ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ інжекторних двигунів З ЕЛЕКТРОМАГНІТНИМИ форсунки РІЗНОГО технічного стану
Грицай Андрій В'ячеславович
студент 4 курсу, кафедра Транспортних засобів і процесів, Північно-Кавказький федеральний університет (філія в м П'ятигорську), РФ, м П'ятигорськ
Горбань Михайло Володимирович
науковий керівник, канд. техн. наук, доцент, кафедра Транспортних засобів і процесів, Північно-Кавказький федеральний університет (філія в м П'ятигорську), РФ, м П'ятигорськ
Аракельянц Артур Григорович
науковий керівник, старший викладач, кафедра Транспортних засобів і процесів, Північно-Кавказький федеральний університет (філія в м П'ятигорську), РФ, м П'ятигорськ
Низька якість палива впливає на освіту смолистих відкладень. Прохідний перетин сопла зменшується. При зупинці гарячого двигуна з плівки палива, що залишилася на штифтах і внутрішніх поверхнях розпилювачів (нижче запірного клапана), випаровуються легкі фракції бензину, а з важких фракцій утворюються шар твердих вуглецевих відкладень.
З появою відкладень просвіт «заростає» і зменшується. Продуктивність форсунки падає, що призводить до збіднення суміші, особливо в режимі прискорення автомобіля, коли кисневий датчик не встигає збагатити суміш. Крім того, відкладення порушують форму струменя форсунки. При цьому струмінь буде спрямована не в просвіт впускного клапана, а на стінки впускного колектора і в циліндр надійде менше бензину. Погіршується також однорідність розпилювання палива. З форсунок вилетять великі краплі, які не встигають випаруватися, перемішатися з повітрям і не встигають повністю згоріти в циліндрах двигуна. Як наслідок, перевитрата палива і висока токсичність вихлопних газів.
Іншою причиною незадовільної роботи форсунок є забруднення їх вхідних фільтрів. Через своїх розмірів поглинає здатність їх невелика, а засмітившись, вони зменшують продуктивність форсунки.
Форсунка може «лити» або взагалі не відкритися при подачі сигналу на електромагнітний клапан. Можлива причина попадання води разом з паливом в форсунки. Під дією води відбувається корозія рухомих частин форсунки. Це може статися при знаходженні автомобіля на тривалому ремонті.
Таким чином, встановлено, що в процесі експлуатації технічний стан форсунок погіршується через забруднення елементів проточної частини, зносу замикаючого елемента і сідла, відхилення характеристик електромагнітної системи. Ці експлуатаційні зміни робочих показників електромагнітної форсунки визначаються якістю і складом застосовуваного палива, умовами експлуатації двигуна, особливостями зміни навантажень при роботі двигуна в складі транспортного засобу, культурою технічного обслуговування автомобільної техніки і призводять до нестабільних режимів роботи двигуна, обумовлених утрудненим пуском двигуна, нестійким холостим ходом , провалами при розгоні, підвищеною витратою палива, втратою динаміки і потужності автомобіля.
Практика облуговування інжекторних систем впорскування дозволяє стверджувати, що при роботі на вітчизняному паливі форсунки потребують очищення через 30-40 тис. Км пробігу автомобіля. Або приблизно через два роки експлуатації. Однак, не пробіг, не терміни не є показники необхідності мийки форсунок. Оскільки все залежить не тільки від умов і району експлуатації, але і від випадкових факторів, наприклад: збої в електронній системі керування двигуном (збої робочих режимів систем харчування або запалювання). Крім того, засмічення системи живлення може статися в короткий термін, якщо доводилося заправлятися низькоякісним бензином. Тому необхідно розробити методику діагностики форсунок, яка дозволить приймати рішення про необхідність миття або заміни форсунок.
Значні труднощі виникають при проведенні технічного обслуговування паливних систем, коли треба прийняти рішення про необхідність миття форсунок. Так, як операція мийки форсунок не включена в планові операції регламентних робіт з обслуговування і виконується, як правило, за заявкою власника автомобіля.
Тому завдання справжніх досліджень полягає в розробці методики оцінки відхилень експлуатаційних показників форсунок від номінальних значень з метою підтримки енергетичні та екологічні характеристики автомобільних бензинових двигунів на заданому рівні.
Відхилення експлуатаційних показників форсунок від стандартних значень визначається: по величині амплітуди коливань частоти обертання колінчастого вала двигуна, за часом розгону двигуна до заданих максимальних обертів і за величиною ЕРС, індукованої в обмотках форсунок.
Вимірювання вмісту вуглеводнів СН у вихлопних газах
На рис. 1 зображена осцилограма напруги на керуючому виведення електромагнітної форсунки.
На осциллограмме керуючого напруги видно, що напруга на керуючому дроті в закритому стані форсунки одно бортовому напрузі (точка 1). При комутації блоком управління керуючого дроти форсунки на масу спостерігається різке падіння напруги (точка 2). У цей момент по обмотці форсунки починає протікати електричний струм, який створює електромагнітне поле, що змушує переміщатися шток з запірної голкою.
Після від'єднання керуючого дроти форсунки від маси ланцюг розмикається (точка 3) і в обмотці індукується ЕРС самоіндукції (точка 4). При цьому під впливом поворотній пружини шток з запірної голкою повертається «на вихідну позицію» і надійно перекриває сідло форсунки, тим самим, припиняючи подачу палива.
Значний сплеск напруги пояснюється наявністю ЕРС самоіндукції в обмотці при відключенні її від маси транзистором вихідного каскаду блоку управління. Результати дослідження впливу забруднення форсунок на величину ЕРС самоіндукції представлені в таблиці 1.
Швидкість (час) реакції на керуючу напругу форсунки залежить не тільки від індуктивності обмотки, а й від маси штока, величини «робочого ходу» і від пружності поворотної пружини. Тому величина імпульсу ЕРС залежить від швидкості зворотного руху клапана і пройденого їм відстані. Якщо імпульсу ЕРС немає, то немає зворотного ходу клапана. Це говорить про те, що клапан заклинив. Якщо величина імпульсу ЕРС невисока, то рух клапана укорочено або його швидкість втягування зменшені, що може відбуватися через підклинювання клапана.
Малюнок. 1. Осцилограми роботи форсунок
На величину імпульсу ЕРС самоіндукції в обмотках форсунки впливає багато факторів: забруднення внутрішніх каналів форсунки; ослаблення пружини клапана; підклинювання клапана через механічного зносу; високий тиск палива. Так, після напрацювання форсунок 120 тис. Км (при відсутності їх періодичної промивки) ЕРС самоіндукції в обмотках форсунки зменшилася з 79 до 58 В. Тому, пропонована методика діагностики технічного стану форсунки за характером зміни ЕРС самоіндукції електромагнітної системи є обґрунтованим і дозволить без демонтажу форсунок з двигуна оцінювати знос елементів і визначати необхідність промивання або заміни форсунок.