СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПЛУНЖЕРНОЙ ПАРЫ ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЯ
METHOD OF DIAGNOSTICS OF PLUNGER PAIR OF DIESEL HIGH-PRESSURE FUEL PUMP

Заявляемое изобретение относится к области испытания топливной аппаратуры дизельных двигателей и может быть использовано для бесстендового диагностирования технического состояния плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизельных двигателей.
Общеизвестно, что топливный насос высокого давления представляет собой расположенную внутри корпуса насоса плунжерную пару плунжер-втулка. Корпус насоса выполнен со штуцером, один конец которого соединен с трубкой высокого давления, а другой контактирует с клапаном для пропускания топлива из надплунжерного пространства в трубку высокого давления [Г.Б. Федотов, Г.И. Левин. Топливные системы тепловозных дизелей. - М.: Транспорт, 1983, с.4-22]. Основным узлом топливной системы дизеля является топливный насос высокого давления, плунжерная пара которого осуществляет нагнетание топлива в форсунку в строго дозированном количестве.
При подаче топлива в форсунку дизеля часть топлива просачивается через зазор между плунжером и втулкой плунжерной пары, который в процессе эксплуатации увеличивается и может превысить допустимый уровень. Около 80% плунжерных пар бракуется по причине увеличения зазора между плунжером и втулкой плунжерной пары выше допустимого уровня.
Известны стендовые и безразборные способы диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля, основанные на определении износа плунжерной пары по различным диагностическим параметрам.
Известен способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля, основанный на определении износа плунжерной пары по диагностическому параметру - величине максимального давления подаваемого топлива [патент 2303159 РФ, МПК F02M65/00. Устройство для диагностирования прецизионных пар топливного насоса и форсунок дизеля / В.И. Черноиванов, А.В. Колчин, Б.Ш. Каргиев, А.А. Данков, Г.Г. Емельянов, Д.В. Доронин (РФ); Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГНУ ГОСНИТИ) (РФ). - №2005136981/06; заявлено 29.11.2005; опубликовано 20.07.2007, бюл. №20].
Известный способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля заключается в предварительной подготовке топливного насоса высокого давления к измерениям, в подаче топлива из системы топливоподачи дизеля в надплунжерное пространство плунжерной пары под давлением до достижения постоянного значения, в измерении этого давления, по величине которого судят о величине износа плунжерной пары.
Используемое в известном способе устройство для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления содержит корпус с расположенными внутри него замкнутой емкостью и насосом, датчик давления подаваемого топлива, установленный на корпусе устройства для диагностики, который связан с замкнутой емкостью.
Способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля осуществляют непосредственно на дизеле, при этом изменяют направление подачи топлива в надплунжерное пространство плунжерной пары по сравнению с направлением подачи топлива на работающем дизеле. Таким образом, для проведения диагностики состояния плунжерной пары требуется создание особых условий, отличных от эксплуатационных.
Способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля начинают с частичной разборки топливного насоса высокого давления путем извлечения из топливного насоса клапана для пропускания топлива из надплунжерного пространства плунжерной пары и трубки высокого давления и установки на штуцер вместо трубки высокого давления устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления, которое соединяют с системой топливоподачи дизеля.
2
Далее, в надплунжерное пространство плунжерной пары под давлением из системы топливоподачи дизеля насосом устройства для диагностики плунжерной пары через штуцер топливного насоса высокого давления подают топливо. В процессе его подачи топливо полностью заполняет замкнутую емкость устройства для диагностики плунжерной пары и замкнутое надплунжерное пространство плунжерной пары топливного насоса высокого давления. Дальнейшее поступление топлива в эти полости приводит к увеличению в них давления топлива, определяемое с помощью датчика давления подаваемого топлива. Топливо в надплунжерное пространство плунжерной пары подают до тех пор, пока величина давления топлива в нем достигнет постоянного максимального значения, давление перестает расти и останется неизменным. При достижении постоянного давления топлива в надплунжерном пространстве плунжерной пары подачу топлива в него прекращают. Прекращают подавать топливо в надплунжерное пространство плунжерной пары и при достижении величины давления топлива в надплунжерном пространстве плунжерной пары, равной 350 кгс/см.
При подаче топлива часть поданного топлива из надплунжерного пространства плунжерной пары просачивается через зазор между ее плунжером и втулкой. Объем утечек топлива зависит от величины зазора между плунжером и втулкой плунжерной пары.
2
2
В известном способе диагностическим параметром, определяющим износ плунжерной пары, является величина максимального давления подаваемого топлива в надплунжерное пространство плунжерной пары. При максимальном давлении подаваемого топлива в надплунжерное пространство плунжерной пары, равном 350 кгс/см, делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, при 300 кгс/см - делают вывод о рабочем состоянии плунжерной пары.
Достоинством известного способа диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля является простота выполнения диагностики состояния плунжерной пары.
Недостаток известного способа диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля заключается в низкой разрешающей способности определения степени износа плунжерной пары. Это обусловлено тем, что градация определения степени износа плунжерной пары ограничивается двумя состояниями - отличное состояние плунжерной пары и рабочее состояние. При такой градации работоспособные плунжерные пары могут быть отнесены к неработоспособным.
Второй недостаток известного способа заключается в частичной разборке топливного насоса высокого давления, что приводит к повышенному износу плунжерной пары за счет попадания абразивных частиц в надплунжерное пространство плунжерной пары и в зазор между плунжером и втулкой плунжерной пары при разборке.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля, основанный на определении износа плунжерной пары по диагностическому параметру - величине скорости нарастания давления топлива в замкнутой емкости устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления [патент 2456471 РФ, МПК F02M 65/00, G01M 15/04. Способ и устройство для бесстендового диагностирования дизельной топливной аппаратуры высокого давления / В.А. Чечет, A.M. Алиев (РФ); Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкиной» (РФ). - №2011105759/06; заявлено 17.02.2011; опубликовано 20.07.2012, бюл. №20].
Известный способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля заключается в цикловой подаче топлива под давлением из системы топливоподачи дизеля в надплунжерное пространство плунжерной пары с последующей его подачей в замкнутую емкость устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления, в измерении температуры подаваемого топлива, в определении действительного объема топлива, подаваемого за один цикл, в определении температурного коэффициента, в определении диагностического параметра, по величине которого судят о величине износа плунжерной пары.
Способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля осуществляют без разборки. В известном способе диагностическим параметром, определяющим износ плунжерной пары, является величина скорости нарастания давления топлива в замкнутой емкости устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления.
Используемое в известном способе устройство для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления содержит корпус с замкнутой емкостью, датчик давления подаваемого топлива, установленный на корпусе, которые связаны с замкнутой емкостью.
Способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля осуществляют непосредственно на дизеле, при этом изменяют направление подачи топлива: оно поступает в замкнутую емкость устройства для диагностики, тогда как на работающем дизеле оно поступает в форсунку дизеля. Таким образом, для проведения диагностики состояния плунжерной пары требуется создание особых условий, отличных от эксплуатационных.
Перед проведением диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления со штуцера топливного насоса высокого давления снимают трубку высокого давления и устанавливают на нем устройство для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления.
ц
Топливо из системы топливоподачи дизеля подают под давлением в надплунжерное пространство плунжерной пары. При однократном подъеме плунжера подаваемое топливо из надплунжерного пространства плунжерной пары вытесняется в замкнутую емкость устройства для диагностики, заполняя ее. Данный процесс повторяется в течение заданного количества циклов n работы дизеля, например 5-12 циклов.
В процессе подачи топлива часть поданного топлива из надплунжерного пространства плунжерной пары просачивается через зазор между ее плунжером и втулкой. Объем утечек топлива зависит от величины зазора между плунжером и втулкой плунжерной пары.
При заполнении топливом замкнутой емкости устройства для диагностики в ней создается давление, определяемое с помощью датчика давления подаваемого топлива. С каждым последующим циклом давление в замкнутой емкости увеличивается, при этом утечки топлива из надплунжерного пространства плунжерной пары также увеличиваются.
°C
В процессе заполнения топливом замкнутой емкости устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления измеряют температуру поданного топлива t, по величине которой определяют температурный коэффициент v, по формуле:
<mrow><msub><mi>v</mi><mrow><mo>°</mo><mi>C</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>1,5</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mrow><msub><mrow /><mrow><mo>−</mo><mn>3</mn></mrow></msub></mrow></msup><mo>⋅</mo><mi>Δ</mi><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow></mfrac></mrow>
,
0
где Δt=t-t,
t - температура поданного топлива, °С,
0
t=20°С.
<mrow><msubsup><mi>q</mi><mrow><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>x</mi></mrow><mi>ф</mi></msubsup></mrow>
h
Далее измеряют цикловую подачу топлива
(действительный объем топлива, подаваемого за один цикл), по величине которой определяют поправочный коэффициент активного хода плунжера v по формуле:
<mrow><msub><mi>v</mi><mi>h</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>q</mi><mrow><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>x</mi></mrow><mi>н</mi></msubsup></mrow><mrow><msubsup><mi>q</mi><mrow><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>x</mi></mrow><mi>ф</mi></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
,
<mrow><msubsup><mi>q</mi><mrow><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>x</mi></mrow><mi>н</mi></msubsup></mrow>
где
- цикловая подача топлива эталонного топливного насоса высокого давления, г/цикл,
<mrow><msubsup><mi>q</mi><mrow><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>x</mi></mrow><mi>ф</mi></msubsup></mrow>
- цикловая подача топлива проверяемого топливного насоса высокого давления, г/цикл.
Затем определяют диагностический параметр - скорость нарастания давления топлива в замкнутой емкости устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления по формуле:
<mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>n</mi><mi>ц</mi></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msubsup><mi>v</mi><mi>h</mi><mi>a</mi></msubsup><mo>⋅</mo><msub><mi>v</mi><mrow><mo>°</mo><mi>C</mi></mrow></msub></mrow>
,
max
где p - максимальное давление поданного топлива в надплунжерном пространстве плунжерной пары, Па,
ц
n - количество циклов работы дизеля (например, 5-12 циклов),
h
v - поправочный коэффициент активного хода плунжера,
а - степенной коэффициент, характеризующий степень износа и микрогеометрию поверхностей трения между плунжером и втулкой плунжерной пары,
°C
v - температурный коэффициент.
<mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
2
2
По величине диагностического параметра судят о степени износа плунжерной пары. При значении скорости нарастания давления в интервале
=180-200 кгс/см/цикл (18-20 МПа/цикл) делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, при значении скорости нарастания давления в интервале
=120-130 кгс/см/цикл (12-13 МПа/цикл) делают вывод о предельно изношенном состоянии плунжерной пары.
Известный способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля позволяет без разборки осуществить диагностику состояния плунжерной пары, что является достоинством способа.
Недостаток известного способа диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля заключается в низкой разрешающей способности определения степени износа плунжерной пары. Это обусловлено тем, что градация определения степени износа плунжерной пары ограничивается крайними состояниями - новая плунжерная пара и предельно изношенная плунжерная пара. Поэтому плунжерные пары с промежуточным значением износа будут отнесены к одному из крайних состояний степени износа плунжерной пары, что приводит к отбраковке работоспособных плунжерных пар.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля, позволяющего повысить разрешающую способность определения степени износа плунжерной пары за счет расширения градации степени износа между крайними состояниями - новая плунжерная пара и предельно изношенная плунжерная пара при одновременном значительном повышении точности диагностики за счет проведения испытаний плунжерной пары непосредственно в условиях, соответствующих условиям ее работы в режиме эксплуатации.
ут
Для решения поставленной задачи в способе диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля, заключающемся в цикловой подаче топлива из надплунжерного пространства плунжерной пары топливного насоса высокого давления под давлением, в измерении давления и действительного объем топлива, в определении диагностического параметра, учитывающего регистрируемую величину давления топлива, в нем в качестве диагностического параметра, учитывающего регистрируемую величину давления, выбирают разность расчетного объема топлива и действительного объема топлива, поступившего в открытую емкость при полном ее заполнении, цикловую подачу топлива из надплунжерного пространства плунжерной пары топливного насоса под давлением осуществляют в открытую емкость устройства для диагностики плунжерной пары до полного ее заполнения, измеряют плотность и вязкость топлива, определяют действительный объем топлива при полном заполнении открытой емкости, измерение давления подаваемого топлива осуществляют в режиме реального времени, по полученным измерениям получают зависимость давления подаваемого топлива от времени полного заполнения открытой емкости, по которой определяют расчетный объем топлива при полном заполнении открытой емкости по площади плоской фигуры, ограниченной зависимостью давления и координатными осями, после чего определяют разность V расчетного объема топлива и действительного объема топлива, поступившего в открытую емкость, по величине которой судят о величине износа плунжерной пары:
1
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=4-5 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на единицу объема в пределах V=0,109-0,11 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,128-0,131 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,142-0,146 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,171-0,18 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары,
2
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=5-6 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на 1 мл топлива в пределах V=0,108-0,109 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,124-0,128 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,137-0,142 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,163-0,171 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары,
3
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=6-7 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на 1 мл топлива в пределах V=0,107-0,108 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,12-0,124 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,132-0,137 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,154-0,163 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары,
4
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=7-8 cCт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на 1 мл топлива в пределах V=0,106-0,107 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,115-0,12 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,126-0,131 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,145-0,154 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары,
5
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=8-9 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на 1 мл топлива в пределах V=0,106-0,107 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,109-0,115 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,12-0,126 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,135-0,145 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары.
Заявляемый способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля отличается от прототипа введением новых операций и новой последовательностью их осуществления в способе, выбором нового диагностического параметра оценки, новым определением его значения. Наличие новых существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».
Наличие новых существенных отличительных признаков в способе диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля приводит в совокупности с остальными существенными признаками способа к повышению разрешающей способности определения степени износа плунжерной пары за счет расширения градации степени износа между крайними состояниями - новая плунжерная пара и предельно изношенная плунжерная пара, и значительному повышению точности диагностики за счет проведения испытаний плунжерной пары непосредственно на дизеле в условиях, соответствующих условиям ее работы в режиме эксплуатации.
Это обусловлено тем, что величина утечек поданного топлива, просочившегося из надплунжерного пространства плунжерной пары в зазор между плунжером и втулкой плунжерной пары, определяются за больший промежуток времени при многократном заполнении надплунжерного пространства плунжерной пары поданным топливом, что позволяет более точно оценить величину утечек поданного топлива, по которой более точно судят о работоспособности плунжерной пары. Повышение точности определения состояния плунжерной пары в свою очередь расширит диапазон градации степени износа между крайними состояниями плунжерной пары.
Причинно-следственная связь «Выбор в качестве диагностического параметра разности расчетного и действительного объемов топлива, поступившего в открытую емкость, подача топлива под давлением в открытую емкость до полного ее заполнения, измерение плотности и вязкости топлива, определение действительного объема топлива при полном заполнении открытой емкости, измерение давления подаваемого топлива в режиме реального времени, получение зависимости давления подаваемого топлива от времени полного заполнения открытой емкости, определении расчетного объема топлива по площади плоской фигуры, ограниченной зависимостью давления и координатными осями, определении разности расчетного и действительного объемов топлива, поступившего в открытую емкость, по величине которой судят о величине износа плунжерной пары, приводит к повышению разрешающей способности определения степени износа плунжерной пары за счет расширения градации степени износа между крайними состояниями - новая плунжерная пара и предельно изношенная плунжерная пара, при одновременном значительном повышении точности диагностики за счет проведения испытаний плунжерной пары в условиях, соответствующих условиям ее работы в режиме эксплуатации» не обнаружена в уровне техники и явным образом не следует из него. Она является новой, что свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
На чертеже представлена схема устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления, установленного на топливном насосе высокого давления, позволяющего пояснить работоспособность заявляемого способа диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля и подтверждающего его промышленную применимость.
Заявляемый способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля реализуется непосредственно на установленном на дизеле топливном насосе высокого давления, который представляет собой корпус 1 насоса с штуцером 2 топливного насоса высокого давления, плунжерную пару 3 и клапан 4. Расположенная внутри корпуса 1 насоса плунжерная пара 3 представляет собой плунжер 5 и втулку 6, между которыми образовано надплунжерное пространство 7. На торце втулки 6 установлен клапан 4 для пропускания топлива из надплунжерного пространства 7 в трубку высокого давления 8.
Для диагностики используется устройство для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления, которое содержит открытую емкость 9, форсунку открытого типа 10, связанную с ней трубкой высокого давления 8, и датчик давления 11 подаваемого топлива, установленный на трубке высокого давления 8.
Способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля заключается в цикловой подаче топлива под давлением из системы топливоподачи дизеля в надплунжерное пространство 7 плунжерной пары 6 с последующей его подачей в открытую емкость 9 до полного ее заполнении, в измерении давления подаваемого топлива в режиме реального времени, в измерении плотности и вязкости, в получении зависимости подаваемого топлива от времени до полного заполнения открытой емкости 9, в измерении действительного объема топлива при полном заполнении открытой емкости 9, в определении расчетного объема топлива при полном заполнении открытой емкости 9 по площади плоской фигуры, ограниченной зависимостью давления и координатными осями, в определении разности расчетного и действительного объемов топлива, поступившего в открытую емкость 9, в определении диагностического параметра - разность расчетного и действительного объема топлива, по величине которого судят о величине износа плунжерной пары.
Способ диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля осуществляют без разборки непосредственно на дизеле в условиях, не отличающихся от эксплуатационных - процесс подачи топлива осуществляется таким же способом, как на работающем дизеле.
В заявляемом способе диагностическим параметром, определяющим износ плунжерной пары 3, является величина разности расчетного и действительного объемов топлива, поступившего в открытую емкость при полном ее заполнении.
Пример осуществления способа диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля
Перед диагностикой со штуцера 2 топливного насоса высокого давления демонтируют штатную трубку высокого давления и на него устанавливают устройство для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления.
Топливо из системы топливоподачи дизеля подают под давлением в надплунжерное пространство 7 плунжерной пары 3 топливного насоса высокого давления. При однократном подъеме плунжера 5 подаваемое топливо из надплунжерного пространства 7 плунжерной пары 3 вытесняется в открытую емкость 9 устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления, постепенно заполняя ее. Данный процесс повторяется до полного заполнения открытой емкости 9.
В процессе подачи топлива часть поданного топлива из надплунжерного пространства 7 плунжерной пары 3 просачивается через зазор между ее плунжером 5 и втулкой 6. Объем утечек топлива определяется величиной зазора между плунжером 5 и втулкой 6 плунжерной пары 3 топливного насоса высокого давления.
Давление подаваемого топлива измеряют датчиком давления 11 подаваемого топлива в режиме реального времени в процессе заполнения топливом открытой емкости 9. По полученным данным получают зависимость давления подаваемого топлива от времени.
д
При полном заполнении открытой емкости 9 устройства для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления производят измерение вискозиметром вязкости подаваемого топлива, ареометром его плотность, с помощью мензурки действительный объем топлива V.
Далее определяют расчетный объем топлива, поданного в открытую емкость 9. Расчетный объем топлива определяют по площади плоской фигуры, ограниченной зависимостью давления от времени и координатными осями, по известной формуле [А.И. Володин. Моделирование на ЭВМ работы тепловозных дизелей. - М.: Транспорт, 1985, С.156]:
<mrow><msub><mi>V</mi><mi>м</mi></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mrow><mi>r</mi><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>r</mi><mn>2</mn></mrow></munderover><mrow><mi>μ</mi><mi>F</mi></mrow></mrow></mstyle><msqrt><mrow><mfrac><mn>2</mn><mi>ρ</mi></mfrac><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mi>d</mi><mi>τ</mi></mrow></msqrt><mo>,</mo></mrow>
2
где F - площадь сопловых отверстий распылителя, м,
µ - расходный коэффициент,
3
ρ - плотность подаваемого топлива, кг/м,
1
р -давление топлива в трубке высокого давления, Па,
2
p -давление топлива в открытой емкости, Па.
ут
м
д
Далее определяют диагностический параметр - разность расчетного и действительного объема топлива V=V-V.
ут
По величине диагностического параметра V судят о степени износа плунжерной пары.
1
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=4-5 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на единицу объема в пределах V=0,109-0,11 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,128-0,131 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,142-0,146 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,171-0,18 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары,
2
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=5-6 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на 1 мл топлива в пределах V=0,108-0,109 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,124-0,128 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,137-0,142 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,163-0,171 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары,
3
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=6-7 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на 1 мл топлива в пределах v=0,107-0,108 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах v=0,12-0,124 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах v=0,132-0,137 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах v=0,154-0,163 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары,
4
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=7-8 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на 1 мл топлива в пределах V=0,106-0,107 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,115-0,12 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,126-0,131 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,145-0,154 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары,
5
ут
ут
ут
ут
при кинематической вязкости, равной v=8-9 сСт, и величине разности расчетного и действительного объемов топлива на 1 мл топлива в пределах V=0,106-0,107 мл делают вывод об отличном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,109-0,115 мл - о рабочем состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,12-0,126 мл - об удовлетворительном состоянии плунжерной пары, в пределах V=0,135-0,145 мл - о предельно изношенном состоянии плунжерной пары.
При такой градации степени износа плунжерные пары, отнесенные в группу с удовлетворительным состояниям, являются работоспособными. При определении степени износа плунжерной пары другими способами данные плунжерные пары будут отнесены в группу с предельно изношенным состоянием.
В лаборатории «Тепловые двигатели» кафедры «Тепловозы и тепловые двигатели» ДВГУПС проведены испытания заявляемого способа диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля. В устройстве для диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления использовался датчик давления марки МИДА-ДИ-13П-1, вискозиметр капиллярный стеклянный марки ВПЖ-2, ареометр марки АНТ-1, в качестве форсунки открытого типа использовалась измененная форсунка дизеля марки Д49.
В испытаниях использовано 8 плунжерных пар топливных насосов высокого давления марки Д49.
Результаты экспериментальных данных, полученные при испытании 8 плунжерных пар топливных насосов высокого давления марки Д49, приведены в таблице.
Результаты экспериментальных данных, полученные при испытании 8 плунжерных пар топливных насосов высокого давления марки Д49, показывают, что повышение разрешающей способности диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля позволяет признать 25% плунжерных пар отличными, 25% плунжерных пар рабочими, 25% плунжерных пар удовлетворительными и 25% плунжерных пар предельно изношенными, вместо 50% плунжерных пар отличными и 50% плунжерных пар предельно изношенными, как в прототипе. Заявляемым способом диагностики плунжерной пары топливного насоса высокого давления дизеля эффективнее в 1,5 раза выявляются работоспособные плунжерные пары.
Результаты экспериментальных данных
№ пунжерной пары
Кинематическая вязкость, сСт
Заявляемый способ
Прототип
Диагностический параметр V<sub>ут</sub>, мл
Вывод
Диагностический параметр <maths num="10"><math display="block"><mrow><mover accent="true"><mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow></math><img file="00000009.tif" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
, кгс/см<sup>2</sup>/цикл (МПа/цикл)
Вывод
1
2
5
6
3
3
1
4,6
0,109
отличная ПП
182(18,2)
отличная ПП
2
4,2
0,11
отличная ПП
180(18,0)
отличная ПП
3
4,1
0,130
рабочая ПП
182(18,2)
отличная ПП
4
4,5
0,129
рабочая ПП
181(18,1)
отличная ПП
5
4,6
0,145
удовлетворительная ПП
120(12,0)
предельно изношенная ПП
6
4,8
0,143
удовлетворительная ПП
121 (12,1)
предельно изношенная ПП
7
4,3
0,179
предельно изношенная ПП
120(12,0)
предельно изношенная ПП
8
4,3
0,174
предельно изношенная ПП
120(12,0)
предельно изношенная ПП
1
5,2
0,109
отличная ПП
184(18,4)
отличная ПП
2
5,4
0,108
отличная ПП
187(18,7)
отличная ПП
3
5,8
0,128
рабочая ПП
185(18,5)
отличная ПП
4
5,3
0,125
рабочая ПП
186(18,6)
отличная ПП
5
5,2
0,140
удовлетворительная ПП
123(12,3)
предельно изношенная ПП
6
5,3
0,138
удовлетворительная ПП
122(12,2)
предельно изношенная ПП
7
5,1
0,163
предельно изношенная ПП
122(12,2)
предельно изношенная ПП
8
5,5
0,172
предельно изношенная ПП
123(12,3)
предельно изношенная ПП
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
6
1
6,3
0,108
отличная ПП
189(18,9)
отличная ПП
2
6,1
0,107
отличная ПП
188(18,8)
отличная ПП
3
6,6
0,120
рабочая ПП
188(18,8)
отличная ПП
4
6,4
0,123
рабочая ПП
190(19,0)
отличная ПП
5
6,7
0,136
удовлетворительная ПП
124(12,4)
предельно изношенная ПП
6
6,3
0,132
удовлетворительная ПП
125(12,5)
предельно изношенная ПП
7
6,5
0,155
предельно изношенная ПП
125(12,5)
предельно изношенная ПП
8
6,5
0,159
предельно изношенная ПП
124(12,4)
предельно изношенная ПП
1
7,4
0,107
отличная ПП
195(19,5)
отличная ПП
2
7,4
0,108
отличная ПП
193(19,3)
отличная ПП
3
7,6
0,116
рабочая ПП
192(19,2)
отличная ПП
4
7,8
0,118
рабочая ПП
193(19,3)
отличная ПП
5
7,7
0,130
удовлетворительная ПП
126(12,6)
предельно изношенная ПП
6
7,2
0,129
удовлетворительная ПП
127(12,7)
предельно изношенная ПП
7
7,5
0,146
предельно изношенная ПП
126(12,6)
предельно изношенная ПП
8
7,4
0,151
предельно изношенная ПП
126(12,6)
предельно изношенная ПП
1
8,3
0,106
отличная ПП
196(19,6)
отличная ПП
2
8,2
0,107
отличная ПП
197(19,7)
отличная ПП
3
8,3
0,110
рабочая ПП
200 (20,0)
отличная ПП
4
8,4
0,114
рабочая ПП
199(19,9)
отличная ПП
5
8,1
0,124
удовлетворительная ПП
129(12,9)
предельно изношенная ПП
6
8,6
0,126
удовлетворительная ПП
130(13,0)
предельно изношенная ПП
7
8,3
0,144
предельно изношенная ПП
129(12,9)
предельно изношенная ПП
8
8,1
0,138
предельно изношенная ПП
128(12,8)
предельно изношенная ПП