Импульсная система топливоподачи дизеля повышенной надежности

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в топливных системах двигателей внутреннего сгорания.

Технический результат заключается в повышении надежности импульсной системы топливоподачи дизеля за счет обнаружения и регистрации скрытых дефектов аппаратуры, проявляющихся при ее эксплуатации в виде сбоев.

Н.п.1, з.п.12. Илл.1.

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания. Одной из проблем современных систем топливоподачи является повышение точности управления процессом впрыскивания топлива, в частности за счет включения в систему электронного блока управления (Патент РФ 2191912 C2. Система управления топливоподачей с помощью электромагнитных клапанов. 27.10.2002). Недостатком такой системы является зависимость давления впрыскиваемого топлива от нагрузочно-скоростного режима работы двигателя, а также отсутствие необходимых устройств, позволяющих повысить точность дозирования топливоподачи.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является импульсная система топливоподачи дизеля, содержащая топливный бак, топливный насос низкого давления, соединенный посредством линии всасывания с топливным баком и посредством линии низкого давления с насосными секциями высокого давления, на каждой из которых установлен перепускной электромагнитный клапан, электромагнитные форсунки, размещенные в дизеле и соединенные посредством линии высокого давления с перепускными магнитными клапанами, а посредством линии слива - с топливным баком, электронный блок управления, электрически связанный с датчиком частоты вращения и датчиком положения коленчатого вала, с каждым из перепускных электромагнитных клапанов и с каждой электромагнитной форсункой, причем система дополнительно оснащена аккумуляторами высокого давления топлива, размещенными в каждой линии высокого давления топлива между перепускными электромагнитными клапанами и электромагнитными форсунками, оснащенными нагнетательными клапанами, датчиками высокого давления топлива, температуры нагнетаемого воздуха, топлива, окружающей среды, охлаждающей жидкости, давления нагнетаемого воздуха, масла системы смазки дизеля, скорости автомобиля, электрически соединенными с электромагнитным блоком управления (Патент РФ 2425248 C2. М.кл. F02M 51/00, F02D 41/00 от 27.07.2011).

Недостатком устройства является его низкая надежность, обусловленная включением в систему большого числа датчиков, являющихся наименее надежным звеном в микропроцессорных системах управления двигателями.

Задача, решаемая полезной моделью, - увеличение надежности системы за счет обнаружения сбоев в работе датчиков, являющихся следствия наличия скрытых дефектов в их работе, а также в линиях связи указанных датчиков в электромагнитных блоков управления за счет введения контактных и бесконтактных датчиков сбоев и использования новых информативных признаков сбоев с соответствующей алгоритмической обработкой информации (сигналов).

Поставленная задача решается тем, что импульсная система топливоподачи дизеля дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, установленные соответственно на линиях связи (интерфейсных шинах) с соединителями и в непосредственной близости (до 1-2 см) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи, обнаруживающие в качестве источников сбоев: соединители (разъемы), интерфейсные шины, шины управления, заземления и электропитания, внутренние и внешние электромагнитные помехи, а также добавляются алгоритмы обработки сигналов с указанных датчиков.

Поставленная задача решается тем, что в качестве информативных параметров при обнаружении источников сбоев выбирают изменение амплитудно-частотных характеристик, повышенное электромагнитное излучение, появление эффекта дифференцирования и интегрирования сигналов.

Поставленная задача решается также тем, что амплитудно-частотную характеристику источника сбоя регистрируют в диапазоне частот от нуля (постоянный ток) до единиц гигагерц.

Поставленная задача решается также тем, что электромагнитные излучения от источников сбоев обнаруживают бесконтактно в диапазоне частот от единиц герц до единиц гигагерц.

Поставленная задача решается также тем, что электромагнитные излучения от источников сбоев обнаруживают бесконтактно в диапазон частот от единиц герц до единиц гигагерц.

Поставленная задача решается также тем, что контактно источник сбоя определяется по факту образования микротрещин и микрозазоров в линиях связи и соединителях и малой емкостной составляющей (доли и единицы пикофарад) в них, с последующим большим сопротивлением (до 10⁷ Ом и выше) приемников сигналов на КМОП-структуре и образующегося эффекта дифференцирования сигналов.

Поставленная задача решается также тем, что бесконтактно источник сбоя определяется по факту образования микрорезонансных контуров и электромагнитного излучения в них при прохождении электрического сигнала.

Поставленная задача решается также тем, что контактно источники сбоя определяются по эффекту интегрирования сигнала при воздействии на них кодо-импульсных сигналов с различными постоянными времени в импульсах и паузах.

Поставленная задача решается также тем, что контактные и бесконтактные датчики сбоев выполнены с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц.

Поставленная задача решается также тем, что контактные датчики сбоев на КМОП-инверторах.

Поставленная задача решается также тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (LC-элементы) микрорезонансных колебательных контурах.

Поставленная задача решается также тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника сбоя определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика.

Поставленная задача решается также тем, что при одновременном срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоев в качестве источника сбоев определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).

Поставленная задача решается также тем, что при одновременном срабатывании датчиков обоих типов (контактных и бесконтактных) в качестве источника сбоев определяется внутренняя электромагнитная помеха.

Решение поставленной задачи определения сбойных состояний и источников сбоев в виде линий связи и соединителей по изменению амплитудно-частотной характеристики, повышенного электромагнитного излучения, дифференцируемости электромагнитных сигналов основано на представлении скрытых дефектов упомянутых фрагментов аппаратуры в форме микрозазоров, микронеровностей, микротрещин, частичных микроразрывов и образовании вследствие этого микрорезонансных контуров и микроемкостей.

Решение поставленной задачи по информативному параметру интегрируемости электрических сигналов основано на предоставлении скрытых дефектов устройства в виде повышенного (в десятки и сотни раз) омического сопротивления, составляющей с последующей включенной микроемкостью (например, сотые доли микрофарад) интегрирующее звено.

На фиг.1 представлена схема (фрагмент) импульсной системы топливоподачи дизеля повышенной надежности. Система содержит топливный бак 1, линию всасывания 2, топливный нанос низкого давления 3, линию низкого давления 4, топливную секцию высокого давления 5, перепускной электромагнитный клапан 6, линию слива 7, аккумулятор высокого давления 9, дизель 10, электронный блок управления 11, датчики: частоты вращения 12, положения коленчатого вала 13, положения управляющей педали 14, высокого давления 15, температуры нагнетаемого воздуха 16, топлива 17, окружающей среды 18, охлаждающей жидкости 19, давления нагнетаемого воздуха 20, давления масла 21, скорости автомобиля 22, а также контактные датчики сбоев (КДС) 23-26, бесконтактные датчики сбоев (БДС) 27, 28. В случае двунаправленного действия электрических сигналов КДС установлены в начале (конце) линии связи или наоборот. При однонаправленном действии сигналов КДС устанавливаются в начале (по действию сигнала) линии связи - КДС 25 и в конце - КДС 26. Для примера на фиг.1. изображены только два варианта электрического взаимодействия датчиков с электронным блоком управления 11 и расположенными на соответствующих линиях связи КДС. В общем случае данное количество датчиков может быть и большим, что зависит от конкретной линии связи и размера ее дискретизации, где необходима фиксация сбоя.

На схеме (фиг 1) показаны и БДС 27, 28, установленные в непосредственной близости от диагностируемых элементов или узлов. Количество БДС выбирается, исходя из их чувствительности, протяженности линии, и, в общем случае, может быть большим. КДС 27, 28 устанавливаются, например, с помощью клипс. КДС 23, 24, 25, также как и БДС 28 могут иметь автономную или с выходом на электронный блок управления 11 - КДС 27, БДС 26 - индикацию (на фиг не показаны). Одновременное срабатывание БДС на различных линиях связи и несрабатывание КДС свидетельствует об источнике сбоев в виде внешней электромагнитной помехи. Одновременное срабатывание БДС и КДС говорит о внутренней электромагнитной помехе. Идеология включения БДС, а также алгоритм их функционирования в аппаратуре аналогичен КДС. Основное отличие заключается в величине фиксируемого сигнала в зависимости от расстояния до источника сбоев.

1. Импульсная система топливоподачи дизеля, содержащая топливный бак, топливный насос низкого давления, соединенный посредством линии всасывания с топливным баком и посредством линии низкого давления - с насосными секциями высокого давления, на каждой из которых установлен перепускной электромагнитный клапан, электромагнитные форсунки, размещенные в дизеле и соединенные посредством линии высокого давления с перепускными электромагнитными клапанами, а посредством линии слива - с топливным баком, электронный блок управления, электрически связанный с датчиком частоты вращения и датчиком положения коленчатого вала, с каждым из перепускных электромагнитных клапанов и с каждой электромагнитной форсункой, причем система оснащена аккумуляторами высокого давления топлива, размещенными в каждой линии высокого давления топлива между перепускными электромагнитными клапанами и электромагнитными форсунками, оснащенными нагнетательными клапанами, датчиками высокого давления топлива, температуры нагнетаемого воздуха, топлива, окружающей среды, охлаждающей жидкости, давления нагнетаемого воздуха, масла системы смазки дизеля, скорости автомобиля, электрически соединенными с электронным блоком управления, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, установленные соответственно на линиях связи (интерфейсных шинах) с соединителями и в непосредственной близости (до 1-2 см) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи, обнаруживающие в качестве источников сбоев: соединители (разъемы), интерфейсные шины, шины управления, заземления и электропитания, внутренние и внешние электромагнитные помехи, а также добавляются алгоритмы обработки сигналов с указанных датчиков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве информативных параметров при обнаружении источников сбоев выбирают изменение амплитудно-частотных характеристик, повышенное электромагнитное излучение, появление эффекта дифференцирования и интегрирования сигналов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что амплитудно-частотную характеристику источника сбоя регистрируют в диапазоне частот от нуля (постоянный ток) до единиц гигагерц.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электромагнитные излучения от источников сбоев обнаруживают бесконтактно в диапазоне частот от единиц герц до единиц гигагерц.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактно источник сбоя определяется по факту образования микротрещин и микрозазоров в линиях связи и соединителях и малой емкостной составляющей (доли и единицы пикофарад) в них с последующим большим сопротивлением (до 10 ⁷ Ом и выше) приемников сигналов на КМОП-структуре и образующегося эффекта дифференцирования сигналов.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бесконтактно источник сбоя определяется по факту образования микрорезонансных контуров и электромагнитного излучения в них при прохождении электрического сигнала.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактно источники сбоя определяются по эффекту интегрирования сигнала при воздействии на них кодоимпульсных сигналов с различными постоянными времени в импульсах и паузах.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактные и бесконтактные датчики сбоев выполнены с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных {LC-элементы) микрорезонансных колебательных контурах.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника сбоя определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при одновременном срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоев в качестве источника сбоев определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при одновременном срабатывании датчиков обоих типов (контактных и бесконтактных) в качестве источника сбоев определяется внутренняя электромагнитная помеха.