Способ определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе

 

Изобретение используется при диагностировании дизельных двигателей внутреннего сгорания как при их испытаниях, так и в условиях эксплуатации. В течение цикла работы двигателя датчиками давления фиксируют момент начала импульса давления топлива в надплунжерном пространстве топливного насоса высокого давления, соответствующий началу подачи топлива в двигатель, и момент начала импульса давления топлива в головке топливного насоса, соответствующий окончанию подачи топлива. Величину цикловой подачи топлива определяют по измеряемому непосредственно сдвигу фаз между указанными временными моментами. Изобретение обеспечивает повышение точности определения цикловой подачи. 1 ил.

Изобретение относится к технике диагностирования дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для определения цикловой подачи топлива топливным насосом высокого давления в двигателе как при его испытании, так и при проверке технического состояния двигателя в условиях эксплуатации.

Цикловая подача топлива является одним из важных параметров, характеризующих техническое состояние дизельного ДВС, в частности, состояние топливного насоса высокого давления. Выход указанного параметра за пределы допускаемых значений приводит к ухудшению работы двигателя, закоксовыванию деталей цилиндро-поршневой группы, снижению мощности двигателя, увеличению удельного расхода топлива. Поэтому измерение цикловой подачи топлива крайне важно как при эксплуатации, так и при ремонте дизельного ДВС.

Известны способы определения цикловой подачи топлива, заключающиеся в суммарном замере количества впрыскиваемого топлива в мерный стакан за определенный период времени (Технология диагностирования тракторов. М., ГОСНИТИ, 1973) или за определенное число циклов, устанавливаемое по числу оборотов кулачкового вала топливного насоса или коленчатого вала двигателя (П.М. Кривенко, И.М. Федосов. Дизельная топливная аппаратура. М., Колос, 1970).

Указанные способы измерения цикловой подачи дают большую погрешность в связи с тем, что число циклов определяется недостаточно точно. Эти способы трудоемкие, так как требуют осуществления большого объема разборочно-сборочных работ, связанных с отводом подаваемого плунжерными парами топлива в мерные стаканы.

Наиболее близким к изобретению является способ определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе, основанный на использовании амплитудно-фазовых параметров характерных точек кривой изменения давления топлива в надплунжерном пространстве топливного насоса двигателя в течение цикла его работы (Диагностирование топливной аппаратуры дизельных автомобилей, серия "Техническое обслуживание и ремонт автомобилей". М., ЦБНТИ Минавтотранса РСФСР, 1977).

В известном способе снимают осциллограмму давления топлива в надплунжерном пространстве и сравнивают ее с эталонной осциллограммой по характерным точкам, при этом цикловую подачу топлива оценивают по ширине осциллограммы, то есть по продолжительности сигнала давления топлива при определенной форме осциллограммы.

Так как продолжительность сигнала давления и форма осциллограммы специфичны для каждого отдельного двигателя, особенно когда двигатель работает на холостых оборотах в регуляторном режиме, то ширина и форма осциллограммы для каждой секции топливного насоса изменяются в широких пределах. В связи с этим известный способ не позволяет оценить цикловую подачу топлива с достаточной точностью.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности определения цикловой подачи топлива в двигателе.

Решение данной задачи достигается тем, что в способе определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе фиксируют импульсы давления топлива в надплунжерном пространстве и в головке топливного насоса двигателя в течение цикла его работы, а величину цикловой подачи определяют по фазовому сдвигу между характерными точками, в качестве которых используют начало импульса повышения давления топлива в надплунжерном пространстве топливного насоса, соответствующее началу подачи топлива в двигатель, и начало импульса повышения давления топлива в головке топливного насоса, соответствующее окончанию подачи топлива в двигатель.

Осуществление предлагаемого способа поясняется рисунком, на верхней части А которого показаны изменения давления P топлива в надплунжерном пространстве и в головке топливного насоса двигателя в течение цикла его работы (в зависимости от угла ϕ поворота коленчатого вала двигателя), а на нижней части Б - ход L плунжера на участке его активного хода L_акт в зависимости от угла α поворота кулачкового вала топливного насоса.

На рисунке приняты следующие обозначения: 1 - импульс на кривой изменения давления топлива в надплунжерном пространстве; 2 - начало импульса 1; 3 - импульс на кривой изменения давления топлива в головке топливного насоса; 4 - начало импульса 3; 5 - кривая хода L плунжера;
ГНП - геометрическое начало подачи топлива;
ГКП - геометрический конец подачи топлива;
ВМТ - верхняя "мертвая" точка;
α₁ - угол начала подачи топлива;
α - угол окончания подачи топлива;
P_оп - остаточное давление топлива в надплунжерном пространстве;
P_ог - остаточное давление топлива в головке топливного насоса.

Известно, что цикловая подача топлива в дизеле осуществляется в течение активного хода L_акт плунжера топливного насоса, то есть L_акт это ход плунжера между началом и окончанием подачи топлива (между точками ГНП и ГКП).

При вращении коленвала дизеля плунжер насоса совершает возвратно-поступательное движение во втулке под действием кулачкового вала топливного насоса. Плунжер, движущийся вниз, освобождает пространство во втулке, которое заполняется топливом через впускное отверстие втулки. Затем плунжер движется вверх, и как только он перекрывает впускное отверстие во втулке, оставшееся в надплунжерном пространстве топливо начинает сжиматься и давление топлива в этом пространстве резко возрастает. Момент резкого возрастания давления топлива (начало импульса давления топлива в надплунжерном пространстве), характеризующийся точкой 2 на кривой импульса 1, соответствует началу подачи топлива, то есть точке ГНП на кривой 5.

При дальнейшем движении плунжера вверх наступает момент, когда отсечная кромка на плунжере встречается с отсечным отверстием втулки и начинает его открывать, и топливо из надплунжерного пространства устремляется в головку топливного насоса, за счет чего в ней создается импульс давления топлива. Начало этого импульса, характеризующееся точкой 4 на кривой импульса 3, соответствует окончанию подачи топлива, то есть точке ГКП на кривой 5.

Для каждого типа двигателя существует установленная зависимость между величинами цикловой подачи Q_ц и активного хода L_акт плунжера. С другой стороны, активный ход L_акт для конкретной конструкции двигателя соответствует определенному сдвигу фаз между точками ГНП и ГКП относительно ВМТ. Таким образом, по сдвигу фаз между точками 2 и 4, соответствующими ГНП и ГКП, можно с довольно высокой точностью определить величину цикловой подачи топлива.

Пример 1. Проводились измерения цикловой подачи топлива в дизеле трактора ДТ-75М. Для этого к штуцеру плунжерной пары топливного насоса и полости головки насоса подсоединили датчики давления в виде измерительных преобразователей типа ИПД-2-40 и ИПД-2-1. Для усиления поступающих от датчиков электрических сигналов использовали усилитель типа УТЧ-1. Для визуального фиксирования импульсов 1, 3 давления топлива в надплунжерном пространстве и в головке топливного насоса применяли световой осциллограф Н030А. При пусковых оборотах дизеля на осциллографе зафиксировали начала 2, 4 импульсов 1, 3 повышения давления топлива в надплунжерном пространстве и в головке топливного насоса соответственно и определили сдвиг фаз между точками 2, 4 по углу поворота коленвала дизеля или по углу поворота кулачкового вала топливного насоса относительно ВМТ. По углу поворота коленвала этот сдвиг фаз составил 28^o. Используя ранее упомянутую зависимость цикловой подачи Q_ц от сдвига фаз между ГНП и ГКП (между α_н и α_к), который соответствует сдвигу фаз между точками 2 и 4, определили величину Q_ц. В данном примере цикловая подача составила 93 мм³.

Пример 2. Измерения проводились в соответствии с примером 1, однако для определения сдвига фаз между моментами начала 2, 4 импульсов 1, 3 вместо осциллографа использовали жестко связанный с коленвалом двигателя диск, имеющий угловую градуировку с ценой деления 0,1, с применением моментоскопа.

При использовании предложенного способа погрешность измерения цикловой подачи топлива на двигателе трактора ДТ-75М составила 2%.

Формула изобретения

Способ определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе, отличающийся тем, что фиксируют импульсы давления топлива в надплунжерном пространстве и в головке топливного насоса двигателя в течение цикла его работы, а величину цикловой подачи определяют по фазовому сдвигу между характерными точками, в качестве которых используют начало импульса повышения давления топлива в надплунжерном пространстве топливного насоса, соответствующее началу подачи топлива в двигатель, и начало импульса повышения давления топлива в головке топливного насоса, соответствующее окончанию подачи топлива в двигатель.

РИСУНКИ

Рисунок 1