Спосіб визначення циклової подачі палива в дизельному двигуні

Винахід відноситься до двигунобудування, зокрема до техніки діагностування дизельних двигунів внутрішнього згоряння, і може бути використано для визначення циклової подачі палива в двигуні паливним насосом високого тиску як при випробуванні двигуна, так і при перевірці його технічного стану, в тому числі в експлуатаційних умовах. Спосіб визначення циклової подачі палива в дизельному двигуні по фазового зсуву між початком імпульсу підвищення тиску палива в надплунжерний просторі паливного насоса двигуна і початком імпульсу підвищення тиску палива в голівці паливного насоса полягає в тому, що вказаний фазовий зсув визначають на режимі вільного прискорення двигуна при частоті обертання його колінчастого вала, що відрізняється не більше ніж на 1% від номінального значення частоти обертання. Режим вільного прискорення створюють шляхом первісного забезпечення роботи двигуна на мінімальної стійкої частоті обертання холостого ходу і подальшого різкого переміщення органу управління регулятором частоти обертання колінчастого вала двигуна в положення, що відповідає максимальній подачі палива 2 з.п. ф-ли, 2 мул.

Винахід відноситься до техніки діагностування дизельних двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) і може бути використано для визначення циклової подачі палива в двигуні паливним насосом високого тиску (ТНВД) як при випробуванні двигуна, так і при перевірці його технічного стану, в тому числі в експлуатаційних умовах.

Циклова подача q палива є одним з важливих параметрів, що характеризують технічний стан дизельного ДВС, зокрема стан ТНВД. Вихід зазначеного параметра за межі допустимих значень призводить до погіршення роботи двигуна, закоксовування деталей циліндропоршневої групи, зниження потужності дизеля, збільшення питомої витрати палива. Тому вимір циклової подачі палива вкрай важливо як при експлуатації, так і при ремонті дизельного ДВС.

Відомі способи визначення циклової подачі палива, засновані на сумарному вимірі кількості палива, що впорскується в мірні склянки за певний період часу ( "Технологія діагностування тракторів". - М. ГОСНИТИ, 1973, с.81-86) або за певну кількість циклів, що встановлюються по числу оборотів кулачкового валу ТНВД або колінчастого вала ДВС (П.М.Крівенко, І. М. Федосов "Дизельна паливна апаратура". - М. "Колос", 1970, с.192-195).

Зазначені способи вимірювання циклової подачі дають велику похибку в зв'язку з тим, що число циклів визначається недостатньо точно. Ці способи трудомісткі, так як вимагають здійснення великого обсягу розбірно-складальних робіт, пов'язаних з відведенням подається плунжерними парами палива в мірні склянки, зняття паливного насоса з дизеля і установки його на випробувальний стенд.

У відомому способі цикловую подачу вимірюють при певних (пускових) постійних оборотах колінчастого вала дизеля. Для того щоб обороти колінчастого валу були постійними і регулятор ТНВД утримував рейку подачі палива на постійній циклової подачі, необхідно створити стійкий режим роботи дизеля. В іншому випадку зі зміною частоти обертання колінчастого вала дизеля регулятор ТНВД, діючи на зазначену рейку, змінює цикловую подачу палива.

Однак, щоб виміряти цикловую подачу палива при постійних обертах колінчастого вала дизеля, необхідно використовувати додаткові кошти для стабілізації цих оборотів. Це здійснимо в певних стаціонарних умовах, наприклад при установці дизеля або машини з використовуваним на ній дизелем на відповідному стенді з гальмівним пристроєм для навантаження дизеля, що пов'язано з трудомісткими операціями. Тому відомий спосіб непридатний для оперативного визначення циклової подачі палива в експлуатаційних умовах. Крім того, в процесі експлуатації дизельний двигун працює на пускових оборотах протягом нетривалих проміжків часу, тому виміряна на пускових оборотах цикловая подача палива не буде характеризувати досить повно і достовірно технічний стан двигуна.

Завданням цього винаходу є створення способу визначення циклової подачі палива в дизельному двигуні, що забезпечує досить точне і оперативне визначення з мінімальною трудомісткістю, в тому числі в умовах експлуатації, величини циклової подачі q палива, по якій можна досить повно і достовірно оцінити технічний стан двигуна.

Зазначена задача досягається тим, що в способі визначення циклової подачі палива в дизельному двигуні по фазового зсуву між початком імпульсу підвищення тиску палива в надплунжерний просторі паливного насоса двигуна і початком імпульсу підвищення тиску палива в голівці паливного насоса відповідно до даного винаходу зазначений фазовий зсув визначають на режимі вільного прискорення двигуна при частоті обертання його колінчастого вала, що відрізняється не більше ніж на 1% від номінального значення частоти обертання, прич м режим вільного прискорення створюють шляхом первісного забезпечення роботи двигуна на мінімальної стійкої частоті обертання холостого ходу і подальшого різкого переміщення органу управління (ОУ) регулятором частоти обертання (РЧВ) колінчастого вала двигуна в положення, що відповідає максимальній подачі палива.

Перевага вимірювання циклової подачі q палива в області номінальної частоти nном обертання колінчастого вала пояснюється наступним. Основний час експлуатації дизелів відбувається саме при номінальному режимі їх роботи, т. Е. При номінальній частоті ном обертання колінчастого вала двигуна, максимальної ефективної потужності Ne. максимальному годинному витраті G палива і мінімальній питомій витраті g палива (витраті палива на одиницю потужності двигуна), коли при інших рівних умовах відбувається найбільш повне згорання палива в циліндрах двигуна. Внаслідок цього порівняння величини q, яка вимірюється при nном. з нормованою номінальної циклової подачею Qном буде найбільш достовірно і повно відображати технічний стан дизеля. Крім того, неодноразовими дослідженнями, проведеними на ряді дизельних двигунів, таких як Д-37е, Д-37М, Д-48, Д-50, Д-65Н, Д-240, Д-240л, Д-240г і Д-240ЛГ, в яких можуть бути використані ТНВД серії УТН-5, встановлено, що в області номінальних обертів колінчастого вала цих двигунів, обмеженою діапазоном (0,99 1,01) nном. величина циклової подачі q стабілізується і практично стає постійною, що забезпечує отримання стабільних достовірних вимірювань цієї величини.

Однак номінальну частоту обертання колінчастого вала дизеля на безрегуляторном режимі його роботи можна підтримувати постійною на час визначення величини q тільки при навантаженні дизеля гальмівним пристроєм. Це пов'язано, як зазначалося вище, з використанням стаціонарних стендів. Щоб уникнути необхідності їх застосування, в заявленому винаході вимір величини q пропонується проводити в режимі вільного прискорення двигуна, коли швидкість обертання його колінчастого вала змінюється від мінімальної стійкої частоти обертання холостого ходу до максимального з гарантованим проходженням через номінальну частоту обертання за рахунок різкого переміщення ОУ РЧВ в положення, що відповідає максимальній подачі палива.

Дослідження, проведені на вищезазначених типах двигунів, показали, що при зазначеному режимі вільного прискорення колінчастий вал цих дизельних двигунів гарантовано досягає частоти обертання, меншої номінальної величини на 1% (тобто рівний 0,99 nном) після закінчення 0,8 секунд після досягнення ОУ положення, відповідного максимальній подачі палива. Тому стосовно існуючих типів дизельних двигунів, які експлуатуються з існуючими типами ТНВД, в заявленому способі вказаний фазовий зсув визначають не раніше, ніж через 0,8 секунд після досягнення зазначених ОУ положення, відповідного максимальній подачі палива, і не пізніше моменту спрацьовування зазначеного регулятора на зменшення подачі палива, коли частота обертання колінчастого вала починає різко зменшуватися від номінальної величини.

В окремому випадку, використовуючи конструкцію існуючих ТНВД, вказаний фазовий зсув визначають не пізніше моменту переривання контакту основного важеля зазначеного регулятора з головкою болта установки зазначеної номінальної частоти обертання.

Здійснення запропонованого способу пояснюється фігурами креслень.

На фіг. 1 схематично показані криві основних параметрів дизельного двигуна (крутного моменту М, циклової подачі Q палива, ефективної потужності Ne. Годинної витрати G палива і питомої витрати g палива) на режимі вільного прискорення від мінімальної стійкої nmin до максимальної nmах частоти обертання колінчастого вала на холостому ходу ; на фіг. 2 - схема підключення вимірювальних засобів для реалізації заявленого способу.

Типова конструкція ТНВД дизельного двигуна з РЧВ містить корпус 1 насоса з укрученим в нього металевим болтом 2 установки номінальних оборотів nном. плунжерні пару 3, рейку 4, пов'язану через тягу 5 з проміжним важелем 6 РЧВ, який шарнірно з'єднаний з основним важелем 7 РЧВ, а також вказаний ОУ у вигляді важеля 8, пов'язаного через пружину 9 з верхнім кінцем основного важеля 7. У нижній частині ТНВД розташований вал 10 РЧВ зі змонтованим на ньому кронштейном 11, на якому шарнірно закріплені вантажі 12. на валу 10 змонтована також втулка 13 з можливістю її осьового переміщення уздовж цього валу і впливу на нижню частину проміжного важеля 6. В важелі 7 виконаний отвір, через яке прох одит стрижень болта 2. Головка цього болта знаходиться в постійному контакті з важелем 7 в процесі вільного прискорення (розгону) двигуна.

Для визначення циклової подачі палива шляхом вимірювань зазначеного фазового зсуву (обгрунтування даних вимірювань детально викладено в прототипі за вищевказаною документу RU 2161725) до штуцера плунжерній пари однієї з секцій ТНВД і до порожнини головки ТНВД під'єднують відповідно датчики 14 і 15 тиску, виконані, наприклад, у вигляді перетворювачів типу ВПС-2-40 і ВПС-2-1 відповідно. Для фіксування надходять від датчиків 14 і 15 імпульсів тиску палива в надплунжерний просторі і в голівці ТНВД відповідно ці датчики підключені до осцилографа 16 типу Н030А.

Запропонований спосіб може бути реалізований в такий спосіб.

Попередньо перед початком вимірювань за запропонованим способом в ТНВД монтують гвинтовий контакт 17, що підключається за допомогою електропроводи 18 до схеми затримки вимірювань показників датчиків 14 і 15, якою постачають осцилограф 16. Зазначена схема затримки повинна забезпечувати проведення зазначених вимірювань через 0,8 с після досягнення зазначених ОУ (важелем 8) положення, відповідного максимальній подачі палива. Конкретне виконання цієї схеми буде зрозуміло будь-якому фахівцю-електронщику. Контакт 17 встановлюють так, щоб він знаходився в зіткненні з важелем 8 при знаходженні останнього в положенні максимальної подачі палива. Крім того, тіло болта 2 через електропровід 19 під'єднують до схеми блокування (заборони) вимірювань показників датчиків 14 і 15, якою також оснащують осцилограф 16 і конкретне виконання якої також буде зрозуміло фахівцеві. За допомогою зазначених схем затримки і блокування забезпечується вимір показників датчиків 14 і 15, а отже, зазначеного фазового зсуву в області номінальної частоти обертання колінчастого вала, обмеженої межами nнoм 1%.

Для проведення вимірювань запускають двигун і прогрівають його. Встановлюють стійкі мінімальні обороти nmin холостого ходу. Різко переміщують важіль 8 в положення, що відповідає максимальній подачі палива. При цьому даний важіль входить в зіткнення з контактом 17, в результаті чого запускається зазначена схема затримки, яка дозволяє вимірювання показників датчиків 14 і 15 через 0,8 с від моменту досягнення важелем 8 положення максимальної подачі палива, тобто практично від моменту початку вільного розгону двигуна.

У процесі вільного прискорення (розгону) двигуна збільшується швидкість обертання валу 10, і вантажі 12 в результаті зростання відцентрових сил, повертаючись навколо осей своїх шарнірних кріплень, впливають на втулку 13, яка, переміщуючись вздовж вала 10, діє на проміжний важіль 6. Останній через тягу 5 відводить рейку 4, повертаючу плунжер плунжерній пари 3 на зменшення циклової подачі палива. Разом з проміжним важелем 6 відводиться в праву сторону і основний важіль 7, при цьому контакт головки болта 2 з важелем 7 переривається, і схема блокування видає заборонний сигнал на вимір показників датчиків 14 і 15. Конструкція РЧВ, в тому числі осьовий розташування болта 2, відрегульована таким чином, що переривання контакту важеля 7 з головкою болта 2 відбувається після досягнення номінальної частоти nном обертання колінчастого вала двигуна.

Таким чином, в заявленому способі цикловую подачу палива визначають на частотах обертання колінчастого вала дизельного двигуна в діапазоні (0,99 1,01) nном Цей діапазон показаний на фіг.2 заштрихованої областю.

Приклад. Проводилися вимірювання циклової подачі палива при досягненні номінальної частоти обертання колінчастого вала дизеля Д-65Н. Для цього двигуна nном = 1750 об / хв. Вимірювання, проведені в інтервалі обертів від 1735 до 1765 об / хв, показали величину q = 83 мм 3.

1. Спосіб визначення циклової подачі палива в дизельному двигуні по фазового зсуву між початком імпульсу підвищення тиску палива в надплунжерний просторі паливного насоса двигуна і початком імпульсу підвищення тиску палива в голівці паливного насоса, який відрізняється тим, що зазначений фазовий зсув визначають на режимі вільного прискорення двигуна при частоті обертання його колінчастого вала, що відрізняється не більше ніж на 1% від номінального значення частоти обертання, причому режим вільного прискорення створюють шляхом першо ачального забезпечення роботи двигуна на мінімальної стійкої частоті обертання холостого ходу і подальшого різкого переміщення органу управління регулятором частоти обертання колінчастого вала двигуна в положення, що відповідає максимальній подачі палива.

2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що зазначений фазовий зсув визначають не раніше ніж через 0,8 с після досягнення зазначеним органом управління положення, відповідного максимальній подачі палива, і не пізніше моменту спрацьовування зазначеного регулятора на зменшення подачі палива.

3. Спосіб за п.2, що відрізняється тим, що зазначений фазовий зсув визначають не пізніше моменту переривання контакту основного важеля зазначеного регулятора з головкою болта установки зазначеної номінальної частоти обертання.