Анализ методов и средств для диагностирования форсунок системы питания "Common rail"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет

Анализ методов и средств для диагностирования форсунок системы питания «Common rail»

Физико-математические науки

Тышкевич Лариса Николаевна, кандидат наук, доцент

Журавский Борис Викторович, ведущий научный сотрудник

Аннотация

В работе приведены результаты и анализ исследований влияния точности измерений диагностических параметров элементов топливной аппаратуры системы «Common Rail» на качество технического обслуживания и ремонта двигателей внутреннего сгорания транспортных и транспортно-технологических машин и итоге на выходные показатели ДВС. Обоснована связь между структурными и диагностическими параметрами элементов топливных систем. Предложена схема и комплекс мероприятий, направленных на повышение качества диагностических работ топливных систем.

Неоспоримыми преимуществами дизельных двигателей являются высокий КПД, высокая единичная мощность, малый расход топлива, что обуславливает все возрастающее увеличение доли их применения [1]. На сегодняшний день большая часть производимых дизельных двигателей, устанавливаемых на машины, оснащены аккумуляторной системой подачи топлива типа «Common Rail». Данная система позволяет обеспечить гибкость регулирования цикловой подачи, минимизировать неравномерность его подачи по цилиндрам, обеспечит оптимизацию регулирования угла опережения впрыска топлива в соответствии с режимами работы, обеспечивает автоматизацию пуска. Применение данных систем позволяет обеспечить высокие показатели топливной экономичности, экологичности и снижению шумового излучения [2,3]. Современные требования экологических стандартов определяют не только перспективные направления развития конструкций систем питания ДВС, но и направления совершенствования их диагностики.

С учетом повышения экологической безопасности при эксплуатации автотранспортных средств постоянно возрастают требования к точности дозирования топлива [4,5], что в свою очередь влечет за собой ужесточение требований, предъявляемых к качеству проведения диагностики элементов топливной аппаратуры дизельного двигателя. Наиболее перспективными с точки зрения выполнения жестких требований по выбросам вредных веществ, уровню шума и топливной экономичности являются аккумуляторные системы топливоподачи типа «Common Rail».

Основной задачей топливной системы дизельного двигателя является своевременная дозированная подача топлива. Точность дозирования топлива оказывает значительное влияние на выходные показатели работы дизельного двигателя, такие как мощность, крутящий момент, содержание вредных компонентов отработавших газов, расход топлива. Основное влияние на точность дозирования топлива оказывает техническое состояние форсунок, показатели которых изменяются в процессе эксплуатации ДВС. Основными факторами, влияющими на интенсивность изменения технического состояния форсунок, является качество топлива (обводненность, содержание серы и абразивных частиц и другие), а также качество проводимых ремонтных воздействий. ремонт двигатель топливный

Качество ремонта форсунок в значительной степени зависят от точности диагностики. В настоящее время для выявления неисправностей форсунок, существуют и используются различные методики и средства: методы безмоторной диагностики с применением специальных стендов и методы диагностики, осуществляемые без снятия форсунок с двигателя.

Принцип работы аккумуляторной аппаратуры значительно отличается от принципа работы традиционной дизельной аппаратуры с механическим управлением, вследствие чего для её испытаний необходимы специальное оборудование и приборы.

Проверка форсунок без снятия производится сравнительным анализом объема поступающего топлива в обратную линию. Для реализации этого метода диагностики достаточно применения простейшего оборудования и не занимает много времени. Однако данный метод не позволяет с высокой точностью определять техническое состояние форсунки. Можно только проверить состояние электромагнитного клапана, при этом следует отметить, что речь идет о сравнительном испытании, то есть если отклонения в работе присутствуют у всего комплекта форсунок, то определить неисправность будет невозможно.

Углубленную и точную диагностику форсунок аккумуляторной системы впрыска топлива можно произвести исключительно с использованием специализированных стендов. Стенды позволяют в широком диапазоне варьировать давление тестовой жидкости, подводимой к форсункам и длительность управляющих импульсов. Позволяют проверять работу клапана, распылителя и других элементов форсунки. Основой метода диагностики является анализ соответствия длительности управляющих импульсов и количества впрыснутого топлива.

Наиболее распространенными моделями стендов для диагностики форсунок аккумуляторной системы впрыска топлива дизельных двигателей на российском рынке являются: «BOSCH ESP 200»; «М-107Э CR»; «М-108»; «CR-NT815», «С-MAX 3000». Конструкция стенда для диагностики форсунок показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Конструкция стенда для диагностики форсунок: 1 -- корпус; 2 -- бак с тестовой жидкостью; 3 -- фильтр; 4 -- электродвигатель привода ТНВД; 5 -ТНВД; 6 -муфта соединительная; 7 -- кронштейн крепления ТНВД; 8 -магистрали низкого давления; 9 -- пульт упраления и измерения; 10 -- форсунки; 11 -- линия слива; 12 -- винт струбцины; 13 -- трубопровод высокого давления; 14 -- линия слива из накопительных стаканов; 15 -- трубопровод высокого давления, соединяющий топливный коллектор и форсунки; 16 -- топливный коллектор; 17 -- сборный стакан; 18 -- кронштейн крепления форсунок

Стенды рассчитаны на диагностику как форсунок с электрогидравлическим управлением, так и с пъезоуправлением фирм «Bosch», «Delphi», «Denso», «Simens».

На стендах могут применяться два метода измерения цикловой подачи топлива: мензурочный и безмензурочный (прямой метод). При мензурочном методе измерения возникают погрешности, складывающиеся из-за образующейся пены топлива, количества топлива, остающегося на стенках мензурок и субъективных факторов, проявляющихся при снятии показаний с мензурок. Прямой метод более точный. Для его реализации применяют расходомеры двух типов: с регулирующим поршнем и объемного типа.

Поршневому расходомеру присущи недостатки, а именно: впрыск тестовой жидкости производится в среду с атмосферным давлением, большая инерционность, которая не позволяет отслеживать единичные впрыски, вследствие чего отсутствует возможность оценивать стабильность цикловой подачи форсунки по времени.

Расходомеры объемного типа предназначены для определения характеристик впрыска путем подачи тестовой жидкости в заполненный замкнутый объем. Их работа основана на сжимаемости тестовой жидкости.

Эти приборы позволяют создать в камере впрыска противодавление, близкое к имеющемуся в цилиндре двигателя (в процессе впрыска топлива) и на основе этого приблизить условия работы форсунки на стенде и на двигателе и тем самым обеспечить необходимую точность измерений. Данные расходомеры обладают достаточным быстродействием, что позволяет оценивать стабильность цикловой подачи и выявлять спорадические неисправности.

Существующие стенды для диагностики форсунок «Common Rail» имеют аналогичные конструктивные решения. Составляющими стендов для диагностики форсунок, как правило, являются: бак для тестовой жидкости, ТНВД с электроприводом, специальный контроллер с необходимым программным обеспечением для генерирования управляющих импульсов, подаваемых на форсунки, высокоточный электронный расходомер и система термостабилизации (в баке находится электрический нагреватель), подключение форсунок осуществляется с помощью быстросъемных адаптеров (рисунок 2). Как правило, для каждой форсунки предусмотрены два расходомера: для измерения сливаемого топлива в обратную линию и для измерения количества впрыскиваемого топлива.

Рисунок 2. Комбинированная схема стенда для диагностики форсунок: 1 -- гидробак; 2 -- откачивающий насос; 3 -- регулятор расхода тестовой жидкости; 4 -- ТНВД; 5 -- топливный коллектор; 6 -- диагностируемая форсунка; 7 -- датчик давления; 8 -- клапан с электоуправлением; 9 -- камера впрыска; 10 -- разделительный поршень; 11 -- пневматический вентиль; 12 -- пневматический баллон; 13 -- подогреватель тестовой жидкости.

Стенды предназначены для определения основных параметров, характеризующих работу форсунок: быстродействие, производительность, расход топлива на управление, величины тока, напряжения и продолжительности сигнала, подаваемого на электроприводный управляющий клапан, сопротивления обмотки катушки управляющего клапана, задержки срабатывания клапана, температуры перепускаемого топлива.

Управление форсунками осуществляется при помощи генераторов силовых импульсов, которые управляются компьютером с соответствующим программным обеспечением. Регулятор стенда независимо управляет работой клапанов давления и расхода ТНВД системы «Common Rail».

Основным элементом, определяющим метрологические показатели стенда, является расходомер, конструкции которых делятся на два типа. Первый тип представляет собой поршневой расходомер с шестеренчатым насосом. Второй тип -- камеру впрыска с измерительным поршнем, который позволяет фиксировать величины единичных впрыскиваний и статически усредненные их величины за заданное количество их циклов.

Тестовая жидкость нагнетается в аккумулятор под высоким давлением, в соответствии с сигналами стендового блока управления, форсунка впрыскивает жидкость в камеру впрыскивания с поршневым измерителем, для имитации работы в камере сгорания под поршень камеры подается азот под давлением до 10 МПа. Оценка цикловой подачи производится по окончанию измерений путем оценки объема вытесненной жидкости за заданное число впрыскиваний.

Проведя сравнительный анализ существующих конструкций стендов для диагностики форсунок, можно сделать вывод, что несмотря на достаточно высокий уровень точности измерений расхода топлива, с появлением и внедрением новых поколений систем подачи топлива «Common Rail», появляется потребность в повышении точности измерений, что является предметом дальнейших исследований.

Список литературы

1. Губертус Гюнтер. Диагностика дизельных двигателей. Серия «Автомеханик». Пер. с нем. Ю. Г. Грудского. - М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004 г. - 176 с.

2. Данов Б.А. Электронные системы управления иностранных автомобилей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002. - 224 с.

3. Соснин Д.А. Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей: Учебное пособие. М.: СОЛОН-Р, 2001, 272 с.

4. Соснин Д.А., Яковлев В.Ф. Новейшие автомобильные электронные системы. - М.: СОЛОН - Пресс, 2005. - 240 с.

5. Тюнин А.А. Диагностика электронных систем управления двигателями легковых автомобилей - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2007. - 352 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru