Результат интеллектуальной деятельности: СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ И РЕГУЛИРОВКИ ФОРСУНОК

Изобретение относится к области испытания и регулировки топливной аппаратуры дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Известен стенд для испытания и регулировки форсунок, включающий взаимосвязанные между собой камеру впрыска, насосный элемент и топливопровод с манометром [1].

Недостатком этого стенда является недостаточная точность контролируемых параметров из-за отсутствия противодавления впрыску топлива, равному давлению в камере сгорания дизельного двигателя в период впрыска топлива.

Известен способ количественной оценки качества распыливания топлива форсункой и устройство для его осуществления с прозрачной емкостью, в которой автоматически поддерживается заданное противодавление впрыскиванию газожидкостным редуктором [2].

Известно устройство для измерения цикловой подачи топлива, выполненное в виде камеры впрыска, соединенной с измерительной камерой, плунжера, связанного с измерительным датчиком, подплунжерной полости и регулятора давления для создания и регулирования противодавления с подплунжерной стороны в измерительной камере, эквивалентного среднему давлению в камере сгорания двигателя в период впрыска топлива [3].

Общим недостатком способа [2] и устройства [3] является отсутствие возможности моделирования переменного давления газов, создаваемого поршнем в цилиндре дизеля при его движении во время впрыска топлива, что заметно искажает результаты испытаний.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является стенд для испытания топливовпрыскивающей системы дизеля, содержащий устройство противодавления, снабженное механизмом синхронного с процессом впрыска регулирования величины противодавления, содержащим задатчик и датчик давления рабочего тела, блок сравнения их сигналов, усилитель суммирующего сигнала от блока сравнения и дроссель рабочего тела с приводом от электродвигателя [4]. Величина противодавления в камере впрыска изменяется аналогично изменению давления в цилиндре работающего дизеля.

Недостатком этого стенда является сложность конструкции устройства противодавления из-за наличия в ней блока сравнения с усилителем суммирующего сигнала и дросселя рабочего тела с приводом от электродвигателя, что в свою очередь ведет к повышению стоимости, металлоемкости стенда и к высоким энергозатратам.

Целью изобретения является упрощение конструкции стенда.

Указанная цель достигается тем, что стенд снабжен устройством противодавления, состоящим из двух плунжеров, регулировочных обойм с пружинами противодавления и перепускного клапана.

На фиг.1 представлена схема стенда.

На фиг.2 представлена развернутая диаграмма изменения давления в камере сгорания дизельного двигателя: Р_г - давление газов, С_пр - суммарная жесткость пружин, α - угол поворота коленчатого вала, φ - продолжительность впрыска, x - ход пружин, в.м.т. - верхняя мертвая точка, Р_н - давление газов при начале впрыска топлива, Р_к - давление газов при окончании впрыска топлива.

Стенд состоит из рычага 1 (фиг.1), насосного элемента 2 с нагнетательным клапаном 4, топливного бачка 3 с топливным фильтром 9, форсунки 7, устройства противодавления 8, манометров 5 и 6 и топливопроводов 20, 21 и 22. Устройство противодавления 8 позволяет создавать переменное противодавление впрыску топлива, меняющегося аналогично давлению газов в цилиндре реального двигателя в процессе впрыска, состоящего из плунжеров 10 и 11, регулировочных обойм 12 и 13 с пружинами противодавления 14 и 15 и перепускного клапана 19.

Стенд работает следующим образом.

При воздействии на рычаг 1, топливо из топливного бачка 3 проходя через топливный фильтр 9 по топливопроводу 22 поступает в насосный элемент 2 и через нагнетательный клапан 4 с отсечным пояском нагнетается в форсунку 7 по топливопроводу 20. Впрыск топлива в полость 17 устройства противодавления 8 происходит при достижении регулируемого давления начала впрыска, контролируемого по манометру 5. Давление, повышающееся по мере впрыска топлива, перемещает плунжеры 10 и 11, сжимая пружины противодавления 14 и 15. Жесткость и предварительный затяг пружин 14 и 15 регулируется так, что закономерность изменения давления в полости 17, по мере перемещения плунжеров 10 и 11, максимально приближена к закономерности изменения давления в камере сгорания дизельного двигателя (участок 1-2 фиг.2). Поскольку площадь поверхности плунжера 10, на которую воздействует давление топлива, больше площади проходного сечения, через которое давление топлива воздействует на плунжер 11, канал 16 находится в закрытом состоянии.

При прекращении впрыска, нагнетательный клапан 4 с отсечным пояском, закрываясь, отсекает подачу топлива и резко снижает давление в топливопроводе 20. Плунжер 10 замедляется и останавливается, а перемещающийся по инерции плунжер 11, подпружиненный менее жесткой пружиной 15, открывает канал 16. Топливо из полости 17, находящееся под давлением Р_к (фиг.2), через канал 16 начинает перетекать в полость 18, давление в которой задается перепускным клапаном 19 и равно давлению начала следующего впрыска в цилиндре двигателя Р_н (фиг.2). По окончании слива и снижения давления до величины Р_н (фиг.2) канал 16 закрывается, обеспечив готовность стенда к очередному впрыску. Предварительный затяг пружин противодавления 14 и 15 регулируются регулировочными обоймами 12 и 13, что позволяет изменять величину противодавления впрыску топлива исходя из особенностей конкретного дизельного двигателя.

Изменение давления газов в цилиндре двигателя во время впрыска на участке 1, 2 (фиг.2), с увеличением угла поворота коленчатого вала α, имеет линейный характер. При сжатии пружин противодавления 14 и 15, с увеличением их хода х (фиг.2) жесткость их также увеличивается по линейному характеру. Таким образом, величина противодавления в камере впрыска изменяется аналогично изменению давления в цилиндре работающего дизельного двигателя.

Подбор пружин противодавления 14 и 15 с различной жесткостью позволяет увеличить диапазон противодавления и, как следствие, диапазон регулируемых топливных систем, обеспечив желаемый характер изменения давления в полости 17 устройства противодавления 8 (участок 1-2 фиг.2). Изменение давления полости 17 устройства противодавления 8 контролируется по манометру 6.

Эффективность данного стенда определяется удешевлением и упрощением конструкции за счет исключения из схемы блока сравнения с усилителем суммирующего сигнала и дросселя рабочего тела с приводом от электродвигателя, что в свою очередь ведет к высоким энергозатратам.

Источники информации

1. Патент №2160847, F02M 65/00. Стенд для испытания и регулировки форсунок. М.М. Макаров, Г.Н. Савосин. Заявлено 06.05.99, опубликовано 20.12.2000.

2. Патент №2016217, F02M 65/00. Способ количественной оценки качества распыливания топлива форсункой и устройство для его осуществления. Московский автомеханический институт.Заявлено 31.01.1992, опубликовано 15.07.1994.

3. Патент №2059870, F02M65/00. Устройство для измерения цикловой подачи топлива. Башкирский государственный аграрный университет. Заявлено 10.08.1993, опубликовано 10.05.1996.

4. Патент №920247, F02M 65/00. Стенд для исследования топливовпрыскивающей системы дизеля. А.А. Молдавский, О.Л. Пашкин. Заявлено 31.07.79, опубликовано 15.04.82.