Результат интеллектуальной деятельности: Способы экспресс-диагностики тупиковой системы подачи бензина и контура низкого давления автомобильного инжекторного ДВС

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.