Способ диагностики контура низкого давления двс посредством автоматизированного расчёта диагностических параметров

Изобретение относится к области диагностики контура низкого давления (КНД) двигателя внутреннего сгорания. Предложен способ диагностики контура низкого давления (КНД) бензинового и дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) посредством программы Low Pressure Circuit Energy (LPCE), функционирующей в среде Windows-XP, -7, -8, -10, с использованием заложенных в программу диагностических моделей. К КНД подключают измерители давления и расхода и измеряют текущие значения параметров гидравлической энергии КНД, включающие давление и подачу топлива. В программу LPCE вручную вносят характеристики ДВС и его систем, КНД, топлива и воздуха и мгновенно получают на мониторе персонального компьютера автоматически рассчитанные безошибочные расчетные значения диагностических параметров. Текущие значения параметров сопоставляют с расчетными значениями, на основании чего определяют техническое состояние и технический диагноз КНД. Изобретение позволяет облегчить и ускорить проведение диагностики состояния КНД. 36 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области технической диагностики аппаратуры топливоподачи автомобильных бензиновых (инжекторных) и дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), что согласно Международной патентной классификации МПК-2021 относится к классу F02M 65/00 - испытания аппаратуры систем подачи жидкого топлива для двигателей, работающих от сжигания топлива вообще.

Объект диагностики контур низкого давления (КНД) бензина или дизельного топлива (ДТ). Потребитель КНД в 1- и 2-контурных системах впрыска соответственно топливная рампа (ТР) с форсунками и контур высокого давления (КВД) с единым или индивидуальными топливными насосами высокого давления (ТНВД), аккумуляторной системой впрыска (АСВ) Common Rail (CR) или системой насос-форсунок (СНФ) Unit Injector System (UIS). КНД оснащен электрическим (ЭН) или механическим (МН) подкачивающим насосом низкого давления, создающим напор (приращение механической энергии массы топлива от входа к выходу насоса), достаточный для создания гидравлической энергии, необходимой для нормальной работы потребителя, в силу чего техническое состояние КНД является одним из факторов, в решающей степени влияющим на характеристики ДВС.

Компоненты КНД при эксплуатации подвергаются интенсивному износу и росту потерь гидравлической энергии от примесей, загрязнений, парогазообразования и кавитации, что негативно влияет на топливодозирование, токсичность отработавших газов, функционирование ТНВД, форсунок и двигателя в целом, поэтому совершенствование средств и способов диагностики КНД является актуальной необходимостью.

Уровень техники

Диагностическими параметрами гидравлической энергии КНД являются расход (объем топлива, переместившегося через живое сечение топливной магистрали за единицу времени) в топливной подающей магистрали или, что то же, подача насоса (объем топлива, нагнетаемого насосом за единицу времени - https://ru.wikipedia.org/wiki/Подача насоса), давление и неразрывность потока топлива; диагностическими признаками - парогазовые пузырьки и пробки в потоке топлива (BOSCH. Системы управления бензиновыми двигателями. Пер. с нем. - 1-е русское изд. - М.: ООО «Книжное изд-во «За рулем», 2005, с. 132, 133, 138). Согласно теории ДВС расход топлива двигателем - количество потребленного топлива силовым агрегатом ДВС за единицу времени или пробега.

Аналоги изобретения раскрыты в описаниях к патентам Российской Федерации на изобретения №2708104 (https://wwwl.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT& DocNumber=2708104&TypeFile=html), №2729582 (https://wwwl.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2729582&TypeFile=html), №2730690 (https://wwwl.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2730690&TypeFile=html).

Прототипами являются изобретения, защищенные указанными патентами.

Технический результат прототипов заключается в определении достоверного технического диагноза КНД без его демонтажа и разборки, с разъединением топливных магистралей. Диагностирование включает: определение текущих значений диагностических параметров и признаков посредством подключенных измерительных средств к штатным разъемам и отводам, местам разъединения магистралей; распознавание класса технического состояния КПД и его компонентов; определение и локализацию дефекта; постановку технического диагноза (ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения, табл. 1, п. 9). Распознавание заключается в сопоставлении текущих значений параметров и признаков с нормативными значениями, на основании чего делают вывод о наиболее правдоподобном их соответствии, и отнесении технического состояния КНД и его компонентов к установленному классу: исправен или нет, работоспособен или нет, функционирующий или нет. Нормативные значения диагностических параметров КНД содержатся в нормативно-технической документации (НТД) на КНД. При их отсутствии используют эталонные значения параметров аналогичного работоспособного КНД, а если и они отсутствуют, то применяют расчетные значения диагностических параметров, которые определяют посредством физико-математических расчетов.

Расчетные значения в настоящее время осуществляют вручную, однако их сложность, громоздкость и трудоемкость часто сопровождаются ошибками вычислений, что препятствует достижению технического результата и массовому применению прототипов. Проблема усугубляется большим разнообразием типов КНД, при этом НТД и базы данных автомобилей не всегда содержат даже нормативные значения подачи насоса, а тем более расхода в возвратной магистрали регулятора давления (РД) или редукционного клапана (РК) и расхода в снабжающей магистрали, соединяющей РД/РК со входом форсунок или ТНВД в 1- и 2-контурном КНД соответственно, а также давления механического насоса при различных частотах оборотов двигателя, влияние абсолютного давления воздуха во впускном тракте и т.п., что приводит к затруднениям или невозможности практического применения прототипов.

В предлагаемом способе исключены недостатки прототипов и учтены действительные потребности диагностики КНД. Способ позволяет достичь технического результата; он не известен из уровня техники, для специалиста не следует из уровня техники явным образом, и может быть применен в отрасли автомобильного сервиса, в силу чего является новым, промышленно применимым изобретением, имеющим изобретательский уровень.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения состоит в реализации диагностической модели (ГОСТ 20911-89, табл. 1, п. 20), отражающей нормативные требования ко всем типам бензиновых и дизельных КНД по созданию гидравлической энергии, обеспечивающей ДВС неразрывным потоком топлива, давлением и подачей насоса, текущие значения которых соответствуют расчетным значениям, автоматически определяемым программой Low Pressure Circuit Energy (энергия контура низкого давления - англ.) (LPCE) в среде Windows-XP, -7, -8, -10.

В диагностической модели применены термины и обозначения гидравлики и теории ДВС: Q - расход в подающей магистрали (подача насоса), л/мин; Q_c - расход в снабжающей магистрали, л/мин; Q_в=Q - расход во всасывающей магистрали в неразрывном потоке топлива, л/мин; неразрывность потока - количество разрывов σ=0; Q_рд, Q_pк - расход в возвратной магистрали РД и РК соответственно, л/мин; Q_p - расход топлива ДВС, л/мин; Р - нормативное давление, бар; ΔР - допуск давления, бар; Р⁺,Р^- - верхняя и нижняя границы давления соответственно, бар; Р_mах - максимальное давление, бар; N_e - номинальная мощность двигателя, кВт. Безразмерные коэффициенты k_над, k_зап учитывают наличие наддува и запас топлива соответственно.

Диагностическая модель в части, относящейся к бензиновым КНД:

где b - удельный расход топлива, г/кВт⋅ч;

n_N - номинальная частота оборотов, мин^-1;

k_ρв = ρ_в/Р_0в- коэффициент плотности воздуха;

ρ_в - текущая плотность воздуха, кг/м³ или ρ_в = 352,8/(273 + t_в);

t_в - текущая температура воздуха, °С;

ρ_0в ^- стандартная плотность воздуха, кг/м³;

Θ - коэффициент числа точек впрыска;

k_ρб=ρ_б/ρ_0б - коэффициент плотности бензина;

ρ_б - текущая плотность бензина, кг/м³ или ρ_б=633/(827+t_б);

t_б - текущая температура бензина, °С;

ρ_0б - стандартная плотность бензина, кг/м³;

β - коэффициент места впрыска;

- верхняя и нижняя границы давления на форсунках низкого давления, бар;

Р_ф - нормативное давление на форсунках низкого давления, бар;

ΔР_ф - допуск давления на форсунках низкого давления, бар;

u_у, u_н - абсолютное давление воздуха при управляемом и неуправляемом РД, бар;

- верхняя и нижняя границы расхода форсунки низкого давления, л/мин;

z - количество цилиндров ДВС;

γ - герметичность форсунок низкого давления;

D - нормативное число истекающих капель из закрытой форсунки, мин^-1.

Диагностические модели дизельных КНД содержат следующие общие обозначения: β - коэффициент типа КВД; k_кс - коэффициент конструкции камер сгорания (КС); ρ_д - текущая плотность ДТ, кг/м³ или ρ_д=ρ_0д - П_д/t_д - 20); ρ_0д - стандартная плотность ДТ в зависимости от его марки, кг/м³; П_д - температурный коэффициент используемой марки ДТ; t_д - текущая температура ДТ, °С; k_ρ=ρ_д/ρ_0д - коэффициент плотности ДТ.

Диагностическая модель в части, относящейся к дизельным КНД, оснащенным МН:

где N_ex - мощность двигателя на заданной частоте оборотов, кВт;

k_n=n/n_N - коэффициент частоты оборотов;

n - текущая частота оборотов, мин^-1;

n_N - номинальная частота оборотов, мин^-1

- коэффициент начальной частоты оборотов;

n₀ - начальная частота оборотов открытия РК, мир^-1;

k=(P₂-P₁)/(n₂-n₁);

c=P₁-kn₁;

Р₁ - нормативное давление РК на режиме 1, бар;

Р₂ - нормативное давление РК на режиме 2, бар;

n₁ - нормативная частота оборотов режима 1, бар;

n₂ - нормативная частота оборотов режима 2, бар.

Диагностическая модель в части, относящейся к дизельным КНД, оснащенным ЭН:

Согласно изобретению предложен способ диагностики контура низкого давления (КНД) двигателя внутреннего сгорания (ДВС), заключающийся в том, что подключают измеритель расхода к топливной подающей или всасывающей магистрали КНД, измеритель давления к топливной подающей или снабжающей магистрали, а при неконтролепригодных подающей и всасывающей магистралях отсоединяют топливную снабжающую магистраль от потребителя, подключают к ней измерители расхода, давления и проходной кран, которым устанавливают расчетные расход в снабжающей магистрали и давление, а выходящее топливо направляют дополнительным шлангом в заправочную горловину топливного бака. Осуществляют запуск и работу двигателя на нормативной частоте оборотов или вращение незапускающегося двигателя стартером на максимально возможной частоте, измерение текущих значений расхода и давления топлива в магистралях, к которым подключены измерители расхода и давления и наличия разрывов потока топлива. Осуществляют автоматический расчет расчетных значений диагностических параметров, включающий ручной ввод значений характеристик ДВС, КНД, топлива и воздуха в программу (LPCE), функционирующую в среде Windows-XP, -7, -8, -10, автоматический расчет программой (LPCE) и вывод расчетных значений диагностических параметров на монитор персонального компьютера, при этом в расчетах используется заложенная в программу (LPCE) диагностическая модель, части (1), (2), (3) которой используются соответственно для бензинового КНД, дизельного КНД, оснащенного механическим подкачивающим насосом и дизельного КНД, оснащенного электрическим подкачивающим насосом. Сопоставляют текущие и расчетные значения параметров, и при одном или более их несоответствии определяют техническое состояние КНД, как неработоспособен, и по текущим значениям параметров определяют технический диагноз КНД.

Алгоритм программы LPCE включает титульное окно, который содержит информацию, справочные и контактные данные и кнопки выбора вида топлива; подпрограмму «Бензин» и подпрограмму «Дизель», которая в свою очередь включает подпрограммы «Дизель. Механический насос» и «Дизель. Электрический насос» (фиг. 1).

Алгоритмы подпрограмм «Бензин» (фиг. 2), «Дизель» (фиг. 3), «Дизель. Механический насос» (фиг. 4) и «Дизель. Электрический насос» (фиг. 5) включают выбор и ввод характеристик ДВС и его систем, КНД, топлива, воздуха, расчет значений диагностических параметров, вывод расчетных значений на монитор персонального компьютера (ПК).

Графическая визуализация программы на мониторе ПК включает титульное окно (фиг. 6), пять окон подпрограммы «Бензин»: 1 - характеристики воздуха на впуске (фиг. 7, 8); 2 - характеристики бензина (фиг. 9); 3 - характеристики двигателя (фиг. 10); 4 - характеристики системы впрыска (фиг. 11-13); 5 - расчетные значения параметров КНД (фиг. 14); восемь окон подпрограммы «Дизель», которая открывается выбором ДТ в титульном окне (фиг. 15): 1 - характеристики ДТ (фиг. 16); 2 - характеристики двигателя (фиг. 17); 3 - тип КВД и насоса КНД (фиг. 18-21); подпрограмма «Дизель. Электрический насос»: 4 - характеристики ЭН и клапана (фиг. 22); 5 - расчетные значения параметров КНД (фиг. 23); подпрограмма «Дизель. Механический насос»: 4 - характеристики РК (фиг. 24); 5 - характеристики МН (фиг. 25); 6 - расчетные значения параметров КНД (фиг. 26).

Подпрограмма «Бензин» охватывает такие исходные характеристики, как температура или плотность воздуха на впуске (фиг. 7, 8); температура или плотность бензина (фиг. 9); количество цилиндров, наличие наддува; мощность и номинальную частоту оборотов двигателя (фиг. 10); вид впрыска - на клапана, непосредственный впрыск или впрыск на дроссель; тип системы впрыска по числу точек впрыска - многоточечный или одноточечный; значение характеристик РД - наличие вакуумного управления, нормативное давление и его допуск, возврат (фиг. 11-13). Расчетные значения параметров КНД включают давления контура и на форсунках при активном насосе без пуска двигателя, на холостом ходу и на полной нагрузке; максимальное давление насоса, всасывание, подачу, снабжение, количество разрывов и максимальный расход топлива двигателем, производительность и герметичность форсунки низкого давления (фиг. 14).

Подпрограмма «Дизель» охватывает такие исходные характеристики, как марка и температура или плотность ДТ (фиг. 16); наличие наддува; мощность и номинальную частоту оборотов двигателя (фиг. 17); тип КВД - АСВ CR, единый ТНВД, индивидуальные ТНВД, насос-форсунки UIS; тип впрыска - непосредственный, форкамерный или вихре- камерный; тип насоса - МН или ЭН (фиг. 18-21); нормативное давление ЭН и допуск давления, возврат и начальное давление РК (фиг. 22) и расчетные значения (фиг. 23); давление на частоте оборотов ДВС на двух нормативных режимах МН и тестовую частоту оборотов (фиг. 24); частоту оборотов ДВС начала открытия и начала полного открытия РК, его допуск давления и нормативный возврат (фиг. 25). Расчетные значения параметров КНД включают давление контура; максимальное давление насоса, всасывание, подачу, снабжение и количество разрывов потока (фиг. 23, 26).

Поскольку НТД и базы данных автомобилей не всегда содержат сведения о некоторых характеристиках, то в программе LPCE приняты и указаны по умолчанию типичные значения характеристик, что облегчает и ускоряет расчет.

Таким образом, в отличие от прототипов в программу LPCE вручную вводят значения исходных характеристик ДВС, КНД, топлива и воздуха, а расчет значений диагностических параметров осуществляется программой автоматически, мгновенно и безошибочно.

Способ диагностики КНД заключается в том, что подключают измеритель расхода (сканер топливоподачи WiFi FuelScan или ротаметр, а во всасывающей магистрали и мерная емкость) к подающей или всасывающей магистрали КНД, а измеритель давления (сканер WiFi FuelScan, манометр или датчик давления) к подающей или снабжающей магистрали. Если подающая и всасывающая магистрали неконтролепригодны (ГОСТ 20911- 89, табл. 1, п. 14), отсоединяют снабжающую магистраль от потребителя, подключают к ней измерители расхода, давления и проходной кран, которым устанавливают расчетные расход в снабжающей магистрали и давление, а выходящее топливо направляют дополни- тельным шлангом в заправочную горловину топливного бака. Осуществляют запуск и работу двигателя на нормативной частоте оборотов, а если двигатель не запускается, то вращают его стартером на максимально возможной частоте, для чего предварительно извлекают свечи зажигания/накаливания или форсунки непосредственного впрыска. Измеряют текущие значения расхода и давления топлива в магистралях, к которым подключены измерители, и наличие разрывов потока топлива. Вручную вводят значения характеристик ДВС и его систем, КНД, топлива и воздуха в программу LPCE, которая осуществляет автоматический расчет и вывод расчетных значений диагностических параметров на монитор персонального компьютера, при этом части (1), (2), (3) диагностической модели используются соответственно для определения расчетных значений бензинового КНД, дизельного КНД, оснащенного механическим подкачивающим насосом, дизельного КНД, оснащенного электрическим подкачивающим насосом. Сопоставляют текущие значения параметров с расчетными значениями и при наличии одного или более их несоответствий определяют класс технического состояния КНД как неработоспособен. По текущим значениям параметров определяют технический диагноз: вид, место и причина дефекта, прогноз технического состояния КНД.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Алгоритм программы LPCE.

Фиг. 2. Алгоритм подпрограммы «Бензин».

Фиг. 3. Алгоритм подпрограммы «Дизель».

Фиг. 4. Алгоритм подпрограммы «Дизель. Механический насос».

Фиг. 5. Алгоритм подпрограммы «Дизель. Электрический насос».

Фиг. 6. Титульное окно программы LPCE. Выбор вида топлива «Бензин».

Фиг. 7. Окно «Бензин: 1. Характеристики воздуха на впуске». Выбор знака температуры воздуха.

Фиг. 8. Окно «Бензин: 1. Характеристики воздуха на впуске». Ввод температуры.

Фиг. 9. Окно «Бензин: 2. Характеристики бензина». Ввод температуры бензина.

Фиг. 10. Окно «Бензин: 3. Характеристики двигателя».

Фиг. 11. Окно «Бензин: 4. Характеристики системы впрыска». Выбор впрыска на клапана и вакуумного управления давлением.

Фиг. 12. Окно «Бензин: 4. Характеристики системы впрыска». Выбор непосредственного впрыска.

Фиг. 13. Окно «Бензин: 4. Характеристики системы впрыска». Выбор одноточечного впрыска на дроссель.

Фиг. 14. Окно «Бензин: 5. Расчетные значения параметров КНД».

Фиг. 15. Титульное окно программы LPCE. Выбор вида топлива «Дизель».

Фиг. 16. Окно «Дизель: 1. Характеристики дизельного топлива».

Фиг.17. Окно «Дизель: 2. Характеристики двигателя».

Фиг. 18. Окно «Дизель: 3. Тип контура высокого давления и насоса КНД». Выбор АСВ Common Rail и механического насоса.

Фиг. 19. Окно «Дизель: 3. Тип контура высокого давления и насоса КНД». Выбор единого ТНВД, форкамерного впрыска и механического насоса.

Фиг. 20. Окно «Дизель: 3. Тип контура высокого давления и насоса КНД». Выбор индивидуальных ТНВД, вихрекамерного впрыска и электрического насоса.

Фиг. 21. Окно «Дизель: 3. Тип контура высокого давления и насоса КНД». Выбор насос-форсунок UIS и электрического насоса.

Фиг. 22. Окно «Дизель: 4. Характеристики электрического насоса».

Фиг. 23. Окно «Дизель: 5. Расчетные значения параметров КНД».

Фиг. 24. Окно «Дизель: 4. Характеристики редукционного клапана».

Фиг. 25. Окно «Дизель: 5. Характеристики механического насоса КНД».

Фиг. 26. Окно «Дизель: 6. Расчетные значения параметров КНД».

Фиг. 27. Практическая диагностика бензинового КНД. Схема подключения: 1 - открытый (рециркуляционный) бензиновый КНД системы распределенного впрыска; 2 - топливный бак (ТБ); 3 - топливозаборник; 4 - фильтр грубой очистки (ФГО); 5 - ЭН; 6 - подающая магистраль; 7 - фильтр тонкой очистки (ФТО); 8 - демпфер; 9 - РД; 10 - снабжающая магистраль; 11 - возвратная магистраль; 12 - потребитель TP с форсунками; 13 - силовой агрегат; 14 - впускной тракт; 15 - вакуумная магистраль; 16 - сканер топливоподачи WiFi FuelScan; 17 - топливные шланги; 18 - вакуумные шланги; q - текущая подача; q_c - текущее снабжение; q_p - текущий расход топлива; q_в - текущий возврат; p - текущее давление; u_у - абсолютное давление.

Фиг. 28. Практическая диагностика бензинового КНД. Окно «Бензин: 5».

Фиг. 29. Практическая диагностика бензинового КНД. Схема подключения: 19 - закрытый (тупиковый) бензиновый КНД системы распределенного впрыска; 20 - ТБ; 21 - топливозаборник; 22 - ФГО; 23 - ЭН; 24 - подающая магистраль; 25 - ФТО; 26 - демпфер; 27 - РД; 28 - снабжающая магистраль; 29 - возвратная магистраль; 30 - потребитель TP с форсунками; 31 - силовой агрегат; 32 - вакуумная магистраль; 33 - сканер топливо-подачи WiFi FuelScan; 34 - топливные шланги; 35 - вакуумный шланг; 36 - тестовый КНД; q - текущая подача; q_c - текущее снабжение; q_p.пн - текущий расход топлива полной нагрузки; q_в - текущий возврат; q_p - текущий расход топлива; p - текущее давление; u_н - абсолютное давление.

Фиг. 30. Практическая диагностика бензинового КНД. Окно «Бензин: 5».

Фиг. 31. Практическая диагностика бензинового КНД. Схема подключения: 37 - закрытый бензиновый КНД системы непосредственного впрыска; 38 - ТБ; 39 - топливозаборник; 40 - ФГО; 41 - ЭН; 42 - подающая магистраль; 43 - ФТО; 44 - демпфер; 45 - клапан отсечной; 46 - снабжающая магистраль; 47 - возвратная магистраль КНД; 48 - потребитель КВД; 49 - возвратная магистраль КВД; 50 - силовой агрегат; 51 - сканер топливо-подачи WiFi FuelScan; 52 - топливные шланги; 53 - вакуумный шланг; 54 - вакуумная магистраль; 55 - тестовый КНД; q - текущая подача; q_c - текущее снабжение; q_p.пн - текущий расход топлива полной нагрузки; q_вн - текущий возврат КНД; q_вв - текущий возврат КВД; q_p - текущий расход топлива; р - текущее давление; u_н - абсолютное давление.

Фиг. 32. Практическая диагностика бензинового КНД. Окно «Бензин: 5».

Фиг. 33. Практическая диагностика дизельного КНД. Схема подключения: 56 - дизельный КНД с механическим насосом; 57 - ТБ; 58 - топливозаборник; 59 - ФГО; 60 - дополнительный ЭН; 61 - МН; 62 - подающая магистраль; 63 - ФТО; 64 - всасывающая магистраль; 65 - РК; 66 - снабжающая магистраль; 67 - возвратная магистраль КНД; 68 - потребитель КВД; 69 - возвратная магистраль КВД; 70 - силовой агрегат; 71 - сканер топливоподачи WiFi FuelScan; 72 - топливные шланги; 73 - вакуумный шланг; 74 - вакуумная магистраль; q - текущая подача; q_вс - текущее всасывание; q_c - текущее снабжение; q_вн - текущий возврат КНД; q_вв - текущий возврат КВД; q_p - текущий расход топлива; р - текущее давление; и_н - абсолютное давление.

Фиг. 34. Практическая диагностика дизельного КНД. Окно «Дизель: 6».

Фиг. 35. Практическая диагностика дизельного КНД. Схема подключения: 75 - дизельный КНД с ЭН; 76 - ТБ; 77 - топливозаборник; 78 - ФГО; 79 - ЭН; 80 - подающая магистраль; 81 - ФТО; 82 - РК; 83 - снабжающая магистраль; 84 - демпфер; 85 - возвратная магистраль КНД; 86 - потребитель КВД; 87 - возвратная магистраль КВД; 88 - силовой агрегат; 89 - тестовый источник напряжения; 90 - предохранитель топливного насоса; 91 - реле топливного насоса; 92 - сканер топливоподачи WiFi FuelScan; 93 - топливные шланги; q - текущая подача; q_c - текущее снабжение; q_вн - текущий возврат КНД; q_p.пн - текущий расход топлива полной нагрузки; р - текущее давление.

Фиг. 36. Практическая диагностика дизельного КНД. Окно «Дизель: 5».

Осуществление изобретения

Способ диагностики КНД посредством автоматизированного расчета диагностических параметров программой LPCE обеспечивается ручным вводом характеристик ДВС и его систем, КНД, топлива и воздуха и мгновенным получением автоматически рассчитаных безошибочных расчетных значений диагностических параметров. Программа LPCE выполнена так, что в каждом окне текстовые поля и списки активируются последовательно по мере ввода/выбора исходных данных в предыдущем поле/списке. Ввод/выбор в последнем поле/списке активирует кнопку «Далее», с нажатием на которую осуществляют открытие следующего окна программы. Возврат к предыдущему полю/списку или предыдущему окну не предусмотрен. Для исправления ошибок ввода/выбора нажимают кнопку «Сброс», которая переводит окно в исходное состояние или кнопку «В начало/символ главной страницы», которая переводит всю программу в начальное состояние, которое можно так же быстро получить путем закрытия программы и ее нового запуска.

При безошибочном вводе/выборе исходных данных вся работа с программой от ее запуска до получения расчетных значений параметров КНД занимает около 1 мин, что в 10÷20 раз быстрее, чем работа с использованием прототипов.

Достигнутый посредством программы LPCE технический результат подтвержден экспериментальными данными, полученными при многократной диагностике различных КНД инжекторных и дизельных ДВС, некоторые примеры которой приводятся ниже.

Пример 1. Практическая диагностика открытого бензинового КНД системы распределенного впрыска КНД автомобиля Chevrolet Lacetti 1,6, 2007, Engine code: F16D3, 80 кВт при 5800 мин^-1, без наддува, впрыск на клапана, управляемый РД с нормативным давлением 2,8÷3,2 бар и возвратом 0,38 л/мин, температура воздуха на впуске +35°С, температура бензина +27°С. Причина обращения на диагностику: недостаточная мощность двигателя при ускорении. КНД 1 (фиг. 27) выполнен по схеме, включающей компоненты 2-11, его потребитель TP с форсунками 12, впрыскивающими в силовой агрегат 13 с впускным трактом 14 и вакуумной магистралью 15. Измерения диагностических параметров выполнены сканером топливоподачи WiFi FuelScan 16, подключенным к подающей магистрали 6 топливными шлангами 17 и к впускному тракту вакуумными шлангами 18. Последовательность расчета значений диагностических параметров КНД показана на фиг. 6-11 с вводом соответствующих значений исходных характеристик. Значение текущей подачи 1,105 л/мин, что составляет 79,8% от расчетной подачи 1,385 л/мин (фиг. 28), что и является причиной снижения мощности ДВС. Обнаружен засор подающей магистрали после ФТО. Технический диагноз: КНД неработоспособен, засор подающей магистрали. После очистки подача составила 1,6 л/мин, и мощность ДВС восстановилась.

Пример 2. Практическая диагностика бензинового КНД автомобиля Mazda 6 (GH) 1,8, 2011, Engine code: L8, 88 кВт при 5500 мин^-1, без наддува, впрыск на клапана, неуправляемый РД с нормативным давлением 3,7-4,5 бар и возвратом 0,35 л/мин, температура воздуха на впуске +5°С, плотность бензина 0,71 кг/л (фиг. 33). Причина обращения на диагностику: плохой пуск двигателя. КНД 19 (фиг. 29) выполнен по схеме, включающей компоненты 20-29, его потребитель TP с форсунками 30, впрыскивающими в силовой агрегат 31 с вакуумной магистралью 32. Измерения диагностических параметров выполнены сканером топливоподачи WiFi FuelScan 33, подключенным к снабжающей магистрали 28 топливными шлангами 34 и к вакуумной магистрали вакуумным шлангом 35. Последовательность расчета значений диагностических параметров КНД показана на фиг. 6-11 с вводом соответствующих значений исходных характеристик. В данном КНД измерение подачи и максимального давления насоса возможно только при демонтаже топливного модуля из ТБ, поэтому главным диагностическим параметром является снабжение, по которому оценивают подачу. Для этого двигатель запущен от тестового КНД 36 согласно способу, запатентованному под №2708104, а измерение показало текущее снабжение 1,25 л/мин и текущее давление 4,15 бар, что соответствует расчетным значениям (фиг. 30). Технический диагноз: КНД работоспособен, дефект находится в другой системе двигателя. Данная диагностика обоснованно исключила необходимость пожаро- и экологически небезопасной работы в топливном баке и существенно сэкономила рабочее время.

Пример 3. Практическая диагностика бензинового КНД автомобиля Mitsubishi Pajero 3,5 GDI 2007, Engine code: 6G74, 149 кВт при 5000 мин^-1, турбонаддув, непосредственный впрыск, нормативное давление с вакуумом 3,29 бар и возвратом 0,42 л/мин, температура воздуха на впуске -8°С, температура бензина -8°С. Причина обращения на диагностику: плохие холодный пуск и режим прогрева двигателя. КНД 37 (фиг. 31) выполнен по схеме, включающей компоненты 38-47, его потребитель ТНВД в КВД 48 с возвратом 49 и впрыском в силовой агрегат 50. Измерения диагностических параметров выполнены сканером топливоподачи WiFi FuelScan 51, подключенным к снабжающей магистрали 46 топливными шлангами 52 и вакуумным шлангом 53 к вакуумной магистрали 54. Особенностью данного КНД является труднодоступность РД: доступ к нему возможен только после демонтажа впускного коллектора, что в свою очередь делает невозможным пуск двигателя. Доступ к модулю насоса возможен только после демонтажа ТБ. Для исключения демонтажа двигатель запущен от тестового КНД 55. Трудоемкость диагностики КНД многократно снижена достоверностью, обеспеченной программой LPCE. Последовательность расчета значений диагностических параметров КНД посредством LPCE показана на фиг. 6-10, 12. Путем практического измерения способом, запатентованным в РФ за №2708104, установлено, что текущие снабжение 1,93 л/мин и давление 4,1 бар соответствуют расчетным значениям (фиг. 32), в силу чего технический диагноз: КНД работоспособен, дефект находится в другой системе двигателя. Дальнейшей диагностикой установлена действительная причина трудного холодного пуска: значительные пневматические утечки цилиндров двигателя из-за износа, близкого к предельно допустимому.

Пример 4. Практическая диагностика дизельного КНД автомобиля Volkswagen Passat (05-) 2,00 TDI PD2008, Engine code: BMR, 125 кВт при 4200 мин^-1, единый ТНВД, неразделенные КС (непосредственный впрыск), турбонаддув, МН с нормативным давлением 7,5 бар при нормативной частоте оборотов 4000 мин^-1, возврат РК 0,4 л/мин, ДТ: марка ДТ-Е, температура +55°С. Причина обращения на диагностику: двигатель не развивает обороты выше 2000 мин^-1, работа устойчива на частоте оборотов до 1600÷1700 мин^-1. КНД 56 (фиг. 33) выполнен по схеме, включающей компоненты 57-66, его потребитель ТНВД в КВД 68 с возвратом 69 и впрыском в силовой агрегат 70. Особенностью КНД является невозможность измерения максимального давления и подачи МН в подающей магистрали и снабжения в снабжающей магистрали ввиду их неконтролепригодности, а также невозможность измерения параметров на нормативной частоте оборотов двигателя, в силу чего расчет значений диагностических параметров КНД произведен посредством программы LPCE для частоты оборотов 1500 мин^-1 (фиг. 15-17, 19, 24, 25) с вводом соответствующих значений исходных характеристик, а ввиду отсутствия нормативных значений параметров РК приняты значения по умолчанию, имеющиеся в программе LPCE. Измерения диагностических параметров выполнены сканером топливоподачи WiFi FuelScan 71, подключенным к всасывающей магистрали 64 топливными шлангами 72 и вакуумным шлангом 73 к вакуумной магистрали 74. Практическое измерение в точке отбора для манометра и всасывающей магистрали показало текущие давление 4,8 бар и подачу 0,65 л/мин, что значительно меньше расчетных значений (фиг. 34) и обусловило технический диагноз: КНД неработоспособен, дефект механического насоса, и явилось веским основанием для его демонтажа и замены.

Пример 5. Практическая диагностика дизельного КНД автомобиля Audi А4 (01-08) 1,9 TDI PD 2005, Engine code: BKE, 85 кВт при 4000 мин-¹, насос-форсунки UIS, неразделенные КС, ЭН с нормативным давлением 5 бар, возврат РК 0,35 л/мин, ДТ: марка неизвестна, его температура +43°С. Причина обращения на диагностику: плохая динамика при ускорении. КНД 75 (фиг. 35) выполнен по схеме, включающей компоненты 76-85, его потребитель ТНВД в КВД 86 с возвратом 87 и впрыском в силовой агрегат 88. Особенностью данного КНД является невозможность измерения подачи в подающей магистрали ввиду ее неконтролепригодности. Доступ к модулю насоса возможен после демонтажа ТБ, что является трудоемким процессом и требует веского обоснования, поэтому ЭН 79 активирован тестовым источником напряжения 89 в точке подключения предохранителя 90 или колодки реле топливного насоса 91. Измерения диагностических параметров выполнены сканером топливоподачи WiFi FuelScan 92, подключенным к снабжающей магистрали 83 топливным шлангом 93. Последовательность расчета значений диагностических параметров КНД посредством LPCE показана на фиг. 15-17, 21, 22 с вводом соответствующих значений исходных характеристик, а ввиду отсутствия нормативных значений параметров РК приняты значения по умолчанию, имеющиеся в программе LPCE. Путем практического измерения способом, запатентованным в РФ за №2708104, установлено, что текущее снабжение 0,62 л/мин, что не соответствует расчетному значению снабжения (фиг. 36), в силу чего определен технический диагноз: КНД неработоспособен, что является основанием для демонтажа топливного модуля. Дальнейшей диагностикой установлен износ насоса, превышающий допустимый.

Полученные экспериментальные данные подтверждают соответствие технического результата заявленному назначению изобретения.

Способ диагностики контура низкого давления (КНД) двигателя внутреннего сгорания (ДВС), заключающийся в том, что подключают измеритель расхода к топливной подающей или всасывающей магистрали КНД, измеритель давления к топливной подающей или снабжающей магистрали, а при неконтролепригодных подающей и всасывающей магистралях отсоединяют топливную снабжающую магистраль от потребителя, подключают к ней измерители расхода, давления и проходной кран, которым устанавливают расчетные расход в снабжающей магистрали и давление, а выходящее топливо направляют дополнительным шлангом в заправочную горловину топливного бака, осуществляют запуск и работу двигателя на нормативной частоте оборотов или вращение незапускающегося двигателя стартером на максимально возможной частоте, измерение текущих значений расхода и давления топлива в магистралях, к которым подключены измерители расхода и давления, и наличия разрывов потока топлива, отличающийся тем, что осуществляют автоматический расчет расчетных значений диагностических параметров, включающий ручной ввод значений характеристик ДВС, КНД, топлива и воздуха в программу (LPCE), функционирующую в среде Windows-XP, -7, -8, -10, автоматический расчет программой (LPCE) и вывод расчетных значений диагностических параметров на монитор персонального компьютера, при этом в расчетах используется заложенная в программу (LPCE) диагностическая модель, части (1), (2), (3) которой используются соответственно для бензинового КНД, дизельного КНД, оснащенного механическим подкачивающим насосом, и дизельного КНД, оснащенного электрическим подкачивающим насосом

где Q - расход в подающей магистрали, л/мин;

Q_c - расход в снабжающей магистрали, л/мин;

Q_в=Q - расход во всасывающей магистрали в неразрывном потоке топлива, л/мин;

σ=0 - количество разрывов потока топлива;

Q_рд, Q_рк - возврат регулятора давления (РД) и редукционного клапана (РК), л/мин;

Q_p - расход топлива ДВС, л/мин;

Ρ - нормативное давление, бар;

ΔΡ - допуск давления, бар;

Р ⁺, Р^- - верхняя и нижняя границы давления, бар;

P_max - максимальное давление, бар;

N_e - номинальная мощность двигателя, кВт;

k_над, k_зап - коэффициенты наддува и запаса топлива;

b - удельный расход топлива, г/кВт⋅ч;

n_N - номинальная частота оборотов, мин^-1;

k_ρв=ρ_в/ρ_0в - коэффициент плотности воздуха;

ρ_в - текущая плотность воздуха, кг/м³ или ρ_в=352,8/(273+t_в);

t_в - текущая температура воздуха, °С;

ρ_0в - стандартная плотность воздуха, кг/м³;

Θ - коэффициент числа точек впрыска;

k_ρб=ρ_б/ρ_0б - коэффициент плотности бензина;

ρ_б - текущая плотность бензина, кг/м³ или ρ₆=633/(827+t_б);

t_б - текущая температура бензина, °С;

ρ_0б - стандартная плотность бензина, кг/м³;

β - коэффициент места впрыска;

- верхняя и нижняя границы давления на форсунках низкого давления, бар;

Р_ф - нормативное давление на форсунках низкого давления, бар;

ΔΡ_ф - допуск давления на форсунках низкого давления, бар;

u_у, u_н - абсолютное давление воздуха при управляемом и неуправляемом РД, бар;

- верхняя и нижняя границы расхода форсунки низкого давления, л/мин;

z - количество цилиндров ДВС;

γ - герметичность форсунок низкого давления;

D - нормативное число истекающих капель из закрытой форсунки, мин^-1;

β - коэффициент типа контура высокого давления;

k_кс - коэффициент конструкции камер сгорания;

ρ_д - текущая плотность дизельного топлива, кг/м³ или ρ_д=р_0д - П_д/t_д - 20);

ρ_0д - стандартная плотность дизельного топлива в зависимости от его марки, кг/м³;

П_д - температурный коэффициент используемой марки дизельного топлива;

t_д - текущая температура дизельного топлива, °С;

k_ρ=ρ_д/ρ_0д - коэффициент плотности дизельного топлива;

N_ex - мощность двигателя на заданной частоте оборотов, кВт;

k_n=n/n_N - коэффициент частоты оборотов;

n - текущая частота оборотов, мин^-1;

n_Ν - номинальная частота оборотов, мин^-1;

- коэффициент начальной частоты оборотов;

n₀ - начальная частота оборотов открытия РК, мин^-1;

- начальное давление РК, бар;

k=(Р₂-Р₁)/(n₂-n₁) - расчетный коэффициент;

с=Р₁-kn₁ - расчетный коэффициент;

Р₁ - нормативное давление РК на режиме 1, бар;

Р₂ - нормативное давление РК на режиме 2, бар;

n₁ - нормативная частота оборотов режима 1, бар;

n₂ - нормативная частота оборотов режима 2, бар,

после чего сопоставляют текущие и расчетные значения параметров, и при одном или более их несоответствии определяют техническое состояние КНД как неработоспособен, и по текущим значениям параметров определяют технический диагноз КНД.