СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ И РЕГУЛИРОВКИ ФОРСУНОК И СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ И РЕГУЛИРОВКИ ФОРСУНОК Российский патент 2012 года по МПК F02M65/00 G01M15/04 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к стендам для испытания и регулировки форсунок, и может быть использовано на дизелестроительных предприятиях, сервисных центрах и станциях технического обслуживания.

Известен способ испытания и регулировки форсунок, заключающийся в визуальной регистрации факела распыла и ручной затяжке накидной гайки форсунки [Патент РФ №2160847, МПК F02M 65/00, опубл. 20.12.2000 г. "Стенд для испытания и регулировки форсунок"].

Известен стенд для испытания и регулировки форсунок, включающий камеру впрыска, приемную емкость, топливный насос высокого давления, форсунку с накидной гайкой [Патент РФ №2160847, МПК F02M 65/00, опубл. 20.12.2000 г. "Стенд для испытания и регулировки форсунок"].

Недостатком способа испытания и регулировки форсунок и стенда для испытания и регулировки форсунок является низкая точность и достоверность проведения испытания форсунок, высокая трудоемкость, низкая автоматизация.

Известен способ испытания и регулировки форсунок, заключающийся в визуальной регистрации факела распыла и ручной затяжке накидной гайки форсунки [Патент РФ №80514, МПК F02M 65/00, опубл. 03.09.2008 г. "Стенд для испытания и регулировки форсунок"].

Известен стенд для испытания и регулировки форсунок, содержащий камеру впрыска цилиндрической формы с двумя крышками, приемную емкость, форсунку с накидной гайкой, топливный насос высокого давления с приводом, датчик гидростатического давления, блок измерения, блок обработки и анализа, блок управления [Патент РФ №80514, МПК F02M 65/00, опубл. 03.09.2008 г. "Стенд для испытания и регулировки форсунок"].

Недостатком способа испытания и регулировки форсунок и стенда для испытания и регулировки форсунок является низкая точность и достоверность проведения испытания форсунок, высокая трудоемкость, низкая автоматизация.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом является повышение достоверности результатов испытания и повышение качества регулировки форсунок, снижение трудоемкости работ, повышение автоматизации стенда.

Технический результат достигается тем, что в способе испытания и регулировки форсунок, заключающемся в регистрации факела распыла топлива и последующем определении его формы, факел регистрируют в каждой фазе его распыла не менее одного раза с момента его зарождения, развития и разрушения, разбивают изображения факела распыла на пиксели в каждой его фазе распыла, определяют размер капель и его геометрическую форму, причем при испытаниях форсунки регулируют давление впрыска топлива, а фиксацию факела распыла ведут при его освещении не менее чем с четырех направлений.

В стенд для испытания и регулировки форсунок, содержащий камеру впрыска цилиндрической формы с двумя крышками, приемную емкость, форсунку с накидной гайкой, топливный насос высокого давления с приводом, датчик гидростатического давления, блок измерения, блок обработки и анализа, блок управления дополнительно установлены два осветителя, четыре регистратора, привод и источник питания, причем привод соединен с накидной гайкой форсунки, в верхней крышке камеры впрыска жестко закреплены осветители, в стенках камеры впрыска по вершинам вписанного равностороннего треугольника установлены первый, второй и третий регистраторы, а четвертый регистратор установлен в центре нижней крышки приемной емкости. Регистраторы выполнены в виде фотоаппарата или видеокамеры.

Регистрация факела распыла форсунки высокоскоростным фотоаппаратом или видеокамерой не менее одного раза с момента зарождения, развития и разрушения факела распыла и последующая обработка снимков факела распыла позволяет определить динамику развития факела распыла с учетом динамики образования и капель топлива и определить их размеры и тем самым определять техническое состояние форсунки.

Постановка в стенд регистраторов и соединение их с блоком измерения позволяет автоматически регистрировать форму факела распыла, передавать их в блок измерения, а затем в блок обработки и анализа и осуществлять расшифровку снимков регистраторов с выявлением формы факела распыла, размера капель топлива и делать вывод о техническом состоянии форсунки.

Постановка в стенд осветителей создает световые условия для работы стенда.

Постановка в стенд привода накидной гайки позволяет производить автоматическую регулировку затяжки накидной гайки.

На фиг.1 представлена схема стенда для испытания и регулировки форсунок, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.

Стенд для испытания и регулировки форсунок состоит из камеры впрыска 1 с верхней и нижней крышками, приемной емкости 2, форсунки 3 с накидной гайкой 4, привода накидной гайки 5, топливного насоса высокого давления (ТНВД) 6, привода ТНВД 7, первого осветителя 8, второго осветителя 9, первого регистратора 10, второго регистратора 11, третьего регистратора 12, четвертого регистратора 13, датчика гидростатического давления 14, блока измерения 15, блока обработки и анализа 16, блока управления 17.

Способ работы стенда для испытания и регулировки форсунок реализуется следующим образом.

На стенд устанавливают форсунку 3 и подводят к ней топливную магистраль стенда. К накидной гайке 4 форсунки 3 закрепляют привод накидной гайки 5 с возможностью вращения накидной гайки в разные стороны. Затем на стенд подают напряжение и проверяют работу всех электрических приборов, систем измерения, управления и приводов, а затем проводят опрессовку стенда.

В камере впрыска установлены первый регистратор 10, второй регистратор 11, третий регистратор 12 и четвертый регистратор 13.

После проверки работоспособности стенда начинают испытание установленной на стенд форсунки 3. Включают первый осветитель 8 и второй осветитель 9, таким образом, в камере впрыска 1 создают световые условия для работы регистраторов. В качестве осветителей применяют лампы освещения, выдерживающие высокое давление на свою поверхность. Лампы освещения устанавливают в верхней крышке камеры впрыска 1 под одинаковым углом к форсунке 3.

Затем подают напряжение на электрический привод 7 топливного насоса высокого давления 6 и включают топливный насос высокого давления 6 в работу. Топливный насос высокого давления из приемной емкости 2 подает дизельное топливо в форсунку 3, которая впрыскивает его в камеру впрыска 1.

Для полной имитации условий работы топливной аппаратуры в камере впрыска 1 создается противодавление, равное по значению давлению сжатия в цилиндре в верхней мертвой точке.

При впрыске топлива форсункой 3 образуется факел распыла топлива конусной формы, при этом факел распыла сначала зарождается, затем развивается, затем непродолжительно время существует стабильно, после чего он разрушается.

После впрыска топлива форсункой 3 в камеру впрыска 1, когда топливо выходит из отверстий в сопловом наконечнике форсунки, в момент зарождения факела распыла производят регистрацию формы факела распыла регистраторами, в качестве которых применяют высокоскоростные фотоаппараты или высокоскоростные видеокамеры.

Для оценки всей поверхности факела распыла его регистрируют с четырех точек. Три точки находятся напротив отверстий в сопловом наконечнике форсунки 3, а четвертая точка находиться в нижней крышке камеры впрыска на одной оси с форсункой 3. В этих точках расположены регистраторы, которые закреплены в стенке камеры впрыска 1.

В большинстве отечественных форсунок имеются три отверстия в сопловом наконечнике, а в некоторых и пять отверстий. И эти три отверстия в сопловом наконечнике форсунки расположены по вершинам равностороннего треугольника, поэтому и регистраторы закреплены в стенке камеры впрыска 1 по вершинам вписанного равностороннего треугольника. Каждый регистратор следит за частью поверхности факела распыла, образованной только той частью топлива, которая вышла из отверстия в сопловом наконечнике, напротив которого расположен свой регистратор.

Таким образом, каждый регистратор может оценивать техническое состояние каждого отверстия отдельно от остальных отверстий в сопловом наконечнике.

Каждый регистратор за время зарождения, развития и разрушения факела распыла может регистрировать геометрическую форму факела распыла множество раз. При этом факел распыла будет регистрироваться не менее одного раза в момент зарождения, не менее одного раза в момент развития и не менее одного раза в момент разрушения. Таким образом, появляется возможность контролировать динамику образования факела распыла каждой конкретной форсунки.

Четвертый регистратор 13 регистрирует динамику образования факела распыла с его низа.

Полученные снимки геометрической формы факела распыла сравнивают с эталонной формой факела распыла и делают вывод о техническом состоянии форсунки.

После регистрации факела распыла производят пикселезацию снимков факела распыла испытуемой форсунки 3. Для этого каждый снимок факела распыла разбивают на пиксели и выявляют размеры капель топлива путем подсчета количества пикселей, находящихся в одной капле, образующих весь факел распыла. Все капельки топлива, образующие факел распыла, сравнивают с допустимыми значениями. Таким образом, определяют участки поверхности факела распыла с размером капель топлива выше допустимого и определяют динамику развития капель топлива в факеле распыла.

Если на поверхности факела распыла участки с каплями топлива с размером выше допустимого располагаются только в конкретном месте факела распыла, то делается вывод о неудовлетворительной геометрической форме и поверхности конкретного отверстия в сопловом наконечнике форсунки.

Если участки с каплями топлива с размером больше допустимого располагаются по всей поверхности факела распыла, то делается вывод о неудовлетворительной затяжке накидной гайки 4 форсунки 3 или о неудовлетворительной геометрической форме и поверхности всех отверстий в сопловом наконечнике форсунки 4.

При этом сначала производят настройку затяжки накидной гайки 4 форсунки 3 специальным приводом накидной гайки 5, для этого накидную гайку 4 форсунки закручивают или наоборот откручивают, таким образом регулируют давление впрыска топлива в цилиндр.

Если при испытаниях форсунки после затяжки накидной гайки размер капель становится удовлетворительным, то форсунку снимают со стенда и делают вывод о исправном технической состоянии форсунки, а в обратом случает форсунку бракуют и отправляют в ремонт.

Для определения производительности форсунки 3 в течение одной минуты включают топливный насос высокого давления 6 и форсункой 3 впрыскивают топливо в камеру впрыска 1 и затем останавливают топливный насос высокого давления 6 и гидростатическим датчиком давления 14 определяют количество топлива, находящееся в камере впрыска 1. После чего делают выводы о производительности форсунки 3.

После этого топливо из камеры впрыска сливают в приемную емкость 2. При необходимости удаления топлива из камеры впрыска 1, ввиду того, что оно закрывает объектив четвертого регистратора 13, его сливают в ходе проведения испытаний в приемную емкость 2.

Все регистраторы и датчик гидростатического давления 14 подключены к блоку измерения 15, который соединен с блоком обработки и анализа 16, который, в свою очередь, соединен с блоком управления 17.

Блок управления 17 включает и выключает привод 7 топливного насоса высокого давления, привод накидной гайки 5 и осветители 8, 9.

Все снимки регистраторов попадают в блок измерения 15, который передает их в блок обработки и анализа 16, где и происходит сравнивание геометрической формы факела распыла, а также происходит пикселизация снимков факела распыла. В результате обработки снимков регистраторов блок обработки и анализа 14 анализирует полученные данные и выдает решение на блок управления 17 о необходимости регулировки накидной гайки 4 форсунки.

Предлагаемый стенд для испытания и регулировки форсунок является полностью автоматизированным, позволяет исключить некачественные форсунки из эксплуатации.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к стендам для испытания и регулировки форсунок, и может быть использовано на дизелестроительных предприятиях, сервисных центрах и станциях технического обслуживания. Техническим результатом является повышение достоверности результатов испытания и повышение качества регулировки форсунок, снижение трудоемкости работ, повышение автоматизации стенда. Технический результат достигается тем, что в способе испытания и регулировки форсунок, заключающемся в регистрации факела распыла топлива и последующем определении его формы, факел регистрируют в каждой фазе его распыла не менее одного раза с момента его зарождения, развития и разрушения, разбивают изображения факела распыла на пиксели в каждой его фазе распыла, определяют размер капель и его геометрическую форму, причем при испытаниях форсунки регулируют давление впрыска топлива, а фиксацию факела распыла ведут при его освещении не менее чем с четырех направлений. В стенд для испытания и регулировки форсунок, содержащий камеру впрыска цилиндрической формы с двумя крышками, приемную емкость, форсунку с накидной гайкой, топливный насос высокого давления с приводом, датчик гидростатического давления, блок измерения, блок обработки и анализа, блок управления, дополнительно установлены два осветителя, четыре регистратора, привод и источник питания, причем привод соединен с накидной гайкой форсунки, в верхней крышке камеры впрыска жестко закреплены осветители, в стенках камеры впрыска по вершинам вписанного равностороннего треугольника установлены первый, второй и третий регистраторы, а четвертый регистратор установлен в центре нижней крышки приемной емкости. Регистраторы выполнены в виде фотоаппарата или видеокамеры. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ испытания и регулировки форсунок, заключающийся в регистрации факела распыла топлива и последующем определении его формы, отличающийся тем, что факел регистрируют в каждой фазе его распыла не менее одного раза с момента его зарождения, развития и разрушения, разбивают изображения факела распыла на пиксели в каждой его фазе распыла, определяют размер капель и его геометрическую форму, причем при испытаниях форсунки регулируют давление впрыска топлива, а фиксацию факела распыла ведут при его освещении не менее чем с четырех направлений.

2. Стенд для испытания и регулировки форсунок, содержащий камеру впрыска цилиндрической формы с двумя крышками, приемную емкость, форсунку с накидной гайкой, топливный насос высокого давления с приводом, датчик гидростатического давления, блок измерения, блок обработки и анализа, блок управления, отличающийся тем, что в стенд дополнительно установлены два осветителя, четыре регистратора, привод и источник питания, причем привод соединен с накидной гайкой форсунки, в верхней крышке камеры впрыска жестко закреплены осветители, в стенках камеры впрыска по вершинам вписанного равностороннего треугольника установлены первый, второй и третий регистраторы, а четвертый регистратор установлен в центре нижней крышки приемной емкости.

3. Стенд для испытания и регулировки форсунок по п.2, отличающийся тем, что регистраторы выполнены в виде фотоаппарата или видеокамеры.