АНАЛІЗ ТА КАЛІБРУВАННЯ ДАТЧИКІВ ТИСКУ ДЛЯ СИСТЕМИ ДІАГНОСТИКИ ПАЛИВНОЇ АПАРАТУРИ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ

Анотація

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. Це накладає вимоги як до характеристик самого датчика, так і до швидкодії мікроконтролера та АЦП. Для зниження навантаження на комунікаційні канали та сервери застосовано підхід туманних обчислень (edge computing), що дозволяє виконувати попередню обробку сигналів безпосередньо на рівні пристрою збору даних. У статті представлено методику вибору та калібрування п’єзорезистивного датчика Bosch 0281006188 для моніторингу тиску палива, а також результати аналізу лінійності та похибок вимірювання. Показано, що досягнута сумарна похибка становить ~1–2 %, що є прийнятним для задачі моніторингу технічного стану паливної апаратури дизельного двигуна в умовах експлуатації.