Создана система определения неисправности двигателя с помощью Bluetooth

Статья опубликована в материалах Международной конференции «Инновационные технологии. Теория, инструменты, практика». Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

На двигатель автомобиля в процессе эксплуатации приходятся повышенные нагрузки, что приводит к различным неисправностям. Для предотвращения негативных последствий нужно регулярно контролировать его работу и вовремя устранять возникшие неполадки. Опытные автовладельцы знают, что многие такие проблемы можно выявить на раннем этапе, необходимо лишь прислушиваться к нестандартным звукам, доносящимся из мотора. Однако более эффективным и безопасным будет определить их путем вычисления на приборах. Удары металла или стук, грохот пружин клапанов, колец поршней, свист, а также шум «швейной машины» – все это можно проанализировать с помощью специальных приборов виброакустическим методом.

В наше время существует по меньшей мере три таких устройства, но все они имеют свои недостатки. Первое из них – стетоскоп для диагностики автомобиля на слух. Его надевает человек и «прослушивает» шумы, как врач – хрипы пациента. Но, не у всех автомехаников большой опыт для правильного определения проблемы, к тому же отслеживать таким образом изменение звука под капотом при движении автомобиля невозможно.

Второй аналог – портативный анализатор сигналов шума и вибраций Sonoscout 2.0. Он не передает данные онлайн и требует подключения через USB, а также не определяет конкретное место, в котором находится проблема, поэтому понадобятся дополнительные замеры. Третий прибор – «Ассистент». Он измеряет инфра-, ультра- и обычный звук, общую и локальную вибрацию в соответствии со стандартами, однако слишком велик для установки в автомобиль.

Ученые Пермского Политеха разрабатывают компактную систему устройства для анализа шумов в машине с технологией Bluetooth. В отличие от аналогов она не занимает много места и сможет располагаться под капотом.

– На данном этапе мы написали код для сбора и обработки информации и создали схему из трех готовых датчиков с микрофонами, которая с помощью контроллеров передает данные через Bluetooth в компьютерную программу Matlab. Там сигнал преобразуется и строится три графика частот, которые сравнивают с показателями функционирования автомобиля без поломки. Изменение одного из них означает сбой в определенных деталях двигателя. При стабильной работе на мониторе видно преобладание высоких частот, а при неисправной – низких. Сдвиг их амплитуды тоже может быть сигналом о нештатной работе узла, – комментирует Каролина Каплина, студент кафедры «Автоматика и телемеханика», ПНИПУ.

– Для подтверждения эффективности собранной схемы мы провели эксперимент при нормальных погодных условиях, установив датчики под капотом двух идентичных автомобилей – исправного и с серьезным износом двигателя. Приборы успешно зафиксировали звуковые колебания работы силовых агрегатов и показали, что их амплитуды отличаются примерно на 1279 единиц. При этом разница в частотном анализе составила всего 15 ДБ. Подобные цифры говорят о том, что двигатель нуждается в сервисном обслуживании для предотвращения негативных последствий, – поясняет Александр Тур, доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, кандидат технических наук.

Политехники полагают, что внедрение такой системы в перспективе может нести серьезную экономическую выгоду. Водители сэкономят средства, если установят устройство заранее и благодаря ему преждевременно устранят маленькую неполадку. Замена одной сбоящей детали в сравнении с глобальным ремонтом автомобиля после ДТП может снизить траты на 70-90%.

Разработка ученых Пермского Политеха приняла участие в акселераторе, где собрала много положительных отзывов и обратной связи. Результатами исследования уже потенциально заинтересовались три компании в приборостроительной и машиностроительной отрасли. В перспективе предлагаемый прибор не только снизит финансовые потери автомобилистов, но и уменьшит риск непредвиденных отказов двигателей, а соответственно – возникновения ДТП.

ПНИПУ

1027 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше