Результат интеллектуальной деятельности: Стенд для испытания и регулировки электронно-управляемых топливных насосов высокого давления дизелей

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к области технической диагностики дизельной топливной аппаратуры. Заявляемый стенд позволяет проводить испытания и регулировку топливных насосов высокого давления с электронным управлением с высокой точностью в условиях максимально приближенных к их работе на дизеле.

Известно устройство для регулирования плунжерных пар топливных насосов высокого давления содержащее топливный коллектор, форсунку, пеногаситель, сливную трубку, топливный бак, датчик расхода топлива, вычислительное устройство, показывающий прибор и плунжерный топливный насос высокого давления. (Патент РФ №2233993, МПК: F02M 65/00, опубл. 10.08.2004 г. ) - аналог.

Известен стенд для испытания топливных насосов, включающий взаимосвязанные между собой и смонтированные на основании корпус с функциональными узлами: узел установки топливных насосов, узел подачи топлива, мерный блок с измерительными сосудами и узлом противодавления, блок измерения с датчиками линейных и угловых перемещений (см. Политехнический словарь, М., Советская энциклопедия, 1989 г., с. 503) - аналог.

Недостатками известных решений является низкая точность результатов испытаний топливных насосов высокого давления и невозможность испытания и регулировки топливных насосов высокого давления с электронным управлением.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является создание стенда для испытания электронно-управляемых топливных насосов высокого давления дизелей, обеспечивающего высокую точность и достоверность результатов регулировки и испытаний, путем создания на стенде условий, максимально приближенных к работе электронно-управляемых топливных насосов высокого давления на дизеле.

Указанный технический результат достигается тем, что стенд для испытания и регулировки электронно-управляемых топливных насосов высокого давления дизелей содержит блок управления работой стенда, соответствующими входами связанный со счетчиком циклов, датчиком оборотов вала стенда и датчиком уровня топлива в мерных мензурках, входом/выходом - с блоком управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления, соответствующие входы которого связаны с датчиком температуры топлива в баке стенда и преобразователем фазовой отметки, а его соответствующий выход связан с электромагнитом электронно-управляемого топливного насоса высокого давления, приводимого от кулачкового вала, причем связь блока управления работой стенда с мерными мензурками осуществляется через модуль управления работой автоматических клапанов слива топлива из мерных мензурок, автоматические клапаны слива топлива из мерных мензурок и датчик уровня топлива в мерных мензурках, а выход блока управления работой стенда связан с регистрирующим устройством.

Заявляемое решение конкретизировано на фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого стенда, а на фиг. 2 - график зависимости цикловой подачи топлива электронно-управляемым топливным насосом высокого давления от угла опережения подачи топлива.

Заявляемый стенд содержит счетчик циклов 1, выход которого связан с входом блока управления работой стенда 2, который соответствующими входами связан с датчиком 7 оборотов вала стенда и датчиком 9 уровня топлива в мерных мензурках 13. Вход/выход блока управления работой стенда 2 связаны с блоком управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4, соответствующие входы которого связаны с датчиком 15 температуры топлива в баке стенда и преобразователем фазовой отметки 6, а соответствующий выход блока управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4 связан с электромагнитом 8 электронно-управляемого топливного насоса высокого давления, приводимого от кулачкового вала 16, а также маховика кулачкового вала стенда 12. Связь блока управления работой стенда 2 с мерными мензурками осуществляется через модуль управления 5 работой автоматических клапанов слива топлива из мерных мензурок, автоматические клапаны слива топлива из мерных мензурок 14 и датчик 9 уровня топлива в мерных мензурках 13. Выход блока управления работой стенда 2 связан с регистрирующим устройством 3, которое может быть выполнено, например, в виде персонального компьютера. Связь между блоками и модулями осуществляется либо интерфейсным кабелем 10, либо электрическими проводами 11.

Заявляемый стенд для испытания и регулировки электронно-управляемых топливных насосов высокого давления содержит блок управления работой стенда 2, на вход которого поступают сигналы от счетчика циклов 1, датчика оборотов 7 кулачкового вала привода электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 16. Подача топлива электронно-управляемыми топливными насосами высокого давления (ЭТНВД) регулируется посредством задания блоком управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4 длительности электрического сигнала, подаваемого на электромагниты 8 ЭТНВД. Блок управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4 оценивает текущий угол опережения подачи топлива ЭТНВД по данным сигналов, поступающих от преобразователя фазовой отметки 6, установленном на маховике 12 кулачкового вала 16. Данные о температуре топлива поступают на вход блока управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления от датчика 15. Данные о текущей частоте вращения кулачкового вала 16 поступают от блока управления работой стенда 2. Подача топлива ЭТНВД производится через форсунки в мерные мензурки 13, слив топлива из которых осуществляется автоматическими клапанами управления сливом топлива из мерных мензурок 14 по сигналу от модуля управления 5. Количество поданного ЭТНВД топлива в мензурки 13 за время испытания измеряется датчиком 9, данные от которого поступают в блок управления стендом 2. Управление блоком управления работой ЭТНВД 4 и модулем управления работой автоматических клапанов слива топлива из мерных мензурок 14 осуществляется блоком управления работой стенда 2. Результаты испытаний ЭТНВД поступают от блока управления работой стенда 2 на персональный компьютер 3. Блок управления работой стенда 2, блок управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4 и персональный компьютер 3 связаны между собой интерфейсными кабелями 10. Все остальные элементы (датчики, электромагнит ЭТНВД и др.) связаны с блоком управления работой стенда 2 и блоком управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4, а также между собой электрическими проводами 11.

При работе ТНВД с электронным управлением на дизеле тепловоза угол опережения подачи топлива меняется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и температуры топлива. При обкатке на стенде производительность ЭТНВД оценивается при обкатке на режиме холостого хода и номинальном. Перед началом испытания устанавливают ЭТНВД на стенд и соединяют проводами электромагнит 8 с блоком управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4. Включают персональный компьютер 3 и устанавливают связь с блоком управления работой стенда 2 через интерфейсный кабель 10. Соединяют ЭТНВД с форсунками. Посредством блока управления работой стенда 2 задают условия испытаний (требуемую частоту вращения кулачкового вала 16 и число циклов) и запускают стенд. При этом сигнал о начале испытаний поступает от блока управления 2 к блоку управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4, который начинает расчет требуемого угла опережения подачи топлива ЭТНВД. Требуемый угол опережения подачи топлива рассчитывается на основании температуры топлива в баке стенда, измеряемой датчиком 15 и текущей частоты вращения кулачкового вала 16, информация о которой поступает от блока управления работой стенда 2. После расчета требуемого угла опережения подачи топлива блоком управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4 вносится поправка к текущему углу опережения подачи топлива, который оценивается по сигналу, поступающему от преобразователя фазовой отметки 6. После установки требуемого угла опережения подачи топлива блок управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4 посылает электрические сигналы на электромагниты 8 клапанов ЭТНВД. Начинается подача топлива ЭТНВД через форсунки в мерные мензурки 13. Одновременно блоком управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4 посылается сигнал блоку управления работой стенда 2 о начале измерений. Блок управления работой стенда 2 начинает отсчет циклов по счетчику 1. После отчета установленного числа циклов блок управления работой стенда 2 посылает сигнал блоку управления работой электронно-управляемых топливных насосов высокого давления 4 сигнал о конце замера и подача электрического сигнала на электромагниты 8 ЭТНВД прекращается. Далее кулачковый вал 16 останавливается и производится замер датчиком 9 количества поданного ЭТНВД топлива в мерные мензурки 13, после чего блок управления работой стенда 2 посылает сигнал модулю управления работой автоматических клапанов 5. Модуль 5 открывает клапаны 14 и топливо сливается из мерных мензурок 13. Результаты испытания сохраняются на персональном компьютере 3.

На фиг. 2 показана зависимость цикловой подачи топлива ЭТНВД, измеренной на стенде при его обкатке от угла опережения подачи топлива при частоте вращения кулачкового вала 375 об/мин и одинаковой длительности открытия электромагнитного клапана. Режим испытания соответствует номинальному режиму работы ЭТНВД, при котором угол опережения подачи топлива должен быть равен 30 градусов поворота коленчатого вала до мнимой верхней мертвой точки поршня. Из анализа фигуры видно, что если после обкатки ЭТНВД на режиме холостого хода сохранить угол опережения подачи топлива равным 10 градусов поворота коленчатого вала до мнимой верхней мертвой точки поршня, то при обкатке ЭТНВД номинальном режиме работы получится погрешность при определении производительности. Заявляемое решение с совокупностью существенных признаков, указанных в независимом пункте формулы, позволяет избежать такой погрешности и обеспечивает высокую точность и достоверность регулировки и испытаний, так как учитывает зависимость угла опережения подачи топлива от частоты вращения вала стенда и температуры топлива по закону, используемому на дизеле тепловоза.