Испытания насос-форсунок после ремонта

Испытания насос-форсунок после ремонта

Регулировка и испытания насос-форсунок после ремонта затрудняются из-за отсутствия необходимой  информации.

Конкретные значения  параметров насос-форсунок, установленные изготовителями, практически недоступны, встречающиеся иногда данные по наливу (цикловой подаче) не привязаны к параметрам кулачка  и  углу синхронизации.               

В связи с этим наиболее приемлемым на практике является метод сравнения ремонтной насос-форсунки  с однотипной  новой  (образцовой) насос-форсункой.

При работе на двигателе насос-форсунка по командам электронного блока управления двигателем (ЭБУ)  должна впрыскивать в камеру сгорания точно-дозированное количество топлива (цикловая подача) при точно назначенном угловом положении коленчатого вала (угол опережения впрыска).

В связи с тем, что электромагнитный клапан насос-форсунки  имеет ограниченное быстродействие, сигнал управления должен подаваться на нее с упреждением, равным времени закрытия клапана (посадки иглы клапана на седло).

Так как реальное время закрытия клапана может отличаться от расчетного, записанного в памяти ЭБУ, то возникает погрешность в дозировании топлива.

Для повышения точности дозирования современные ЭБУ регистрируют момент закрытия клапана (в некотором диапазоне от расчетного значения), и от него производят отсчет интервала времени подачи топлива.

Цикловая подача насос-форсунки определяется активным ходом плунжера, т.е. ходом плунжера при закрытом электромагнитном клапане.

В свою очередь, ход плунжера определяется его перемещением по профилю кулачка, т.е. углом поворота кулачка.

Так как перемещение плунжера на один градус угла поворота кулачка на различных участках его профиля значительно меняется, то для получения сравнимых результатов испытаний насос-форсунок на различных режимах и на разных экземплярах  камбоксов с одинаковым профилем кулачка,  начало активного хода плунжера всегда должно находиться в одной и той же точке профиля кулачка с погрешностью не более  ±1 градус  (задается датчиком синхронизации), а длительность включения электромагнитного клапана должна задаваться в градусах угла поворота кулачка.

В этом случае активный ход плунжера будет неизменным независимо от частоты вращения кулачка. Это даёт возможность оценить изменение цикловой подачи в зависимости от скоростного режима.

Конструкция датчика синхронизации должна обеспечивать возможность установки заданного угла с необходимой точностью.

 Профиль кулачка при стендовых испытаниях не играет такой важной роли, как на двигателе, где он формирует закон подачи топлива.

Для стенда предпочтительней эксцентриковый кулачек, который имеет более растянутый профиль (180 градусов) и дает примерно в четыре раза меньшую скорость плунжера, что позволяет более точно контролировать гидроплотность и другие основные  параметры насос-форсунок.

К основным параметрам, определяющим качество работы насос-форсунки на двигателе, относятся следующие:

1.  Время закрытия электромагнитного клапана;

          2.  Время задержки открытия распылителя;

3.     Гидроплотность;

4.     Производительность.

Рассмотрим подробнее эти параметры. 

1  Время закрытия электромагнитного клапана.

Время закрытия клапана зависит от зазоров в электромагнитной системе, от усилия возвратной пружины и от формы импульса тока в обмотке.

При испытаниях форма импульса тока в обмотке должна быть аналогична той, которая подаётся на автомобиле. Эта форма импульса предусматривает быстрое нарастание тока от источника высокого напряжения порядка 80…100В до расчётного значения, удержание этого значения на время до срабатывания клапана и снижение тока до минимально необходимой величины на время удержания клапана в закрытом состоянии. Для открытия клапана ток в катушке необходимо уменьшить до ноля за минимальное время. Для этого обмотка подключается к источнику противоположной полярности. Такие меры обеспечивают начало и конец впрыскивания с повышенной точностью.

Величины зазоров в открытом и закрытом положениях клапана и усилие возвратной пружины оказывают прямое влияние на токи закрытия и открытия клапана, а значит, и на время закрытия и  открытия.

Следовательно, в ремонтной насос-форсунке необходимо обеспечить эти зазоры как у образцовой с высокой точностью.

В собранном клапане непосредственно измерить эти зазоры затруднительно, но об их значениях можно судить по токам закрытия и открытия клапана.

Измерение этих токов проводят при медленном изменении силы тока в катушке и фиксируя её величину в момент перемещения якоря из одного положения в другое.

При этом отношение силы тока закрытия к силе тока открытия

(Iзакр / Iоткр = А) прямо показывает отношение зазоров в открытом и закрытом положениях клапана и практически не зависит от усилия пружины.

После выставления зазоров, по разности токов закрытия и открытия

( Iзакр - Iоткр=Б)  выставляют усилие пружины. Чем больше разность токов, тем больше усилие возвратной пружины.

После этих регулировок проводят измерение времени срабатывания клапана без подачи топлива и доведение его, при необходимости, до значения образцовой насос-форсунки.                          

2  Время задержки открытия распылителя.

После закрытия клапана для создания давления, достаточного для подъема иглы распылителя, плунжер должен совершить некоторое перемещение, на что требуется определенное время. Требуемая величина этого перемещения зависит от величины давления открытия распылителя, от имеющихся утечек и от скорости движения плунжера. В связи с этим  необходимо точно устанавливать давление открытия распылителя, а измерение времени задержки проводить на том же скоростном режиме, что и  для образцовой насос-форсунки.

Важность данного параметра заключается в том, что эта  задержка входит в длительность импульса управления и учитывается ЭБУ  в виде предписанной величины. Увеличение утечек приводит к значительному росту времени задержки открытия распылителя, особенно  при низкой частоте вращения. Такая задержка "съедает" часть длительности импульса управления, что при малой его величине вызывает снижение (вплоть до полного прекращения) цикловой подачи.

 Момент открытия распылителя называют BIP- сигналом (от англ. Beginning  of  Injection Period).

3  Гидроплотность

Гидроплотность характеризует величину утечек топлива  через необходимые   конструктивные зазоры в плунжерной паре, распылителе и запорном элементе клапана. Объем утечек зависит от величины зазоров (износ), от давления топлива и от времени воздействия этого давления, т.е. от частоты вращения.

В наибольшей степени износу подвержены запорные кромки клапана, т.к. во время коммутаций между ними протекает топливо с огромной скоростью, вызывая гидроабразивный износ. В наименьшей степени изнашивается плунжерная пара.

В результате  влияния утечек цикловая подача на низкой частоте вращения  получается меньше, чем на высокой при одинаковом активном ходе плунжера.

ЭБУ корректирует изменение цикловой подачи в зависимости  от скоростного режима исходя из характеристики нормально работающей насос-форсунки, т.е. имеющей утечки не больше максимально допустимой величины.

Оценку гидроплотности проводят сравнением цикловых подач на высокой и низкой частотах вращения при одинаковом активном ходе плунжера, отношение которых не должно отличаться от таких же для образцовой насос-форсунки.

4  Производительность

Производительность – это объем впрыскиваемого топлива в единицу времени.

Производительность зависит от пропускной способности распылителя, от давления во время впрыскивания топлива и от величины утечек.

Важность этого параметра заключается в том, что ЭБУ, рассчитав необходимую цикловую подачу, определяет длительность управляющего импульса как результат деления величины цикловой подачи на расчетную (паспортную)  производительность, и если она не совпадает с имеющейся реальной, возникает большая погрешность дозирования.

Для минимизации  влияния утечек измерение производительности проводят на верхней частоте вращения  и сравнивают цикловую подачу топлива образцовой и ремонтной  насос-форсунок при максимальной и минимальной длительностях управляющего импульса. При этом у ремонтной насос-форсунки возможны ситуации:

 - пропорционально завышенная цикловая подача при любой длительности управляющего импульса. Причина – повышенная пропускная способность распылителя из-за износа сопловых отверстий;

 - пропорционально заниженная  цикловая подача при любой длительности управляющего импульса. Причина - пониженная пропускная способность распылителя из-за полного или частичного  закоксовывания  отдельных сопловых отверстий;

- увеличенная цикловая подача при минимальной  и нормальная при максимальной длительности управляющего импульса может быть вызвана пониженным давлением открытия распылителя  (малое время открытия);

- пониженная цикловая подача при минимальной  длительности  и нормальная при  максимальной вызывается задержкой открытия распылителя из-за повышенного давления  открытия или повышенных утечек  (большое время открытия).

На практике часто встречаются комбинации этих нарушений, причем некоторые могут взаимно компенсироваться, а некоторые суммироваться, поэтому необходимо контролировать все доступные для измерения параметры.

 5    Условия проведения испытаний

На основании вышеизложенного испытания достаточно проводить на нижней и верхней частотах вращения кулачка и при минимальной  и максимальной длительностях управляющего импульса.

При использовании  эксцентрикового кулачка  нижней частотой вращения можно считать  200 об/мин, а верхней -800 об/мин., при  этом максимальная длительность управляющего импульса будет  90 градусов, а минимальная – 2 градуса угла поворота кулачка.

Активный ход плунжера (точка синхронизации) должен начинаться через 45 градусов после нижней мертвой точки кулачка.

Таким образом, можно предложить следующий порядок проверки насос-форсунки на основе сравнения с параметрами новой (образцовой):

1.   Определение пропускной способности (эффективного проходного      сечения µF) распылителя.

2.      Регулировка давления открытия распылителя.

3.      Регулировка электромагнитного клапана (зазоры, пружина) для получения необходимого времени срабатывания (закрытия) клапана без подачи топлива.

4.     Проверка цикловой подачи на верхней и нижней частотах вращения при максимальной и минимальной  длительностях  управляющего импульса. Измерение времени задержки открытия распылителя на верхней и нижней частотах вращения.   

         Пункт 4 проводится на топливном стенде с обязательной стабилизацией температуры топлива.

Анализ результатов испытаний по п. 4 проводят с учетом положений разделов 2, 3 и 4.

Для проведения таких испытаний устройство управления насос-форсункой должно обеспечивать измерение следующих параметров:

1.     Измерение токов закрытия и открытия электромагнитного клапана.

2.     Измерение времени закрытия клапана.

3.     Измерение времени задержки открытия распылителя. 

Длительность управляющего импульса должна отсчитываться от момента  закрытия клапана и задаваться в единицах угла поворота кулачка.

6  Эксцентриковый  кулачок. Параметры и свойства

Эксцентриковый  кулачок представляет собой диск, ось вращения которого смещена от центра диска на величину "а", называемую эксцентриситетом.

Перемещение плунжера, приводимого в движение таким кулачком, описывается функцией

                                    S = asint

где:    а – эксцентриситет;     Ω - круговая частота, рад/сек.    

Полный ход плунжера равен двойному  эксцентриситету

                                    hпл =2а

Скорость плунжера определяется производной по времени от его перемещения

                             Vпл = acost

Максимальное значение скорости достигается при  cost=1, т.е. при угле 90 градусов от нижней мертвой точки (НМТ) кулачка.

При этом угловой интервал, в котором скорость уменьшается не более чем на 30%  от  максимальной, будет лежать в диапазоне от 45 до 135 градусов от НМТ кулачка. Перемещение плунжера в этом интервале будет составлять 70% от максимального хода.

Для практического определения максимальной скорости плунжера можно воспользоваться следующей формулой:

                           Vпл = 10-4 an , м/сек

где:  а – эксцентриситет, мм;         n - частота вращения, об/мин


Бобрышев Г.П.


Возврат к списку

Яндекс.Метрика