Форсунки высокого давления

Методика сравнения производительности форсунок высокого давления на работающем двигателе по изменению напряжения на датчике давления топлива.

Кто пробовал смотреть осциллографом сигнал на датчике высокого давления в рампе, тот скорее всего скажет, что это невозможно.

При впрыске топлива форсунками падение давления настолько незначительное, что на датчике давления оно вызывает лишь небольшое изменение напряжения. А увеличение чувствительности осциллографа приводит к высокой "зашумлённости" сигнала помехами.

Далее надо немного пояснить теорию, но кому это неинтересно, могут пропустить.

Для борьбы с помехами часто используют так называемый дифференциальный метод передачи сигнала. Это когда на передатчике сигнала имеются два выхода, а на приемнике сигнала два входа. По обеим проводам от передатчика к приемнику передается одинаковый сигнал, но имеющий разную полярность. Один канал передатчика и приемника условно называется "прямым", а другой канал "инверсным".

Принцип удаления помех дифференциальным методом основан на простом правиле: напряжения сигнала одинаковой полярности на обеих проводах вычитаются, а сигналы разной полярности складываются.

А так как напряжения помехи наводящиеся на обеих проводах всегда имеют одинаковую полярность, то сигнал помехи будет вычитаться, а полезный сигнал складываться.
Помехи в сигнале должны полностью удалиться, но при условии одинаковости характеристик обеих входов и выходов такой дифференциальной линии.

Образно это можно представить так: если в корзинку, где лежит яблоко, добавить еще яблоко - тогда яблок станет в два раза больше. А если в корзинку не положить, а забрать яблоко, то яблок в корзинке не будет вообще.

Но на какой машине Вы видели датчик давления с дифференциальным выходом? Ведь блок управления контролирует общее давление, ему и обычного сигнала достаточно. Ладно, ещё индуктивный датчик можно использовать как источник дифференциального сигнала (к примеру, датчик коленвала, который часто используют в этом режиме).

А как использовать установленный на машине электронный датчик давления, не предназначенный для дифференциального режима?

По классической дифференциальной схеме, конечно, не получится. Но, можно попробовать найти сигнал с примерно такой же помехой и вычесть его из помехи сигнала датчика, и тем самым уменьшить помехи ровно на сколько они совпадают. Такой сигнал можно взять, к примеру, с массового провода питания датчика, или его 5 V питания. Проще подключиться к массовому проводу датчика, хотя в некоторых случаях можно поискать и более подходящий сигнал помехи. Конечный результат такой обработки зависит от близости внутреннего сопротивления сигнала помехи с внутренним сопротивлением электронного датчика. Которое, к нашему счастью, относительно небольшое и с сигналом помехи не так уж сильно отличается, что на 90% позволяет компенсировать помехи. На этом хватит теории и перейдем непосредственно к практике.

Я пользуюсь USB Oscilloscope IV Постоловского, у которого нет дифференциального входа, но зато имеется мощная программная база, которой как мне кажется, могут похвастаться не многие современные цифровые осциллографы — мотор тестеры. Поэтому приведу примеры на основе работы этого осциллографа, хотя возможно, что-то похожее можно сделать и на осциллографах других производителей.

Берем USB Oscilloscope III или IV с программной версией не ниже 4,х,х,х. так как на первых версиях осциллографа или "старой" программе, некоторые возможности могут оказаться ограниченными. Первый канал подключаем к сигнальному выводу на разъеме датчика давления (обычно средний вывод), и второй канал осциллографа к этому же разъему массы или питания датчика (где сигнал помехи будет более подходящим). Другой хитрости подключения к датчику давления топлива нет, но есть очень интересная хитрость подключения токового датчика для съема сигнала с форсунок (фото ниже).


Можно, конечно, записать сигнал тока только одной форсунки, просто вставив один провод в губки токовых клещей, к примеру, АРРА 32 где нибудь в промежуточном разъеме идущем на форсунки. Но можно повысить информативность записи и вставить в губки токовых клещей сразу 4 провода от каждой форсунки. А что бы сигнал форсунки 1 цилиндра отличался от остальных, вставить в губки противоположный провод этой форсунки. Тогда форсунка 1 цилиндра будет отображаться с противоположной полярностью сигнала. У многих производителей основные цвета проводов логически понятны с нумерацией 1 и 2 выводов форсунок, или цвета проводов можно уточнить по электрической схеме на данный двигатель. Далее токовые клещи подключаем к 3 каналу осциллографа. И желательно 4 канал осциллографа подключить к разъему управления клапаном регулировки давления, обычно установленным на ТНВД. Это полезно на стадии наработки технологии, что бы видеть в какой момент ТНВД накачивает давление, а в какой момент позволяет давлению снизиться.

Далее переходим к настройкам осциллографа для записи сигналов.

Выбираем 4 канальный режим запуском стандартной пользовательской настройки ”4 channel”.
Затем, обязательно до начала записи, меняем в настройках 1, 2 и 3 канала (если используем токовые клещи АРРА 32) диапазон сигнала на 0 — 6 V, вместо 0 — 30 V


И выставляем чувствительность этих каналов около 20 mv на клетку (можно выставить и после записи). Запускаем двигатель и включаем запись, делаем небольшие перегазовки, и затем выключаем запись. На записи мы увидим в основном сплошные помехи, главное, что бы помехи одновременно присутствовали на 1 и 2 канале.


Щелкаем мышкой по "панели" 1 канала и выбираем дифференциальный режим отображения относительно сигнала 2 канала. Затем можно отключить отображение 2 канала, так как больше он нам не понадобится и не будет занимать место на экране.


Если сигнал 1 канала ушел за рамки экрана что скорее всего будет при такой чувствительности канала, ничего страшного, запускаем панель программного фильтра.


И выбрав из списка частоту среза 500 или 1000Гц, нажимаем на кнопку "фильтровать".


Очищенный от остатка помех сигнал вернется в пределы экрана и будет удерживаться в нем вне зависимости от уровня напряжения сигнала на всей записи - что очень удобно для её просмотра. При этом можно изменять чувствительность, развертку и прокручивать запись. На записи нас больше всего интересуют места небольшого сброса оборотов.


Где будут видны ступеньки после каждого открытия форсунок. На устоявшихся оборотах или при наборе, на сигнал падения давления от работы форсунок будет накладываться подъем давления от подачи насоса высокого давления и сигнал будет трудно читаемый.

Принадлежность каждой форсунки к ступеньке можно определить по токовому импульсу 1 форсунки и порядку работы цилиндров.

При исправных форсунках все ступеньки будут одинаковые по высоте. Если есть подозрения что ступеньки отличаются от разного по времени импульса управления форсунками, то можно, растянув запись, измерить время импульса управления каждой форсунки, для чего желательно записывать ток всех форсунок.

Но пока что мне разное время впрыска форсунок не попадалось. Другое дело, что ступеньки могут немного отличаться от общего изменения времени впрыска, но оно меняется не так резко на плавном сбросе оборотов.

На записи все это хорошо видно, но нам ведь еще может понадобится сделать картинку экрана что бы сохранить, показать другим или распечатать. Вот тут удобней рассматривать картинку на белом фоне, что сделать очень просто, да и в случае печати немало сэкономит чернил принтера.


Можно даже сохранить картинку в несколько раз превышающею размер экрана осциллографа с указанием настроек, названий каналов и при этом весьма компактную по весу.


В данном примере следует увеличивать размер картинки только в высоту, так как это и логически оправданно, и будут лучше видны все отклонения в ступеньках.



Предполагаю, что Вы зададите вопрос: что такие четкие картинки можно получить на любой машине с непосредственным впрыском? К сожалению нет, хотя на большинстве машин, наверное, можно. Насколько заметил, все зависит от типа регулировки давления в рампе. Если давление регулируется изменением производительности ТНВД клапаном на насосе путем изменения количества подачи топлива на входе насоса, то производительность форсунок будет хорошо видна на записи. Такие системы впрыска сейчас чаще всего используют. А если давление регулируется клапаном сброса непосредственно с выхода насоса, то на сигнале будут видны большей частью сильные пульсации топлива, скорее всего от влияния клапана сброса. Поэтому, к примеру, на Mitsubishi GDI, на так называемом "джедае", видны в основном пульсации примерно такие же, как и на обычном впрыске с форсунками низкого давления. И тут как повезет с читаемостью сигнала.

Многие брались за анализ производительности форсунок по пульсациям топлива (в том числе и я), но как-то всё поутихло из-за нестабильности пульсаций.

Насколько хорошо этот метод будет работать на дизельном впрыске, сказать не могу. Но предполагаю, что зависимость от типа регулировки давления будет такая же.

Вдобавок напряжение падения давления при открытии форсунок еще окажется в два раза меньше, ведь датчик уже рассчитан на значительно большее давление, что не позволит на достаточном уровне сравнивать производительность форсунок. Но всё-равно, какие форсунки работают а какие нет, он должен показать.