Смекни!
smekni.com

Совершенствование системы диагностирования топливной аппаратуры тепловозных дизелей (стр. 3 из 7)

При возмож­ности фиксировать и другие параметры топливной аппаратуры можно значительно уточнить и углубить диагноз. Так, замер подачи и максимального давления вспрыскивания топливного насоса позволяет оценить износ плунжерной пары или неисправности клапанов. По давлению в трубопроводе вы­сокого давления можно судить о протечках и не­исправностях клапана.

Распространенным является метод измерения амплитудно-­фазовых параметров изменения давления в нагнетательной магистрали топливной системы. Он базируется на измерении параметров частотно-временной группы, которыми характери­зуется большинство процессов дизеля. Качество протекания про­цесса вспрыскивания и состояние деталей топливной аппара­туры могут быть оценены по таким показателям, как угол опережения подачи, продолжительность впрыс­кивания, максимальное и среднее давление впрыски­вания, фактор динамич­ности цикла (отношение количества топлива, пода­ваемого в цилиндр двига­теля за период задержки воспламенения, к цикловой подаче топлива) и др.

При диагностировании топливной аппаратуры по указанным характеристикам анализ ее работоспособности прово­дят по осциллограммам процесса впрыскивания путем выделе­ния характерных участков. Наибольшую информативность обес­печивает закон изменения давления в трубопроводе у штуцера форсунки (рис. 1.3.).

Рис. 1.3. Изменение давления топлива в трубопроводе

Участок 1 характеризует давление перед началом подачи топлива. Неизменность давления свидетельст­вует о том, что нагнетательный клапан и игла распылителя функционируют без отклонений. Участок 2 выявляет начало подачи топлива насосом, а участок 3 - момент открытия нагне­тательного клапана и начало формирования волны подачи топ­лива от насоса к форсунке. На участке 4 происходит падение давления в полости форсунки в результате подъема иглы. Участок 5 характеризуется некоторым увеличением давления топлива в результате нагнетательного хода плунжера, а на участке 6 давление снижается вследствие прекращения подачи топлива насосом. Участок 7 определяет закрытие иглы распы­лителя. Участок 8 соответствует моменту закрытия клапана насоса и разгрузки трубопровода. На участке 9 происходят затухающие колебания давления под влиянием отраженных волн.

По осциллограммам давления впрыскивания топлива и по их расположению относительно отметки ВМТ обнаруживают большинство неисправностей топливной аппаратуры. Диагности­рование проводят путем сравнения эталонной и исследуемой осциллограмм, снятых на одном и том же режиме работы дви­гателя. Их анализ позволяет установить, что сдвиг максимума осциллограммы относительно ВМТ и наклон участка линии начала подачи определяют состояние плунжерной пары, толка­теля и привода топливного насоса. Ордината участка падения давления в результате начала подъема иглы определяет усилие затяжки пружины форсунки и состояние прецизионной пары игла - корпус распылителя. Максимальное давление топлива характеризует состояние отверстий распылителя. По изменению давления на участке 8 определяют неисправность работы нагне­тательного клапана. По осциллограммам можно выявить и такие отказы, как неплотность в запирающем конусе распыли­теля, прихватывание иглы, трещины втулок плунжера и корпу­сов форсунок, поломки пружин и др.

Приборный комплекс, разработанный на основании этого метода, позволяет определить угол опережения подачи топлива в каждом цилиндре, максимальную и минимальную частоты вращения коленчатого вала, углы опережения впрыскивания, устанавливаемые автоматической муфтой, а также усилие за­тяжки пружины. Наряду с этим выявляются износы плун­жерных пар топливного насоса высокого давления и нагнета­тельного клапана, износ, обрыв и закоксованность распыливающих отверстий, заклинивание плунжеров и игл распылителей, поломки пружин нагнетательных клапанов, форсунок и плун­жеров.

Амплитудные характеристики давления определяют по осциллограммам. При оценке технического состояния элементов топливной аппаратуры анализируют амплитудно-фазовые пара­метры характерных точек осциллограммы и ее форму, а при оценке регулировочных характеристик аппаратуры измеряют фазовый сдвиг между началом подачи относительно ВМТ. При диагностировании сравнивают эталонную и исследуемую осцил­лограммы по характерным точкам.

Можно использовать также упрощенную методику анализа осциллограмм давления по предварительно принятым условиям расшифровки. Считая необязательными количественные измерения, отдельные участки осциллограммы анализируют качественно по характеру их протекания. Анализ диагностиче­ских осциллограмм и сравнение их с эталонными, полученными на определенном тщательно выбранном режиме двигателя при гарантированно исправной топливной системе, осуществляют при помощи диагностической карты, либо таблицы аналогичной табл. 1.1. Наиболее часто встречающиеся дефекты топливной аппаратуры, занесенные в таблицу состояний, создают искусст­венно на исправной аппаратуре, и соответствующие им кривые изменения давления в тракте нагнетания осциллографируют заранее. Однако сравнение кривой давления с эталонной осцил­лограммой дает весьма ограниченную и ненадежную информа­цию, так как даже для нормально работающей аппаратуры многоцилиндрового дизеля форма импульсов давления может значительно отличаться для различных цилиндров. В связи с этим представляет некоторый интерес метод диагностирования топливной аппаратуры по импульсу давления с применением расчета процесса впрыскивания на ЭВМ.

Согласно указанному методу по разработанной математиче­ской модели гидродинамики единичного импульса, имея осцил­лограмму давления в любом месте нагнетательного трубопровода, можно рассчитать основные параметры процесса топливо­подачи в системе. Это позволяет определить в функции времени следующие параметры: исходное давление; давление у входа в форсунку (оно может служить для контроля точности рас­чета); давление перед запирающим конусом иглы распылителя; давление в полости распылителя; скорость впрыскивания топ­лива в цилиндр; скорость движения и перемещения иглы рас­пылителя; площадь эффективного сечения под иглой. Кроме того, выводятся на печать величины цикловой подачи, остаточ­ного давления и утечки через зазор вдоль иглы распылителя.

Исходный импульс давления, полученный при осциллогра­фировании, вводят в ЭВМ в виде ломаной линии, состоящей из 14 прямых характерных участков. Это позволяет достаточно точно аппроксимировать формулу реального импульса. Другими исходными данными служат параметры топлива и конструктив­ные размеры топливной аппаратуры.

Основным недостатком метода диагностирования по осцил­лограммам давления при его наглядности и простоте являются необходимость ручной обработки полученных данных и слож­ность проведения сравнительного анализа, требующая опреде­ленного навыка. Этим объясняется некоторая субъективность оценок качества протекания процесса впрыскивания.

Наиболее перспективно диагностирование с использованием вычис­лительной техники (рис.1.4.). Исходной информацией служат сигналы от датчика верхней мёртвой точки ДВМТ нижнего поршня первого цилин­дра и от датчиков подъёма иглы форсунки ДПИФ, установленных вмес­то сливных трубок. Сигнал от ДВМТ проходит через модуль ввода ини­циативных сигналов МВИС, поступает на вход процессора СМ-1П и служит сигналом запуска ЭВМ и опорным сигналом для определения угла опережения подачи топлива. Сигналы от ДЛИФ через усилитель, бесконтактный коммутатор КБ и аналого-цифровой преобразователь АЦП поступают в процессор и далее записываются в оперативной ОЗУ или внешней ВЗУ памяти. Датчики подключаются к усилителю через контактные модули кодового управления МКУК, которые в свою оче­редь управляются от процессора через бесконтактный модуль МКУБ.

Для изменения частоты вращения коленчатого вала с помощью ЭВМ или включения и выключения группы топливных насосов процессор вы­рабатывает сигналы управления согласно алгоритму диагностирования и подаёт их через МКУБ и МКУК на электромагниты МР1 - МР4 регу­лятора частоты вращения и электропневматические вентили ВП6 и ВП9. Результаты обработки полученной информации выдаются на устрой­ство быстрой печати УБП в виде таблиц или на знакосинтезирующее устройство печати УПЗ в виде графиков.

Рис. 1.4. Структурная схема диагностирования топливной аппаратуры с

помощью микропроцессорных устройств

Состояние форсунки определяют по расшифровке комплексного сиг­нала в ДПИФ, который несёт в себе такую информацию как максималь­ный ход иглы, начальное давление впрыска, состояние отверстий сопла распылителя, затем сравнивают эти данные с эталонными. По результа­там анализа технического состояния и сравнения выбраковывают неис­правные форсунки и выдают рекомендации на ремонтные работы.

Управление процессом диагностирования выполняется по програм­ме в автоматическом режиме с пульта оператора. В качестве ДВМТ ис­пользуется индукционный датчик, устанавливаемый на указательной стрелке градуировочного диска валопроворотного механизма дизеля. Датчик подъёма иглы форсунки дифференциальный, индуктивный с ли­нейной зависимостью хода сердечника от амплитуды выходного сигна­ла. Чувствительность датчика 5 В на 1 мм хода иглы форсунки, а по­грешность измерения угла опережения подачи топлива 0,2 на 15-й и 0,08 на 0-й позициях контроллера машиниста.

1.2. Разработка мероприятий по совершенствованию

диагностирования узлов локомотивов

На сегодняшний день имеется значительное число различных диагностических и технологических устройств, позволяющих не только определять имеющиеся неисправности узлов локомотивов, но и прогнозировать их срок службы до отказа (разрушения).