Способ очистки топливной электромагнитной форсунки бензинового двигателя с помощью вынужденных высокочастотных колебаний запорного клапана
Владельцы патента RU 2757701:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ очистки топливной электромагнитной форсунки бензинового двигателя осуществляется с помощью вынужденных высокочастотных колебаний запорного клапана. Высокочастотные колебания клапана создают при штатной работе двигателя путем изменения режима его управления. Для изменения режима управления форсунки на время процедуры очистки в цепь управления устанавливают блок управления. Блок управления реагирует на штатный сигнал управления форсункой от блока управления двигателем, но при этом искажает этот сигнал для обеспечения высокочастотных колебаний запорного клапана. Технический результат заключается в возможности включать или отключать режим очистки непосредственно на работающем двигателе. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к сфере технического обслуживания и ремонта бензиновых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для восстановления эксплуатационных характеристик электромагнитной форсунки (ЭМФ), утраченных вследствие загрязнений.
Эксплуатационные загрязнения ЭМФ неизбежны. Это означает, что предупредительные меры по предотвращению загрязнений, такие, как профилактическая чистка форсунки, являются одной из актуальных задач современного сервиса по ремонту автомобиля, целью которого является, в т.ч., повышение экономии топливно-энергетических ресурсов и уровня экологической безопасности.
Существует несколько известных способов очистки ЭМФ:
1. Очистка с помощью присадок в топливо при штатной эксплуатации, не предусматривающая демонтаж форсунки с двигателя.
2. Очистка с помощью моющей жидкости, подаваемой в топливную систему посредством специальной установки. Двигатель работает благодаря воспламенению топливовоздушной смеси, где роль топлива выполняет моющая жидкость. Способ не предполагает демонтаж форсунки, но требует применения специальной моющей жидкости.
3. Очистка с помощью погружения части форсунки в ультразвуковую ванну. Очистка осуществляется за счет кавитационных явлений, вызванных высокочастотными колебаниями жидкости. Способ требует демонтажа форсунки с двигателя и применения специальной моющей жидкости.
Известен способ восстановления производительности электромагнитных форсунок двигателей внутреннего сгорания, при котором путем обеспечения контакта промывочной жидкости с внутренними полостями форсунок с одновременным воздействием на промывочную жидкость сигналов с определенной частотой и очисткой форсунок на данном режиме определенное время через форсунки подают промывочную жидкость под давлением и на катушки форсунок периодически подают импульсы с определенной частотой при фиксированной величине напряжения, чем осуществляют вибрацию игл клапанов, а затем определяют производительность и неравномерность подачи стандартного топлива по форсункам (патент RU №2246630 С2, 18.07.2002).
Недостатком известного способа является то, что способ требует демонтажа форсунок с двигателя и применение специальной моющей жидкости.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу по совокупности признаков является способ очистки топливных электромагнитных форсунок бензиновых двигателей с помощью вынужденных высокочастотных колебаний запорного клапана путем подачи пульсирующего тока в обмотку электромагнита форсунки (патент RU №2184866 С2, 10.07.2002). Данный способ принят за прототип.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым способом, -способ очистки топливной электромагнитной форсунки бензинового двигателя с помощью вынужденных высокочастотных колебаний запорного клапана.
К недостаткам известного способа, взятого за прототип, относится то, что способ требует демонтажа форсунок с двигателя и применения специальной моющей жидкости.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, -разработка эффективного и экономичного способа очистки топливной электромагнитной форсунки бензинового двигателя.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе очистки топливной электромагнитной форсунки бензинового двигателя с помощью вынужденных высокочастотных колебаний запорного клапана, согласно изобретению высокочастотные колебания клапана создают при штатной работе двигателя путем изменения режима его управления, при этом для изменения режима управления форсункой на время процедуры очистки в цепь управления устанавливают блок управления, который реагирует на штатный сигнал управления форсункой от блока управления двигателем, но при этом искажает этот сигнал для обеспечения высокочастотных колебаний запорного клапана.
В качестве альтернативы реализации способа, возможно перепрограммирование блока управления двигателем для обеспечения режима высокочастотных колебаний клапана форсунки.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа: высокочастотные колебания клапана создают при штатной работе двигателя путем изменения режима его управления; для изменения режима управления форсункой на время процедуры очистки в цепь управления устанавливают блок управления, который реагирует на штатный сигнал управления форсункой от блока управления двигателем, но при этом искажает этот сигнал для обеспечения высокочастотных колебаний запорного клапана.
Разработанный способ очистки форсунки предполагает такое изменение сигнала управления ЭМФ, который заставляет клапан форсунки совершать дополнительные высокочастотные колебания, способствующие образованию зон кавитации. При этом, кавитационный процесс во внутренней полости форсунки будет оказывать разрушительное действие на отложения загрязнений. Сигнал высокой частоты дополняет штатный несущий сигнал таким образом, что клапан форсунки колеблется с высокой частотой. При этом колебания клапана возможно не только в фазе открытия, но и положении «закрыто». Поскольку дополнительные высокочастотные колебания клапана в открытом и закрытом положениях может влиять на расходную характеристику форсунки, возможна временная коррекция сигнала несущей частоты - изменение длительности открытого и закрытого положения клапана.
Способ поясняется чертежами, представленными фигурами 1-5.
На фиг. 1-2 продемонстрированы два режима управления клапаном форсунки:
На фиг. 1 - режим штатного управления форсункой - очистка не производится.
На фиг. 2 - режим управления форсункой при процедуре очистки предлагаемым способом.
На фиг. 3 показана штатная цепь управления.
На фиг. 4 - в разрыв цепи управления установлен прибор, который в режиме очистки форсунки генерирует сигнал высокой частоты.
На фиг. 5 представлена блок-схема алгоритма работы контроллера прибора.
Способ очистки топливной электромагнитной форсунки бензинового двигателя с помощью вынужденных высокочастотных колебаний запорного клапана осуществляется следующим образом.
При штатной работе двигателя изменяется режим движения клапана электромагнитной форсунки - клапан при открытии совершает высокочастотные колебания. Для изменения режима управления форсункой предлагается на время процедуры в цепь управления форсункой устанавливать специальный блок управления, который реагирует на штатный сигнал управления форсункой от блока управления двигателем, но при этом искажает этот сигнал для обеспечения высокочастотных колебаний запорного клапана. На фиг. 1-2 продемонстрированы два режима управления клапаном форсунки:
На фиг. 1 - режим штатного управления форсункой - очистка не производится. Штатный сигнал формируется контроллером электронного блока управления (ЭБУ) двигателя. «Время t1, t2» на фиг. 1 - соответственно, периоды длительности нахождения клапана форсунки в закрытом и открытом состояниях.
На фиг. 2 - режим управления форсункой при процедуре очистки предлагаемым способом. В период времени, когда штатная программа управления впрыском двигателя предполагает закрытое состояние форсунки, в цепь управления ЭМФ подается высокочастотный импульс с малым коэффициентом заполнения импульса (менее 0,5) - «время t1» на фиг. 2 - таким образом, клапан не может перейти в полноценное открытое состояние, поскольку сигнал на открытие настолько краткосрочный, что запорная игла колеблется относительно седла с очень малой амплитудой, в сравнении с штатной амплитудой хождения. В период времени, когда штатная программа управления впрыском двигателя предполагает открытое состояние форсунки, в цепь управления ЭМФ подаются высокочастотные импульсы с коэффициентом заполнения импульса (0,4…0,95) - «время t2» на фиг. 2 - таким образом, клапан, находясь в открытом положении, совершает колебательное движение с высокой частотой малой амплитуды.
Одной из характеристик колебания клапана форсунки двигателя, при реализации предлагаемого способа, является высокая частота, значение которой представляет диапазон от 100 Гц и выше. Верхняя граница частоты ограничивается предельно возможными значениями, ограниченными быстродействием электромагнита ЭМФ (индивидуально, в зависимости от конструкции форсунки).
Высокочастотные импульсы в цепи управления ЭМФ могут формироваться штатным ЭБУ двигателя, при заложении соответствующей сервисной программы в микроконтроллер, обеспечивающей режим очистки форсунки.
Также допускается применение отдельно взятого прибора на основе микроконтроллера, который подключается в разрыв цепи управления двигателем, согласно схеме, указанной на фиг. 4.
Алгоритм работы прибора предусматривает считывание сигнала управления ЭМФ с ЭБУ двигателя и генерацию сигнала управления, обеспечивающего высокочастотные колебания запорной иглы клапана. Блок-схема алгоритма работы контроллера прибора представлена на фиг. 5
Представленный на фиг. 5 алгоритм работы прибора подразумевает наличие режима активации процесса очистки, что позволяет включать/отключать режим очистки непосредственно на работающем двигателе.
Испытание предлагаемого способа очистки ЭМФ, путем создания прибора на основе микроконтроллера, запрограммированного по алгоритму, согласно блок-схемы на фиг. 5, подтвердило эффективность технического решения.
Предлагаемый способ позволяет восстановить мощностные показатели двигателя, снизить расход топлива и уменьшить негативное влияние на окружающую среду. Преимуществом изобретения является более эффективное и экономичное достижение результата очистки ЭМФ за счет исключения применения специальных жидкостей для очистки, а также исключения необходимости демонтажа форсунки с двигателя.
1. Способ очистки топливной электромагнитной форсунки бензинового двигателя с помощью вынужденных высокочастотных колебаний запорного клапана, отличающийся тем, что высокочастотные колебания клапана создают при штатной работе двигателя путем изменения режима его управления, при этом для изменения режима управления форсунки на время процедуры очистки в цепь управления устанавливают блок управления, который реагирует на штатный сигнал управления форсункой от блока управления двигателем, но при этом искажает этот сигнал для обеспечения высокочастотных колебаний запорного клапана.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения режима высокочастотных колебаний клапана форсунки перепрограммируют блок управления двигателем.
