорости разгона. Это необходимо для обеспечения сопоставимости результатов измерения ускорения при разгоне, полученных при отличающихся для разных значений начальной скорости величинах крутящего момента двигателя.

Кроме того, предварительно задают допускаемые для выполнения контроля минимальную продолжительность полного приведения в действие органа управления подачей топлива. Это требуется для исключения контроля при непродолжительных разгонах транспортного средства или машины, в которых ускорение не успело достигнуть своего наибольшего значения.

Диапазоны возможного изменения при эксплуатации загрузки транспортного средства или машины, наружной температуры и температуры моторного масла делят на интервалы. Тем самым обеспечивается возможность автоматического накопления базовых значений ускорения транспортного средства или машины и их последующее сравнение с фактическими значениями ускорения, каждое из которых соответствует одному определенному сочетанию интервалов показателей загрузки транспортного средства или машины, наружной температуры и температуры моторного масла.

В процессе предварительного накопления базовых значений ускорения и при эксплуатации при контроле тягово-скоростных свойств транспортных средств или машин дополнительно контролируют начальную скорость разгона и положение органа управления подачей топлива, продолжительность полного приведения в действие органа управления подачей топлива, загрузку транспортного средства или машины, наружную температуру и температуру моторного масла при условиях соответствия начальной скорости одному из заданных интервалов и полного приведения в действие органа управления подачей топлива продолжительностью не менее заданной. Этим обеспечивается наибольшая объективность оценки тягово-скоростных свойств по ускорению, позволяющая индивидуализировать получаемые оценки для каждого сочетания влияющих на ускорение факторов, в том числе, загрузки транспортного средства или машины, наружной температуры и температуры моторного масла. Одновременно достигается единообразие условий контроля, включая интервал начальной скорости и степень приведения в действие органа управления подачей топлива.

Тягово-скоростные свойства транспортного средства или машины оценивают в каждом из сочетаний интервалов начальной скорости разгона, загрузки, наружной температуры и температуры моторного масла. Это повышает достоверность контроля тягово-скоростных свойств.

Тягово-скоростные свойства транспортного средства или машины оценивают по соответствию результатов сравнения ускорения при разгоне с полностью приведенным в действие органом управления подачей топлива с значением ускорения, зарегистрированным на начальном этапе эксплуатации транспортного средства или машины и после замены или капитального ремонта двигателя для того же сочетания интервалов начальной скорости, загрузки, наружной температуры и температуры моторного масла. Этим достигается получение оценок, максимально чувствительных к появлению неисправностей, ухудшающих тягово-скоростные свойства транспортных средств и машин.

Предварительно производят на начальном этапе эксплуатации и затем повторяют после замен или капитального ремонта двигателя накопление базовых значений ускорения при разгоне с максимальной подачей топлива при возможных сочетаниях заранее установленных интервалов начальной скорости движения, загрузки транспортного средства, наружной температуры и температуры моторного масла. Этим обеспечивается минимизация повторения предварительной регистрации базовых значений ускорения, необходимых для выполнения контроля.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структура бортового программно-аппаратного комплекса для автоматического контроля тягово-скоростных свойств транспортных средств, дорожных и сельскохозяйственных машин. На фиг. 2 схематически изображен график зависимости положения S органа управления подачей топлива от времени при разгоне с максимальной подачей топлива от начальной скорости V₀. На фиг. 3 схематически изображены графики одновременного изменения скорости движения V и ускорения J транспортного средства или машины при разгоне с максимальной подачей топлива. На фиг. 4 схематически изображены графики, отображающие загрузку G транспортного средства и наружную температуру Т, остающиеся практически неизменными в процессе разгона. График изменения температуры моторного масла для упрощения иллюстрации на фиг. 4 не показан.

На чертежах использованы следующие буквенные обозначения:

На графике фиг. 2 отмечены положение s_max полностью приведенного в действие органа управления подачей топлива и продолжительность Δt_s полного приведения в действие органа управления подачей топлива.

На фиг. 3 на графике скорости V отмечены пунктиром и обозначены соответственно Δv₁, Δv₂, Δv₃, …, Δv_k интервалы значений начальной скорости разгона, для которых программно-аппаратный комплекс предварительно накапливает базовые значения ускорения j₀ транспортного средства или машины при разгоне с максимальной подачей топлива. На этом же графике обозначена начальная скорость V₀ при разгоне транспортного средства или машины.

На графиках фиг. 4 диапазоны возможного изменения загрузки G транспортного средства и наружной температуры Т разделены на интервалы, отмеченные пунктиром и обозначенные соответственно g₁, g₂, g₃, …, g_n и e₁, e₂, e₃, …, e_m. Способ автоматического контроля тягово-скоростных свойств транспортных средств, дорожных и сельскохозяйственных машин осуществляют в автоматическом режиме с использованием бортового программно-аппаратного комплекса, размещаемого на каждом транспортном средстве или машине. В состав бортового программно-аппаратного комплекса входят датчики 1 скорости и 2 ускорения транспортного средства или машины, датчик 3 положения органа управления подачей топлива, датчик 4 загрузки транспортного средства или машины, датчик 5 наружной температуры, датчик 6 температуры моторного масла, выходы которых через соответствующие интерфейсы 7-12 связаны со входами микропроцессора 13, к другому входу которого через интерфейс 14 подсоединен таймер 15. Микропроцессор 13 снабжен программным обеспечением 16 и блоком 17 памяти, а через интерфейс 18 связан с выходом 19 бортового программно-аппаратного комплекса для выдачи данных во внешнюю информационную систему.

В качестве датчиков 1 скорости и 2 ускорения транспортного средства или машины, датчика 3 положения органа управления подачей топлива, датчик 4 загрузки транспортного средства или машины, датчика 5 наружной температуры и датчика 6 температуры моторного масла могут быть использованы соответствующие штатные датчики транспортного средства или машины, снабженные схемами обработки их сигналов и преобразования в цифровой код микропроцессора 13.

Способ автоматического контроля тягово-скоростных свойств транспортных средств, дорожных и сельскохозяйственных машин реализуется следующим образом.

В блок памяти 15 вносят задаваемую величину Δt₀ минимальной продолжительности полного приведения в действие органа управления подачей топлива и показанные на фиг. 3 задаваемые границы интервалов Δv₁, Δv₂, Δv₃, …, Δv_k начальной скорости разгона, приведенные на фиг. 4 задаваемые границы интервалов соответственно g₁, g₂, g₃, …, g_n загрузки транспортного средства и e₁, е₂, е₃, …, e_m наружной температуры, а также температуры моторного масла, которые не показаны на фиг. 4.

Контроль тягово-скоростных свойств транспортного средства или машины бортовой программно-аппаратный комплекс автоматически производит только при определенных сочетаниях заранее заданных интервалов, в которые при эксплуатации случайным образом одновременно попадают показатели скорости движения, загрузки транспортного средства или машины, наружной температуры и температуры моторного масла.

Предварительно при рабочем функционировании на начальном этапе эксплуатации транспортного средства или машины и после замены или капитального ремонта двигателя накапливают в автоматическом режиме базовые значения j₀ наибольшего ускорения при разгоне транспортного средства или машины для последующего сравнения с полученными при контроле тягово-скоростных свойств в условиях последующей рядовой эксплуатации. При этом микропроцессор 13 получает от датчика 1 сигнал скорости и сравнивает его с занесенными в блок памяти 15 границами заданных интервалов Δv₁, Δv₂, Δv₃, …, Δv_k. При условии соответствия скорости одному из заданных интервалов бортовой программно-аппаратный комплекс начинает цикл контроля тягово-скоростных свойств, в процессе которого микропроцессор 13 контролирует величину S приведения в действие органа управления подачей топлива и, при условии полного приведения в действие последнего, когда S=s_max, начинает отсчет с помощью таймера 17 и при посредстве интерфейса 16 продолжительности Δt_s полного приведения в действие органа управления подачей топлива. Полученную величину продолжительности Δt_s полного приведения в действие органа управления подачей топлива микропроцессор 13 сравнивает с заданным минимальным значением Δt₀, занесенным в блок 15 памяти.

При неполном приведении в действие органа управления подачей топлива или при продолжительности полного включения органа управления подачей топлива, меньшей минимального значения Δt₀, цикл контроля тягово-скоростных свойств прекращается до следующего выполнения разгона транспортного средства или машины.

При полном приведении в действие органа управления подачей топлива продолжительностью Δt_s не менее заданной величины Δt₀ микропроцессор 13 обращается посредством интерфейса 8 к датчику 2 ускорения транспортного средства или машины и заносит в качестве базового значения в блок 15 памяти наибольшее ускорение j₀ транспортного средства в режиме разгона при максимальной подаче топлива, показанное на графике фиг. 2.

В начале эксплуатации транспортного средства или машины бортовой программно-аппаратный комплекс продолжает предварительное накопление и регистрацию в блоке памяти 15 значений ускорения j₀ транспортного средства в режиме разгона при максимальной подаче топлива в качестве базовых, каждое из которых соответствует определенному сочетанию интервалов начальной скорости Δv₁, Δv₂, Δv₃, …, Δv_k, загрузки g₁, g₂, g₃, …, g_n транспортного средства, наружной температуры e₁, е₂, е₃, …, e_m и температуры моторного масла. Программно-аппаратный комплекс автоматически повторяет описанную последовательность операций контроля до накопления базовых значений j₀ ускорения для возможных сочетаний заранее установленных интервалов начальной скорости движения, загрузки транспортного средства, наружной температуры и температуры моторного масла.

В процессе последующей рядовой эксплуатации транспортного средства или машины микропроцессор 13 получает сигнал от датчика 1 скорости и сравнивает его с занесенными в блок памяти 15 границами заданных интервалов Δv₁, Δv₂, Δv₃, …, Δv_k. При условии соответствия скорости одному из заданных интервалов микропроцессор 13 начинает цикл контроля тягово-скоростных свойств, контролирует положение органа управления подачей топлива. При каждом разгоне, выявляемом по практически ступенчатому приведению в действие органа управления, микропроцессор 13 фиксирует начальную скорость V₀ транспортного средства или машины и проверяет, достигнуто ли полное приведение в действие органа управления. При условии полного приведения в действие органа управления, когда S=s_max, микропроцессор 13 с помощью таймера 17 и при посредстве интерфейса 16 начинает отсчет продолжительности Δt_s полного приведения в действие органа управления. Полученную при разгоне величину продолжительности Δt_s полного приведения в действие органа управления микропроцессор 13 регистрирует и сравнивает с заданным минимальным значением Δt₀, занесенным в блок 15 памяти.

При условии продолжительности Δt_s полного приведения в действие органа управления подачей топлива не менее заданной величины Δt₀ микропроцессор 13 обращается посредством интерфейса 8 к датчику ускорения 2 транспортного средства или машины и фиксирует поступающие в процессе разгона от датчика 2 значения ускорения J транспортного средства, выделяет наибольшее значение ускорения при разгоне и сравнивает полученное наибольшее значение ускорения с зарегистрированным на начальном этапе эксплуатации транспортного средства или машины или после замены или капитального ремонта двигателя базовым значением j₀, занесенным в блок памяти 15 для соответствующего сочетания интервалов начальной скорости движения, загрузки транспортного средства, наружной температуры и температуры моторного масла.

При последующих разгонах транспортного средства или машины бортовой программно-аппаратный комплекс автоматически повторяет приведенную последовательность операций контроль тягово-скоростных свойств.

В случае снижения полученных в рядовой эксплуатации фактических значений наибольшего ускорения при разгоне транспортного средства или машины над предварительно установленными базовыми значениями, зарегистрированными предварительно при соответствующих сочетаниях интервалов начальной скорости движения, загрузки, наружной температуры и температуры моторного масла, в том числе, на начальном этапе эксплуатации транспортного средства или после замены или капитального ремонта двигателя, микропроцессор 13 регистрирует в блоке 15 памяти результаты сравнения, показатели начальной скорости движения, загрузки транспортного средства, наружной температуры и температуры моторного масла, время и дату для последующей выдачи через интерфейс 16 на выход 17 во внешнюю информационную систему, используемую при технической эксплуатации транспортного средства.

По величине снижения ускорения J при разгоне транспортного средства или машины, количеству регистрируемых случаев снижения, оценивают ухудшение тягово-скоростных свойств транспортного средства или машины. При этом в зависимости от сочетания интервалов начальной скорости движения, загрузки, наружной температуры и температуры моторного масла, при котором выявлено снижение ускорения при разгоне, делают дополнительные выводы о наиболее вероятных причинах нарушения технического состояния транспортного средства или машины.

Использование изобретения обеспечивает минимизацию продолжительности эксплуатации транспортных средств или машин с неисправностями, снижающими тягово-скоростные свойства, за счет чувствительного к появлению неисправностей объективного автоматического контроля и дает тем самым возможность повышения производительности и продления ресурса транспортных средств и машин за счет своевременного выполнения ремонта.

Таким образом, изобретение обеспечивает автоматический контроль тягово-скоростных свойств транспортного средства или машины, позволяющий непосредственно в процессе выполнения работы выявлять неисправности двигателя и трансмиссии на ранних стадиях их развития.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент на изобретение РФ №2 612 950, G01L 5/13, опубл. 14.03.2017. г.

2. Патент на изобретение РФ №2 620 983, G01L 5/13, G01M 17/007, опубл. 30.05.2017 г. (прототип).