Способ определения технического состояния форсунок на работающем двигателе

Авторы патента:

F02M65/00 - Испытание топливовпрыскивающей аппаратуры, например проверка регулирования впрыска

Владельцы патента RU 2667738:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" (RU)

Изобретение относится к способам контроля технического состояния форсунок и может быть использовано для диагностирования форсунок в процессе эксплуатации дизельных двигателей. Изобретение позволяет обеспечить определение технического состояния форсунок по виброакустическим характеристикам во время работы дизельного двигателя. В предложенном способе, при помощи диагностического комплекса, включающего датчик виброускорения с магнитом, установленный на корпусе форсунки, устройство преобразования сигнала, ноутбук, подвергают сигнал датчика виброускорения преобразованию Фурье, определяют амплитуду и частоту вибрации форсунки на информативных частотах, изменяющихся в зависимости от оборотов двигателя, причем амплитуда вибрации изменяется в зависимости от технического состояния форсунки, полученные виброакустические характеристики форсунки сравнивают с эталонными новых и изношенных форсунок, после чего определяют уровень износа пружины форсунки и закоксованность сопловых отверстий форсунки. 1 ил.

Известен способ диагностики топливных форсунок в котором для уравновешивания крутящих моментов, производимых цилиндром двигателя, производят регулирование количества впрыскиваемого топлива или начало/конец синхронизации впрыска топлива в указанный цилиндр. В изложенном способе определяют уменьшение эффективности регулировки впрыска топлива или начала/конца синхронизации впрыска топлива при уравновешивании произведенных цилиндром крутящих моментов, когда минимальное количество топлива, впрыскиваемое в цилиндр или начало/конец синхронизации впрыска топлива, необходимые для уравновешивания крутящего момента цилиндра, находятся за пределами предопределенного диапазона [1. Патент RU 2568373 С2, 20.11.2015. Способ диагностики топливных форсунок. Ким Юн-Вха, Ниюштадт Микайель Дж. Ван, Ю Ин Кван].

К недостатку данного способа относится необходимость регулировки количества впрыскиваемого топлива.

Другим способом определения технического состояния форсунок является поочередное ослабление накидных гаек крепления топливопроводов высокого давления к штуцерам секций насоса и наблюдение за частотой вращения коленчатого вала. Если частота не изменяется, а дымность уменьшается, то форсунка неисправна. При отключении исправной форсунки частота вращения уменьшится, а дымность не изменится[2]. Диагностика и техническое обслуживание машин: учебник для студентов высш. учеб. заведений / [А.Д. Ананьин, В.М. Михлин, И.И. Габитов и др.]. - М: Издательский центр «Академия», 2008. - 432 с, [8] с. цв. ил.].

К недостатку такого способа относится неполное определение технического состояния форсунок, то есть работоспособна или неработоспособна.

Цель изобретения - обеспечить определение технического состояния форсунок по виброакустическим характеристикам во время работы дизельного двигателя.

Цель изобретения достигается тем, что при помощи диагностического комплекса, включающего датчик виброускорения с магнитом, установленным на корпусе форсунки, устройство преобразования сигнала, ноутбук, подвергают сигнал датчика виброускорения преобразованию Фурье, определяют амплитуду и частоту вибрации форсунки на информативных частотах, изменяющихся в зависимости от оборотов двигателя, причем амплитуда вибрации изменяется в зависимости от технического состояния форсунки, полученные виброакустические характеристики форсунки сравнивают с эталонными новых и изношенных форсунок, после чего определяют уровень износа пружины форсунки и закоксованность сопловых отверстий форсунки.

Работает устройство следующим образом. Датчик виброускорения крепится при помощи магнита к корпусу топливной форсунки. Измерение виброускорения позволяет исключить помехи идущие от работающего двигателя при измерениях. Фиксация результата производится на 700 и 2000 об/мин. Устройство преобразования сигнала преобразует сигнал в цифровую форму. При помощи программного обеспечения производится преобразование Фурье. Затем производится анализ получившегося спектра амплитуды. Берется промежуток спектра амплитуды до 500 Гц, определяются информативные частоты (рис 1. зеленая кривая (1) - вторая форсунка; черная кривая (2) - четвертая форсунка).

Работу топливной форсунки дизельного двигателя можно разделить на четыре этапа:

- поступление топлива в полость форсунки;

- поднятие запорной иглы форсунки;

- впрыск топлива в камеру сгорания;

- опускание запорной иглы форсунки.

Исходя из физики работы топливной форсунки дизельного двигателя по спектру амплитуды определяют информативные частоты (рис. 1 поз. а-d).

Позиция а - поступление топлива в полость форсунки. Амплитуда вибрации на данной частоте характеризует работу насоса высокого давления.

Позиция b - поднятие запорной иглы топливной форсунки. Амплитуда вибрации на данной частоте характеризует упругость пружины. Чем ниже амплитуда вибрации тем лучше упругие свойства пружины. Высокая амплитуда вибрации вызывается ударом заплечика иглы о торец корпуса форсунки

Позиция с - впрыск топлива в камеру сгорания. Амплитуда вибрации на данной частоте характеризует закоксованность сопловых отверстий форсунки. Чем ниже амплитуда вибрации, тем хуже качество впрыска. Так же эта частота связана с частотой Ь, так как при изношенной пружине впрыск произойдет при более низком давлении, что будет характеризоваться сниженной амплитудой вибрации.

Позиция d - опускание запорной иглы форсунки. Амплитуда вибрации данной частоты характеризует упругие свойства пружины и степень изношенности посадочного конуса иглы. Чем выше амплитуда вибрации данной частоты, тем более четкая отсечка. Сниженная амплитуда вибрации данной частоты свидетельствует о снижении упругости пружины и об износе посадочного конуса.

После определения информативных точек определяют степень износа частей форсунки.

Степень износа пружины, посадочного конуса иглы, закоксованности сопловых отверстий форсунки определяется сравнением с эталонными спектрами вибрации (новых и старых) форсунок.

Источники информации

1. Патент RU 2568373 С2, 20.11.2015. Способ диагностики топливных форсунок. Ким Юн-Вха, Ниюштадт Микайель Дж. Ван, Ю Ин Кван.

2. Диагностика и техническое обслуживание машин: учебник для студентов высш. учеб. заведений / [А.Д. Ананьин, В.М. Михлин, И.И. Габитов и др.]. - М: Издательский центр «Академия», 2008. - 432 с, [8] с. цв. ил.

Способ определения технического состояния форсунок на работающем двигателе, отличающийся тем, что при помощи диагностического комплекса, включающего датчик виброускорения с магнитом, установленный на корпусе форсунки, устройство преобразования сигнала, ноутбук, подвергают сигнал датчика виброускорения преобразованию Фурье, определяют амплитуду и частоту вибрации форсунки на информативных частотах, изменяющихся в зависимости от оборотов двигателя, причем амплитуда вибрации изменяется в зависимости от технического состояния форсунки, полученные виброакустические характеристики форсунки сравнивают с эталонными новых и изношенных форсунок, после чего определяют уровень износа пружины форсунки и закоксованность сопловых отверстий форсунки.

Изобретение может быть использовано для определения цикловой подачи топлива топливным насосом высокого давления (ТНВД) в дизельном двигателе. Способ определения цикловой подачи топлива в дизельном двигателе заключается в том, что в режиме свободного ускорения и стационарном режиме двигателя определяют цикловую подачу топлива по секциям ТНВД по фазовому сдвигу между импульсами, характеризующими перемещение корпуса топливопровода высокого давления на выходе ТНВД и перед форсункой при частоте вращения коленчатого вала двигателя, отличающейся не более чем на 1% от заданной.

Способ управления впрыском топлива двухтопливного двигателя (варианты) и система управления для двухтопливного двигателя // 2660717

Изобретение может быть использовано при диагностике топливных форсунок двухтопливных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены система и способы диагностирования изменчивости параметров топливной форсунки в двухтопливной системе ДВС с несколькими форсунками на цилиндр.

Способ определения угла начала нагнетания топлива секцией топливного насоса высокого давления // 2656529

Изобретение относится к области испытания и регулировки топливных систем дизелей. Изобретение направлено на автоматизацию процесса измерений и повышение точности определения угла начала нагнетания топлива секцией топливного насоса высокого давления (ТНВД).

Устройство для испытания топливных насосов высокого давления // 2648175

Изобретение относится к устройствам для испытания топливной аппаратуры дизельных двигателей внутреннего сгорания. Предложено устройство для испытания топливного насоса высокого давления (ТНВД), содержащее раму 1 со смонтированной на ней плитой 2 для установки ТНВД, электропривод 3, форсунку 7, систему топливоподачи 4, связанные с системой управления и обработки информации расходомеры 9 для измерения производительности и неравномерности подачи топлива, датчик давления 6 для измерения фазовых параметров, установленный между измеряемой секцией ТНВД и форсункой 7, и датчик угловых перемещений 14, связанный с валом электропривода 3.

Способ регулировки форсунки и устройство для его осуществления // 2647019

Изобретение может быть использовано при проверке и регулировке форсунки аккумуляторной системы подачи топлива дизельного двигателя. Способ регулировки форсунки и устройство для его осуществления включают установку форсунки 3 в устройство для ее позиционирования 1, касание наконечником, являющегося частью измерительного устройства 2, управляющего клапана форсунки, перемещения штока измерительного устройства 2 вместе с управляющим клапаном до упора в сопрягаемую деталь, измерение и регулировку хода управляющего клапана форсунки.

Стенд диагностики и очистки форсунок и способы очистки форсунок автомобильного бензинового двигателя // 2634164

Предложен стенд диагностики и очистки форсунок автомобильного ДВС, оснащенного системой впрыска бензина при низком давлении. Стенд имеет систему микропроцессорного управления с программным обеспечением.

Способ контроля технического состояния дизельной топливной аппаратуры // 2624892

Изобретение относится к области испытания и регулировки топливной аппаратуры дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен способ контроля технического состояния дизельной топливной аппаратуры, заключающийся в том, что обеспечивают при стендовых испытаниях дизельной топливной аппаратуры сначала постоянный, а затем переменный характер изменения скорости вращения приводного вала топливного насоса (ТНВД).

Устройство для измерения неравномерности подачи топлива // 2611220

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам для измерения расхода жидкости и цикловой подачи в многоцилиндровых дизельных двигателях. Изобретение позволяет повысить точность измерения неравномерности подачи топлива путем увеличения быстродействия отрыва плунжера от корпуса измерительного устройства за счет устранения залипания бортика плунжера к корпусу измерительного устройства.

Способ ремонта топливовпрыскивающего насоса дизеля // 2610354

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к восстановлению ресурса топливовпрыскивающего насоса дизеля. Изобретение позволяет повысить срок службы ТНВД.

Комплекс бортовой диагностики системы подачи бензина и способ бортовой диагностики системы подачи бензина автомобильного двигателя внутреннего сгорания // 2608425

Изобретение относится к устройствам для диагностики систем топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Комплекс и реализуемый посредством него способ диагностики предназначены для быстрой, точной, экологически и пожаробезопасной бортовой диагностики на месте и в движении системы подачи бензина (СПБ) автомобильного ДВС, оснащенного системой впрыска бензина при низком давлении.