Контроль параметров воздухоподачи современных двигателей внутреннего сгорания
Control of air supply parameters of modern internal combustion engines

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

двигатель, подача воздуха, датчики контроля, отключение, контроль, износ, расход топлива, engine, air supply, control sensors, shutdown, control, wear, fuel consumption

АННОТАЦИЯ

Авторы: Гриценко Александр Владимирович, Бурцев Александр Юрьевич, Уланов Владислав Евгеньевич, Рахимов Жанат Сагындыкович, Емельянова Анастасия Ивановна

Электронные системы автотракторных средств находятся на первом месте по отказам, в том числе датчики массового расхода воздуха (ДМРВ) среди таких компонентов. Анализ причин отказа ДМРВ показал на наличие множества эксплуатационных факторов, способствующих снижению его ресурса. Одними из ключевых являются разнообразные условия его работы: диапазон рабочих температур составляет от –45 до 125 °С, температура потока воздуха от –40 до 110 °С, рабочее давление составляет 80…108 кПа, высокая запыленность и загрязнение ДМРВ частицами пыли, топлива и масла. Краткий анализ конструкций ДМРВ показал на значительное число их типов. Однако большая инерционность, низкая точность и достоверность контроля расхода воздуха, низкая эксплуатационная надежность явились причиной отказа от несовершенных конструкций. Анализ показал, что основой современной системы впуска являются датчики на основе пленочных технологий, заменившие все остальные типы. Проведенный анализ современных средств и методов контроля технического состояния ДМРВ показал на отсутствие методов их безразборного контроля в эксплуатационных условиях. В качестве перспективного метода предложен метод тестового диагностирования ДМРВ путем формирования нагрузки при полном и поцикловом отключении импульсов топливоподачи и зажигания ДВС. Основой метода является использование приборного средства ДБД-4 для формирования тестовых режимов. В результате экспериментальных исследований при формировании тестовых воздействий разработаны режимы контроля ДМРВ, состоящие в полном отключении нескольких цилиндров (в зависимости от числа цилиндров ДВС) и нагружении одного или группы оставшихся в работе цилиндров мощностью механических потерь отключенных цилиндров. Контролируемыми параметрами выбраны следующие: массовый расход воздуха, напряжение с контрольного вывода ДМРВ, частота вращения коленчатого вала ДВС, часовой расход топлива при варьировании положения дроссельной заслонки от 0 до 100 %. Эксперимент показал, что максимальная разность величин расхода воздуха для четвертого и третьего цилиндров составляет: ΔQ_4,3 = Q₄ – Q₃ = 361 – 315 = 46 кг/ч. В процентном отношении эта величина достигает значения 12,7 %. Максимальная разность величин напряжения возникает между результатами контроля четвертого и первого цилиндров ΔU_4,1 = U₄ – U₁ = 4,37 – 4,19 = 0,28 В. В процентном отношении эта величина достигает значения 11,8 %. Максимальная разность частот вращения коленчатого вала ДВС возникает между результатами контроля четвертого и первого цилиндров Δn_4,1 = n₄ – n₁ = 4230 – 3930 = 300 мин^–1. В процентном отношении эта величина достигает значения 7 %. Максимальная разность часовых расходов топлива возникает между результатами контроля четвертого и первого цилиндров ΔV_4,1 = V₄ – V₁ = 33,5 – 31,3 = = 2,2 л/ч. В процентном отношении эта величина достигает значения 6,5 %. Применение прибора ДБД-4 и тестовых методик диагностирования ДМРВ позволяет с высокой точностью производить контроль системы впуска и других систем.

Abstract:

NAME: Control of air supply parameters of modern internal combustion engines
AUTOR: Gritsenko Aleksandr Vladimirovich, Burtsev Aleksandr Yuryevich, Ulanov Vladislav Evgenevich, Rakhimov Zhanat Sagyndykovich, Emelianova Anastasiia Ivanovna

Electronic systems of automotive and tractor vehicles are in the first place in terms of failures, including mass air flow sensors (MAF) among such components. An analysis of the reasons for the failure of the MAF showed the presence of many operational factors that contribute to the reduction of its service life. One of the key factors is its diverse operating conditions: the operating temperature range is from -45 to 125 °C, the air flow temperature is from -40 to 110 °C, the operating pressure is 80 kPa, high dust content and contamination of the MAF with particles of dust, fuel and oil. A brief analysis of the DMRV designs showed a significant number of their types. However, large inertia, low accuracy and reliability of air flow control, low operational reliability were the reason for the rejection of imperfect designs. The analysis showed that the basis of the modern intake system are sensors based on film technologies, which have replaced all other types. The analysis of modern means and methods for monitoring the technical condition of the MAF showed the absence of methods for their in-place control in operational conditions. As a promising method, a method for test diagnosing MAF by generating a load with a complete and cycle-by-cycle shutdown of the fuel supply and ignition pulses of the internal combustion engine is proposed. The basis of the method is the use of the DBD-4 instrument for the formation of test modes. As a result of experimental studies during the formation of test effects, control modes for the MAF were developed. They consist in the complete shutdown of several cylinders (depending on the number of cylinders in internal combustion engine (ICE)) and loading one or a group of cylinders remaining in operation with the power of mechanical losses of the disabled cylinders. The following controlled parameters are selected: mass air flow, voltage from the control output of the MAF, the frequency of rotation of the crankshaft of the internal combustion engine, hourly fuel consumption when the throttle position varies from 0 to 100%. The experiment showed that the maximum difference between the air flow rates for the fourth and third cylinders is: ΔQ4.3 = Q4 – Q3 = 361 – 315 = 46 kg/h. In percentage terms, this value reaches 12.7%. The maximum difference in voltage values occurs between the results of the control of the fourth and first cylinders ΔU4.1 = U4 – U1 = 4.37 – 4.19 = 0.28 V. In percentage terms, this value reaches 11.8%. The maximum difference in ICE crankshaft speed occurs between the results of testing the fourth and first cylinders Δn4,1 = n4 – n1 = 4230 – 3930 = 300 min–1. In percentage terms, this value reaches the value of 7%. The maximum difference in hourly fuel consumption occurs between the results of the control of the fourth and first cylinders ΔV4.1 = V4 – V1 = 33.5 – 31.3 = 2.2 l/h. In percentage terms, this value reaches 6.5%. The use of the DBD-4 device and test methods for diagnosing the MAF allows you to control the intake system and other systems with high accuracy.