СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ Российский патент 2025 года по МПК F02D41/22 F02D41/30 F02M65/00 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам топливоподачи с распределенным впрыском бензиновых двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления (Патент RU №2495277 С2, F02M 65/00 от 22.11.2011), заключающийся в прохождении топлива через испытываемую форсунку под давлением за контролируемое время, причем начальное давление воздуха обеспечивают зарядкой гидропневмоаккумулятора, при его разрядке под давлением сжатого воздуха топливо проходит через испытываемую форсунку за определенное время, по массе и объему сжатого воздуха, плотности топлива и времени падения давления воздуха рассчитывают площадь проходного сечения сопла форсунки.

Недостатками данного способа являются необходимость установки гидропневмоаккумулятора, сложность проведения диагностики, необходимость определения температуры и плотности топлива, низкая точность.

Наиболее близкой по технической сущности является форсунка для впрыскивания топлива при бессливном процессе топливоподачи со встроенной диагностикой (Патент RU №2303158 С1, МПК F02M 61/00, F02M 65/00 от 20.07.2007), содержащая корпус, пружину, толкатель, проставку, распылитель форсунки с запорной иглой, клапан шарикового типа, установленный в проставке. На поверхности проставки выполнена канавка, соединяющая канал подвода топлива к распылителю, в проставке установлен герметизированный магнитоуправляемый контакт (геркон) и постоянный магнит. В топливоподводящем канале форсунки установлена мембрана с наклееным тензодатчиком.

Указанная конструкция форсунки является механической, то есть впрыск осуществляется в зависимости от давления внутри форсунки, а не по управляющему сигналу электронного блока. В настоящее время форсунки с такой конструкцией не устанавливаются на современные автомобили, так как не отвечают экологическим требованиям. Кроме того, из-за используемых комплектующих данный способ сложно автоматизировать и использовать в системе самодиагностики автомобиля.

Технический результат направлен на возможность диагностирования наиболее распространенных конструкций форсунок систем распределенного впрыска с высокой точностью.

Технический результат достигается тем, что форсунка, состоящая из корпуса, электромагнита с катушкой и обмоткой, распылителя, запорной иглы, возвратной пружины, опорной трубки, фильтрующего элемента, разъема, с отверстием в металлической части корпуса между седлом иглы и электромагнитом, нарезанной резьбой для установки датчика давления и его разъема, соединенный с постоянным источником тока и измерителем выходного напряжения.

Отличительным признаком от прототипа является место измерения давления топлива внутри топливной форсунки, а также замена геркона, мембраны и сигнальной лампы на датчик давления.

Место установки обусловлено спецификой конструкции форсунок систем распределенного впрыска и местом их установки в головке блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Применение датчика давления позволяет с высокой точностью и скоростью измерить давление внутри форсунки, диагностика работы форсунки может производиться как с выводом данных на экран регистрирующего прибора, например компьютера, так и без вывода, в автоматическом режиме при помощи блока управления двигателем или дополнительного устройства с сигнальной лампой.

На фиг.1 представлен общий вид форсунки с местом для установки датчика давления.

На фиг.2 представлен график зависимости перепада давления топлива внутри форсунки во время впрыска и загрязненности сопла форсунки с указанием порогового значения, позволяющего выявить неисправные форсунки.

Электромагнитная топливная форсунка содержит: электромагнит 11, с катушкой 9 и обмоткой 10, распылитель 1, запорную иглу 2, седло 5, возвратную пружину 12, опорную трубку 13, фильтрующий элемент 16, разъем 17, пластиковую 15 и металлическую часть корпуса 4.

Между седлом иглы 5 и электромагнитом в металлической части корпуса 4 сверлится отверстие и нарезается резьба для установки датчика давления 6 и его разъема 7. Провода датчика давления могут быть объединены в единый жгут проводов форсунки. Датчик регистрирует давление внутри топливной форсунки в каждый момент времени и питается от автомобильного аккумулятора 12 В.

Способ диагностики электромагнитной топливной форсунки осуществляется следующим образом.

На холостых оборотах работы двигателя при отсутствии управляющего сигнала от блока управления запорная игла 2 прижата пружиной 12 к соплу 1, датчик фиксирует пульсации давления от работы топливного насоса. При наличии управляющего сигнала электромагнит 11 поднимает запорную иглу 2, увеличивая сжатие возвратной пружины 12, датчик давления фиксирует начало падения топлива, в момент завершения впрыска электромагнитные силы перестают действовать на запорную иглу 2, под действием пружины она прижимается к соплу 1, датчик фиксирует завершение падения давления. Регистрирующее устройство рассчитывает разность давления начала и конца впрыска, а также скорость падения давления. Скорость падения давления (кривая 1, фиг.2) напрямую зависит от площади проходного сечения сопла, т.е. от степени загрязненности форсунки. При достижении порогового значения скорости падения давления (загрязненности), фиг.2 (кривая 2), необходимо провести очистку или замену форсунок. По запаздыванию изменения давления в момент появления управляющего сигнала судят о работе электромагнита, по запаздыванию и скорости нарастания давления топлива в момент исчезновения управляющего сигнала - об исправности возвратной пружины.

Таким образом, датчик давления, установленный непосредственно внутри форсунки, обеспечивает возможность получения кривой изменения давления топлива внутри форсунки на работающем двигателе, а также расчета скорости падения давления топлива при впрыске топлива. Скорость падения давления топлива позволяет однозначно определить площадь проходного сечения сопла форсунки, следовательно, ее загрязненность и работоспособность.

Предлагаемая конструкция обеспечивает диагностирование работы форсунки без ее снятия.

Источники информации:

1. Патент №2303158 С1 Российская Федерация, МПК F02M 61/00, F02M 65/00. Форсунка для впрыскивания топлива при бессливном процессе топливопередачи со встроенной диагностикой: №2006115504/06: заявл. 05.05.2006: опубл. 20.07.2007 / А. Н. Патрин, В. В. Гуляев, Д. Е. Гусаров [и др.]; заявитель Рязанский военный автомобильный институт имени генерала армии В.П. Дубынина.

2. Патент №2495277 С2 Российская Федерация, МПК F02M 65/00. Способ определения эффективного проходного сечения форсунок и топливопроводов высокого давления: №2011147399/06: заявл. 22.11.2011: опубл. 10.10.2013 / Д. А. Уханов, А. П. Уханов. Е. Г. Ротанов, А. С. Аверьянов; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная сельскохозяйственная академия".

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к системам топливоподачи бензиновых двигателей внутреннего сгорания. Электромагнитная топливная форсунка, состоящая из электромагнита 11, с катушкой 9 и обмоткой 10, распылителя 1, запорной иглы 2, упирающейся в седло 5, возвратной пружины 12, опорной трубки 13, фильтрующего элемента 16, разъема 17. Корпус форсунки состоит из пластиковой части 15 и металлической части 4. Между седлом иглы 5 и электромагнитом в металлической части корпуса 4 сверлится отверстие и нарезается резьба для установки датчика давления 6 и его разъема 7. Провода датчика давления могут быть объединены в единый жгут проводов форсунки. Показания датчика могут анализироваться электронным блоком управления автомобиля или отдельным устройством. Технический результат - снижение затрат времени на диагностику форсунок, обеспечение их своевременного обслуживания, снижение перерасхода топлива. 2 ил.

Способ диагностики электромагнитной топливной форсунки, содержащей электромагнит, управляемую им запорную иглу, распылитель и датчик давления, встроенный в корпус форсунки таким образом, что имеется возможность измерения давления топлива внутри форсунки в области расположения иглы, заключающийся в том, что на холостых оборотах работы двигателя регистрируют величину давления топлива внутри форсунки при закрытой игле и в момент открытия иглы, по скорости падения давления внутри форсунки в момент впрыска топлива судят о качестве работы форсунки, отличающийся тем, что с целью повышения точности диагностики датчик давления встроен непосредственно в корпус форсунки, по моменту начала падения давления топлива определяют моменты срабатывания электромагнита и судят о состоянии электромагнитного клапана, по моменту начала роста давления определяют закрытие сопла запорной иглой и судят о состоянии пружины, по скорости падения давления - о загрязненности сопла.