УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОДАЧ ТОПЛИВНЫХ НАСОСОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области испытаний топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, в частности топливных насосов дизелей, и может быть использована при модернизации испытательных регулировочных стендов.
Известны устройства для измерения подачи топлива в которых измерение производительности насоса осуществляется по уровню заполнения мензурки за заданное количество ходов плунжера и включающие стеклянные мерные сосуды со шкалой [4].
Недостатком таких устройств является необходимость визуального считывания результатов измерения со шкалы мерного сосуда и отсутствие автоматизации обработки результатов измерений.
Известны устройства для измерения цикловой подачи топлива [1, 2, 3, 5], в которых топливо впрыскивается в замкнутый объем, часть стенки которого представляет торец подпружиненного плунжера, перемещающегося при подаче топлива в этот объем пропорционально величине поданного топлива, фиксируемого затем (различными способами) за основу при вычислении объема поданного топлива.
Эти устройства отличаются сложностью конструкции, наличием прецизионных элементов, сложным регулятором давления [1], неидентичности условий к очередному впрыску из-за изменений затяга пружины [1], потребности для каждой секции своего датчика.
Известны устройства для измерения цикловой подачи топлива, основанные на интегрировании сигнала пропорционального давлению топлива, измеренного перед форсункой на протяжении периода его впрыскивания с различными предварительными коррекциями [6].
Недостатком следует считать субъективизм оценки и установки уровня сигнала, пропорционального какому-либо параметру функционирования
дизеля, задаваемому перед измерениями, потребностью для каждой секции своего устройства.
Известен стенд для гидравлических испытаний изделий, содержащий последовательно соединенные расходный резервуар с жидкостью, насос, клапан сброса, измерительные приборы и напорную и сливную линии с патрубками для подсоединения испытываемых изделий, в котором для обеспечения испытаний клапанов, настроенных на различное давление, установлены бак, разделенный перегородками на секции, сообщенные в нижней части, датчики верхнего и нижнего уровней, клапаны наполнения и слива бака а также блок коммутации, связывающий датчики уровня с клапанами наполнения и слива [7].
Недостатком является применение дополнительного бака, что увеличивает габариты и массу стенда, а управление блоком коммутации клапаном наполнения и слива только по сигналам датчиков уровня не обеспечивает автоматического испытания нескольких клапанов.
За прототип, как наиболее близкое, принято устройство для регулирования плунжерных топливных насосов высокого давления [8], содержащее топливный коллектор, плунжерный топливный насос высокого давления, форсунку с пеногасителем, датчик расхода топлива, снабженный вычислительным устройством и показывающим прибором, сливную трубку и топливный бак.
Недостатком данного устройства является необходимость ручного переключения на каждую секцию насоса в многоцилиндровых двигателях, что существенно увеличивает время регулировочных работ.
Кроме того, датчики расхода механического типа (с вращающимся ротором) имеют нестабильную (нелинейную) характеристику при малых значениях расхода, что снижает точность измерения и определения моментов начала и окончания подачи топлива.
Кроме того, физические параметры топлива и, соответственно, показания датчика расхода зависят от температуры, что снижает точность измерений.
Согласно техническим требованиям на проведение испытаний топливных насосов температура топлива должна быть 35±2°С [9].
Кроме того, данным устройством фактически измеряется часовая производительность топливного насоса в то время как регулирование требуется производить по указанной в паспорте на данный насос цикловой подаче топлива, что увеличивает время регулировочных работ.
Задача полезной модели - повышение точности и уровня автоматизации процесса измерения подач топлива при диагностике и регулировании многосекционных топливных насосов высокого давления.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для измерения подач топливных насосов высокого давления, состоящее из форсунок с пеногасителями по числу секций проверяемого насоса, датчика расхода топлива, вычислительного устройства с показывающим прибором, сливных трубок, дополнительно снабжается топливным коммутатором, подключенным между форсунками и датчиком расхода топлива, управление которым осуществляет вычислительное устройство.
Также устройство может быть дополнительно снабжено блоком формирования стабильного потока топлива, подключенного к входу датчика расхода.
Также устройство может быть дополнительно снабжено датчиком температуры топлива, подключенного между датчиком расхода и сливной трубкой, сигналы с которого подаются на вычислительное устройство.
Кроме того, вычислительное устройство может иметь дополнительный вход для подключения внешнего датчика оборотов кулачкового вала проверяемого насоса.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлена схема устройства для измерения подачи топливных насосов высокого давления. На фиг.2 представлена схема подключения устройства при измерении цикловой подачи 4-х секционного топливного насоса высокого давления на испытательном стенде.
Устройство состоит из форсунок 1 с пеногасителями 2 по числу секций проверяемого насоса, датчика расхода топлива 3, вычислительного устройства 4 с показывающим прибором 5, сливных трубок 6 и 7, топливного коммутатора
8, блока формирования стабильного потока топлива 9, датчика температуры топлива 10. Вычислительное устройство имеет дополнительный вход для подключения датчика оборотов кулачкового вала 14 проверяемого насоса.
Принцип работы устройства
Дизельное топливо из бака 12 топливоподкачивающим насосом 11 подается к 4-х секционному топливному насосу высокого давления 13, установленному на испытательном стенде. При вращении кулачкового вала насоса топливо под высоким давлением поступает в соответствующие форсунки 1 с пеногасителем 2 и далее, уже под низким давлением, в топливный коммутатор 8. По сигналу вычислительного устройства 4 топливный коммутатор 8 направляет топливо из 1-й форсунки к датчику расхода топлива 3, а из остальных форсунок - через сливную трубку 6 непосредственно в бак 12. Измеренное датчиком расхода 3 топливо из 1-й форсунки через трубку 7 также сливается в бак 12.
Вычислительное устройство 4 обрабатывает сигналы с датчика расхода 3 для 1-й секции насоса и выводит результаты измерения на показывающий прибор 5. Далее вычислительное устройство 4 через топливный коммутатор 8 подключает следующую форсунку к датчику расхода топлива 3, а остальные форсунки - на слив топлива в бак 12 через трубку 6, и процесс измерения повторяется.
Для повышения точности измерения расхода, топливо от топливоподкачивающего насоса 11 через блок формирования стабильного потока 9 подается на датчик расхода топлива 3 и далее сливается через трубку 7 в бак 12. Постоянный поток топлива через датчик расхода 3 обеспечивает сдвиг рабочей точки измерения расхода в линейную область характеристики датчика. Вычислительное устройство определяет фактическую производительность измеряемой секции насоса как разность между измеренным значением и постоянным потоком топлива.
С целью повышения точности измерения вычислительное устройство 4 корректирует полученное значение по сигналу датчика температуры топлива 10, расположенного сразу после датчика расхода 3 и перед сливной трубкой 7.
С целью автоматического измерения цикловой подачи топлива на вычислительное устройство 4 дополнительно подается сигнал с датчика оборотов кулачкового вала проверяемого насоса. Вычислительное устройство рассчитывает цикловую подачу секции топливного насоса как отношение объема топлива, измеренного датчиком расхода 3 за время измерения, к количеству совершенных оборотов вала (т.е. циклов работы), что позволяет привести результаты измерений к нормируемым значениям, указываемым в документации на регулирование топливных насосов высокого давления.
Таким образом, применение в устройстве для измерения подачи топлива топливного коммутатора позволяет автоматизировать процесс снятия характеристики насоса и, соответственно, ускоряет регулировочные операции, блок формирования стабильного потока и датчик температуры топлива повышают точность измерения производительности топливного насоса, дополнительный вход вычислительного устройства для подключения датчика оборотов испытательного стенда позволяет автоматически проводить измерение цикловых подач секций топливного насоса.
Источники информации:
1. Устройство для измерения цикловой подачи топлива. Патент РФ №2059870, опубл. 10.05.1996 г.
2. Устройство для измерения цикловой подачи топлива. Патент РФ №2116497, опубл. 27.07.1998 г.
3. Устройство для измерения неравномерности подачи топлива. Патент РФ №2245453, опубл. 27.01.2005 г.
4. Устройство для измерения подачи топлива топливовпрыскивающих систем. Патент РФ №2162544, опубл. 27.01.2001 г.
5. Устройство для измерения цикловых подач топливного насоса. Патент РФ №2253034, опубл. 10.08.2004 г.
6. Устройство для измерения цикловой подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. Патент РФ №2249806, опубл. 10.04.2005 г.
7. Стенд для гидравлических испытаний изделий. Авторское свидетельство СССР, патент SU 1632145, опубл. 20.04.2000 г.
8. Устройство для регулирования плунжерных топливных насосов высокого давления. Патент РФ №2233993, опубл. 10.08.2004 г.
9. Насосы топливные высокого давления автотракторных дизелей. Методы испытаний и регулирование. РТМ 10.457100-0001-01. М., ГОСНИТИ, 2001 г.