СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ И ОБКАТКИ ФОРСУНОК
STAND FOR TESTING AND RUN-IN NOZZLES

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к стендам для испытания и обкатки форсунок и может быть использовано при производстве и техническом обслуживании топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания.
Несмотря на растущую популярность и распространение электроуправляемых топливных систем типа Common Rail, значительную долю продолжают занимать так называемые гидроприводные форсунки, в которых подача топлива происходит под воздействием волны давления от топливного насоса. Промышленность продолжает выпускать их в больших объемах как для замены находящихся в эксплуатации, так и для использования в новой технике, в том числе судовых, тепловозных, тракторных дизельных двигателях. При этом необходимыми этапами производства и технического обслуживания остаются обкатка и испытания форсунок.
В связи с большими различиями в конструкции и технологии производства электроуправляемых и гидроприводных форсунок, оборудование для их обкатки и испытания также значительно различается. До настоящего времени заявителю неизвестны попытки совмещения стендов для обкатки и испытания форсунок различных типов. Более того, стенды для гидроприводных форсунок имеют различия, в том числе по способу и мощности привода топливных насосов высокого давления (далее - ТНВД), и какая-либо унификация в этой области затруднена.
Известен способ обкатки форсунок, который предполагает подключение форсунок к общему нагнетательному трубопроводу, объединяющему не менее двух секций топливного насоса высокого давления, и последующее осуществление впрысков за каждый оборот вала насоса одновременно в две и более форсунки с частотой, кратной числу объединенных секций и количеству активных ходов плунжера (А.С. 266464, опубл. 17.03.1970. Бюл. №11). По известному решению, стенд для выполнения обкатки форсунок должен быть укомплектован специальным технологическим насосом с большим числом секций, например, 8- или 16-плунжерным и валом, имеющим многопрофильные кулачки для каждой секции.
К недостаткам известного решения относится невозможность одновременной обкатки или испытаний нескольких форсунок. Кроме того, использование кулачкового привода насоса делает невозможным регулирование продолжительности впрыска и величины цикловой подачи. Известное решение может быть применено для форсунок, близких по характеристикам, в частности, пропускной способности. При этом испытания форсунок, имеющих большие расходы через распылитель или более высокие значения давления начала впрыскивания, могут оказаться невозможными из-за несоответствия характеристики применяемого насоса и его привода. Это ограничивает возможности испытаний для форсунок. Применение ТНВД с заведомо значительно большей геометрической подачей потребует соответствующего мощного электропривода. При этом стенд окажется неоправданно переразмеренным для испытания форсунок, имеющих меньшие пропускную способность и давление начала впрыскивания.
Общим недостатком известных решений является их применимость для форсунок одного типа, в частности, невозможность применения стендов, предназначенных для гидроприводных форсунок, для испытания и обкатки электроуправляемых форсунок.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является устранение недостатков прототипа - создание стенда для испытания и обкатки форсунок, позволяющего одновременную обкатку или испытание нескольких форсунок, рассчитанного на работу с форсунками как электроуправляемыми, так и гидроприводными, имеющими широкий диапазон пропускной способности и давлений начала впрыска.
Решение поставленной технической задачи достигается за счет:
- использования в качестве стендовых топливного насоса высокого давления и гидравлического аккумулятора - ТНВД и гидравлического аккумулятора системы типа Common Rail;
- установки электроуправляемых клапанов, связанных с системой управления, на выходе из гидравлического аккумулятора;
- подключения испытуемых или обкатываемых форсунок к аккумулятору через электроуправляемые клапаны, связанные с системой управления.
Новизной в предлагаемом стенде для испытания и обкатки форсунок является применение в качестве основных элементов стенда компонентов систем Common Rail с дополнением их электроуправляемыми клапанами, к которым через топливопроводы высокого давления подключают форсунки. В зависимости от типа устанавливаемых форсунок, электроуправляемые клапаны либо периодически срабатывают в соответствии с алгоритмом, заложенным изначально в систему управления, либо находятся в открытом состоянии.
Предлагаемый в качестве настоящего изобретения стенд для испытания и обкатки форсунок поясняется чертежом (фиг.1) и включает топливный насос высокого давления 1, приводимый электродвигателем 2, топливный бак 3, гидравлический аккумулятор 4, электроуправляемые клапаны 5, систему управления 6. Сплошными линиями на фиг.1 показаны топливопроводы высокого давления, штриховыми линиями - топливопроводы низкого давления, штрихпунктирными линиями - коммутирующие жгуты системы управления 6.
В качестве топливного насоса высокого давления 1 может быть использован электроуправляемый ТНВД системы Common Rail любой известной и применяемой в настоящее время модели. Поскольку давление начала впрыска в гидроприводных форсунках ниже давления, создаваемого ТНВД Common Rail любого поколения, а величина подачи таких ТНВД может быть увеличена путем форсирования по частоте вращения, существует весьма широкий выбор ТНВД для предлагаемого стенда, причем в большей степени будут влиять не технические, но экономические характеристики, то есть цена насоса.
Для привода ТНВД 1, требуется меньшая, по величине, мощность электродвигателя 2, в связи с тем, что, как отмечено выше, необходимый уровень подачи ТНВД может быть обеспечен увеличением частоты вращения, а механические потери в насосах систем Common Rail значительно меньше, чем в рядных насосах, применяемых на традиционных стендах для гидроприводных форсунок. Масса и габариты у ТНВД систем Common Rail, как правило, меньше, чем у многоплунжерных рядных ТНВД традиционных топливных систем с гидроприводными форсунками.
ТНВД 1 связан топливопроводом низкого давления с топливным баком 3 и топливопроводом высокого давления - с гидравлическим аккумулятором 4. В качестве последнего может быть использован серийно выпускаемый гидравлический аккумулятор систем Common Rail, практически, любой модификации. Выбор в данном случае будет основан на количестве штуцеров для последующего подключения форсунок 7. На фиг.1 в качестве примера показан стенд с одним гидравлическим аккумулятором 4. Однако предлагаемое решение допускает одновременную установку нескольких гидравлических аккумуляторов 4, что будет определяться только необходимым количеством одновременно устанавливаемых форсунок 7 и возможностями ТНВД 1. На выходе из гидравлического аккумулятора 4 установлены электроуправляемые клапаны 5, к которым через топливопроводы высокого давления подключены форсунки 7. Электроуправляемые клапаны 5 связаны с системой управления 6. Система управления 6 включает устройство ввода и вывода информации, запоминающее устройство, показывающее устройство, блок обработки данных, необходимые датчики. На фиг.1 элементы системы управления 6 отдельными позициями не выделены.
Комплектация предлагаемого стенда, кроме отмеченных выше компонентов, а также конструкция компонентов предлагаемого стенда не является предметом охраны по настоящей заявке.
Предлагаемый стенд для испытания и обкатки форсунок работает следующим образом.
Перед началом работы в систему управления 6 загружают необходимую программу. Устанавливают и закрепляют форсунки 7.
В том случае, если форсунки 7 являются электроуправляемыми, к ним подключают дополнительный коммутирующий жгут системы управления 6, связывающий их актуаторы с системой управления 6. На фиг.1 показан пример использования предлагаемого в качестве настоящего изобретения стенда для работы с гидроприводными форсунками 7, поэтому дополнительный коммутирующий жгут не показан.
По команде системы управления 6 электродвигатель 2 приводит в действие топливный насос высокого давления 1, который забирает топливо из топливного бака 3 и нагнетает его под заданным давлением в гидравлический аккумулятор 4. Заданный уровень давления в гидравлическом аккумуляторе 1 устанавливается с помощью системы управления 6.
В том случае, если форсунки 7 являются гидроприводными, система управления 6, в соответствии с загруженной программой, открывает и закрывает электроуправляемые клапаны 5. При этом происходит циклическая подача топлива на вход форсунок 7. Изменением продолжительности нахождения в открытом состоянии электроуправляемых клапанов 5 можно имитировать работу рядного ТНВД при различной величине подачи, то есть при различном положении рейки традиционного топливного насоса. Сочетанием продолжительности нахождения электроуправляемых клапанов 5 и величины давления топлива в гидравлическом аккумуляторе 4 можно обеспечить подачу в широком диапазоне, то есть возможность испытания моделей форсунок с различными пропускными способностями и давлениями начала впрыскивания.
В том случае, если форсунки 7 являются электроуправляемыми, как было отмечено выше, к актуаторам форсунок 6 подключают отдельный коммутирующий жгут, связывающий их с системой управления 6. Система управления 6 открывает электроуправляемые клапаны 5 и поддерживает их в открытом состоянии весь период испытаний или обкатки. Подача топлива на вход форсунок 7 при этом осуществляется постоянно, как это происходит в системах Common Rail, а впрыскивание определяется характеристиками управляющего сигнала от системы управления 6.
Техническим результатом применения предлагаемого стенда для испытания и обкатки форсунок является повышение универсальности испытательного оборудования, снижение требований к мощности привода, уменьшение массогабаритных показателей стенда.