Аналіз та калібрування датчиків тиску для системи діагностики паливної апаратури дизельних двигунів

Abstract

Забезпечення надійної, стабільної та ефективної роботи дизельного двигуна неможливе без точного контролю ключових параметрів паливної апаратури, серед яких особливу роль відіграє тиск палива в магістралі високого тиску. Динаміка зміни цього тиску дозволяє оперативно оцінювати технічний стан форсунок, паливного насоса високого тиску та інших елементів паливної системи. Сучасні електронні системи керування двигуном (включаючи рішення класу IIoT) оперують значними обсягами даних, що вимагає створення високоточних і швидкодіючих систем збору, обробки й аналізу даних у реальному часі. Одним з критичних елементів таких систем є датчик тиску палива, вибір якого має базуватися на ряді технічних критеріїв: достатній діапазон вимірювання (до 180 МПа і більше), висока частота відгуку (не менше 1 кГц), точність не гірше ±1 %, стійкість до температурних коливань та вібрацій, а також сумісність з апаратними і програмними засобами мікроконтролерів, зокрема Arduino Portenta H7. Додаткові вимоги обумовлені потребою універсальності – використання одного датчика як у сучасних двигунах із системою Common Rail, так і у старіших дизельних системах. Для коректної діагностики пульсацій тиску, які виникають при відкритті та закритті форсунок, необхідно забезпечити частоту вибірки не менше 24 кГц при максимальній частоті обертання колінчастого валу 4000 хв⁻¹. Ennsuring the reliable and efficient operation of a diesel engine is impossible without accurate control of key parameters of the fuel system. One of the most important parameters is the fuel pressure in the high-pressure rail, whose dynamic fluctuations reflect the technical condition of the injectors and high-pressure fuel pump. Modern electronic engine control systems, including IIoT solutions, operate with large volumes of data, requiring high-precision, high-speed data acquisition and real-time analysis. The pressure sensor, as a critical element of such systems, must meet strict requirements: wide measurement range (up to 180 MPa or higher), high frequency response (≥ 1 kHz), accuracy of at least ±1 %, and stability under temperature and mechanical stresses. Compatibility with microcontrollers (such as Arduino Portenta H7) is equally important to ensure flexibility for use in both modern Common Rail and older mechanical diesel systems. For accurate diagnostics of pressure pulsations generated by injector operation, a sampling rate of at least 24 kHz is required at engine speeds up to 4000 rpm.