Способы экспресс-диагностики тупиковой системы подачи бензина и контура низкого давления автомобильного инжекторного ДВС Российский патент 2019 года по МПК F02M65/00 G01M15/02 G01M15/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Способы экспресс-диагностики (ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения, табл. 1, п. 12) относятся к области технической диагностики тупиковой (без рециркуляции) системы подачи бензина (СПБ) к топливной рампе (TP) автомобильного инжекторного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), оснащенного системой впрыска бензина (СВБ) во впускной тракт (ВТ) ДВС, и контура низкого давления (КНД) к топливному насосу высокого давления (ТНВД) автомобильного инжекторного ДВС, оснащенного системой непосредственного впрыска (СНВ) бензина в цилиндры ДВС, что согласно действующей рубрике Международной патентной классификации МПК-2016.01 относится к классу F02M 65/00 «испытания топливовпрыскивающей аппаратуры систем подачи горючих смесей или их составляющих к ДВС».

В тупиковой СПБ бензин нагревается меньше, чем в рециркуляционной СПБ, благодаря чему нормы по предельной эмиссии паров бензина выполняются легче, и поэтому автомобили с тупиковыми СПБ в настоящее время получили преимущественное распространение. Их СПБ содержат следующие основные компоненты: топливный бак (ТБ), электрический бензонасос (БН), топливные фильтры грубой (ФГО) и тонкой (ФТО) очистки, топливная рампа (TP), регулятор давления (РД), всасывающая (ВМ), напорная (НМ), подающая (ПМ) и сливная (СМ) магистрали (BOSCH. Системы управления бензиновыми двигателями. Пер. с нем. - 1-е русское изд. - М.: ООО «Книжное изд-во «За рулем», 2005, с. 132-134), топливный демпфер (ТД), а также некоторые другие компоненты в отдельных СПБ.

КНД принципиально аналогичен тупиковой СПБ (там же, с. 134), за исключением того, что в его состав не входит TP, вместо БН имеется электрический подкачивающий бензонасос (ПБН), а вместо РД - клапан разгрузочный (КР) или отсечной (КО).

Далее по тексту тупиковая СПБ для краткости именуется «СПБ».

СПБ и КНД являются источниками механической энергии массы бензина для форсунок и ТНВД соответственно благодаря созданному напору, т.е. приращению механической энергии массы бензина между входом и выходом БН и ПБН соответственно (https://ru. wikipedia.org/wiki/Hacoc), поэтому техническое состояние СПБ/КНД является одним из факторов, в решающей степени влияющих на характеристики ДВС. Компоненты СПБ/КНД при эксплуатации непрерывно подвергаются интенсивному износу, снижению напора и подачи (производительности) бензина, увеличению потерь гидравлической мощности от неплотностей, примесей, загрязнений, парогазообразования и кавитации, что негативно влияет на топливодозирование, токсичность отработавших газов (ОГ), функционирование форсунок, ТНВД и в целом ДВС, поэтому совершенствование средств и способов диагностики СПБ и КНД при работе ДВС на месте и в движении является весьма актуальной необходимостью.

Уровень техники

Технический результат диагностирования заключается в быстром, полном и глубоком определении достоверного технического диагноза объекта диагностики (ОД), для чего требуется точная информация о текущих (мгновенных), нормативных и/или эталонных значениях диагностических параметров и признаков. Техническое диагностирование является вероятностным процессом, который осуществляется в условиях ограниченной информации и включает в себя определение текущих значений диагностических параметров и признаков, распознавание вида технического состояния ОД и класса его компонентов, определение и локализацию дефекта, постановку диагноза. Рабочее диагностирование осуществляют без разборки при работе ДВС в движении или на месте, тестовое диагностирование - на месте, зачастую с разборкой (ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения, табл. 1, п.п. 4, 9÷11, 21, 28÷35).

Распознавание заключается в сопоставлении текущих значений диагностических параметров и признаков с нормативными и/или эталонными значениями параметров и признаков, на основании чего делают вывод о наиболее правдоподобном их соответствии и отнесении технического состояния ОД к установленному виду (исправен или нет, работоспособен или нет, функционирующий или нет), а компонента - к установленному классу (работоспособный или дефектный).

Диагноз ОД включает в себя заключения: о техническом состоянии ОД; о дефектном компоненте и дефекте (место, вид, причина); о прогнозируемом техническом состоянии.

Диагностическими параметрами СПБ/КНД являются давление и подача бензина в НМ, разрежение бензина в ВМ, герметичность, а диагностическим признаком -парогазовые пузырьки и пробки в потоке бензина (BOSCH. Системы управления бензиновыми двигателями. Пер. с нем. - 1-е русское изд. - М.: ООО «Книжное изд-во «За рулем», 2005, с. 132, 138; BOSCH. Системы управления дизельными двигателями. Пер. с нем. С40. 1-е русское изд. - М.: ООО «КЖИ «За рулем», 2004, с. 76-78). Достоверный диагноз СПБ/КНД, как и любого источника энергии, возможен лишь при определении множества фактических текущих значений всех диагностических параметров и признаков, а не какого-либо одного. При этом место размещения БН/ПБН и магистралей, устройство топливных разъемов и отводов обусловливает контролепригодность (ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения, табл. 1, п. 14) СПБ/КНД к диагностированию, т.е. приспособленность к определению значений диагностических параметров и признаков в процессе проведения рабочего и тестового диагностирования.

Конструктивной особенностью СПБ и КНД является то, что почти все их компоненты находятся внутри ТБ и зачастую скомпонованы в единый труднодоступный модуль, что делает неконтролепригодной напорную магистраль, доступ к которой посредством современных средств диагностики (СД) возможен лишь при условии осуществления типовых операций (табл. 1), часть которых (Д2, Д3, Д5÷Д7, Д10, Д15) является трудоемкими и пожароопасными. Тестовое воздействие заключается в подаче на электрические клеммы БН/ПБН напряжения от тестового источника напряжения (ТИН).

В случае если вид технического состояния СПБ/КНД определен как работоспособный, технический результат диагностирования ДВС не достигается, и лишь теряется 30÷45 минут рабочего времени. Чтобы минимизировать и потери времени и риски, связанные с пожарной опасностью, выполнение операций согласно табл. 1 должно быть обоснованным, для чего предварительно осуществляют экспресс-диагностирование (там же, п. 12) СПБ/КНД посредством манометра по давлению бензина в подающей магистрали как единственно контролепригодной (Mercedes-Benz A-Class (168) 1,9 А190 2005 Engine code: 166.990, Autodata Limited, Autodata 3.38, 2012 и мн. др. - https://autodata-rus.ru/autodata-torrent-2015-autodata-338-342-344-rus-torrent-skachat-besplatno), что является общепринятым аналогом предлагаемого изобретения. Различные комплекты для измерения давления бензина, включающие манометры с ответными гидравлическими разъемами, устройством сброса давления и адаптерами для подключения к СПБ/КНД широко выпускаются промышленностью и находятся в доступной продаже (https://tiu.ru/Manometr-davleniya-topliva.html и мн. др).

Манометр 1 (фиг. 1) подключают к специальному гидравлическому разъему 2 СПБ/КНД, а при его отсутствии - в разрыв между ПМ и ТР/ТНВД соответственно. Запускают ДВС, дают ему работать на режиме холостого хода 3, и если текущее давление 4 не соответствует нормативному значению 5, вид технического состояния СПБ/КНД определяют как неработоспособный и переходят к осуществлению операций согласно табл. 1. На такое экспресс-диагностирование устанавливают всего 3÷5 мин рабочего времени, однако аналог имеет существенный недостаток, препятствующий достижению технического результата. Он заключается в том, что даже если текущее давление в ПМ соответствует нормативному значению, то это не является достаточным основанием, чтобы определить вид технического состояния СПБ/КНД как работоспособный, так как диагноз любого источника энергии может быть достоверным лишь тогда, когда основан не менее, чем на двух диагностических параметрах; для СПБ/КНД это давление и подача бензина в НМ. Поскольку с помощью аналога определяют лишь давление в ПМ, то через него следует получать косвенную информацию о давлении и подаче в НМ, учитывая, что текущая подача бензина q_п(t) в НМ включает в себя текущий расход бензина q(t) в ПМ (сгорающий в цилиндрах ДВС) и текущий возврат q_в(t) в ТБ: q_п(t)=q(t)+q_в(t); аналогично и соотношение нормативных/эталонных подачи Q_п, расхода Q и возврата Q_в КНД/СПБ: Q_п=Q+Q_в, однако аналог не учитывает расход и его взаимосвязь с подачей, а также связь давления в ПМ с давлением в НМ. В связи с этим, невзирая на небольшое время, затраченное на экспресс-диагностирование, его фактически теряют, так как вероятность достоверного диагноза составляет около 50%, что означает неопределенность технического состояния СПБ/КНД, а, следовательно, практическую бесполезность аналога.

Более близким к изобретению является аналог, предусматривающий косвенную оценку подачи по признаку снижения давления в ПМ. Его реализуют посредством манометра при полной нагрузке ДВС, задавая тем самым максимальный расход; в этом случае вид технического состояния СПБ/КНД определяют как неработоспособный, если текущее давление снижается не менее, чем на 0,1 бар ниже нормативного значения -(https://forum.injectorservice.com.ua/viewtopic.php?f=31&t=9104&р=79571&hilit=bar#p79571). Такой аналог требует 4÷6 мин рабочего времени, однако и он имеет существенный недостаток, препятствующий достижению технического результата. Он заключается в том, что максимальный расход при полной нагрузке ДВС носит кратковременный характер (1÷2 с), и давление в ПМ, как правило, снижается только в случае явной неработоспособности СПБ/КНД, в остальных случаях оно не успевает снизиться не в результате недостаточного расхода (нехватки бензина из-за дефекта подачи), а в силу демпфирующих свойств компонентов СПБ/КНД и шланга 6, определяемых их геометрическими размерами, а также инерционности манометра и удаленности его чувствительного элемента от точки измерения. Кроме того, в большинстве манометров, имеющих требуемый предел диапазона измерения 5÷10 бар, весьма затруднительно определить кратковременное отклонение давления на 0,1 бар, а возможность записи графика текущего давления и последующего его просмотра отсутствует.

Близким к изобретению является аналог, требующий 5÷7 мин рабочего времени, в котором используют электронный датчик давления с записывающим осциллографом, что позволяет в процессе воспроизведения записи осциллограммы обнаружить пульсации давления, а также на холостом ходу ДВС организуют утечку, равную максимальному расходу бензина под нагрузкой (https://forum.injectorservice.com.ua/viewtopic.php?f=1&t=9632&start=15), однако искусственное суммирование двух расходов и отсутствие контроля за их текущими значениями вносит погрешность, препятствующую достижению технического результата.

Кроме того, ни один из аналогов не обладает способностью определять сплошность потока, используя для визуальной индикации парогазовых пузырьков и пробок в потоке бензина прозрачный шланг высокого давления, включенный в ПМ.

Прототипом изобретения является способ экспресс-диагностики, реализуемый за 7÷8 мин рабочего времени посредством Монитора системы подачи бензина (МСПБ) (http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2599879&TypeFile=html; http://injector.fotocrimea.com/mspb. html), который позволяет в процессе воспроизведения записи осциллограммы не только обнаружить незначительные отклонения давления 7 (фиг. 2), но также измерить текущий расход 8 и исчислить число нарушений 9 его сплошности, т.е. количество разрывов потока, обусловленных наличием парогазовых пузырьков и пробок, благодаря наличию датчика подачи, чувствительный элемент которого находится непосредственно на пути потока бензина, в то время как датчик давления, так же, как и в аналогах, в силу демпфирующих свойств компонентов СПБ/КНД и шлангов МСПБ не способен обнаружить флюктуации давления 9, невзирая на максимально приближенный к потоку чувствительный элемент, что подтверждает непригодность аналогов. Вместе с тем, прототип не обладает возможностью определения эталонного расхода конкретных диагностируемых СПБ и КНД, что препятствует распознаванию вида их технического состояния, а, следовательно, и достижению технического результата.

Техническая задача диагностики тупиковой СПБ и КНД могла бы быть полностью и качественно решена с применением способа бортовой диагностики, реализуемого посредством Комплекса бортовой диагностики (КБД) СПБ (http://www1.fips.ru/fips_servl/ fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2608425&TypeFile=html), однако, пока ни один автомобиль в мире подобными КБД не оснащен.

Предлагаемое изобретение в отличие от прототипа позволяет достаточно быстро и достоверно определить вид технического состояния СПБ/КНД, после чего обоснованно перейти к трудоемким и пожароопасным операциям рабочего и/или тестового диагностирования (табл. 1), что обеспечивает достижение технического результата определения достоверного технического диагноза. Оно не известно из уровня техники, для специалиста не следует из уровня техники явным образом, и может быть применено в отрасли автомобильного сервиса, в силу чего является новым, промышленно применимым изобретением, имеющим изобретательский уровень.

Раскрытие изобретения

Принцип изобретения заключается в достоверном, за установленное время 7÷8 мин по ограниченному числу диагностических параметров экспресс-диагностировании СПБ/КНД, посредством которого реализуют диагностическую модель (ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения, табл. 1, п.п. 12, 20), отражающую технические требования к СПБ/КНД по обеспечению инжекторного ДВС потоком бензина, текущие значения параметров которого в любой момент времени t соответствуют нормативным значениям, что математически описывается равенством матриц текущего состояния M(t) и работоспособного состояния М СПБ/КНД:

Матрица работоспособного состояния СПБ/КНД имеет вид:

где S и S_min - нормативное и минимально допустимое значения количества разрывов потока бензина за нормативный период времени Т;

Р, P_min и P_max ^_ нормативное, минимально и максимально допустимые значения давления бензина в подающей магистрали;

Q и Q_min - нормативное и минимально допустимое значения расхода бензина.

Вытекающая из рабочей характеристики БН/ПБН взаимосвязь значений Р и Q такова, что если Р<P_min при Q>Q_min, то это не является достаточным свидетельством неработоспособности СПБ/КНД, поэтому диагностирование в течение периода Т≥1 мин, необходимого для преодоления демпфирующих свойств компонентов СПБ/КНД, должно осуществляться при условии Q=Q_mjn, а матрица работоспособного состояния имеет вид:

Нормативные значения содержатся в нормативно-технической документации (НТД). Если они не указаны в НТД или не известны, то соответствующие элементы матрицы заменяют на известные эталонные значения, а если и они неизвестны, то рассчитывают, исходя из технических характеристик диагностируемых ДВС, СПБ/КНД, а также бензина.

Нормативные значения S_min в НТД не содержатся, однако, исходя из того, что автопроизводители принимают многочисленные технические меры для достижения полной сплошности, эталонным значением следует считать неразрывность потока:

Нормативный диапазон давления в СПБ определяется характеристиками РД:

где Р_рд - нормативное рабочее давление РД;

ΔР_рд - нормативный допуск рабочего давления РД.

Эталонный диапазон давления в СПБ:

Нормативный диапазон давления в КНД определяется характеристиками КР/КО:

где Р_кр - нормативное давление открытия КР/КО;

ΔР_кр - нормативный допуск давления открытия КР/КО.

Эталонный диапазон давления в КНД:

Значение нормативного и эталонного расхода бензина при полной нагрузке ДВС, как правило, неизвестно, поэтому рассчитывают объемный эталонный расход Q_min, который должен обеспечивать номинальную мощность ДВС, л/мин:

где n_н - номинальная частота оборотов коленчатого вала, мин^-1;

μ - коэффициент наполнения цилиндров;

V_h - рабочий объем двигателя, л;

р_вт - абсолютное давление воздуха во впускном тракте, бар;

ρ_в - плотность воздуха на уровне моря при температуре воздуха , кг/м³:

λ - коэффициент избытка кислорода;

L₀ - стехиометрическое отношение массы воздуха к массе бензина;

ρ_б - среднее значение плотности бензинов марки АИ-92, АИ-95, АИ-98 при температуре бензина (ГОСТ Р 51105-97. Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Табл. 1, п. 10), кг/м³:

Если учесть, что номинальная частота оборотов коленчатого вала n_н=6200 мин^-1 (BOSCH. Системы управления бензиновыми двигателями. Пер. с нем. - 1-е русское изд. - М.: ООО «Книжное изд-во «За рулем», 2005, с.. 23, рис. 1), при полной нагрузке на двигатель р_вт≈1 бар, и можно принять тогда в диапазоне температур от -20°С до +80°С:

В ДВС без наддува: с распределенным впрыском μ=0,8÷0,9, с центральным (моно) впрыском μ=0,75÷0,82 (И.В. Алексеев и др. Учебное пособие по курсовому проектированию двигателей внутреннего сгорания, Ч. 1. Методика выполнения теплового расчета. М.: 2004, Ротапринт МАДИ (ГТУ), с. 16, табл. 3.2); для ДВС с наддувом μ>1 (там же, с. 38). Турбокомпрессор с интеркулером может увеличивать плотность воздуха в три раза (https://a.d-cd.net/ee04382s-960.jpg), однако степень наддува ограничивается детонацией, поэтому цилиндры в ДВС с наддувом имеют более низкие степени сжатия, чем в ДВС без наддува той же мощности (BOSCH. Автомобильный справочник: Пер. с англ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004, с. 396), вследствие чего в ДВС с наддувом μ=1,1÷1,23.

На устоявшихся режимах (частичная нагрузка, холостой ход горячего двигателя) для внешнего смесеобразования λ≈1, для внутреннего λ>1. На режиме полной нагрузки при гомогенной смеси систем распределенного впрыска с внешним смесеобразованием λ=0,85÷0,95 (BOSCH. Системы управления бензиновыми двигателями. Пер. с нем. - 1-е русское изд. - М.: ООО «Книжное изд-во «За рулем», 2005, с. 46), при образовании послойного заряда в системах с внутренним смесеобразованием λ≤1 (там же, с. 151), а в системах центрального впрыска λ≤0,85, так как должны компенсироваться потери топлива на конденсацию и образование пристеночного слоя в длинном впускном тракте.

Эталонный диапазон расхода с учетом погрешностей расчета и измерений:

С учетом (3)÷(5), (9)÷(11) матрица работоспособного состояния СПБ:

С учетом (3), (4), (7), (8)÷(11) матрица работоспособного состояния КНД:

Матрица M(t) текущего состояния СПБ/КНД:

где s_t - текущее количество разрывов потока бензина за период времени 0…t;

p(t) - текущее давление в ПМ в момент времени t;

q(t) - текущий расход в момент времени t.

Итоговая матрица М(Т) текущих состояний СПБ/КНД за период диагностирования Т:

где s_T - общее количество разрывов потока бензина за период T;

p_min(t) ^_ минимальное текущее давление в ПМ в момент времени t за период T;

q(t) - текущий расход в момент времени t.

Разрывом потока бензина является парогазовый пузырек/пробка, а диагностическим признаком разрыва - значительное мгновенное снижение текущего расхода бензина:

Техническое состояние СПБ/КНД определяют как работоспособное, если:

Техническое состояние СПБ/КНД определяют как неработоспособное, если:

Способы экспресс-диагностики тупиковой СПБ и КНД инжекторного ДВС реализуются посредством МСПБ и заключаются в последовательном выполнении диагностом ручных, а МСПБ автоматических диагностических операций, и зависят от типа ДВС и вида его технического состояния: на запускающемся ДВС осуществляют рабочее диагностирование с работой ДВС на месте; на незапускающемся ДВС осуществляют тестовое диагностирование с активацией БН/ПБН путем подачи на его электрические клеммы номинального напряжения.

Способ экспресс-диагностики тупиковой СПБ запускающегося ДВС реализуют путем рабочего экспресс-диагностирования, для чего составляют матрицу работоспособного состояния СПБ М (12) путем придания значений S_min=0 (4), нормативного диапазона давления (5), а если оно не известно, то эталонного диапазона давления (6) и эталонного диапазона расхода Q (11). Затем отключают ПМ от TP, подключают входной и выходной топливные штуцеры МСПБ соответственно к ПМ и дополнительному топливному шлангу (ДТШ), противоположный конец которого заводят в заправочную горловину ТБ для отведения бензина. К TP подключают шланг тестовой системы (ТС) подачи бензина, включают ТС и по индикатору давления ТС устанавливают давление бензина в TP, равное нормативному рабочему давлению РД Р_рд. В качестве ТС может быть использован стенд для очистки форсунок, имеющий соответствующие технические возможности и заправленный бензином. Зажимы «крокодил» МСПБ подключают к клеммам бортовой сети автомобиля, запускают на ПК программу МСПБ, устанавливают связь между МСПБ и ПК по радиоканалу Bluetooth, включают запись текущих диагностических параметров. Осуществляют пуск ДВС от ТС и его работу на месте. Вращая рукоятку крана проходного (КП) МСПБ, устанавливают по монитору ПК текущий расход бензина q(t) равным эталонному расходу Q (11), дают двигателю работать на частоте 3000÷4000 мин^-1 не менее 1 мин и осуществляют при этом мониторинг в реальном времени таких одновременно записываемых параметров, как текущее давление бензина в ПМ p(t) и расход q(t). Выключают зажигание автомобиля, ТС и запись параметров, сохраняют файл с записанными текущими параметрами, открывают и воспроизводят его в режиме стоп-кадра и на основе его анализа составляют итоговую матрицу текущих состояний СПБ М(Т) (15), в которую включают значение s_T как общее количество разрывов потока бензина, определяемых согласно (16), минимальное значение текущего давления p_min(t) и соответствующее ему текущее значение расхода q(t). Сопоставляя итоговую матрицу текущих состояний с матрицей работоспособного состояния, распознают вид технического состояния: СПБ работоспособна, если матрицы равны (17); СПБ неработоспособна, если матрицы не равны (18), т.е. если хотя бы один элемент одной матрицы не равен соответствующему элементу другой матрицы, что позволяет обоснованно перейти к трудоемким и пожароопасным операциям согласно табл. 1 по демонтажу компонентов СПБ, поиску, распознаванию и локализации ее дефекта.

Способ экспресс-диагностики КНД запускающегося ДВС реализуют путем рабочего экспресс-диагностирования. Способ аналогичен способу экспресс-диагностики тупиковой СПБ запускающегося ДВС, за исключением того, что: составляют матрицу работоспособного состояния КНД (13), в которую включают значение нормативного диапазона давления (7), а если оно не известно, то эталонного диапазона давления (8); ПМ отключают от ТНВД; ТС подключают к ТНВД; в ТС устанавливают давление бензина, равное нормативному рабочему давлению КР Р_кр; распознают вид технического состояния КНД.

Способы экспресс-диагностики СПБ/КНД незапускающегося ДВС реализуют путем тестового экспресс-диагностирования. Способы аналогичны способам экспресс-диагностики СПБ/КНД запускающегося ДВС соответственно, за исключением того, что активацию соответственно БН/ПБН осуществляют не путем пуска ДВС от ТС, а посредством подачи на электрические клеммы БН/ПБН номинального напряжения от ТИН при выключенном зажигании автомобиля, после чего устанавливают текущий расход бензина q(t) равным эталонному расходу Q и дают БН/ПБН работать не менее 1 мин.

Каждый из способов требует на 2÷3 мин больше рабочего времени, чем прототип -это время, необходимое для подключения ТС/ТИН и работы ДВС/БН или ПБН, однако высокая степень достоверности диагноза не только компенсирует затраты времени, но и фактически дает его экономию.

Технический результат изобретения объективно проявляется в следующих технических эффектах, явлениях и свойствах: без больших трудозатрат обеспечено достоверное определение вида технического состояния СПБ/КНД и обоснование необходимости перехода к трудоемким и пожароопасным операциям (табл. 1) по демонтажу компонентов СПБ/КНД, поиску, распознаванию и локализации дефекта.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Общепринятый аналог изобретения: 1 - манометр; 2 - гидравлический разъем TP; 3 - режим работы ДВС холостой ход; 4 - текущее значение давления в ПМ; 5 -нормативное давление; 6 - шланг манометра.

Фиг. 2. Рабочее диагностирование рециркуляционной СПБ посредством МСПБ (инверсный скриншот): 7 - график текущего давления в ПМ; 8 - значение текущей подачи; 9 - разрывы потока бензина.

Фиг. 3. Рабочее экспресс-диагностирование тупиковой СПБ: 10 - атмосферный ДВС; 11 - МСПБ; 12 - входной топливный штуцер МСПБ; 13 - TP; 14 - ПМ; 15 - выходной топливный штуцер МСПБ; 16 - ДТШ; 18 - рукоятка крана проходного МСПБ; 19 - ТС; 20 - выходной топливный штуцер ТС; 21 - регулятор давления ТС; 22 - манометр ТС; 23 -монитор персонального компьютера; 24 - график текущего давления в ПМ; 25 - график текущего расхода; 26 - маркер.

Фиг. 4. Рабочее экспресс-диагностирование тупиковой СПБ: 16 - ДТШ; 17 -заправочная горловина ТБ.

Фиг. 5. Рабочее экспресс-диагностирование тупиковой СПБ посредством МСПБ (инверсный скриншот): 24 - график текущего давления в ПМ; 25 - график текущего расхода; 26 - маркер.

Осуществление изобретения

Достигнутый технический результат подтвержден экспериментальными данными, полученными при экспресс-диагностировании тупиковых СПБ и КНД инжекторных ДВС различных автомобилей.

В качестве примера показана реализация способа экспресс-диагностики путем рабочего экспресс-диагностирования тупиковой СПБ атмосферного ДВС 10 (фиг. 3) рабочим объемом V_h=1,5 л, с рабочим давлением РД Р_рд=300 кПа (3,0 бар) при температуре всасываемого воздуха +23°С.

Составляют матрицу М работоспособного состояния диагностируемой СПБ:

- вычисляют эталонный диапазон давления (6), кПа:

- вычисляют эталонный расход (10), л/мин:

- вычисляют эталонный диапазон расход (11), л/мин:

- заполняют матрицу работоспособного состояния СПБ (12):

МСПБ 11 располагают в подкапотном пространстве, его входной бензиновый штуцер 12 подключают к отключенному от топливной рампы 13 концу подающей магистрали 14, выходной бензиновый штуцер МСПБ 15 подключают к дополнительному топливному шлангу 16, противоположный конец которого вводят в заправочную горловину 17 (фиг. 4) топливного бака для отвода бензина из МСПБ. Рукоятку 18 крана проходного МСПБ (фиг. 3) поворачивают в закрытое положение.

В качестве тестовой системы подачи бензина 19 применен стенд для очистки форсунок, имеющий возможность регулировки давления, выходной штуцер 20 которого подключают к TP 13, а регулятором давления 21 по манометру 22 тестовой системы выставляют текущее давление в ПМ равным нормативному давлению РД:.

Включают ТС, запускают двигатель и удерживают его частоту оборотов 3000÷4000 мин^-1, что необходимо для создания необходимого напряжения на клеммах БН.

Запускают программу МСПБ, включают запись текущих диагностических параметров, на экране монитора 23 ПК записываются текущие значения давления ПМ 24 и расхода 25. Плавно открывая кран проходной рукояткой 18, устанавливают значение текущего расхода q(t) равным эталонному расходу Q и удерживают его в течение не менее 1 мин работы двигателя.

Выключают двигатель. Сохраняют файл записи текущих диагностических параметров в памяти ПК. Открывают файл и воспроизводят запись в режиме стоп-кадра, анализируют его, по графику расхода 25 (фиг. 5) подсчитывают общее количество разрывов s_T потока бензина и, передвигая маркер 26, определяют точку t, в которой текущее значение давления 24 минимально p_min(t), и соответствующее ему текущее значение расхода q(t) 25, после чего полученные значения вписывают в итоговую матрицу М(Т) текущих состояний СПБ (15):

Из сравнения матриц (22) и (23) делают вывод об их неравенстве (18):

на основании чего определяют диагноз: СПБ неработоспособна, необходим переход к выполнению диагностических операций согласно табл. 1. На экспресс-диагностирование затрачено 7 мин рабочего времени.

Предлагаемые способы экспресс-диагностики обеспечивают быстрое и достоверное рабочее и тестовое экспресс-диагностирование тупиковой СПБ и КНД инжекторных ДВС рабочим объемом от 0,8 л и выше при минимальных затратах рабочего времени и обоснованный переход к трудоемким и пожароопасным диагностическим операциям.

Изобретение относится к области контроля и диагностики тупиковой системы подачи бензина (СПБ) и контура низкого давления (КНД) автомомбильных инжекторных ДВС. Технический результат заключается в быстром и достоверном экспресс-диагностировании СПБ/КНД посредством монитора системы подачи бензина (МСПБ), который подключают между подающей магистралью и заправочной горловиной топливного бака, а топливную рампу или топливный насос высокого давления подключают к тестовой системе подачи бензина, от которой пускают ДВС, а, если он не запускается, активируют электробензонасос от тестового источника напряжения (ТИН). На высоких оборотах ДВС или при номинальном напряжении ТИН краном проходным МСПБ устанавливают эталонный расход полной нагрузки ДВС, при котором в течение не менее 1 минуты записывают графики текущих значений расхода и давления бензина, воспроизводят запись, на основании анализа графиков составляют итоговую матрицу текущих состояний СПБ/КНД и сравнивают ее с предварительно составленной матрицей работоспособного состояния СПБ/КНД. Если матрицы равны, определяют техническое состояние СПБ/КНД как работоспособное, а, если неравны, как неработоспособное, что позволяет обоснованно перейти к трудоемким и пожароопасным операциям по демонтажу компонентов СПБ/КНД, поиску, распознаванию и локализации дефекта. 4 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Способ экспресс-диагностики тупиковой системы подачи бензина (СПБ) запускающегося автомобильного инжекторного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), оснащенного системой впрыска бензина (СВБ) во впускной тракт (ВТ), посредством монитора системы подачи бензина (МСПБ), включающий подключение МСПБ к подающей магистрали (ПМ) и бортовой сети автомобиля, запуск программы МСПБ на персональном компьютере (ПК), установление связи между МСПБ и ПК по радиоканалу Bluetooth, пуск и работу ДВС на месте, мониторинг на ПК в реальном времени и запись одновременно таких текущих значений диагностических параметров, как давление бензина в ПМ и расход бензина, сохранение записанного файла, его последующее воспроизведение и анализ значений параметров, отличающийся тем, что включает составление матрицы работоспособного состояния СПБ, состоящей из элементов эталонного количества разрывов потока бензина, нормативного или эталонного диапазона давления бензина и эталонного диапазона расхода бензина, отведение бензина из МСПБ через дополнительный топливный шланг (ДТШ) в заправочную горловину топливного бака (ТБ), подключение топливной рампы (TP) к тестовой системе (ТС) подачи бензина под давлением, равным нормативному рабочему давлению регулятора давления (РД) топлива диагностируемой СПБ, работу ДВС на частоте оборотов 3000÷4000 мин^-1, установку посредством крана проходного (КП) МСПБ текущего расхода, равного эталонному расходу, и запись текущих значений диагностических параметров в течение не менее 1 мин, составление на основе их анализа итоговой матрицы текущих состояний СПБ, сопоставление ее с матрицей работоспособного состояния и при равенстве матриц определение технического состояния СПБ как работоспособное, а при неравенстве - как неработоспособное, что позволяет обоснованно перейти к трудоемким и пожароопасным операциям по демонтажу компонентов СПБ, поиску, распознаванию и локализации дефекта.

2. Способ экспресс-диагностики тупиковой СПБ незапускающегося автомобильного инжекторного ДВС, оснащенного СВБ в ВТ, посредством МСПБ, включающий подключение МСПБ к ПМ и бортовой сети автомобиля, запуск программы МСПБ на ПК, установление связи между МСПБ и ПК по радиоканалу Bluetooth, подачу на электрические клеммы электрического бензонасоса (БН) номинального напряжения от тестового источника напряжения (ТИН) при выключенном зажигании автомобиля, мониторинг на ПК в реальном времени и запись одновременно таких текущих значений диагностических параметров, как давление бензина в ПМ и расход бензина, сохранение записанного файла, его последующее воспроизведение и анализ значений параметров, отличающийся тем, что включает составление матрицы работоспособного состояния СПБ, состоящей из элементов эталонного количества разрывов потока бензина, нормативного или эталонного диапазона давления бензина и эталонного диапазона расхода бензина, отведение бензина из МСПБ через ДТШ в заправочную горловину ТБ, установку посредством КП МСПБ текущего расхода, равного эталонному расходу, работу БН и запись текущих значений диагностических параметров в течение не менее 1 мин, составление на основе их анализа итоговой матрицы текущих состояний СПБ, сопоставление ее с матрицей работоспособного состояния и при равенстве матриц определение технического состояния СПБ как работоспособное, а при неравенстве - как неработоспособное, что позволяет обоснованно перейти к трудоемким и пожароопасным операциям по демонтажу компонентов СПБ, поиску, распознаванию и локализации дефекта.

3. Способ экспресс-диагностики контура низкого давления (КНД) запускающегося автомобильного инжекторного ДВС, оснащенного системой непосредственного впрыска (СНВ) бензина, посредством МСПБ, включающий подключение МСПБ к ПМ и бортовой сети автомобиля, запуск программы МСПБ на ПК, установление связи между МСПБ и ПК по радиоканалу Bluetooth, пуск и работу ДВС на месте, мониторинг на ПК в реальном времени и запись одновременно таких текущих значений диагностических параметров, как давление бензина в ПМ и расход бензина, сохранение записанного файла, его последующее воспроизведение и анализ значений параметров, отличающийся тем, что включает составление матрицы работоспособного состояния КНД, состоящей из элементов эталонного количества разрывов потока бензина, нормативного или эталонного диапазона давления бензина и эталонного диапазона расхода бензина, отведение бензина из МСПБ через ДТШ в заправочную горловину ТБ, подключение топливного насоса высокого давления (ТНВД) к ТС под давлением, равным нормативному рабочему давлению клапана разгрузочного (КР) диагностируемого КНД, работу ДВС на частоте оборотов 3000÷4000 мин^-1, установку посредством КП МСПБ текущего расхода, равного эталонному расходу, и запись текущих значений диагностических параметров в течение не менее 1 мин, составление на основе их анализа итоговой матрицы текущих состояний КНД, сопоставление ее с матрицей работоспособного состояния и при равенстве матриц определение технического состояния КНД как работоспособное, а при неравенстве - как неработоспособное, что позволяет обоснованно перейти к трудоемким и пожароопасным операциям по демонтажу компонентов КНД, поиску, распознаванию и локализации дефекта.

4. Способ экспресс-диагностики КНД незапускающегося автомобильного инжекторного ДВС, оснащенного СНВ, посредством МСПБ, включающий подключение МСПБ к ПМ и бортовой сети автомобиля, запуск программы МСПБ на ПК, установление связи между МСПБ и ПК по радиоканалу Bluetooth, подачу на электрические клеммы электрического подающего бензонасоса (ПБН) номинального напряжения от ТИН при выключенном зажигании автомобиля, мониторинг на ПК в реальном времени и запись одновременно таких текущих значений диагностических параметров, как давление бензина в ПМ и расход бензина, сохранение записанного файла, его последующее воспроизведение и анализ значений параметров, отличающийся тем, что включает составление матрицы работоспособного состояния КНД, состоящей из элементов эталонного количества разрывов потока бензина, нормативного или эталонного диапазона давления бензина и эталонного диапазона расхода бензина, отведение бензина из МСПБ через ДТШ в заправочную горловину ТБ, установку посредством КП МСПБ текущего расхода, равного эталонному расходу, работу ПБН и запись текущих значений диагностических параметров в течение не менее 1 мин, составление на основе их анализа итоговой матрицы текущих состояний КНД, сопоставление ее с матрицей работоспособного состояния и при равенстве матриц определение технического состояния КНД как работоспособное, а при неравенстве - как неработоспособное, что позволяет обоснованно перейти к трудоемким и пожароопасным операциям по демонтажу компонентов КНД, поиску, распознаванию и локализации дефекта.