СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ С ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ
METHOD TO DIAGNOSE HIGH-PRESSURE FUEL PUMP INCORPORATING ELECTROHYDRAULIC CONTROL

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению.
Способ диагностирования по величине подачи топлива топливного насоса высокого давления с электрогидравлическим управлением, применяемого в электронной системе впрыска на двигателе внутреннего сгорания и оборудованного электромагнитным перепускным клапаном, включающим электромагнит и гидравлический затвор, заключающийся (способ) в том, что диагностирование насоса по величине подачи топлива производится посредством контроля величины гидравлической плотности полости нагнетания топливного насоса.
При изготовлении топливных насосов высокого давления для двигателей внутреннего сгорания контроль величины подачи топлива, как правило, выполняется на специальных динамических стендах, оборудованных источником энергии для вращения кулачкового вала, а также системами измерения и обеспечения заданных параметров работы стенда.
Оборудование таких стендов на местах эксплуатации двигателей для выполнения регламентных проверок топливных насосов проблематично из-за сложности и высокой стоимости оборудования, а также необходимости оснащения специальных пожарозащищенных помещений.
Кроме того, для контроля подачи топливных насосов с электрогидравлическим управлением требуется дополнительное оборудование испытательных стендов электронной системой управления топливными насосами со специальным программным обеспечением, отличающимся от программного обеспечения электронной системы управления на двигателе.
Ряд производителей топливных насосов высокого давления с электрогидравлическим управлением рекомендует для условий эксплуатации способ диагностирования насосов по величине подачи топлива посредством контроля приращения длительности управляющего электрического импульса, необходимого для обеспечения фиксированного по мощности режима работы двигателя.
Недостатком такого способа диагностирования является необходимость дорогостоящих специальных испытаний двигателя с использованием специальных систем контроля параметров рабочего процесса, а также низкая точность, обусловленная зависимостью результата от ряда других параметров, помимо длительности управляющего импульса, таких как изменение весовой подачи топлива вследствие изменения его температуры, разброс гидравлических характеристик форсунок и топливопроводов высокого давления, различие в условиях воздухоснабжения цилиндров двигателя, а также различие в атмосферных условиях и в состоянии базовых узлов двигателя, обеспечивающих заданный уровень мощности.
Более точная, но менее затратная оценка состояния насоса с электрогидравлическим управлением может быть получена косвенным способом по величине гидравлической плотности полости высокого давления путем ее гидравлической опрессовки. При этом величина гидравлической плотности выражается временем падения давления в заданном диапазоне его уровней.
Основанием для такого способа диагностирования топливного насоса является то обстоятельство, что по мере эксплуатации насоса изменение подачи топлива, отнесенное к фиксированной длительности управляющего электрического импульса, обусловлено, главным образом, изменением величины гидравлической плотности полости нагнетания топливного насоса, связанным с износом или повреждением узлов, уплотнений и соединений насоса, определяющих гидравлическую плотность его полости нагнетания.
Характер зависимости подачи насоса (Q) от величины гидроплотности (τ) полости нагнетания топливного насоса показан на фиг.1.
1
2
н
у
min
Область (А), ограниченная значениями от (τ) до (τ), характеризуется диапазоном значений гидроплотности, допустимых при изготовлении насоса, при этом (Q) - минимальное значение подачи нового насоса. Величина (Q) характеризует изменение подачи на величину утечки по мере износа насоса в эксплуатации, a (Q) - минимальная величина подачи, допустимая в эксплуатации.
min
2
min
min
Область (Б), ограниченная значениями от (τ) до (τ), характеризуется диапазоном значений гидроплотности, допустимых при диагностировании насоса. Топливные насосы со значением гидроплотности полости нагнетания ниже (τ) и, следовательно, с величиной подачи ниже (Q) не пригодны для дальнейшей эксплуатации.
min
min
min
С целью реализации данного способа диагностирования назначается минимальное значение подачи, допустимое в эксплуатации (Q), которое определяется, например, из условия допустимости соответствующего изменения параметров рабочего процесса двигателя, а также устанавливается зависимость подачи (Q) от величины гидравлической плотности (τ), например, посредством соответствующего эксперимента, на основании которой назначается минимально допустимое в эксплуатации значение гидравлической плотности (τ), соответствующее минимально допустимой подаче (Q).
Пример схемы диагностирования показан на фиг.2.
Диагностирование может производиться как с демонтажом топливного насоса с двигателя, так и непосредственно на двигателе.
Полость нагнетания (В) насоса (1), подвергающаяся контролю, на фиг.2 заретуширована черным цветом.
Предусмотренное условиями проверки положение плунжера (3) относительно корпуса насоса, характеризуемое размером (Г), обеспечивается соответствующим положением распределительного вала двигателя или технологическим приспособлением.
На место штатного ограничителя хода подвижного элемента (5) гидравлического затвора электромагнитного клапана устанавливается технологический упор (7), который посредством усилия (F), создаваемого затяжкой пружины (9), обеспечивает принудительную посадку подвижного элемента (5) на седло неподвижного элемента (11) затвора электромагнитного клапана. При этом усилие (F) равно штатному усилию, с которым электромагнит (13) воздействует на якорь (15) подвижного элемента (5) при работе насоса на двигателе.
К штуцеру высокого давления (17) подключается технологический источник давления, включающий, по крайней мере, насос (19), емкость (21) с технологической жидкостью регламентированной вязкости, топливопровод (23) с обратным клапаном (25), манометром (27) и хронометром (29).
1
2
Реализация способа диагностирования заключается в измерении времени от нуля до значения (τ), соответствующего падению давления в заданных пределах, а именно в пределах от значения (P) до значения (Р), при этом значение времени (τ) характеризует величину гидравлической плотности полости нагнетания насоса.
Таким образом, предлагаемый способ диагностирования топливного насоса высокого давления с электрогидравлическим управлением, применяемого в электронной системе впрыска на двигателе внутреннего сгорания и оборудованного электромагнитным перепускным клапаном, включающим электромагнит и гидравлический затвор, заключающийся в том, что диагностирование топливного насоса производится по величине подачи топлива посредством контроля величины гидравлической плотности полости нагнетания топливного насоса, при этом величина гидравлической плотности контролируется по времени падения в полости нагнетания топливного насоса давления технологической жидкости, предварительно установленного на начальную заданную величину посредством технологического источника давления, при закрытом с помощью технологического упора гидравлическом затворе электромагнитного перепускного клапана с усилием, эквивалентным усилию электромагнита.