транскрипт
1 ТЕХНІЧНІ ІННОВАЦІЇ УДК 697 ББК 0 ВДОСКОНАЛЕННЯ діагностування електромагнітних форсунок БЕНЗИНОВИХ ДВИГУНІВ НА ОСНОВІ ОЦІНКИ ЇХ ДИНАМІЧНОЇ ПРОДУКТИВНОСТІ АВ Васильєв, ДС Березюк Обґрунтовується актуальність досліджень, спрямованих на створення ефективних методів діагностування електромагнітних форсунок, показана важливість динамічної продуктивності форсунок як діагностичного параметра Розглянуто причини і слідства експлуатаційного зміни інерційності форсунок Запропоновано методику діагнос тирования форсунок по осцилограмами падіння напруги на обмотках електромагніту і наведені результати її проведення Васильєв АВ, Березюк ДС, 0 Ключові слова: електромагнітна форсунка, динамічна продуктивність, експлуатаційне зміна показників, тимчасові параметри роботи, метод діагностування Управління циклової подачею в двигунах з уприскуванням палива здійснюється переважно зміною тривалості керуючого електричного імпульсу, що приходить на електромагнітну форсунку (ЕМФ) від блоку упр авленія двигуном Для того щоб забезпечити суворе відповідність між величиною тривалості керуючого сигналу і кількістю що подається форсункою палива, необхідно сформувати однакові умови протікання процесів впорскування палива в кожному робочому циклі, такі як: перепад тиску на клапані форсунки, рівень напруги живлення електромагніту форсунки, статична і динамічна продуктивність форсунки Однак під час експлуатації двигуна ці умови можуть змінюватися через вплив різних неблагопр тних факторів, що призводить до невідповідності тривалості імпульсу управління і циклової подачі і, отже, погіршення енергетичних та екологічних характеристик двигуна Деякі з цих умов (наприклад, рівень напруги живлення) враховуються електронною системою управління двигуном при розрахунку тривалості імпульсу управління ЕМФ в кожному робочому циклі, однак експлуатаційні зміни робочих показників самої форсунки, що виникають внаслідок забруднення і зносу її елементів, ніяк не компенсуються До таких робочим показників відносяться статична і динамічна продуктивність форсунки, рівномірність подачі між форсунками, герметичність посадки замикаючого елементу, дисперсність розпилювання, форма паливного факела і опір обмотки електромагніту Оскільки, як показує практика експлуатації двигунів з уприскуванням палива, забруднення і знос елементів ЕМФ становить більше половини несправностей системи подачі палива, представляється актуальною задача створення ефективних методів діагностування паливні х форсунок В даний час існують безрозбірного методи діагностування ЕМФ, що дозволяють досить ефективно оцінити статичну продуктивність форсунки [, з 9 ;, с;, з 9 96], яка являє собою кількість подаваного фор- Вісник ВолДУ Серія 0 Вип 6 0
2 Сунки в одиницю часу палива в умовах повного відкриття її запірного елемента і нормованого перепаду тиску на клапані Однак у зв'язку з імпульсним режимом роботи ЕМФ необхідно враховувати перехідні процеси відкриття і закриття клапана форсунки, через наявність яких реальна тривалість відкритого стану ЕМФ не збігається з бажаною, розрахованої електронним блоком управління двигуном для забезпечення необхідної циклової подачі палива на поточний режим роботи двигуна Ці перехідні процеси оцінюють з допомогу ю параметра динамічної продуктивності ЕМФ На практиці широке поширення набуло уявлення динамічної продуктивності як кількості подаваного форсункою палива за одиничний імпульс управління тривалістю, мс Таке значення імпульсу управління вибрано на тій підставі, що є порівнянним за величиною з тривалістю перехідних процесів роботи ЕМФ, тому їх експлуатаційне зміна стає легко що виявляється Таким чином, динамічна продуктивність ЕМФ дозволяє оцінити їх ін ерціонность, яка особливо важлива при роботі двигуна на режимах малих циклових подач, коли запізнювання відкриття і закриття клапана форсунки щодо початку і закінчення керуючого імпульсу значно впливає на точність дозування циклової подачі Наявність тимчасових затримок в роботі ЕМФ викликано тим, що при подачі на обмотку клапана форсунки імпульсу напруги тягове зусилля електромагніта приймає максимальне значення не відразу, а через деякий проміжок часу При припиненні подачі керуючого имп льса тягове зусилля електромагніта теж звертається миттєво в нуль, що пояснюється експоненціальним характером протікання кривих струму в ланцюзі управління ЕМФ при її замиканні і розмиканні [, з 9 9] На малюнку наведені характеристика «час-перетин» клапана ЕМФ і показані тимчасові параметри роботи форсунки при подачі на її обмотку імпульсу управління тривалістю T ВВР З малюнка видно, що весь процес впорскування палива можна розбити на наступні тимчасові інтервали: час спрацьовування клапана форсунки T СРАБ, що складається і часу з моменту початку імпульсу управління до моменту початку руху голки T ТР і часу підйому голки T ПІД, час з моменту повного відкриття клапана до закінчення імпульсу управління T СТ, час відпускання клапана форсунки, що складається з часу залипання T ЗАЛ і часу опускання голки Час спрацювання T СРАБ і час відпускання визначаються конструкцією ЕМФ і не залежать від тривалості керуючого електричного імпульсу [, з 7] Дані періоди є некерованими часовими параметрами ЕМФ, і при соізмері- Рис Характеристика «час- перетин »клапана ЕМФ і тимчасові параметри роботи: T ВВР тривалість керуючого сигналу від блоку управління двигуном; T ТР час рушання; T ПІД час підйому голки; T СТ час з моменту повного відкриття клапана до закінчення імпульсу управління; T ЗАЛ час залипання; T ОП час опускання голки; T СРАБ час спрацьовування; час відпускання АВ Васильєв, ДС Березюк Діагностування електромагнітних форсунок
3 мих значеннях з тривалістю імпульсів їх слід віднести до небажаних явищ, що негативно позначається на точності дозування Так, наприклад, мінімальне кероване час відритого стану клапана, а отже, і мінімальна цикловая подача, при якій можливо кероване дозування, визначається часом відпускання ЕМФ, до того ж, щоб вийти на мінімальну цикловую подачу, тривалість імпульсів T ВВР повинна бути не менше часу спрацьовування клапана T СРАБ на величину неупр ваних часових параметрів ЕМФ роблять значний вплив конструкція і матеріали муздрамтеатру, величина маси рухомих деталей форсунки, наявність тертя при переміщенні цих деталей, амплітуда імпульсу струму, який керує роботою форсунки, величина протидіє зусилля, а також співвідношення між індуктивним і активним опорами ланцюга управління ЕМФ [, з 7] Експлуатаційні зміни динамічної продуктивності ЕМФ пояснюються зміною некерованих часових параметрів, викликаних збільшенням тертя між її рухливими елементами і зміною величини робочого ходу запірної голки клапана, внаслідок зносу і забруднення її деталей, а також ослабленням зусилля поворотної пружини Таким чином, динамічна продуктивність ЕМФ може бути оцінена по її часових параметрів роботи, зручним способом визначення яких є отримання осциллограмм падіння напруги на обмотці форсунки під час подачі на неї електричного імпульсу, на яких видно характерні тимчасові періоди роботи В лабораторії кафедри автотракторних двигунів на розробленому безмоторному стенді [, з 8] отримані осцилограми падіння напруги на обмотці для різних типів форсунок з різною напрацюванням На малюнку представлена така осциллограмма для паливної форсунки Siemens Deka VAZ07 двигуна ВАЗ при тривалості імпульсу управління T ВВР =, мс На малюнку показані певні по осцилограмами падіння напруги на обмотці електромагніту для комплекту форсунок з напрацюванням 0 тис км і нової ЕМФ характерні тимчасові періоди некерованих параметрів, експлуатаційні зміни я их носять різноспрямований характер: значення часу спрацьовування T СРАБ і часу відпускання змінюються як в більшу, так і в меншу сторону щодо значень для нової форсунки Для оцінки динамічної продуктивності форсунок за отриманими часових параметрів роботи ЕМФ було визначено реальний час відкритого стану клапана T ОС по формулі : T ОС = T ВВР T СРАБ + Результати розрахунку T ОС для комплекту діагностованих форсунок в порівнянні зі значенням для нової форсунки при тривалості керуючого імпульсу, мс показаний на малюнку а Для діагностується комплекту форсунок також об'ємним способом були визна Рис Осцилограма падіння напруги на обмотці ЕМФ під час подачі на неї електричного імпульсу T ВВР =, мс Вісник ВолДУ Серія 0 Вип 6 0
if ($ this-> show_pages_images $ Page_num doc [ 'images_node_id'])
4 T СРАБ, мс, 98,96,9,9,90,88,86,8,8,9,88,9,97,9, мс 0,67 0,66 0,6 0,6 0,6 0,6 0,60 0,9 0,8 0,7 0,66 0,6 0,6 а Рис Тимчасові параметри роботи ЕМФ: а час спрацьовування T СРАБ; б час відпускання. форсунки з комплекту з напрацюванням 0 тис км; нова форсунка б Т ОС,%, 00 -, 00 -, 00 -, 00 -, 00 -, 00-6,00-7,00-8,00-9,00-6,0-8,0 -, 0,, 00,0,00-6,00 Q СТ ,, 0 Q Д ,,%, 09,09% -8,00-6,9,00-0,0,7 -, 00 -, 00 -, 8 а б в -, 00 -, 00 -, 0 Рис Експлуатаційне зміна параметрів ЕМФ: а реальний час відкритого стану клапана T ОС при тривалості керуючого імпульсу, мс; б статична продуктивність Q СТ; в динамічна продуктивність Q Д. форсунки з комплекту з напрацюванням 0 тис км; нова форсунка лени статична продуктивність Q СТ і динамічна продуктивність Q Д, значення яких представлені на малюнку б, в За наведеними на малюнку діаграм видно, що статична продуктивність перевіряються форсунок в процесі експлуатації змінилася незначно і перебуває в межах допустимих значень, тоді як зміна динамічної продуктивності істотно і нерівномірно, що знижує енергетичні та екологічні показники двигуна при роботі на режимах малих циклових подач і підтверджує необхідність визначення цього діагностичного параметра в процесі діагностування ЕМФ Як показано в даній роботі, оцінити динамічну продуктивність паливних форсунок з мінімумом трудових і тимчасових витрат можливо за допомогою безрозбірного методу, заснованого на зняття осцилограм падіння напруги на обмотках електромагніту форсунки, визначення по ним часових параметрів роботи форсунки і порівняно реального часу відкритого стану клапана з необхідним для цього режиму роботи двигуна Поєднання такого ме тода з існуючим АВ Васильєв, ДС Березюк Діагностування електромагнітних форсунок