Регулировка тнвд настройка градусов на стенде ки 22205
Значительная доля мировых энергетических средств приходится на дизели. Ими оснащают большинство грузовых автомобилей, автобусов, самоходной с.-х., судоходной, железнодорожной и буровой техники. Все чаще дизели применяют и на легковых автомобилях. Так, по данным фирмы R. Bosch, в 2000 г. в Западной Европе 32,5 % находящихся в эксплуатации легковых автомобилей были оснащены дизелями, а в 2005 г. их количество может вырасти до 40—48 %.
Дизели, работающие с повышенными степенью сжатия и коэффициентом избытка воздуха, в большей степени, чем другие двигатели, отвечают современным тенденциям двигателестроения (прежде всего по экономическим и экологическим показателям). В выхлопных газах дизелей по сравнению с бензиновыми двигателями содержится очень мало окиси углерода, углеводородов и окиси азота. Однако это преимущество нельзя использовать, не обеспечив оптимальные характеристики и параметры топливоподачи в соответствии с режимом работы двигателя и условиями его эксплуатации. Надежность, экономичность двигателя и объем вредных выбросов в атмосферу во многом зависят от настройки топливной аппаратуры и ее технического обслуживания.
Даже незначительные неисправности или отклонения от заданных регулировочных параметров в топливной системе приводят к снижению мощности, перерасходу топлива, усилению вибрации двигателя, задымлению выхлопных газов, нагарообразованию и закоксовыванию распылителей форсунок. Это снижает общий ресурс двигателя.
Начало нагнетания топлива секциями насоса и равномерность чередования подачи также существенно сказываются на работе двигателя. Допустимое рассогласование составляет не более 0,5 град. В результате износа, ремонта или замены плунжерных пар оно может достичь нескольких градусов.
Качественно отрегулировать насос можно только на стенде с высокоточной измерительной системой, позволяющей определить углы срабатывания секций насоса, т. е. равномерность чередования подачи. Общие требования к топливным насосам высокого давления (ТНВД) и средствам для их испытания и регулировки изложены в ГОСТ 10578—95 «Насосы топливные дизелей».
В нашей стране в основном используют стенды КИ-921М, КИ-22205 и их модификации производства Красноуфимского опытно-экспериментального завода (КОЭЗ) или зарубежные стенды Minor-8, Star-12F и Motorpal различных модификаций. В меньшем объеме применяют стенды типа КИ-15711 Малоярославецкого завода (МОПАЗ). Основная часть стендов эксплуатируется уже более 20 лет и значительно устарела. Некоторые типы стендов не позволяют испытывать современные ТНВД. Ниже приведена краткая характеристика стендов.
Проще и дешевле всего использовать на стендах КИ-921 и его модификациях механический клиноре-менный вариатор. Главные недостатки такого решения — это небольшой диапазон регулирования, что требует введения двух поддиапазонов, переключаемых переброской ремня на приводных шкивах, быстрый износ приводных ремней и небольшая передаваемая мощность. Высокая трудоемкость переключения поддиапазонов ограничивает возможность регулирования ТНВД в области пусковых режимов.
В качестве альтернативы Красноуфимский ОЭЗ разработал и выпустил стенд КИ-22205-01 с электродвигателем постоянного тока и электронным блоком управления. Этот вариант отличался широким диапазоном изменения частоты вращения — от 40 до 3000 мин-1, стабильностью и удобством регулирования. К сожалению, он был снят с производства во времена распада СССР из-за проблем с комплектацией.
Стенды с гидроприводом (Motorpal, КИ-15711) обладают хорошими эксплуатационными качествами — удобством регулирования частоты вращения, большим крутящим моментом на низкой частоте вращения, высокой стабильностью скоростного режима. При правильной эксплуатации они очень надежны. К недостаткам гидроприводов относятся высокая стоимость, обилие прецизионных деталей и сложность ремонта.
На стендах Star-12F и Minor-8 используются трехфазные коммутационные электродвигатели переменного тока с регулированием частоты вращения. Достоинство этого решения — простота регулирования, а недостаток — значительная зависимость частоты вращения от момента на валу, что затрудняет поддержание скоростного режима при испытаниях насоса. При выходе из строя восстановить двигатель практически невозможно.
Индукционные муфты скольжения, используемые на некоторых стендах для регулирования частоты вращения, в настоящее время не применяются из-за малого передаваемого крутящего момента и низкого КПД.
Сегодня для регулирования частоты вращения приводного вала применяют асинхронные электродвигатели с блоком преобразования частоты. Относительно невысокая стоимость, широкий диапазон, удобство регулирования, стабильность и простота использования делают этот метод наиболее эффективным из всех возможных. Поэтому при модернизации силового привода стенда рекомендуется применять асинхронный электродвигатель необходимой мощности и соответствующий ему преобразователь частоты. Последние изготавливаются многими отечественными и зарубежными фирмами. Хорошо зарекомендовали себя преобразователи марок Mitsubishi Electric, LG и др. Важно помнить, что для испытаний современных насосов с увеличенной энергией впрыска, например, «КамАЗ-Евро», нужен электродвигатель мощностью не менее 10 кВт.
При модернизации силового привода можно также усилить выходной вал и установить на нем соединительную муфту, обеспечивающую беззазорное соединение валов стенда и испытуемого насоса.
Самая ответственная часть работы — это модернизация измерительной системы, так как именно она определит технический уровень стенда, возможность качественного регулирования ТНВД и производительность труда оператора.
Существуют два режима измерения углов чередования — статический и динамический. В статическом режиме геометрические углы начала нагнетания топлива секциями насоса измеряются по лимбу стенда способами моментоскопа или проливки.
Моментоcкоп представляет собой прозрачную трубку небольшой длины, которую устанавливают на штуцер испытуемой секции насоса. При повороте вала, когда торец плунжера перекрывает наполнительное отверстие, уровень жидкости в трубке меняется, что и принимают за начало нагнетания топлива данной секцией. Однако этот метод неточен, поэтому большее распространение получил способ проливки. При этом в головку насоса подают топливо под давлением, превышающим давление открытия нагнетательных клапанов (в перепускное отверстие головки ставят заглушку). Топливо протекает из головки насоса в сливные трубки, пока плунжер секции не перекроет наполнительное отверстие. Этот способ дает более достоверные результаты, чем предыдущий, но все же момент, когда прекращается истечение топлива, точно определить нельзя и погрешность составляет 1— 1,5 град.
Приведенные выше способы не требуют сложного оборудования, но отличаются высокой трудоемкостью измерений. Кроме того, они не учитывают влияния гидроплотности плунжерных пар, которое проявляется в динамическом режиме работы насоса и снижает нарастание давления в трубопроводе. Поэтому ошибки в определении углов чередования подачи топлива могут достигать нескольких градусов.
В динамическом режиме (т. е. при вращении вала насоса) проверяют начало впрыскивания топлива секциями насоса. Наиболее распространен стробоскопический способ, при котором топливо впрыскивается форсункой в прозрачный стеклянный уловитель, освещаемый лампой стробоскопа. Регулируя включение лампы, наблюдают за появлением факела распыленного топлива из носика форсунки. В зависимости от задержки включения лампы меняется величина факела. Это изменение укладывается примерно в 10 град, поворота вала.
Для идентичности измерений во всех секциях насоса устанавливают фиксированный размер факела, равный нескольким миллиметрам. Однако этот размер трудно выдерживать «на глаз» при наличии случайной составляющей, поэтому точность измерений ограничена.
Затем лампу стробоскопа направляют на лимб стенда и считывают угол начала впрыскивания топлива испытуемой секции. Существенное влияние на него оказывает давление подъема иглы распылителя. При изменении давления на 100 МПа угол впрыскивания меняется на 0,2—0,3 град. Это требует очень тщательного регулирования стендовых форсунок и постоянного контроля за их состоянием. Результирующая погрешность способа составляет ±1 град.
Применение на стендах КИ-22205, КИ-22205-01 контактных датчиков впрыскивания в комплексе с электронным блоком устраняет влияние субъективного фактора, а цифровая индикация измеренного значения и усреднение снижают погрешность до ±0,5 град.
Один из главных недостатков контактных датчиков — крайне низкая надежность работы, обусловленная их конструкцией. В последнее время появились бесконтактные пьезоэлектрические датчики впрыскивания (стенд ДД 10-05), более надежные и стабильные. Но в обоих случаях на результат измерения влияют параметры форсунки.
Промежуточное положение между определением угла начала нагнетания в статическом режиме и угла начала впрыскивания в динамическом режиме занимает способ, основанный на измерении давления топлива в топливных трубках в динамическом режиме и фиксации момента достижения заданной пороговой величины. Чтобы уменьшить влияние отраженной волны, эту величину выбирают примерно равной 50 % давления открытия распылителя, т. е. около 1000 МПа.
Такое решение позволяет, с одной стороны, учесть влияние гидроплотности плунжерных пар, поскольку давление в трубопроводе достаточно высокое, а с другой стороны, исключить влияние регулировки форсунок, так как они не участвуют в процессе измерения.
Использование датчиков давления и последующая обработка сигналов позволяют проводить измерения с точностью до ±0,2 град. Эти датчики, как правило, включают между трубкой высокого давления и форсункой. Дополнительное достоинство данного способа заключается в том, что по характеру изменения давления можно производить диагностику технического состояния элементов топливоподающего тракта. Рабочий диапазон датчиков давления должен составлять не менее 15000 МПа. Основной недостаток этого способа — высокая стоимость датчиков (около 3000 руб. за 1 шт.).
Кроме определения углов чередования подачи топлива для быстроходных двигателей также очень важны проверка и регулирование одной из характеристик автоматической муфты опережения впрыскивания топлива, а именно зависимости угла разворота полумуфт от частоты вращения (угла муфты).
В статическом режиме такая проверка невозможна, а в динамическом при использовании стробоскопа или других датчиков, расположенных у форсунки, в результат измерения включается время распространения волны давления по топливной трубке. Это время создает дополнительный угол, который изменяется вместе с частотой вращения вала и вычитается из угла работы муфты. Поэтому устройство для определения угла муфты должно иметь механизм, компенсирующий влияние длины топливной трубки.
Для измерения объемной подачи насоса нужна такая система, которая позволит задавать число циклов впрыскивания с шагом в один цикл в диапазоне до нескольких тысяч. Чтобы сократить время перенастройки счетчика циклов, при измерениях пусковой и номинальной подач топлива желательно использовать систему с двумя независимыми счетчиками циклов и общим выходом для управления электромагнитом заслонки блока мензурок. Современная измерительная система должна обеспечивать оператора информацией об отклонении углов чередования секций насоса от номинальных значений и сохранять ее в памяти для использования при регулировке насоса.
Наиболее полно предъявляемым требованиям соответствует универсальная система «Блок электроники топливного стенда БЭСТ-12М» НПП «Диагностические приборы». Она работает с любыми датчиками: давления, контактными, пьезоэлектрическими.
На качество регулирования топливных насосов влияет также система стабилизации температуры дизельного топлива или технологической жидкости, подающейся в головку насоса. Система должна поддерживать постоянную температуру топлива с отклонением не более чем на 1 «С. Для этого, как правило, используются электрические подогреватели. На мощных стендах технологическую жидкость обычно охлаждают водопроводной водой через змеевик, расположенный в топливном баке, или специальными холодильниками.
Для стабилизации температуры применяют современные регуляторы с цифровым управлением, недорогие, небольшие по размеру и очень надежные, например, ТРМ1 и 2ТРМ1 производства ПО «ОВЕН». Последний регулятор — двухканальный, он управляет как нагревом, так и охлаждением топлива. Такие аппараты выдерживают нагрузку до 1,5 кВт.
При модернизации блока мензурок желательно заменить механический счетчик циклов (стенды КИ-921, Minor-8, Star-12F) на привод с электромагнитом, управляемый измерительной системой. Можно также увеличить объем мерных емкостей (мензурок).
Система топливоподачи низкого давления в модернизации обычно не нуждается.
Как правило, в состав топливного стенда не входит система смазки насосов. Для испытания насосов, не имеющих собственной системы смазки, необходимо использовать отдельную смазочную станцию. Такие станции изготавливают на Малоярославецком заводе «МОПАЗ» под маркой ДД-3100.
Источник
Старым стендам – новую жизнь!
Качественно отрегулировать топливный насос высокого давления (ТНВД) можно только на стенде с высокоточной измерительной системой.
Вместе с тем основную часть парка эксплуатируемых стендов для регулировки ТНВД дизельных двигателей составляют стенды, возраст которых 15-25 и более лет. В основном это стенды производства Красноуфимского опытно-экспериментального завода (КОЭЗ): КИ-921М, КИ-921 МТ, КИ-22205, КИ-22205-01; стенды типа КИ-15711 производства Малоярославецкого завода (МОПАЗ), а также стенды зарубежного производства – «Minor-8», «Star-12» и «Motorpal» различных модификаций.
Сохраняя общую работоспособность, т.е. главный привод крутит вал регулируемого ТНВД, они уже не отвечают современным требованиям по точности измерений регулируемых параметров, либо их измерительные системы вышли из строя.
Для модернизации (реанимации) таких стендов специалистами ООО НПП «Диагностические приборы» разработана универсальная измерительная система БЭСТ-12М, которая обеспечивает не только весь комплекс необходимых для регулировки ТНВД измерений, включая проверку работы автоматической муфты опережения впрыскивания топлива, но и предоставляет оператору-наладчику необходимую сервисную информацию: запоминание результатов измерений, величину и знак отклонения угла начала впрыскивания топлива любой секции насоса от номинального значения и т.д. Это освобождает его от рутинных операций и значительно сокращает время регулировки ТНВД.
Одной из важнейших технологических операций при регулировке ТНВД дизельного двигателя является установка углов начала впрыскивания топлива форсунками.
Для выполнения этой операции на многих марках стендов используются стробоскопы, а на стендах производства Красноуфимского опытно-производственного завода – контактные датчики начала впрыскивания.
К сожалению, работающий стробоскоп в практике встречается редко, да и контактные датчики отличаются очень низкой надежностью.
Все это вынуждает на практике производить регулировку углов начала нагнетания насоса методами проливки или моментоскопа. Однако эти методы не дают хороших результатов, т.к. насос при этом не находится в рабочем режиме, т.е. не учитывается динамический аспект процесса.
Для устранения этих недостатков разработан бесконтактный датчик начала впрыскивания топлива форсункой, в котором в качестве чувствительного элемента используется дешевый и надежный пьезоэлектрический датчик детонации для инжекторных двигателей автомобилей ВАЗ.
Для установки на стенд датчики объединяются в блоки, обычно на 8 или 12 секций.
На стендах КИ-921М, КИ-22205, КИ-22205-01 такие блоки устанавливаются взамен блока контактных датчиков без доработки стенда, а на стендах других марок (КИ-15711, Star-12, Motorpal) требуется небольшая их доработка.
Опыт эксплуатации таких датчиков в составе прибора БЭСТ-12М показал их высокую точность, надежность и удобство в работе.
Прибор БЭСТ-12М сертифицирован, внесен в Государственный реестр средств измерений под № 31373-06 и допущен к применению в Российской Федерации (лицензия на производство № 002879-ИР).
Источник