СТЕНД ИСПЫТАНИЯ И РЕГУЛИРОВКИ ФОРСУНОК

Полезная модель относится к дизельному двигателестроению, в частности к стендам для испытания и регулировки форсунок, и может быть использована на дизелестроительных предприятиях, сервисных центрах и станциях технического обслуживания.
В ходе регулировки, испытаний и технического обслуживания топливной аппаратуры возникает необходимость оценки не только количественных показателей процесса подачи топлива, таких, например, как давление начала впрыска или величина цикловой подачи, но и качественных показателей, например, отсутствие видимых сгущений в факеле, отсутствие струйного распыливания, подтекание топлива на распылителе после окончания впрыска. Это является актуальным как для гидромеханических форсунок, так и для электроуправляемых форсунок, применяемых в топливных системах типа Common Rail.
Известен стенд для испытания форсунок, включающий приемную камеру, в верхней части которой размещают испытуемую форсунку, причем в нижней части приемной камеры расположены пробоотборники, а часть внутреннего пространства приемной камеры закрыто пористым экраном (пат. SU 1153187, опубл. 30.04.1985. Бюл. №16).
К недостаткам известного решения относится невозможность визуального наблюдения и оценки качественных показателей процесса подачи топлива форсункой из-за наличия экрана.
Известен стенд для испытания и регулировки форсунок, включающий камеру впрыска, функционально связанную с испытуемой форсункой (пат. RU 11571, опубл. 16.10.1999). По известному решению, камера впрыска в форме усеченного конуса, установлена непосредственно на приемную емкость - топливный бак - с охватом входного отверстия приемной емкости и при этом может быть выполнена, в том числе, из конструкционных полимеров или армированных пластиков. Это дает возможность предположить, что в определенных конструктивных исполнениях стенки камеры впрыска могут позволять визуальное наблюдение за развитием факелов впрыскиваемого топлива и оценку качества впрыска.
К недостаткам известного решения относится ограниченность его применения, в частности, невозможность испытания с его помощью форсунок систем Common Rail, в которых подача топлива происходит при срабатывании электроуправляемого актуатора. Установка камеры впрыска непосредственно на приемную емкость с охватом входного отверстия не позволяет выполнять измерение цикловых подач, что ограничивает функциональные возможности стенда.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемой полезной модели - является прибор для испытания и регулировки форсунок КИ-15706, включающий корпус, на который через промежуточную деталь установлена камера впрыска цилиндрической формы, выполненная из оптически прозрачного материала для визуальной оценки качества подачи топлива испытуемой форсункой, устройство для создания давления топлива на входе в испытуемую форсунку и бак для хранения применяемого топлива или технологической жидкости (Паспорт 15706ПС. - Ярославль, Ярославский инструментальный завод, 1979). По известному решению, камера впрыска крепится к ответной детали со стороны своего торца, наиболее удаленного от части камеры впрыска, через которую внутрь камеры впрыска устанавливается испытуемая форсунка. Устройство для создания давления на входе в испытуемую форсунку представляет собой насос с ручным приводом: для создания необходимого давления впрыска необходимо вручную качать рукоятку привода насоса.
К недостаткам известного решения относится ограниченность его применения, в частности, невозможность испытания с его помощью форсунок систем Common Rail. Это обусловлено, во-первых, значительной трудоемкостью создания вручную давления свыше 100 МПа и, во-вторых тем, что форсунки систем Common Rail являются электроуправаляемыми, то есть подача топлива в них происходит при срабатывании электроуправляемого актуатора. Кроме того, известное решение позволяет одновременно испытывать только одну форсунку, так как конструкция прибора не предусматривает размещение второй камеры впрыска
Технической задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение недостатков прототипа, а именно создание стенда для одновременного испытания и регулировки нескольких форсунок любого типа, в том числе электроуправляемых форсунок, с визуальным наблюдением и оценкой качества впрыска каждой форсункой.
Поставленная техническая задача решается за счет совместного применения следующих мероприятий:
обеспечение возможности параллельного подключения к устройству для создания давления перед форсунками и бак стенда нескольких камер впрыска - по одной на каждую испытуемую форсунку;
выполнения каждой камеры впрыска из оптически прозрачных материалов для визуального наблюдения и оценки качества впрыска;
выполнения крепления каждой камеры впрыска на отдельной промежуточной детали, связанной с корпусом стенда, и отвода топлива из камеры в бак по трубопроводу;
выполнения промежуточной детали с привалочной плоскостью на наружной поверхности, на которую происходит установка камеры впрыска;
выполнения каждой камеры впрыска с привалочной плоскостью на наружной поверхности для плотного прилегания к привалочной плоскости промежуточной детали, на которой происходит ее крепление;
подключения одной или нескольких камер впрыска к контрольно-измерительной аппаратуре;
создания давления топлива на входе в форсунку с помощью топливных насосов, приводимых от электродвигателей;
применения двух независимых систем создания давления топлива на входе в форсунку и двух систем управления форсунками за счет использования отдельного топливного насоса для испытания гидромеханических форсунок и отдельного топливного насоса в комплексе с электронным блоком управления, жгутами и датчиками для испытания электроуправляемых форсунок.
Новизной в стенде для испытания и регулировки форсунок, предлагаемом в качестве настоящей полезной модели, является совместное применение камер впрыска с привалочной плоскостью на наружной поверхности для плотного прилегания к привалочной плоскости промежуточной детали, на которой происходит крепление камеры впрыска, параллельное подключение нескольких камер впрыска - по одной на каждую испытуемую форсунку - к приемной емкости стенда, применения двух систем создания давления впрыска и двух систем управления форсунками за счет использования отдельного топливного насоса для испытания гидромеханических форсунок и отдельного топливного насоса в комплексе с электронным блоком управления и необходимыми коммутирующими жгутами и датчиками для испытания электроуправляемых форсунок.
Совокупность указанных признаков является новой, существенной, промышленно выполнимой и направленной на решение поставленной полезной моделью технической задачи.
Конструкция стенда для испытания и регулировки форсунок, предлагаемого в соответствии с заявляемой полезной моделью, поясняется чертежами (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) и включает корпус 1 с установленными на нем через промежуточные детали 6 камерами впрыска 7, устройством создания давления топлива или технологической жидкости на входе в испытуемую форсунку 16 и бак 10 для хранения применяемого топлива. По условиям испытаний вместо топлива может быть использована специальная технологическая жидкость. Далее будет использовано условное наименование «топливо», что не исключает возможности применения любой технологической жидкости, отвечающей заданным требованиям. На фиг. 1 стрелками показано направление движения топлива, тонкой штриховой линией - условное обозначение корпуса, зизгзагообразной линией - условно показаны коммутирующие жгуты, сплошными толстыми линиями - прочие основные компоненты предлагаемого стенда.
Упомянутое выше устройство для создания давления топлива выполнено в виде двух насосов высокого давления (далее - ТНВД) 31 и 32 различного типа, приводимых каждый от отдельного электродвигателя - 21 и 22, соответственно. ТНВД 31 является электроуправляемым топливным насосом высокого давления. ТНВД такого типа широко применяются в системах Common Rail. В предлагаемом в качестве настоящей полезной модели стенде для испытания и регулировки форсунок может быть применен любой ТНВД, известный из уровня техники и обеспечивающий требуемую величину давления подачи. В качестве ТНВД 32 может быть применен любой известный рядный или распределительный ТНВД из числа используемых в так называемых разделенных - неаккумуляторных - топливных системах с механическими гидроприводными форсунками.
Для подвода топлива к ТНВД на предлагаемом стенде установлены подводящие трубопроводы 9 низкого давления.
ТНВД 31 связан трубопроводами 41 высокого давления с топливным аккумулятором 5. Трубопроводы 41 высокого давления постоянно подключены к ТНВД 31 и топливному аккумулятору 5.
К ТНВД 32 присоединены постоянно трубопроводы 43 высокого давления.
К топливному аккумулятору 5 постоянно присоединены трубопроводы 42 высокого давления.
На фиг. 1 и фиг. 2, в качестве примера форсунки 16, которая может быть испытана на предлагаемом стенде, условно показана форсунка системы Common Rail. При этом количество установленных на стенд форсунок 16, изображенное на фиг. 1, является только примером. Количество форсунок, предназначенных для одновременного испытания на предлагаемом в качестве настоящей полезной модели стенде не ограничивается и требует только согласования между собой технических характеристик испытуемых форсунок с техническими характеристиками отдельных компонентов стенда, например, ТНВД, топливного аккумулятора, системы управления, электродвигателей.
Промежуточные детали 6 представляют собой стойки, закрепленные на корпусе 1 и имеют, по крайней мере, одну плоскую поверхность 61 со стороны установки камер впрыска 7 (см. фиг. 3, фиг. 4). Поверхность 61 используется в качестве привалочной плоскости, на которую также плоской поверхностью 71 прилегает камера впрыска 7. Выполнение контакта камер впрыска 7 с промежуточными деталями 6 по плоскостям обеспечивает дополнительную жесткость соединения, так как препятствует провороту камер впрыска 7 относительно промежуточных деталей 6. В каждой камере впрыска 7 со стороны промежуточной детали 6, выполнено не менее двух глухих резьбовых отверстия 72. В каждой промежуточной детали 6 соосно отверстиям 72 выполнены в том же количестве сквозные отверстия 62. Диаметр отверстий 62 обеспечивает, с учетом погрешности расположения отверстий 62, свободную установку крепежных деталей при сборке камер впрыска 7 с промежуточными деталями 6. Крепление камер впрыска 7 к промежуточным деталям 6 осуществляется с помощью резьбовых крепежных элементов (на фиг. не показаны), например, винтами или шпильками с гайками. Предпочтительным является использование шпилек, завернутых в стенку камеры впрыска 7.
В качестве примера, не исключающего другие варианты исполнения камер впрыска 7 на фиг. 1 и фиг. 2 показан вариант с камерами впрыска 7 прямоугольной в плане формы.
В любом варианте исполнения камеры впрыска 7 имеют на своей боковой наружной поверхности, по крайней мере, одну плоскую поверхность 71 и расположенные соосно друг другу цилиндрические полости 73, куда устанавливается форсунка 16, и 74, где происходит впрыск топлива. Положение отверстия 75, предназначенного для слива топлива, может быть любым.
Предпочтительным является расположение отверстия 75 в дне 76 камеры впрыска 7.
Форма дна 76 камеры впрыска 7 может быть любой.
Предпочтительной является коническая форма дна 76.
Камеры впрыска 7 могут быть изготовлены полностью из оптически прозрачных материалов, как это показано в качестве примера на фиг. 3, или иметь оптически прозрачные части вместе с оптически непрозрачными, как это показано в качестве примера на фиг. 4.
Боковые стенки 77 камеры впрыска 7 должны быть выполнены из оптически прозрачного материала так, чтобы обеспечить визуальное наблюдение за процессом впрыска и развитием факелов 161 впрыснутого топлива в угловых секторах 78, составляющих не менее 135 градусов в каждую сторону и отсчитываемых от диаметральной плоскости цилиндрической полости 74, совпадающей с плоскостью осей отверстий 72 (см. фиг. 5). Наружная поверхность боковых стенок 77, кроме плоской поверхности 71, камеры впрыска может быть любой, не создающей значительных помех для визуального наблюдения в пределах секторов 78.
К одной или нескольким камерам впрыска 7 может быть подключена контрольно-измерительная аппаратура, например, но не исключительно, расходомер 8 для определения величины цикловой подачи топлива форсункой 16.
Слив топлива из камер впрыска 7 происходит через трубопроводы 11 низкого давления в бак 10.
Общее управление работой предлагаемого стенда для испытания и регулировки форсунок осуществляется через систему управления 12, условно показанную на фиг. 1 и связанную с различными узлами и агрегатами стенда посредством коммутирующих жгутов 13. Если испытуемые форсунки 16 являются электроуправляемыми, для работы с ними требуется ТНВД 31, с помощью системы управления 12 подключают электронный блок 14. В качестве электронного блока 14, в зависимости от особенностей планируемых испытаний, могут быть использованы блоки, известные из уровня техники. В электронный блок 14 или запоминающее устройство системы управления 12 могут быть предварительно загружены программы испытаний для автоматизации выполняемых работ.
Предлагаемый стенд для испытания и регулировки форсунок работает следующим образом.
В камеры впрыска 7 устанавливают и закрепляют форсунки 16, предназначенные для испытаний или регулировок.
В зависимости от типа форсунок 16 - механические гидроуправляемым или электроуправляемые - выбирают электродвигатель, топливный насос и трубопроводы высокого давления. Если форсунки 16 относятся к электроуправляемым, то подключают к ним трубопроводы 41 высокого давления и с помощью системы управления 12 включают электродвигатель 21 и ТНВД 31. Если форсунки относятся к механическим гидроуправляемым, то подключают к ним трубопроводы 43 высокого давления и включают электродвигатель 22 и ТНВД 32.
Форсунки 16 впрыскивают топливо в камеру впрыска 7. Визуальное наблюдение за факелами 161 оператор (на фиг. не показан) осуществляет через оптически прозрачные боковые стенки 77 камер впрыска 7.
По завершении запланированной работы с форсунками 16 оператор в установленном порядке отключает подачу топлива и - если форсунки 16 являются электроуправляемыми - электрического питания актуаторов форсунок 16, демонтирует форсунки 16 из камер впрыска 7 и, при необходимости, устанавливает новые форсунки 16.
Далее цикл повторяется.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей испытательного оборудования, применяемого в производстве и техническом обслуживании топливной аппаратуры.