ние – исправное, неисправное или отказ. Для исправного состояния конструктивные и регулировочные параметры форсунки должны соответствовать нормативно-техническим значениям с учетом допуска.
Таблица 5.1
Влияние конструктивных и регулировочных параметров форсунки на ее состояние
Диагностируемый |
|
|
|
|
Состояние форсунки |
||||
параметр ТА |
|
|
исправное |
|
|
неисправное |
отказ |
||
1. Износ пары «игла – |
|
Начальный |
|
|
Зазор более |
Зазор более |
|||
корпус распылителя». |
зазор плюс 3 мкм |
|
8 мкм |
10 мкм |
|||||
Начальный диаметраль- |
|
|
|
|
|
|
|
||
ный зазор |
2 – 4 мкм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
2. Нарушение герме- |
|
|
|
|
|
|
|
||
тичности посадочного |
|
Сухой носик |
|
|
Увлажнение |
Образование |
|||
конуса распылителя. |
Ре- |
|
распылителя |
|
|
носика |
капель на носике |
||
гулируют форсунку на |
|
|
|
|
Д |
распылителя |
|||
|
|
|
|
|
распылителя |
||||
давление открытия иглы |
|
|
|
|
|
|
|
||
(например, |
34 МПа). |
|
|
|
А |
|
|
|
|
Снижают давление до 30 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
МПа и в течение 10 с |
|
|
б |
|
|
|
|
||
наблюдают за носиком |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
распылителя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Зависание иглы рас- |
|
Подвижная |
|
|
Потеря |
Игла |
|||
пылителя |
|
|
|
|
гла |
|
|
подвижности |
неподвижная |
4. Снижение давлен я |
|
Нормативное |
|
|
Снижение |
Снижение |
|||
начала открытия иглы от |
|
значение |
|
давления на 20% |
давления |
||||
нормативного значен |
я, |
|
|
|
|
|
|
более |
|
например, |
34 МПа |
и |
|
|
|
|
чем на 20% |
||
5. Уменьшение эффек- |
|
Нормативное |
|
Уменьшилось |
Уменьшилось |
||||
тивного сечения распы- |
|
значение |
|
|
на 15% |
более чем |
|||
лителя. НормативноеС |
|
|
|
|
|
на 30% |
|||
значение, например, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,86 мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Дополнительный |
|
|
Один |
|
|
Два |
Два |
||
впрыск топлива |
|
|
впрыск |
|
|
впрыска |
впрыска |
||
7. Увеличение макси- |
|
Нормативное |
|
|
Увеличение |
Более чем |
|||
мального хода иглы. На- |
|
значение |
|
|
на 50% |
на 70% |
|||
чальное нормативное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значение, например, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,75 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
86
В настоящее время важное место в системе обслуживании машин без ее разборки получило техническое диагностирование. Определение состояния машины и прогноз дальнейших изменений ее параметров составляет задачу диагностики, которая позволяет оценить состояние машины в данный момент, установить, исправна или неисправна она, какие ее узлы, сопряжения и детали нуждаются в техническом обслуживании или замене.
В качестве носителя информации о техническом состоянии форсунки принято изменение давления топлива в нагнетательном трубопроводе или хода иглы. Любое изменение параметров форсунки будет влиять на величину и характер изменения давления в трубопроводе в момент впрыска и в период между впрысками. Для регистрации
давления использовался мембранный тензометрический датчик. Наи- |
||||
|
|
|
И |
|
более точную информацию о состоянии форсунки датчик определяет |
||||
при установке его на входе в форсунку. |
|
|
||
|
|
Д |
|
|
|
5.3. Диагностирование топливной аппаратуры |
|||
|
с использованием накладного пьезоэлектрического |
|||
|
|
датчика давления |
|
|
Для |
определения |
бА |
|
необхо- |
дим такой |
|
|
давле- |
|
ния топлива |
|
|
Кроме |
|
того, на больших ц кловых подачах и частотах вращения |
вала дви- |
|||
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
гателя увеличение д аметрального зазора выше предельного, незна- |
||||
чительно влияет на зменен е давления в трубопроводе. |
Однако на |
|||
малых частотах вращения вала насоса nн увеличение зазора в распылителе значительно уменьшает давление в трубопроводе, ухудшая впрыск топлива.
При разработке диагностических систем дизельных двигателей основное внимание уделяется работе топливной аппаратуры (ТА). Настройкой ТА определяются важнейшие характеристики процесса сгорания топлива – момент воспламенения топлива в цилиндре и качество его последующего сгорания.
Современное состояние системы ремонта двигателей внутреннего сгорания предъявляет свои требования к диагностическим системам. В первую очередь, это универсальность диагностического оборудования, применяемость к различным типам двигателей. Вовторых, это возможность выполнения диагностических работ в усло-
87
виях эксплуатации на частичных режимах работы двигателя или даже на холостом ходу.
Эффективность работы двигателя в основном зависит от состояния ТА. Техническое состояние ТА можно определить по анализу давления в топливопроводе и хода иглы распылителя форсунки.
Диагностирование ТА проводят следующими методами:
1.Осциллографируют процесс подачи топлива, фиксируя импульс давления в топливопроводе. Полученную диаграмму сравнивают с эталонной (контрольной) диаграммой и определяют техническое состояние ТА.
2.Опытную диаграмму сравнивают с набором диаграмм, полученных с заведомо известными характерными неисправностями (на-
пример, потеря подвижности иглы распылителя). Эффективность данного метода диагностики зависит от набораИимеющихся в базе данных диаграмм с известными неисправностями и сравнения их при помощи ЭВМ с контрольной диаграммойД.
3.Сравнивают опытную характеристику подачи топлива с рас-
четной характеристикой.
Неисправности топливнойАаппаратуры рекомендуется определять при помощи зажимного (съемного) датчика [18], «пьезоплёнка» 8 которого (рис. 5.3) прибпомощи специального устройства прижимается к цилиндрической поверхности трубопровода высокого давления 7. Плёнка датчика обладаетипьезоэлектрическими свойствами. Такие свойства имеют, напр мер фторсодержащие полимерные плёнки. Обе поверхности плёнкиСметалл з руются для возможности съема разности потенциалов.
При радиальной деформации трубки (до 0,001 мм) изменяется сопротивление «пьезоплёнки», а при помощи усиливающей и регистрирующей аппаратуры фиксируется импульс давления, по анализу которого определяется состояние насоса высокого давления и форсунки. В качестве отрицательного электрода используется трубопровод 7, который связан электрически с внутренней поверхностью через медную фольгу 5. Наружная поверхность плёнки связана со штырьковой клеммой при помощи электрода 4.
Датчик давления зажимной выпускает австрийская фирма AVL
срычажным или с винтовым креплением. Размер внутренней полости датчика должен обязательно соответствовать значению наружного диаметра трубопровода (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 мм).
88
Рис. 5.3. Датчик давления съемный (зажимной):
1 – неподвижный корпус датчика; 2 – подвижный корпус датчика; 3 – упругий элемент; 4 – наружный электрод; 5 – внутренний электрод
(медная фольга); 6 – петля; 7 – трубопроводИ; 8 – «пьезоплёнка»; 9 – ручка прижимного устройства; 10 – гнездо датчика
5.4. Последовательность диагностирования по изменению
давления топлива на Двходе в форсунку
ложен контрольныйирежимбраАоты топливной аппаратуры дизеля Д-440 с цикловой подачей qц на номинальном режиме и на малой частоте вращения вала насоса (qц = 100 мм3, nн = 600 мин-1). Форсунка была отрегулирована на начальное давление открытия иглы 18 МПа.
Для проведения диагностики по изменению давления был пред-
Вид неисправности форсунки определялся сравнительным способом по изменению характерных точек и участков на диаграмме
давления. Для этого были сняты осциллограммы (импульсы давления) |
|
с известными неисправностямиС |
форсунки. |
1.1. На режиме малых частот и цикловых подач, близких к номинальной для топливной аппаратуры, с параметрами, которые соответствуют требованиям завода-изготовителя, датчиком фиксируют эталонный (контрольный) импульс давления с пояснением характерных точек и участков [20].
1.2. Для каждого вида возможных неисправностей (снижение давления открытия иглы, образование кокса в сопловых отверстиях, потеря подвижности иглы, увеличение зазора между иглой и направляющей) фиксируется измененный (нарушенный) импульс давления.
89
1.3. Полученный импульс давления сравнивается с эталонным, если он изменен, то путем сравнения (используется программное обеспечение) с заранее снятыми осциллограммами определяется вид неисправности.
На контрольном режиме для исправной топливной аппаратуры была снята эталонная осциллограмма (рис. 5.4), имеющая характерные точки и участки. Для анализа импульса давления топлива в трубопроводе Pф на осциллограмме имеется шкала давления, линия атмосферного давления P0, отметка времени 0,002 с.
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
Рф |
|
Рис. 5.4. Эталонный импульс давления топлива у форсунки |
||||
и |
|
|
|
|
и линия атмосферного давления Ро |
|
|||
На эталонном мпульсе давления выделим характерные точки и участки: 1 − остаточное давление в трубопроводе, измеренное относительно нулевой линии; 2 − начало роста давления на входе в форсунку; 3 − пауза роста давления вследствие поднятия нагнетательно-
го клапана; 4-5 − падение давления в результате подъема иглы фор- |
|
сунки; 5- 6 − продолжениеС |
процесса впрыска; 7 − начало посадки иг- |
лы на седло; 8 − прекращение понижения давления; 2-8 − период превышения давления в трубопроводе над остаточным давлением Ро; 8-9 − расстояние между прямой и отраженной волнами давления топлива; 10 − колебания отраженной волны.
На рис. 5.5 и 5.6 приведены импульсы давления топлива при снижении давления начала открытия иглы форсунки на 20 и 40 %. Для данной неисправности характерным являются уменьшение максимального давления в трубопроводе (22 и 19 МПа вместо 25 МПа), увеличение расстояния между прямой и отраженной волнами, снижение амплитуды отраженной волны.
90