Аналіз пульсацій тиску в паливній рампі для виявлення порушень, пов’язаних з упорскуванням, у двигунах внутрішнього згоряння
DOI:
https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2026.58.0.09Ключові слова:
діагностика паливної системи, упорскування палива, пульсації тиску в паливній рампі, технічний стан, робочий процес, динамічні процеси, надійність, математична модельАнотація
Проблема. Надійна діагностика паливних систем двигунів внутрішнього згоряння ускладнюється обмеженим доступом до даних електронного блока керування та недостатньою інформативністю стандартних діагностичних параметрів, доступних через штатні бортові системи. У багатьох випадках параметри, отримані з ECU, є відфільтрованими, усередненими або частково недоступними, що знижує їх придатність для виявлення локальних порушень, пов’язаних із процесом упорскування. Тому використання прямих фізичних сигналів, зокрема пульсацій тиску палива, є перспективним напрямом підвищення діагностичної інформативності моніторингу паливної системи. Мета. Метою дослідження є оцінювання можливості використання пульсацій тиску палива як діагностичного показника порушень, пов’язаних із процесом упорскування, у паливній системі двигуна внутрішнього згоряння без використання внутрішніх діагностичних змінних ECU. Методика. Експериментальні дослідження виконано на бензиновому двигуні внутрішнього згоряння, оснащеному системою розподіленого впорскування палива. Тиск палива вимірювався безпосередньо в паливній рампі за допомогою тензорезистивного датчика тиску. Синхронне знімання сигналів тиску палива, струму форсунки та положення колінчастого вала здійснювалося з використанням високошвидкісної мікроконтролерної системи збору даних. Зареєстровані сигнали перетворювалися у кутову область колінчастого вала в межах повного чотиритактного циклу 0–720°. Імітоване порушення створювалося шляхом електричного відключення однієї форсунки, тоді як сигнал струму іншої активної форсунки використовувався як часовий опорний сигнал. Результати. Отримані результати показали, що за нормальної роботи пульсації тиску палива мають стійку циклічну структуру, пов’язану з подіями упорскування. Відключення форсунки спричинило систематичну деформацію форми сигналу тиску, зменшення амплітуди пульсацій, збільшення середнього тиску в паливній рампі, а також зникнення або суттєве послаблення одного характерного мінімуму тиску у відповідному очікуваному кутовому секторі. Наукова новизна. Наукова новизна дослідження полягає у використанні цикло-синхронного аналізу пульсацій тиску палива для виявлення порушень, пов’язаних із процесом упорскування, незалежно від даних ECU. Практична значимість. Запропонований підхід може бути використаний як основа для створення неінвазивних систем діагностування та моніторингу технічного стану паливних систем двигунів внутрішнього згоряння
Посилання
Bosch, R. (2011). Automotive handbook (10th ed.). Robert Bosch GmbH. ISBN: 978-0-8376-1686-5.
Guzzella, L., & Onder, C. (2010). Introduction to modeling and control of internal combustion engine systems. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-10775-7
Merkisz, J., Pielecha, I., & Gis, W. (2017). Com-bustion engines in the context of sustainable transport development. Combustion Engines, 168(1), 1–8. https://doi.org/10.19206/CE-2017-109
Hartl, F., Brueckner, J., Ament, C., & Provost, J. (2019). Rail pressure estimation for fault diag-nosis in high pressure fuel supply and injection system. IFAC-PapersOnLine, 52(15), 193–198. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.11.673
Jiang, H., Zheng, J., Jin, H., et al. (2025). Analy-sis of rail pressure stability in an electronically controlled high-pressure common rail fuel injec-tion system based on GT-Suite simulation. En-ergies, 18(3), 550. https://doi.org/10.3390/en18030550
Lan, Q., Bai, Y., Ma, X., Fan, L., Xu, J., et al. (2021). Stability analysis upon high-pressure common rail fuel injection system under multi-ple injection modes. International Journal of Automotive Technology, 22, 353–370. https://doi.org/10.1007/s12239-021-0034-2
Linkov, O. U., & Shevchenko, O. S. (2024). Use of IIoT technologies in engine monitoring and control systems. Internal Combustion Engines, 2, 42–45. https://doi.org/10.20998/0419-8719.2024.2.06
Neumann, S., Varbanets, R., Minchev, D., Mal-chevsky, V., & Zalozh, V. (2023). Vibrodiagnos-tics of marine diesel engines in IMES GmbH sys-tems. Ships and Offshore Structures, 18(11), 1535–1546. ttps://doi.org/10.1080/17445302.2022.2159985
Payri, F., Bermúdez, V., Payri, R., & Salvador, F. J. (2004). The influence of cavitation on the in-ternal flow and the spray characteristics in diesel injection nozzles. Fuel, 83(4–5), 419–431. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2003.09.010
Wei, Y., Fan, L., Wu, Y., Gu, Y., Xu, J., & Fei, H. (2022). Research on transmission and coupling characteristics of multi-frequency pressure fluc-tuation of high pressure common rail fuel sys-tem. Fuel, 312, 122632. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122632
Linkov, O. U., Shevchenko, O. S., & Savchenko, A. V. (2025). Analysis and calibration of fuel pressure sensor for diesel engine injector fault diagnostics. Internal Combustion Engines, 1, 74–79. https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.1.09
Karczewski, M., & Koliński, K. (2018). Diagnos-tics of common rail components based on pres-sure curves in the fuel rail. Combustion Engines, 173(2), 3–8. https://doi.org/10.19206/CE-2018-201
Varbanets, R., Minchev, D., Kucherenko, Y., Za-lozh, V., Kyrylash, O., & Tarasenko, T. (2024). Methods of real-time parametric diagnostics for marine diesel engines. Polish Maritime Re-search, 31(3), 71–84. https://doi.org/10.2478/pomr-2024-0037
Postrioti, L., Cavicchi, A., Paolino, D., Guido, C., Parotto, M., & Di Gioia, R. (2016). An experi-mental and numerical analysis of pressure pul-sation effects of a gasoline direct injection sys-tem. Fuel, 173, 8–28. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.01.012
Spegar, T. D. (2011). Minimizing GDI fuel sys-tem pressure pulsations by robust fuel rail de-sign. SAE Technical Paper, 2011-01-1225. https://doi.org/10.4271/2011-01-1225
Lepeshkin, A. A., et al. (2021). Damping of pres-sure pulsations in fuel systems. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1086, 012011. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1086/1/012011
Wang, H. P., Zheng, D., & Tian, Y. (2016). High pressure common rail injection system modeling and control. ISA Transactions, 63, 265–273. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2016.03.002
Li, J. Z., Treusch, C., Honel, B., & Savaresi, S. M. (2005). Simulation of pressure pulsations in a gasoline injection system and development of an effective damping technology. SAE Tech-nical Paper, 2005-01-1149. https://doi.org/10.4271/2005-01-1149
Gupta, V. K., Zhang, Z., & Sun, Z. (2011). Mod-eling and control of a novel pressure regulation mechanism for common rail fuel injection sys-tems. Applied Mathematical Modelling, 35(7), 3473–3483. https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.01.008
Stone, R. (1999). Introduction to internal com-bustion engines (4th ed.). Macmillan Education. https://doi.org/10.1007/978-1-349-15079-3
Song, E., Li, D., Fu, Y., Cai, Y., & Yu, X. (2019). A common rail injector fault diagnosis algorithm based on independent component analysis and adaptive symptom parameters. Entropy, 21(10), 923. https://doi.org/10.3390/e21100923
Wierzbicki, S., & Śmieja, M. (2018). Diagnostic methods for combustion engines. Combustion Engines, 172(1), 7–15. https://doi.org/10.19206/CE-2018-102
Xu, L., Bai, X. S., Jia, M., Qian, Y., Qiao, X., & Lu, X. (2018). Experimental and modeling study of liquid fuel injection and combustion in diesel engines with a common rail injection system. Applied Energy, 230, 287–304. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.08.104
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олексій Шевченко, Олег Ліньков
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
