СПОСОБ ОЦЕНКИ МЕЖЦИКЛОВОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПОДАЧИ ТОПЛИВА ЭЛЕКТРОУПРАВЛЯЕМЫМИ ФОРСУНКАМИ
METHOD OF ESTIMATING OF INTER-CYCLE NON-UNIFORMITY FUEL SUPPLY WITH ELECTRICALLY DRIVEN NOZZLES

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к методам испытаний топливных систем дизелей.
При опытно-конструкторских работах, в частности в ходе доводочных испытаний электроуправляемых форсунок топливных систем дизельных двигателей, часто возникает необходимость в оценке неравномерности величины цикловой подачи топлива.
Известен способ оценки межцикловой неравномерности топливоподачи, реализуемый с помощью стенда для испытания и регулировки дизельной аппаратуры [пат. RU 2429373, опубл. 20.09.2011. Бюл. №26]. По известному решению, топливо впрыскивается форсунками в замкнутый объем, уже заполненный топливом. Повышающееся при этом давление перемещает прецизионный поршень, гидравлически связанный с замкнутым объемов, в который происходит впрыск, и установленный с малым зазором так, что утечками по его наружному диаметру пренебрегают. Перемещение прецизионного поршня считают пропорциональным количеству впрыскиваемого топлива и измеряют индуктивным датчиком. Одновременно производят измерение временных параметров, включая отклонение их от номинальных значений. Микропроцессорный блок обрабатывает массивы полученных данных и рассчитывает величину неравномерности.
К недостаткам известного решения относятся необходимость применения прецизионного поршня, неизбежная погрешность, связанная с пренебрежением утечками по зазору в соединении прецизионного поршня с корпусом и увеличивающаяся пропорционально изменению давления впрыскивания, опосредованный расчет цикловой подачи через перемещение прецизионного поршня.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом заявляемого изобретения - является способ оценки межцикловой неравномерности, описанный в работе [Душкин П.В. Межцикловая нестабильность малых цикловых подач аккумуляторных топливных систем дизелей. // Вестник МАДИ, вып. 3 (46), 2016]. Известный способ включает измерение повышения давления при впрыскивании топлива в камеру регистрации впрысков, представляющую собой замкнутый объем с установленным датчиком давления. Для осуществления известного способа предварительного необходимо определить расходную характеристику форсунки. Расходную характеристику форсунки определяют методом взвешивания порции топлива, собранной за контрольное количество циклов. Далее форсунку устанавливают в камеру и для каждой точки расходной характеристики выполняют серию впрыскиваний. Затем по записанным с датчика давления данным определяют среднюю для каждого замеры величину высоты восходящего фронта электрического сигнала и рассчитывают величину коэффициента передачи камеры. Величину единичного впрыска определяют как произведение коэффициента передачи камеры на величину восходящего фронта электрического сигнала. Рассеяние цикловой подачи, по известному способу, определяют как среднее квадратическое отклонение цикловой подачи на отдельном измерении от средней величины, полученной по расходной характеристике. Для осуществления известного способа предлагается применение оборудования, а именно тензометрического датчика давления, усилителя заряда, аналогово-цифрового преобразователя и прецизионных лабораторных весов - определенных марок и производителей.
К недостаткам известного решения относится необходимость выполнения предварительных гидравлических испытаний форсунки для определения ее расходной характеристики. Это приводит к увеличению общей продолжительности испытаний. К недостаткам относится также то, что известный способ требует применения набора оборудования, не являющегося серийно применяемым при изготовлении и испытании топливной аппаратуры, что увеличивает трудоемкость подготовки к испытаниям.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно сокращение продолжительности испытаний за счет исключения из испытаний операции определения расходной характеристики форсунки и применения серийного специализированного испытательного оборудования.
Решение поставленной технической задачи достигается путем:
1) выполнения испытаний за период фиксированного количества циклов - впрыскиваний топлива;
2) регистрации давления во время впрыскивания в колодце распылителя и записи данных с датчика давления с последующей обработкой - определением наименьшего, наибольшего и среднего за выбранное количество впрыскиваний значений единичных цикловых подач;
3) непрерывного отвода топлива, впрыскиваемого в процессе испытаний, в измерительную мензурку и определение суммарной подачи за выбранное количество циклов;
4) использования для измерения давления впрыскивания и обработки данных с датчика давления аппаратных и программных средств серийного испытательного стенда.
Таким образом, предложен способ оценки межцикловой неравномерности подачи топлива электроуправляемыми форсунками, включающий измерение повышения давления и оценку неравномерности как отклонение цикловой подачи на каждом впрыске от средней, полученной из измерений за контрольное количество циклов. Согласно изобретению, измерение повышения давления выполняют в колодце распылителя форсунки, цикловую подачу на каждом впрыске рассчитывают как площадь под кривой измеренных значений давления, а для измерений и обработки результатов используют программно-аппаратное обеспечение испытательного стенда.
Предлагаемый способ оценки межцикловой неравномерности подачи топлива электроуправляемыми форсунками осуществляется следующим образом.
Электроуправляемую форсунку (далее - форсунку), на которой требуется определить межцикловую неравномерность подачи топлива, устанавливают на испытательный стенд таким образом, что ее распылитель размещается в приемной камере испытательного стенда, включающей датчик давления, соединенный с электронным блоком стенда, и гидравлически связанной с мерным устройством с возможностью его отключения и подключения без прерывания испытаний. Датчик давления установлен так, что обеспечивается регистрация давления внутри корпуса распылителя - в так называемом колодце распылителя, то есть в пространстве под иглой. Применяемое для определения суммарной объемной цикловой подачи мерное устройство и устройство его отключения и подключения могут быть любого типа, известного из уровня техники.
Испытуемую форсунку подключают к источнику топлива высокого давления - аккумулятору, к емкости для слива топлива, расходуемого на управление форсункой и к электронному блоку стенда.
Включают испытательный стенд, устанавливают заданные параметры режима - продолжительность управляющих сигналов на актюаторе форсунки и давление в аккумуляторе.
После достижения установившегося заданного режима работы подключают мерное устройство, выполняя измерение цикловой подачи за определенное - контрольное - количество впрыскиваний. Предпочтительным является количество впрыскиваний, равное ста. Определив цикловую подачу за определенное количество впрыскиваний, вычисляют цикловую подачу за одно впрыскивание. Это необходимо для подтверждения соответствия фактического режима работы форсунки заданному режиму, например, контрольной точки по техническим условиям на форсунку.
После подтверждения соответствия фактического режима работы заданному режиму включают измерение давления в приемной камере с последующей обработкой получаемых сигналов. Электронный блок испытательного стенда формирует массив значений с датчика давления в приемной камере и датчика времени, являющегося обязательной принадлежностью любого испытательного стенда. Единичную цикловую подачу рассчитывают как площадь под кривой графика давления. При этом формируется массив данных - значений цикловых подач, из которого электронный блок стенда автоматически выбирает минимальное, максимальное и среднее значение и вычисляет наибольшее отклонение от среднего. Обеспечивается возможность сравнения расчетного среднего значения цикловой подачи, выдаваемой электронным блоком стенда, и среднего значения фактических подач, определенных с помощью мерного устройства.
Техническим результатом осуществления предлагаемого способа оценки межцикловой неравномерности подачи топлива электроуправляемыми форсунками является сокращение продолжительности испытаний за счет проведения всех операций на одном стенде без переустановки форсунки.
Пример осуществления способа
Предлагаемый способ оценки межцикловой неравномерности подачи топлива электроуправляемыми форсунками применяли в ходе испытаний форсунок типа Common Rail собственного производства.
В качестве испытательного стенда использовали стенд Dieseltest CR-Test-4E. Мерное устройство представляло собой мерный блок, включающий мензурки для определения объемного расхода топлива. Испытывали форсунки, серийно поставляемые для двигателей семейства «740» ПАО «КАМАЗ». Значения цикловых подач и межцикловой неравномерности форсунок двигателей семейства «740» ПАО «КАМАЗ», полученные для двух характерных режимах работы двигателя, различающихся давлением топлива в аккумуляторе, приведены в таблице.
В настоящее время предлагаемый способ оценки межцикловой неравномерности подачи топлива электроуправляемыми форсунками применяется на Алтайском заводе прецизионных изделий при испытаниях электроуправляемых форсунок собственного производства для двигателей ПАО «КАМАЗ».