Ученые Пермского политеха разрабатывают систему определения неисправности двигателя с помощью Bluetooth
04.03.2025
В большинстве транспортных средств отсутствует система своевременного распознавания неисправностей автомобильного двигателя. Это может привести к серьезным последствиям, например, отказу силового агрегата. Проблемы на ранней стадии можно определить виброакустическим методом: т.е проанализировав шумы в машине с помощью специальных устройств. Существующие приборы с подобным действием обладают рядом недостатков, таких как громоздкость, отсутствие онлайн-передачи данных, неточность и т.д. Ученые Пермского политеха разработали вариант такой системы, дополненный технологией Bluetooth. Само устройство в будущем поможет анализировать несвойственные машине звуки и определять проблемы в двигателе, а также их точечное местонахождение.
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 3 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 3 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.
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 3 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 3 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.
Марина Осипова © Вечерние ведомости
Читать этот материал в источнике
Читать этот материал в источнике
Жителя Кировграда будут судить за истязание сына
Четверг, 21 августа, 13.21
Вечерняя поездка на мотоцикле за городом обернулась для жителя Серова аварией
Четверг, 21 августа, 12.54
Жительница Верхней Пышмы отсудила у банка «исчезнувшие» в банкомате 200 тысяч рублей
Четверг, 21 августа, 11.25