автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эффективности диагностирования инжекторов автотракторных и комбайновых дизелей

0046155ИЬ

КОЗЕЕВ Арсений Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИНЖЕКТОРОВ АВТОТРАКТОРНЫХ И КОМБАЙНОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Специальность 05.20.03 - технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2010

- 2 ПСЦ ?гщ

004615586

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Неговора Андрей Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иншаков Александр Павлович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Московский государственный

агроинженерный университет им. В.П. Горячкина

Защита диссертации состоится 10 декабря 2010 г. в 12.00 ч. на заседании диссертационного совета ДМ 220.003.04 при ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» по адресу: 450001, г. Уфа, ул. 50 лет Октября, д. 34, ауд. 259/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет».

Отзывы на автореферат, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять в двух экземплярах по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «5 » ноября 2010 г. и размещен на официальном сайте ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» www.bsau.ru.

доктор технических наук Галиуллин Рустам Рифович

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н.

С.Г. Мударисов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Дизельные двигатели являются основным источником энергии для современной автотракторной и сельскохозяйственной техники. С конца 90-х годов для соответствия экологическим нормам выбросов вредных веществ с отработавшими газами, они в большинстве случаев, оснащены аккумуляторной топливоподающей системой (ТПС) типа Common Rail, основным элементом которой является электрогидроуправляемый инжектор (форсунка).

В настоящее время заявленный ресурс работы инжектора дизельного двигателя составляет около 100 ООО км пробега или 2500 мото-часов. Однако в эксплуатации наблюдаются более частые его отказы, что приводит к вынужденным простоям автотракторной и сельскохозяйственной техники.

В связи с небольшим сроком производства аккумуляторных ТПС фирмы-изготовители еще не разработали подробную технологию и средства для диагностирования инжекторов и прогнозирования остаточного ресурса их работы. Согласно имеющимся рекомендациям при испытании введены допусковые значения только для новых инжекторов по двум параметрам: цикловой подаче и расходу на управление. При несоответствии данным значениям инжектор подлежит замене, т.е. согласно заводской технологии ремонт не предусмотрен. В технологии диагностирования не прописаны процедуры выявления конкретной неисправности инжектора, а средства, которые используются при этом, не рассчитаны на его поэлементное исследование.

В этой связи научные исследования, направленные на разработку новых эффективных средств диагностирования инжекторов дизельных двигателей представляются актуальными и практически значимыми.

Цель работы. Повышение эффективности диагностирования инжекторов автотракторных и комбайновых дизелей путем разработки метода и средств их испытания с возможностью уточненного диагноза и прогнозирования остаточного ресурса.

Объект исследований. Электрогидроуправляемый инжектор аккумуляторных топливоподающих систем автотракторных и комбайновых дизелей.

Предмет исследования. Процесс подачи топлива инжектором аккумуляторной топливоподающей системы дизельного двигателя.

Научная новизна. Получены теоретические зависимости, описывающие влияние конструктивных параметров запорного клапана инжектора на показатели его работы и ресурс.

Установлены функциональные зависимости диагностических параметров инжектора от фактического состояния его конструктивных элементов.

Предложены новые эффективные средства диагностирования инжекторов аккумуляторных топливоподающих систем дизелей, позволяющие при нарушении его работы выявить конкретные, вышедшие из строя элементы инжектора.

Практическая ценность. Получены конкретные поля допусков отклонения конструктивных и регулировочных параметров инжектора сельскохозяйственного дизеля Д-245.9 (ЕВРО-3) в процессе эксплуатации.

Разработаны программный продукт и автоматизированный диагностический модуль, позволяющие при некачественной работе инжектора путем математической обработки полученных диагностических данных при его испытании не только выявить его конкретный неисправный элемент, что снижает трудоемкость ремонта ТПС, но и спрогнозировать остаточный ресурс работы инжектора для предотвращения возможных отказов техники в период сельскохозяйственных работ. Новизна предложенных технических разработок подтверждена патентом РФ на

изобретение № 2388929.

Методы исследований н достоверность результатов. Основой исследования явились методы математического моделирования и физической обработки экспериментальных данных. Достоверность и обоснованность научных положений и результатов работы подтверждаются совпадением расчетных данных с экспериментальными при использовании стандартных пакетов прикладных программ для анализа данных.

На защиту выносятся следующие научные положения:

- теоретические зависимости, описывающие влияние конструктивных параметров запорного клапана инжектора на показатели его работы и ресурс;

- рекомендации по допусковым значениям структурных параметров инжектора аккумуляторной топливоподающей системы дизеля Д-245.9(ЕВРО-3), обоснованные расчетно-численными и экспериментальными исследованиями;

- новые средства диагностирования инжекторов с прогнозированием остаточного ресурса их работы.

Связь с планами научных исследований и производством. Отдельные разделы диссертационной работы выполнены в соответствии с федеральной программой исследований ГНУ ГОСНИТИ «Программа фундаментального и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на 2006...2010 гг.» (№09.03.03.02 Разработка технологии и информационно-измерительного комплекса для диагностирования топливной аппаратуры и дизельного двигателя отечественной и импортной сельскохозяйственной техники) и тематическим планом НИОКР ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ» по теме «Совершенствование технологий и средств техобслуживания и диагностирования современной автотракторной и мобильной техники» (ГР№01201058945).

Внедрение результатов исследования. Результаты исследований внедрены в Представительстве фирм Bosch и Denso ООО «Башдизель» г. Уфа, дилере фирмы Volkswagen ООО «Премьера-центр» (г. Тольятти), а также используются в учебном и научно-исследовательском процессах ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ.

Апробация. Основные положения исследования обсуждались на международных научно-практических конференциях и семинарах Башкирском ГАУ (2007...2010гг.), Челябинском ГАУ (2007...2008гг.), Санкт-Петербургском ГАУ (2007...2010 гг.), Московском ГАУ (2008...2009гг.), ГНУ ГОСНИТИ (2007... 2009 гг.), Московском ГТУ им Н.Э.Баумана (2008, 2010гг.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 132 наименований, из них 12 на иностранном языке, изложена на 120 страницах, включая 36 рисунков, 28 таблиц и 6 приложений.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе одна публикация в изданиях, рекомендованных ВАК, патент РФ № 2388929.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» обобщены исследования в области совершенствования конструкции и оценки показателей качества работы инжекторов дизелей, проведен комплексный анализ конструктивных и эксплуатационных факторов, влияющих на закон топливоподачи, рас-

смотрены известные технологии и оборудование для диагностирования инжекторов аккумуляторных топливоподающих систем.

Над разработкой методов и средств оценки показателей качества работы и диагностирования элементов топливоподающих систем успешно работали Н.С.Ждановский, А.В.Николаенко, В.А.Аллилуев, Р.М.Баширов, И.И.Габитов, В.Е.Горбаневский, Л.В.Грехов, В.М. Михлин, А.В.Неговора, Б.А.Улитовский, Б.Н.Фанлейб, Ю.М.Хаширов и др.

Краткий обзор и анализ состояния проблемы показал, что к настоящему времени созданы определенные научная и техническая основы обеспечения надежности и оценки качества работы топливной аппаратуры в процессе эксплуатации. Вместе с тем, существующие технологии и методы диагностирования, контроля и оценки технического состояния электроуправляемых элементов современных ТПС не учитывают в полной мере особенности их функционирования.

Повышение достоверности и снижение трудоемкости диагностических работ может быть достигнуто разработкой автоматизированных средств, обладающих возможностью оцифровки данных, полученных прямым измерением и последующей их обработки с использованием математического аппарата, что повышает точность диагноза за счет увеличения количества сравниваемых параметров при неизменном количестве датчиков.

На основании изученного материала сформулированы задачи исследования:

- провести комплексный анализ показателей качества работы инжекторов и существующих методов и средств их диагностирования и ремонта;

- исследовать закономерности рабочего процесса запорного клапана и установить влияние его конструктивных параметров на показатели его работы;

- разработать диагностические средства для безразборной оценки параметров работы инжектора и прогнозирования его остаточного ресурса по допусковым отклонениям;

- дать технико-экономическое обоснование внедрения предложенных мероприятий.

Во второй главе «Расчетно-теоретический анализ процесса работы инжектора с учетом его эксплуатационного износа» на основе математически описанных зависимостей численно исследовано влияние возникающих в процессе эксплуатации изменений структурных параметров инжектора на показатели его работы, определены и обоснованы допусковые значения возможных отклонений.

Информационную модель функционирования инжектора аккумуляторной системы можно представить как многопараметрическую систему (рисунок 1).

С В такой системе вход А (а/, а2, ..., а„)

с, с. ... с-„ является неуправляемым. Составляющими

вектора А являются: природно-климатические условия, сезонные и суточные колебания п ч, — температур, влажность воздуха, качество топлива и др. Составляющие корректирую— щего вектора В(6/, Ь2,..., Ь,„) изменяются в процессе работы: гидроплотность прецизионных деталей, усилие пружины и ход якоря и т.п. Рисунок 1 Информационная модель функционирования инжектора

Управляющими факторами в модели выступают составляющие вектора С (Cj, с2, ..., с к). К ним можно отнести давление топлива в аккумуляторе, продолжительность и частоту управляющих импульсов электронного блока и др.

Значение выходного вектора Q определенным образом зависит от состояния входов:

Q = F{A, В, С}

где F - оператор преобразования трех векторных аргументов, определяющий обобщенный показатель качества системы или критерий ее оптимальности, заданный в аналитической форме.

Если фактическая обобщенная оценка качества состояния инжектора Q^ и совокупность его оценочных показателей <7^, меньше или равна его допусковьгм значениям Q,on и q, о<>п, то можно считать, что он функционирует в соответствии с установленными требованиями. Критерии нормального функционирования системы могут быть определены как:

**i<[?/a«J,Q*<[Qдоп] (2)

Оценки параметров работы инжектора, определяемые диагностированием, должны содержать количественные характеристики, позволяющие оценить их в пределах допусковых значений. При превышении допусковых отклонений оценочных параметров необходимо воздействовать на систему корректирующими факторами для приведения ее в нормальное состояние. Если это не происходит, то требуется изменение корректирующих параметров путем регулировки, восстановления или замены детали.

В данной работе в качестве оценочных характеристик рассматриваются допус-ковые значения структурных и диагностических параметров инжектора. Поэлементный анализ конструкции инжектора фирмы Bosch дизеля Д-245.9(ЕВРО-3) трактора МТЗ-82, широко распространенного в России, позволил описать 20 структурных и 6 диагностических параметров (рисунок 2).

Рисунок 2 Взаимовлияние структурных (показаны в центре) и диагностических (показаны с краю) параметров

За структурные параметры были приняты те, которые самопроизвольно изменяются в процессе эксплуатации или корректируются при техническом обслуживании путем регулировки. Например, гидроплотность плунжера (уменьшается из-за износа) или ход якоря (регулируется при помощи дистанционных шайб). К диагностическим параметрам отнесены те, которые возможно измерить без разборки инжектора. Например, давление у входного штуцера (измеряется при помощи датчика давления) или цикловая подача (оценивается расходомером стенда).

Были установлены способы оценки состояния каждого из структурных параметров - они могут быть определены непосредственно на двигателе (V), на стендах (X) или после разборки (О), соответственно, при этом необходимо выполнение монтажно-демонтажных работ (XV) или можно обойтись без данных операций (Т). Улучшение показателей структурных параметров производиться путем замены деталей (3), восстановления (В) или регулировкой (Р).

Согласно построенным между параметрами связям видно, что структурные параметры, относящиеся к запорному клапану инжектора представляются наиболее значимыми и явно влияющими на диагностические параметры. Это указывает на необходимость более подробного исследования его рабочего процесса.

Рассмотрим геометрические параметры запорного клапана (рисунок 3):

Рисунок 3 Геометрические параметры запорного клапана R - радиус шарика, h ~ ход якоря, а - полуугол конуса седла клапана, Р„п,ж - усилие пружины якоря

Одним из необходимых условий работы запорного клапана является максимально быстрое его открытие с обеспечением достаточной пропускной способности, что бы не создавалось противодавление топливу, проходящему через сливной жиклер. Эффективное проходное сечение клапана SK0M4a, образующейся при подъеме шарика на величину h (рисунок 3) должно превышать эффективное сечение жиклера FXW(m[x¡<SKO,4a (3)

Определим SK0;lLua:

Smb4<1 = ж ■ (кв 0¡B - О, М -NM )= л ■ [(я + /i -sin cr)cos a-(fí + Л -sin a)-RR-cosa] =

. - , , D ft-sin = n ■ sin 2a ■ h ■ R н--

Согласно (3) получаем неравенство для определения геометрических параметров запорного клапана: к (4)

В то же время давление под шариком запорного клапана должно обеспечивать плотное прилегание его к толкателю, иначе не возможна точная посадка его на

запорный конус. То есть давление до кольцевой щели ркоящ должно превышать давление в полости слива рства-

Ркопщ ^Рслива УЯшарика & /^поверхн (5)

где тшарша - масса шарика клапана, кг, Л",„„„,„„ - площадь поверхности шарика, м2.

Из уравнения непрерывности потока жидкости через разные сечения следует, что Ql, расход топлива исходящий из надплунжерной полости в подклапанную, равен (¿2, расходу топлива из подклапанной полости на слив:

в = ^2.е.(р2-р,) (6)

где //Р— эффективное проходное сечение, через которое проходит топливо, мм"; Р/, /ъ - соответственно, давление топлива в полостях до и после сечения, МПа; р — плотность топлива, г/мм3.

В нашем случае мы рассматриваем расход топлива по четырем полостям: аккумулятор-надплунжерное пространство ()акк-тдт надплунжерное пространство-полость кольца (полость между шариком клапана и посадочной поверхностью)

(¿надп-кап И ПОЛОСТЬ КОЛЬЦа-ПОЛОСТЬ слива Ока;-сл„„-

@акк-надп ~ Р^жмк.чапал.'

у р

о = ир (7)

*~надп-кол г жик.слиь @кол-слив кольца -1|

Причем значения давлений в аккумуляторе ракк и полости слива рсш„ принимаются постоянными за один впрыск топлива.

Рассмотрим формулу изменения давления топлива в надплунжерной полости, предложенную А. А. Пигариной:

уфщ*, =0 (^8)

' », ¿--акк-надп хСнадп-сливи «, V '

т ш

В данной функции пренебрегают полостью кольца и изменением давления в ней, что в свою очередь влияет на истечение топлива и соответственно на рабочий процесс инжектора. Внесение изменений позволило получить новое выражение:

у.У Фиадп _ п __0 ^КаО,, _ 0 _0 .11-й трш ■ Ь. ^

' надп I, х^акк-надп *£надп-кол , гСакк-ти)п *£наоп-коп .

ш Л 4

где у - коэффициент сжимаемости жидкости, а=6-10~" 1/Па; Уш„1п - объем надплунжерной полости, м3; с(„орш - диаметр управляющего поршня, м; г - перемещение поршня, м.

Изменение давления в добавленной полости кольца (полость между шариком запорного клапана и конусом его посадочного места):

Рпадп )

1- V Р

V р

|2 •£•(/>«»,- Рслив )

у . у "г над» _ 0 _ 0 , кол _ 0 _ 0

I коп 1, надп-кол ~ тя-сии<! , *£надп-кол *~-кпл-с.

я-(с!Ш11р-сова) >>(Щ

^^ ^наап-кол ^-кол-слип ^^ ^ на<1п - кол ^ кол-слив ' ^

где Уко!, — объем полости кольца; /г - перемещение клапана.

Для определения перемещений клапана и поршня воспользуемся выражением:

(1.)

где т - масса подвижного элемента, кг; ЕР - сумма сил, действующих на подвижный элемент, Н.

Перемещение управляющего поршня г определяется выражением:

^пори/ Риадп ^поорш Ракк ^ распыл^^пр.рас. ^пр.расп ** (12)

^ Р.аЭп ■ Л ■ ¿т,шг рак« ■ X ■ (¿рат2 -.)

д д + пр.рас. + Спр. раса '2

где (1расп - диаметр направляющей распылителя, м \йиг — наружный диаметр нижней части иглы распылителя, м; Рпррасп - предварительная затяжка пружины распылителя, Н; с„ррасп - жесткость пружины распылителя, Н/м. Перемещение клапана И определяется выражением:

П1шт = (Ркоя ~ Рслие + " + Р„р.я„,р + С„ржор '^ = (13)

2 У"Р маг пр.якор пр.якор

где с4а;, - диаметр шарика, м; (Ту„„ - ступенчатая функция (о-,,^ = 1 при И = Ь; аупр = О при /г = 0; Н = /гл,1Ц); Рпрякор - усилие электромагнита, Н; Рпрж01> - предварительная затяжка пружины якоря, Н; с„рятр - жесткость пружины якоря, Н/м.

После математических преобразований получили систему уравнений, описывающую влияние конструктивных параметров на изменение давлений в надплун-жерной полости и в полости кольца и на перемещение якоря и плунжера:

клан 2 упр маг 1 1 пр.якор ^пр.якор

с122 = р1кк-Л■■(<1расп2-<1^)

^гюрш ^ д пр.рас. пр.расп **

у.у ¡2-g-(p„M Ркт) ß-sm2a-h-{d +h-sma\-

dt 4 \ p v

P 4

(14)

r-F

/ «udrt

i// 4 'V p 4

4

Полученная математическая модель позволила провести расчет гидродинамических процессов в инжекторе, и получить график (рисунок 4), показывающий изменение давления в надплунжерной полости.

Анализ данного графика позволяет разделить весь процесс на несколько периодов: Г - период от начала подачи управляющего сигнала до начала подъема управляющего плунжера, II - период подъема плунжера, III - период верхнего выстоя плунжера, IV - период с момента отключения управляющего сигнала до

закрытия запорного клапана, V - период опускания плунжера и заполнения надплунжерной полости.

Рисунок 4 Графики хода якоря И, перемещения плунжера г и давления в надплунжерной полости р„п в процессе впрыска топлива при различных диаметре шарика с1 >(17> с!3> с14) и полуугле конуса а (а/>а2>а3>а4) Быстродействие инжектора, очевидно, определяется продолжительностью первого, второго периодов и суммарной продолжительностью четвертого и пятого периодов. Также снижение переходного периода определяется уменьшением амплитуды колебания давления в надплунжерной полости. Как видно из графика увеличение диаметра шарика нецелесообразно, т.к. это приводит к увеличению периода подъема плунжера. Уменьшение же угла конуса приводит увеличению амплитуды колебания давления, соответственно увеличению колебаний плунжера в верхнем выстое и увеличению нагрузок действующих на запорный клапан со стороны надплунжерной полости. В результате расчетов процессов, происходящих в инжекторе, определены допусковые значения геометрических параметров запорного клапана, при которых сохраняется его работоспособность.

С помощью разработанного в МГАУ им. Баумана программного комплекса «Впрыск», дополненного полученными выражениями, проводились одно- или двухфакторные численные эксперименты для каждого из выявленных структурных параметров таких, как ход якоря, воздушный зазор, полуугол конуса, усилие пружин якоря и распылителя, диаметр шарика и др. Результаты исследований представлены в работе в виде трехмерных графиков (рисунок 5), что позволяет определить допустимые отклонения каждого из структурных параметров (указано в виде площадки) при условии, что все диагностические показатели при этом соответствуют показателям исправного инжектора (находятся в допуске).

К примеру, анализ зависимостей основных показателей работы инжектора -цикловой подачи и расхода на управление Оупр (рисунок 5), показывает, что ход якоря не влияет на цикловую подачу в широком диапазоне его изменения, но значительно влияет на расход топлива на управление. Воздушный зазор между якорем и электромагнитом влияет на оба параметра при значении свыше 0,06 мм. Это

можно объяснить более продолжительным периодом срабатывания запорного, клапана из-за медленного подъема якоря и тем самым, отводом дополнительного количества топлива через открытый клапан.

<>'4 Слй

б) " 0.2 0.3 0.4 Ь„,ММ

Рисунок 5 Трехмерные графики зависимости цикловой подачи gц (а) и расхода топлива на управление (Зупр (б) от величин воздушного зазора Ьвз и хода якоря Ьяк

Также были произведены численные исследования изменения давлений в полостях инжектора на разных режимах работы. На рисунке 6 показан один из графиков изменения давления в подыгольном пространстве при различных величинах хода шарикового клапана.

30 35 40

Угол поворота кулачкового вала, граа

Рисунок 6 Изменение давления в подыгольном пространстве за один цикл впрыска при различных велечинах хода якоря: к- Ь=0.03мм; /— Ь=0.05мм; m -А=0.07мм; п - 0.09мм; о - h=0.11 мм.

Из графика видно, что при уменьшении хода якоря до определенного значения характеристика топливоподачи не изменяется. Заметное изменение характеристики начинается при величине 0,05 мм (Г). Это значение определяется в качестве допустимого отклонения структурного параметра.

Аналогичные исследования были проведены для остальных структурных параметров инжектора, в результате которого выявлены их допусковые отклонения, указанные в таблице I.

В данной таблице прослеживаются все допусковые значения структурных параметров инжектора фирмы Bosch дизеля Д-245.9(ЕВРО-3). Для каждого структурного параметра определен режим испытания, на котором наиболее прослежи-

вается его влияние.

Таблица 1 Допусковые отклонения структурных параметров инжекто ра

Шифр Структурные параметры ЭГФ Допуск Режим

С1 Давление слива, МПа 0,12±0,02 Н

С2 Состояние электронных компонентов исправное П

СЗ Сечение наполняющего жиклера, мм2 0,03±0,005 н

С4 Гидроплотность поршенька, с* 5±1 п

С5 Утечки по уплотнительной шайбе недопустимы п

С6 Объем надпоршневого пространства, мм3 6,23±0,32 XX

С7 Усилие пружины распылителя, Н/мм 121±8 XX

С8 Эффективное проходное сечение отверстий распылителя, мм2 0,91 ±0,02 н

С9 Негерметичность запорного конуса распылителя недопустима XX

СЮ Ход якоря, мм 0,05±0,01 н

СП Воздушный зазор, мм 0,13±0,02 н

С12 Эффективное проходное сечение щелевого фильтра, мм2 3,75±0,12 н

С13 Сечение сливного жиклера, мм2 0,67±0,04 н

С14 Угол конуса седла клапана, град. 119°±3° н

С15 Диаметр шарика, мм 1,3±0,02 н

С16 Негерметичность запорного клапана недопустимо XX

С17 Гидроплотность по торцам распылителя и корпуса ЭГФ, с* 4±2 XX

С18 Ход иглы, мм 0,23±0,02 н

С19 Гидроплотность по направляющей иглы с 25 по 24 МПа, с 5±2 XX

С20 Усилие пружины якоря, Н/мм 2,52±0,13 н

В третьей главе «Методика проведения экспериментов» описаны методика исследований, экспериментальные установки и измерительная аппаратура, принятые способы тарировки датчиков и обработки экспериментальных данных.

В качестве программного обеспечения для теоретических исследований использовался дополненный полученными зависимостями программный комплекс «Впрыск», разработанный в МГТУ им. Баумана, программы для математических вычислений ЦМ8о1с1ег и МаЛсас!.

Для проведения экспериментов были подготовлены экспериментальный инжектор и экспериментальная установка. Отличительной особенностью данного инжектора (рисунок 7) является возможность определения момента начала впрыскивания, измерения давления в подыгольном пространстве и утечек через уплотнения в корпусе форсунки независимо от расхода на управление.

Рисунок 7 Общий вид экспериментальной форсунки (а) и схема расположения датчиков на форсунке (б): 1, 2, 3 - датчики давления на входе, в подыгольном пространстве, начала впрыскивания, соответственно; 4, 5, 6 - измерение цикловой подачи, утечек через уплотнения, расхода на управление, 7 - инжектор

Экспериментальная установка (рисунок 8) была собрана на базе одноканаль-ного стенда для испытания топливной аппаратуры КИ-354 ГОСНИТИ с использованием оригинальных измерительных средств. В основе устройства применялись ПК с крейтовой системой LTC 4 (модульная система сбора и обработки данных с программным обеспечением), тензопреобразователи для определения давления топлива в ЛВД (МД-10 V ТУ 4212-163-00227459-98).

'шшшт

Рисунок 8. Экспериментальная установка: I — стенд КИ-354 ГОСНИТИ, 2 - ТНВД, 3 - рампа, 4 -универсальный измеритель давления, 5- крейтовая система, 6 — ПК, 7 — инжектор

Статистическая обработка экспериментальных данных производилась с использованием программы ПОС. Погрешности измерений оценивались по общепринятой методике. Дня уточнения полученных экспериментальных исследований, безмоторные испытания проводились по ГОСТ 8670-82 и ISO 9002 согласно тест-планам с использованием специализированного стенда для регулировки и испытаний дизельной ТА EPS 815 с безмензурочной электронной измерительной системой КМА 802 фирмы Bosch с комплектом дооснащения CR] для испытания форсунок Common Rail. Исследования проводились с инжектором 0 445 120 141 дизеля Д-245.9 (ЕВРО-З).

В четвертой главе «Экспериментальные исследования» приведен анализ результатов экспериментальных исследований. Для оценки адекватности математической модели проведена ее идентификация путем сравнения экспериментальных и расчетных данных. Оценка по критерию Фишера показала удовлетворительную сходимость результатов на уровне 0,94.

Экспериментальными исследованиями инжектора проверены и уточнены границы допусковых отклонений, полученных расчетно-численным моделированием. Экспериментально исследовалось поведение всех диагностических параметров при изменении одного из структурных. В качестве примера на рисунке 9 показаны

60

40

хсимальнь* крутящим мс меэт

0,05

' предваритег.ььуИ впрыск

а)

0,75

0,10 ход якоря, мм

50 40 30 20 10 0

предварительный впрыск (олоетои ход

б)

0,05

0,75 в, 10

ход якоря, мм

Рисунок 9 График зависимости цикловой подачи §цик„ (а) (мм7цикл) и расхода топлива на управление 0>угф (б) от величины хода якоря И на разных режимах

некоторые из полученных многочисленных зависимостей. Видно, что характер установленной взаимосвязи величины цикловой подачи со значением хода якоря, приведенный на рисунке 6, подтвердился экспериментально, т.е. полученный допуск хода якоря, который показан на рисунке 9 (а) находится в области площадки поверхности на рисунке 6.

Также были произведены исследования значений давлений в полостях инжектора в номинальном режиме (рисунок 10). Из рисунка прослеживается закон топливо-

подачи ТПС. Вводится новое понятие запаздывания впрыскивания /М, которое зависит от быстродействия элементов инжектора, и по которому можно проследить их состояние (зависание, заклинивание, забивание отверстий).

т уте 0,075

005

0025.

Рисунок 10 Показатели давления топлива в полостях инжектора и хода якоря в зависимости от угла поворота коленчатого вала

По результатам исследований были откорректированы допуски структурных параметров. В ходе проведенных экспериментальных исследований впервые получена таблица изменения диагностических параметров инжектора при изменении структурных параметров для разных режимов работы дизеля (номинальный, пуска, холостого хода), которая приведена в таблице 2.

Таблица 2 Изменение диагностических параметров инжектора при изменении

Структурный параметр

Диагностический параметр Усилие пружины распылителя Гидроплотность распылителя Эфф. проходн.сечение распыл. Герметич. запорного конуса Ход якоря Воздушный зазор Эфф. прох. сечен. | шелевого фильтра Угол конуса седла клапана Диаметр шарика Длина топливопод. канала Гидроплотность по торц. поверх, распылителя Ход иглы распылителя Давление слива Состояние электрон, элементов Усилие пружины якоря Диаметр жиклера надпорш. пространства Гидроплотность поршенька Утечки по уплотнительной шайбе Объем надлунжер. пространства

Оупр т 1 т т т т - 1 т 1 4

1эм - - - - - г -

& г т - т - - т т - - - -

ёц т t т т - 1 4. т

^впр 4 т т - т - - - - 4

Рвх 1 1 - - - - -

По результатам таблицы можно проследить конкретную неисправность инжектора, т.е. при выходе из допуска диагностического параметра в ту или иную сторону можно установить, какой структурный параметр или их группа является причиной нарушения работы инжектора. Причем при испытании инжектора на разных режимах работы диагноз существенно уточняется. Например, увеличение расхода топлива на управление может быть вызвано увеличением утечек через уплотнительную шайбу или уменьшением усилия пружины якоря.

Полученные результаты определили предпосылки к созданию автоматизированного диагностического стенда для проверки инжекторов. Используя полученные зависимости возможно определение конкретного неисправного элемента инжектора путем математической обработки данных полученных при безразборном его диагностировании на разных режимах работы.

В пятой главе «Разработка диагностического стенда для инжекторов аккумуляторных топливоподающих систем» приведены предлагаемые устройства, которые используются при испытании топливной аппаратуры.

Для снижения трудоемкости диагностирования и оперативного визуального наблюдения за величиной давления был разработан и запатентован универсальный измеритель давления (патент РФ №2388929). Особенностью данного прибора является возможность измерения и индикации давления топлива с высокой точностью в широком диапазоне (от 0.02 до 160 МПа). Обеспечивается это применением распределительного поршня между тремя датчиками в зависимости от подаваемого давления. Прибор (рисунок 11) полностью автономный, что позволяет использовать его как в стационарных, так в полевых испытаниях.

1

Рисунок 11 Общий вид (а) и схема (б) универсального измерителя давления: ] — измерительный прибор, 2 - преобразователь давления, 3 - корпус, 4 - штуцер, 5 - датчики давления, 6 - крышка, 7 - поршень, 8 — пружина

Для практического применения разработок по диагностированию согласно поставленным задачам спроектирован диагностический стенд для испытания инжекторов аккумуляторных топливоподающих систем.

В состав стенда (рисунок 12) входят две основные исполнительные системы: узлы обеспечения функционирования инжектора (ТНВД, гидроаккумулятор, редукционный клапан, имитатор сигнала, ШИМ) и приборы для измерения диагностических параметров (датчики давления, расходометры, АЦП и ПК).

Диагностический стенд работает следующим образом. ТНВД 2, приводимый в движение электродвигателем стенда 3, постоянно нагнетает технологическую жидкость в гидроаккумулятор 4, в котором при помощи редукционного клапана 7

16

поддерживается заданное давление. Управление клапаном осуществляется ши-ротно-импульсным модулятором, который входит в состав блока управления. Контроль давления в гидроаккумуляторе осуществляется при помощи подсоединенного к нему универсального измерителя давления. Управление форсункой происходит с помощью имитатора сигнала, с помощью которого можно задавать продолжительность, форму сигнала и частоту впрыска в зависимости от типа инжектора (заводов-изготовителей). При подаче с имитатора сигнала импульса с определенной частотой и продолжительностью на инжектор начинается его рабочий процесс.

ИК !--1 ПК. I г ШшШ, !

а) ;_I 1_: 0)Ш®к « 7 ; ^т

Рисунок 12 Функциональная схема (а) и общий вид (б) диагностического стенда: 1 - бак; 2 - ТНВД; 3 - электродвигатель; 4 - гидроаккумулятор; 5 - инжектор; 6 - измерительный стакан; 7 - редукционный клапан; ЭБУ - электронный блок управления; ИК - измерительный комплекс; ПК - персональный компьютер

Цикловая подача и расход на управление инжектора регистрируется на расходомерами измерительного комплекса. Датчики давления измеряют величины давления топлива на входе и давления впрыскивания. Полученные значения измеряемых величин сравниваются с заложенными в программе допусковыми значениями в системе при разных режимах работы двигателя. Далее на ПК выводится результат испытания, по которому уже можно судить о состоянии инжектора и какой его структурный параметр вышел из допусковых значений. Для повышения точности диагноза, причем на весь процесс измерения и обработки данных затрачивается менее одной минуты на каждый технологический режим испытания. Измерительная система данного стенда универсальна, что позволяет использовать его для диагностирования элементов ТПС другого типа (механические форсунки, насос форсунки и др.).

В шестой главе «Оценка экономической эффективности» приведена оценка экономической эффективности предложенных мероприятий по внедрению результатов исследований.

Предложенный стенд для диагностирования инжекторов внедрен и используется в Представительстве фирм Bosch и Denso ООО «Башдизель» г. Уфа, дилере фирмы Volkswagen ООО «Премьера-центр» (г. Тольятти) и в ряде других предприятий, а также используются в учебном и научно-исследовательском процессе ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ.

Принятые средства диагностирования позволяют выявить конкретную неисправность инжектора, что снижает затраты труда при текущем и капитальном ремонте ТПС в специализированных предприятиях по ее ремонту. Использование предложенного стенда открыло широкие возможности для предупредительного выявления нарушений работы, снижения периода времени, затрачиваемого как на проведение диагностирования, так и непосредственно на ремонтные работы. Так, затраты времени на оценку технического состояния инжекторов трактора МТЗ-82 с двигателем Д-245.9(ЕВРО-3) EPS 815 составляют 1,0... 1,5 чел • час, а диагностирование этих же элементов с применением стенда оценивается нормой трудоемкости в 0,5 чел • час.

Таким образом, экономическая эффективность внедрения определяется также повышением производительности труда мастеров-наладчиков ТА в 2...3 раза при проведении регулировочно-настроечных работ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Повышение эффективности диагностирования ТПС, оснащенных электронным управлением, может быть достигнуто разработкой автоматизированных средств, обладающих возможностью оцифровки данных, полученных прямым измерением и последующей их обработки с использованием математического аппарата.

2. В ходе исследования рассмотрен и теоретически описан рабочий процесс запорного клапана инжектора с учетом износов деталей в эксплуатации, на основе чего уточнен классический гидродинамический расчет процесса топливоподачи. Полученная математическая модель рабочего процесса инжектора позволила рассчитать допустимые отклонения конкретных структурных параметров инжектора и определить режимы его испытания, при которых это влияние наиболее выражено.

3. В результате комплексного анализа конструкции и рабочего процесса инжектора дизеля Д-245.9 (ЕВРО-3) для него выявлены 20 структурных и 6 диагностических параметров. Путем численных и экспериментальных исследований данных параметров определена таблица неисправностей для разных режимов работы дизеля (номинального, пуска, холостого хода) с обоснованием условий обеспечения работоспособности инжектора путем регулировки, восстановления или замены детали. Использование полученной таблицы неисправностей позволяет на основе данных, полученных в ходе безразборного диагностирования инжектора выявить его конкретный неисправный элемент.

4 Разработан универсальный прибор (патент на изобретение РФ № 2388929) который позволяет в режиме реального времени провести измерения и индикацию давления топлива с высокой точностью в широком диапазоне (от 0.02 до 160 МПа) при полной автономности, что позволяет использовать его как в стационарных, так и в полевых условиях.

5. Разработан стенд для диагностирования инжекторов, позволяющий при некачественной работе инжектора не только выявить его конкретный неисправный элемент, что снижает трудоемкость ремонта ТПС, но и спрогнозировать остаточный ресурс работы инжектора, для предотвращения возможных отказов и простоев техники в период напряженных сельскохозяйственных работ.

6. Выявлена высокая эффективность применения стенда, который позволяет в режиме реального времени провести безразборное диагностирование инжектора с выявлением неисправного элемента, что снижает трудоемкость ремонта в 2...3 раза. Так, затраты времени на оценку технического состояния инжекторов трактора МТЗ-82 с двигателем Д-245.9(ЕВРО-3) на стенде EPS 815 составляют 1,0... 1,5 чел-час, а диагностирование этих же элементов с применением разработанного стенда оценивается нормой трудоемкости в 0,5 чел-час.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ практические рекомендации

1. Козеев A.A. Технология технического обслуживания и ремонта топливных насосов высокого давления типа VE. /В.П.Лялякин, И.И.Габитов, А.В.Неговора, Ш.Ф.Нигматуллин, В.А.Ильин, А.Г.Габбасов, Р.В.Ягодин, А.А.Козеев//. М:. Изд-во ГОСНИТИ - 2009. 76 стр.

публикации в перечне ВАК

2. Козеев A.A. Модуль для поэлементного диагностирования топливоподаю-щих систем дизелей. /А.В.Неговора, А.А.Козеев, М.М.Габрдрахимов, У.А.Махия-нов// Механизация и электрификация сельского хозяйства-2010 - №3

патенты

3. Патент 2388929 Россия, МПК F 02 M 65/00. Устройство для диагностирования топливоподающих систем автотракторных дизелей /И.И.Габитов, А.В.Неговора, А.А.Козеев и др. - № 2007148943; заявл. 25.12.07; опубл. 10.05.10 Бюл. №13. публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

4. Козеев A.A. Особенности диагностирования современных топливных насосов высокого давления дизелей / Материалы всероссийской научно-практ. конф. «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в Агропромышленном производстве». Часть III. Уфа: БГАУ, 2007. - с.60-62.

5. Козеев A.A. Влияние качества заправляемого топлива на функционирование топливоподающих систем с распределительными насосами типа VE /А.В.Неговора, В.А.Ильин, А.А.Козеев// Материалы международной научно-практ. конф. «Ресурсосберегающие технологии технического сервиса». Уфа: БГАУ, 2007. -с. 155-159.

6. Козеев A.A. Разработка диагностического модуля для проверки аккумуляторных топливных систем типа Common Rail /И.И.Габитов, А.А.Козеев, Р.В.Ягодин// Материалы международной научно-практ. конф. «Современные проблемы технического сервиса». М.: МГАУ им. Горячкина, 2007.

7. Козеев A.A. Особенности эксплуатации аккумуляторных топливных систем типа Common Rail / Материалы международной научно-практ. конф. «Достижение науки - агропромышленному производству». Челябинск: ЧГАУ, 2008.

8. Козеев A.A. Разработка технологической оснастки для технического сервиса топливной аппаратуры современных дизелей /А.Р.Валеев, А.А.Козеев, Р.В.Ягодин// Материалы всероссийской научно-практ. конф. «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в Агропромышленном производстве». Уфа: БГАУ, 2008. - с.60-62.

9. Козеев A.A. Элементы низкого давления и топливные насосы. /В.А.Ильин, А.А.Козеев// МТС Машино-технологическая станция. Теоретический и научно-практический журнал. №4 сентябрь: М.: изд-во ГОСНИТИ, 2008г. - с.50-52

10. Козеев A.A. Расширение функциональных возможностей стенда для испытания топливной аппаратуры дизелей. / А.Р.Валеев, А.А.Козеев, Р.В.Ягодин// Труды ГОСНИТИ. Том 102. М.: изд-во ГОСНИТИ, 2008г.. - с.56-58

11. Козеев A.A. Мобильный стенд для испытания топливной аппаратуры автотракторных дизелей. /А.В.Неговора, А.А.Козеев, Р.В.Ягодин// Сборник научных трудов «Проблемы энергообеспечения предприятий АПК и сельских территорий». С.-Пб., изд-во СПбГАУ, 2008 . -с.141-145

12. Козеев A.A. Универсальный стенд для испытания электрогидроуправляемых форсунок топливоподающей системы Common Rail. /А.Г.Габбасов, А.А.Козеев, А.Р.Ямилев// Сборник научных трудов «Энергетический вестник». С.-Пб., изд-во СПбГАУ, 2009.-с. 314-318

13. Козеев A.A. Система электронной сервисной информации для инженерного обеспечения сельского хозяйства. /А.В.Неговора, А.А.Козеев, У.А.Махиянов// Материалы международной научно-практ. конф. «Информационные технологии, системы и приборы в АПК». Новосибирск, 2009. - с. 400-407

14. Козеев A.A. Повышение качества технического сервиса автотракторной техники в условиях МТС. /А.В.Неговора, А.А.Козеев// МТС Машино-технологическая станция. Теоретический и научно-практический журнал. №4 сентябрь: М.: изд-во ГОСНИТИ, 2009г.

15. Козеев A.A. Определение допусковых значений структурных параметров электрогидроуправляемых форсунок. /А.В.Неговора, А.А.Козеев// Мат-лы юбилейной научно-технической конференции "Двигатель - 2010" посвященный 180-летию МГТУ им. Н.Э.Баумана М:. Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2010.

Лицензия на полиграфическую деятельность №0261 от 10 апреля 1998 года. Подписано к печати. Формат 60x84. Бумага полиграфическая. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 725.

Издательство ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет». Типография ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет». Адрес издательства и типографии: 450001, г. Уфа, ул. 50-лет Октября, 34.

Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Типограф-У» 450098, г.Уфа, ул.Комссомольская, 2 Заказ №358, т.100, 2010, Формат 60x90 1/16. Уч. п.л. 1,3, усл. печ.л. 1,16 Бумага офсетная. Отпечатано методом ризографии

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Особенности технической эксплуатации аккумуляторных топливоподающих систем сельскохозяйственных в условиях России

1.2 Эксплуатационные показатели аккумуляторных топливоподающих систем

1.3 Структурные и диагностические параметры аккумуляторных топливоподающих систем

1.4 Методы и средства диагностирования аккумуляторных топливоподающих систем

1.5 Цель и задачи исследования

2 РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА РАБОТЫ ИНЖЕКТОРА С УЧЕТОМ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО ИЗНОСА

2.1 Информационная модель функционирования инжектора

2.2 Выбор структурных и диагностических параметров

2.3 Результаты расчетно-теоретических исследований влияния структурных параметров на показатели работы инжектора

3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

3.1 Экспериментальное оборудование

3.2 Измерительное оборудование, аппаратура и датчики

3.3 Обработка экспериментальных данных, оценка погрешностей измерений

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ИНЖЕКТОРОВ

4.1 Влияние структурных параметров инжекторов на их диагностические параметры

4.2 Оценка технологических режимов работы инжекторов

5 РАЗРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СТЕНДА ДЛЯ

ИНЖЕКТОРОВ АККУМУЛЯТОРНЫХ ТОПЛИВОПОДАЮЩИХ

СИСТЕМ

5.1 Применение средств и систем диагностирования

5.2 Стенд для диагностирования инжекторов и выбор его компонентов.

5.3 Технология диагностирования инжекторов с использованием предложенного стенда

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ВЫВОДЫ

Актуальность работы. Дизельные двигатели являются основным источником энергии для современной автотракторной и сельскохозяйственной техники. С конца 90-х годов для соответствия экологическим нормам выбросов вредных веществ с отработавшими газами, они в большинстве случаев, оснащены аккумуляторной топливоподающей системой (ТПС) типа Common Rail, основным элементом которой является электрогидроуправ-ляемый инжектор (форсунка).

В настоящее время заявленный ресурс работы инжектора дизельного двигателя составляет около 100 ООО км пробега или 2500 мото-часов. Однако в эксплуатации наблюдаются более частые его отказы, что приводит к вынужденным простоям автотракторной и сельскохозяйственной техники.

В связи с небольшим сроком производства аккумуляторных ТПС фирмы-изготовители еще не разработали подробную технологию и средства для диагностирования инжекторов и прогнозирования остаточного ресурса их работы. Согласно имеющимся рекомендациям при испытании введены допус-ковые значения только для новых инжекторов по двум параметрам: цикловой подаче и расходу на управление. При несоответствии данным значениям инжектор подлежит замене, т.е. согласно заводской технологии ремонт не предусмотрен. В технологии диагностирования не прописаны процедуры выявления конкретной неисправности инжектора, а средства, которые используются при этом, не рассчитаны на его поэлементное исследование.

В этой связи научные исследования, направленные на разработку новых эффективных средств диагностирования инжекторов дизельных двигателей представляются актуальными и практически значимыми.

Цель работы. Повышение эффективности диагностирования инжекторов автотракторных и комбайновых дизелей путем разработки метода и средств их испытания с возможностью уточненного диагноза и прогнозирования остаточного ресурса.

Объект исследований. Электрогидроуправляемый инжектор аккумуляторных топливоподающих систем автотракторных и комбайновых дизелей.

Предмет исследования. Процесс подачи топлива инжектором аккумуляторной топливоподающей системы дизельного двигателя.

Научная новизна. Получены теоретические зависимости, описывающие влияние конструктивных параметров запорного клапана инжектора на показатели его работы и ресурс. Установлены функциональные зависимости диагностических параметров инжектора от фактического состояния его конструктивных элементов. Предложены новые эффективные средства диагностирования инжекторов аккумуляторных топливоподающих систем дизелей, позволяющие при нарушении его работы выявить конкретные, вышедшие из строя элементы инжектора.

Практическая ценность. Получены конкретные поля допусков отклонения конструктивных и регулировочных параметров инжектора сельскохозяйственного дизеля Д-245.9 (ЕВРО-3) в процессе эксплуатации. Разработаны программный продукт и автоматизированный диагностический модуль, позволяющие при некачественной работе инжектора путем математической обработки полученных диагностических данных при его испытании не только выявить его конкретный неисправный элемент, что снижает трудоемкость ремонта ТПС, но и спрогнозировать остаточный ресурс работы инжектора для предотвращения возможных отказов техники в период сельскохозяйственных работ. Новизна предложенных технических разработок подтверждена патентом РФ на изобретение № 2388929.

Связь с планами научных исследований и производством. Отдельные разделы диссертационной работы выполнены в соответствии с федеральной программой исследований ГНУ ГОСНИТИ «Программа фундаментального и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на 2006.2010 гг.» (№09.03.03.02 Разработка технологии и информационно-измерительного комплекса для диагностирования топливной аппаратуры и дизельного двигателя отечественной и импортной сельскохозяйственной техники) и тематическим планом НИОКР ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ» по теме «Совершенствование технологий и средств техобслуживания и' диагностирования современной автотракторной и мобильной техники» (ГР№01201058945).

Внедрение результатов исследования. Результаты исследований внедрены в Представительстве фирм Bosch и Denso ООО «Башдизель» r.Ycfjá, дилере фирмы Volkswagen ООО «Премьера-центр» (г.Тольятти), а также используются в учебном и научно-исследовательском процессах ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ.

Апробация. Основные положения исследования обсуждались на международных научно-практических конференциях и семинарах Башкирском ГАУ (2007.2010гг.), Челябинском ГАУ (2007.2008гг.), Санкт-Петербургском ГАУ (2007.2010 гг.), Московском ГАУ (2008.2009гг.), ГНУ ГОСНИТИ (2007. 2009 гг.), Московском ГТУ им Н.Э.Баумана (2008, 2010гг.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 106 наименований, из них 13 на иностранном языке, изложена на 109 страницах, включая 50 рисунков, 14 таблиц и 4 приложений.

выводы

1. Повышение эффективности диагностирования ТПС, оснащенных электронным управлением, может быть достигнуто разработкой автоматизированных средств, обладающих возможностью оцифровки данных, полученных прямым измерением и последующей их обработки с использованием математического аппарата.

2. В ходе исследования рассмотрен и теоретически описан рабочий процесс запорного клапана инжектора с учетом износов деталей в эксплуатации, на основе чего уточнен классический гидродинамический расчет процесса топливоподачи. Полученная математическая модель рабочего процесса инжектора позволила рассчитать допустимые отклонения конкретных структурных параметров инжектора и определить режимы его испытания, при которых это влияние наиболее выражено.

3. В результате комплексного анализа конструкции и рабочего процесса инжектора дизеля Д-245.9 (ЕВРО-3) для него выявлены 20 структурных и 6 диагностических параметров. Путем численных и экспериментальных исследований данных параметров определена таблица неисправностей для разных режимов работы дизеля (номинального, пуска, холостого хода) с обоснованием условий обеспечения работоспособности инжектора путем регулировки, восстановления или замены детали. Использование полученной таблицы неисправностей позволяет на основе данных, полученных в ходе безразборного диагностирования инжектора выявить его конкретный неисправный элемент.

4 Разработан универсальный прибор (патент на изобретение РФ № 2388929) который позволяет в режиме реального времени провести измерения и индикацию давления топлива с высокой точностью в широком диапазоне (от 0.02 до 160 МПа) при полной автономности, что позволяет использовать его как в стационарных, так и в полевых условиях.

5. Разработан стенд для диагностирования инжекторов, позволяющий при некачественной работе инжектора не только выявить его конкретный неисправный элемент, что снижает трудоемкость ремонта ТПС, но и спрогнозировать остаточный ресурс работы инжектора, для предотвращения возможных отказов и простоев техники в период напряженных сельскохозяйственных работ.

6. Выявлена высокая эффективность применения стенда, который позволяет в режиме реального времени провести безразборное диагностирование инжектора с выявлением неисправного элемента, что снижает трудоемкость ремонта в 2.3 раза. Так, затраты времени на оценку технического состояния инжекторов трактора МТЗ-82 с двигателем Д-245.9 (ЕВРО-3) на стенде EPS 815 составляют 1,0. 1,5 чел-час, а диагностирование этих же элементов с применением разработанного стенда оценивается нормой трудоемкости в 0,5 чел-час.

1. Автомобильный справочник Bosch, перевод с англ. Первое русское издание. М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2002. - 896с.

2. Аллилуев В.А, Мухин В.В. Диагностирование топливной аппаратуры дизеля магнитоэлектрическим методом. — «Двигателестроение», 1981. -№9 С.24.25

3. Аллилуев В.А., Ананьин А.Д., Михлин В.М. Техническая эксплуатация машинно-тракторного парка. — М.: Агропромиздат, 1991. 367 с.

4. Аллилуев В.А., Ждановский Н.С. и др. Техническая диагностика тракторов и зерноуборочных комбайнов / Под ред. Михлина В.М. М.: Колос, 1978 - 287с.

5. Анализ технического уровня и тенденции развития двигателейвнутреннего сгорания. Научно-информационный отчет / Под редакцией Д.И. Давтяна. Москва.: Информцентр НИИА, 1998 .- №27 - с.39

6. Анализ технического уровня и тенденции развития двигателейвнутреннего сгорания. Научно-информационный отчет / Под редакцией Д.И. Давтяна. М.: Информцентр НИИА, 1999. - №31 - с. 17.

7. Артоболевский С.И. Теория механизмов и машин. — М.: Высшая школа, 1968. 366с.

8. Астахов И.В., Голубков Л.Н., Трусов В.И. и др. Топливные системы и экономичность дизелей М.: Машиностроение, 1990. - 243с.

9. Астахов И.В., Трусов В.И., Хачиян A.C. и др. Подача и распыливание в дизелях. / Под ред. Астахова И.В. М: Машиностроение, 1979. - 359с.

10. Астахов И.В., Хачиян A.C., Голубков JI.H., Трусов В.И. Подача и распыливание топлива в дизелях. М.: Машистроение, 1972. - 367с.

11. Баширов P.M. Основные показатели работы топливных систем автотракторных дизелей. — Ульяновск.: Ульяновский СХИ, 1978. — 85с.

12. Баширов P.M. Скоростные характеристики топливоподающих систем тракторных двигателей. Ульяновск, 1976, - 85с.

13. Баширов P.M. Топливные системы автотракторных и комбайновых дизелей Уфа: Изд-во БашГАУ, 2004 - 232 с.

14. Баширов P.M., Габитов И.И. Исследование неравномерности подачи топлива / Тракторы и СХМ. 1992. - №3. - с. 15-17.

15. Блинов А.Д., Голубев П.А., Драган Ю.Е. и др. Современные подходы к созданию дизелей для легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков / Под ред. B.C. Папонова и A.M. Минеева. М.: НИЦ «Инженер», 2000. - 121с.

16. Бородюк В.П., Вощинин А.П., Иванов А.З. и др. Статистические методы в инженерных исследованиях. Учеб. пособие / Под ред. Руга Г.К. М.: Высшая школа, 1989. — 216с.

17. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. - 199с.

18. Взоров Б.А., Адамович A.B., Арабян А.Г. и др. Тракторные дизели: Справочник. / Под общ. Ред. Б.А. Взорова. М.: Машиностроение, 1981. -535с.

19. Власов П.А. Особенности эксплуатации дизельной топливной аппаратуры. -М.: Агропромиздат, 1987. 127с.

20. Габитов И.И. Обеспечение надежности топливной аппаратуры дизелей сельскохозяйственного назначения в процессе ее эксплуатации. — С.Петербург: Изд-во СПбГАУ, 2000. 317с.

21. Габитов И.И., Габбасов А.Г., Ильин В.А. О повышении надежности топливных насосов высокого давления автотракторных дизелей / Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса. Сб.н.тр. м/н.н.-т.конф. Уфа: БГАУ, 2005. с.29-31.

22. Габитов И.И., Неговора A.B. Влияние неравномерности топливоподачи на технико-экономические показатели работы тракторных дизелей. / Ресурсо- и энергосбережение в республике Башкортостан: проблемы и задачи. Сб. научн. тр. Уфа: БГУ, 1997 г.- с. 170-178.

23. Габитов И.И., Неговора A.B. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. Уфа: БГАУ, 2004, - 216с.

24. Габитов И.И., Неговора A.B., Ильин В.А. Диагностирование топливных насосов высокого давления типа VE по параметрам давления топлива в лини низкого давления. / Сб.н.тр. м/н.н.-т.конф. Уфа: БГАУ, 2004. — с.27-29

25. Габитов И.И., Хазиев И.Р., Ильин В.А. Оценка качества функционирования автомата опережения впрыска топлива топливных насосов типа VE. / Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2005 -№11.- с.35-36.

26. Голубков JI.H. Гидродинамические процессы в топливных системах дизелей при двухфазном состоянии топлива //Двигателестроение. — 1987. -№1 с.32-35.

27. Голубков J1.H., Севастенко A.A., Эмиль М.В. Топливные насосы высокого давления распределительного типа. — М.: Легион-Автодата, 2000,- 176с.

28. Грехов JI.B. Программный комплекс ВПРЫСК: Версия 3.3. Описание применения. Математическая модель подачи топлива. Описание пользовательского интерфейса. — Москва, 2002.

29. Грехов Л.В. Топливная аппаратура с электронным управлением дизелей и двигателей с непосредственным впрыском бензина. Учебно-практическое пособие. — М.% Изд-во «Легион-Автодата», 2001. 176с.

30. Грехов JI.B., Иващенко H.A., Марков В.А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей: Учебник для Вузов. М.: Легион-Автодата, 2004. - 344 с.

31. Дизели А-01М, А-41, Д-440, Д-442, Д-461 и их модификации: Руководство по эксплуатации / Под ред. В.А. Романенко. Барнаул: ОАО «Алтайдизель», 2000. - 173с

32. Дьяконов В. Mathcad 2000: учебный курс. СПб.: Питер, 2001. - 592с.

33. Евтихиев H.H., Купершмидт Я.А., Папуловский В.Ф., Скугоров В.Н. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов. / Под. общ. ред. H.H. Евтихиева. М.: Энергоатомиздат, 1990. -352с.

34. Ефимов С.И., Иващенко H.A., Ивин В.И. и др. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова. М: Машиностроение, 1985. - 456 с.

35. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Л.: Изд-во «Наука», 1968. -96с.

36. Иващенко H.A., Вагнер В.А., Грехов Л.В. Моделирование процессов топливоподачи и проектирование топливной аппаратуры дизелей. — Барнаул-М.: Изд-во им. И.И. Ползунова, 2002. 166с.

37. Инструкция по эксплуатации. КМА 802/822. Описание устройства. Robert Bosch GmbH. Automotive Aftermarket. Test Equipment. 1 689 979 674 UBF 851/3 De,En,Fr,Sp,It (22.05.2002). Printed in Germany.

38. Каталог деталей и сборочных единиц топливных насосов высокого давления моделей 60, 80, 90, 604, 806, 901 и их модификаций производства ОАО ЯЗТА в комплекте с форсунками — Ярославль: Руспромавто, 2002. 113с.

39. Колесников К.С., Александров Д.А., Асташев В.К. и др. Машиностроение. Энциклопедия. Том 1-3: Динамика и прочность машин. Теория механизмов и машин. -М.: Машиностроение, 1994. 534с.

40. Концевой А.П., Корнеев A.B., Груздева З.Ф., Шелыхманова Т.А, Федченко О.В. Трактор Т-4А, Т-4.02: Каталог деталей и сборочных единиц. Барнаул: ОАО «Алтайский трактор», 2000. - 175с.

41. Корнеев В.М. Модернизация стендов для испытания и регулирования топливных насосов высокого давления. / Практика ремонта, восстановления и модернизации, 2005, №3

42. Кривенко П.М., Федосов И.М. Ремонт и техническое обслуживание системы питания автотракторного двигателя. М.: Колос, 1980. 288с.

43. Кривенко П.М., Федосов И.М., Аверьянов В.Н. Ремонт дизелей сельхозназначения. М.: Агропромиздат, 1990. —271с.

44. Крутов В.И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1989. — 416с.

45. Кулешов A.C., Грехов JI.B. Математическое моделирование и компьютерная оптимизация топливоподачи и рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. — М.: МГТУ, 2000. — 64с.

46. Лиханов В.А., Сайкин A.M. Снижение токсичности автотракторных дизелей. М.: Агпромиздат, 1994 - 224с.

47. Лышевский A.C. Процессы распыливания топлива дизельными форсунками. М.: Машгиз, 1963. - 179с.

48. Лышевский A.C. Системы питания дизелей. М.: Машиностроение, 1981.-216 с.

49. Мазинг М.В. Законы управления топливоподачей// Автомобильная промышленность. 1994. №9.- с.7-9.

50. Марков В.А., Баширов P.M., Габитов И.И., Кислов В.Г. Токсичность отработавших газов дизелей. Уфа: Изд-во БГАУ, 2000. - 144с.

51. Марков В.А., Кислов В.Г., Хватов В.А. Характеристики топливоподачи транспортных дизелей. М.: Изд-во МГТУ им.Баумана, 1997. - 160с.

52. Мошенников H.A., Френкель А.И. Обобщенные зависимости влияния регулировок дизеля на его токсичность и экономические показатели / Автомобильная промышленность. 1974. - с. 17.20.

53. Насос топливный высокого давления типа 4УТНМ: Техническое описание по эксплуатации 4УТНМ-1111005 ТО. Ногинск: ОАО «Ногинский завод топливной аппаратуры», 2002. - 23с.

54. Неговора A.B. Особенности эксплуатации топливной аппаратуры зарубежных дизелей сельскохозяйственного назначения / Проблемы экономичности и эксплуатации ДВС в АПК СНГ. Мат. м/нар. н.-т. семинара. Выпуск 15 Саратов: СГАУ, 2002.- с.237-240

55. Неговора A.B. Оценка влияния межцикловой неравномерности топливоподачи на технико-экономические показатели одноцилиндрового дизеля. Дисс. канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 1997 - 168с.

56. Неговора A.B. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Учебно-практическое пособие. Уфа: Изд-во ООО «Башдизель» , 2006. - 150с.

57. Нигматуллин Ш.Ф., Байрамов P.A., Ильин В.А. Устройство для регулировки ТНВД типа VE. / Сб.н.тр. м/н.н.-т.конф. Уфа, БГАУ, 2005. -с.36-37.

58. Николаенко A.B. Улучшение топливно-энергетических и экологических показателей автотракторных двигателей/ Л.: ЛСХИ, 1990.-46с.

59. Николаенко A.B., Хватов В.Н. Повышение эффективности использования тракторных дизелей в сельском хозяйстве. Д.: Агропромиздат, 1986. 191с.

60. О чистоте при обращении с системами дизельных двигателей. Сервисная телеграмма. Robert Bosch GmbH, Отдел автооборудования: Автомобиль: легковые/грузовые автомобили. 12.2002. ST 0779 Ru.

61. Патент на полезную модель № 50261 «Стендовая форсунка для регулировки топливных насосов высокого давления». Габитов И.И., Неговора A.B., Габбасов А.Г., Хазиев И.Р. / Заявлено 30.05.2005. Опубликовано 27.12.05. Бюлл. №36.

62. Повреждения насосов распределительного типа при применении топлива ненадлежащего качества. Сервисная телеграмма. Robert Bosch GmbH, Отдел автооборудования: Автосервис: ЕР. 04.2001. ST 0532 De.

63. Проверка и регулировка систем впрыска. Сервисная телеграмма. Robert Bosch GmbH, Отдел автооборудования: СТОА: Р. 04.2002. ST 0756 Ru.

64. Программный комплекс «Впрыск». Расчет топливоподачи и оптимизация впрыскивающей аппаратуры ДВС. Экземпляр для работы в ВУЗе от 11.12.2005. Москва: МГТУ, 2005. - Версия 3.4

65. Решение о выдаче патента на изобретение №20004107785/06(008426). Устройство для диагностирования топливных насосов высокого давления. / Габитов И.И., Неговора A.B., Ильин В.А. Уфа: БГАУ - Заявлено 17.03.2004.

66. РТМ 10.0025-95 Система эталонирования дизельной топливной аппаратуры ремонтных предприятий министерства сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации. М.: Информагротех, 1995

67. Руководство по испытанию и регулировке топливной аппаратуры тракторных, комбайновых и автомобильных дизелей. М.: ГОСНИТИ, 1990.-с. 186

68. Семенов В.Н. ТНВД серии УТН. М.: Легион-Автодата, 2003. - 80с.

69. Серый И.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1987. - 367с.

70. Системы управления дизельными двигателями. Перевод с немецкого. Первое русское издание. М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. - 480 с.

71. Современные подходы к созданию дизелей для легковых автомобилей и малотоннажных грузовиков / А.Д. Блинов, П.А. Голубев, Ю.Е. Драган и др. Под ред. B.C. Папонова и A.M. Минеева. М.: НИЦ «Инженер», 2000. 332 е.: с ил.

72. Техническое обслуживание машин, оборудования и приборов зарубежными фирмами: Изд. 2-ое исп. и доп. / Под. ред. Н.Н. Смелякова. Книга 1. -М.; В/О Внешторгреклама, 1978. 374с.

73. Технологические карты на ремонт дизельной топливной аппаратуры двигателей А-4, А-01 и А-01М. М.: ГОСНИТИ, 1974. - 208с.

74. Технология контроля и восстановления экологических показателей дизелей в условиях эксплуатации/ М.: ГОСНИТИ, 1994. 88с.

75. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. JL: Машиностроение, 1990. с.352.

76. Файнлейб Б.Н., Гинзбург A.M., Волков В.И. Оптимизация угла начала впрыска в дизелях. — «Двигателестроение», 1981 №2 - с. 16-18

77. Хаширов Ю.М. Улучшение показателей работы дизелей сельскохозяйственного назначения путем создания и внедрения системы эталонирования дизельной топливной аппаратуры в ремонтно-обслуживающем производстве. Дисс. доктора техн.наук. — Санкт-Петербург, 1998.

78. Челпан J1.K. Влияние неравномерности подачи топлива на рабочий цикл тракторного дизеля / Труды ЦНИТА. JL, 1963, вып. 18. с.26-37.

79. Bosch Dianostics Soft. ESI tronic. Automotive. Diagnosis and Technics: A, C, D, E, F, K, M, P, W. Robert Bosch GmbH. Bosch Automotive Aftermarket. D-76225 Karlsrushe, 2005/1.

80. Denso. Electronical Technical Service Information, 2002.

81. Fuel injection pump model Covec-F. Pub. № EE14E-11190. Service Manual: Adjustment and Inspection. Printing: July 2003. Published by: Bosch K.K.: Sales Automotive Aftermarket Division. Printed in Japan.

82. Fuel injection pump model Covec-T (for Nissan Diesel). Pub. № EE14E-11200. Service Manual: Repair Service and Maintenance. Printing: March 2003. Published by: Bosch Automotive Systems Corporation: Service Department. Printed in Japan.

83. Fuel injection pump model Covec-T (for Nissan Diesel). Pub. № EE14E-11210. Service Manual: Construction and Operation. Printing: June 2003. Published by: Bosch Automotive Systems Corporation: Service Department. Printed in Japan.

84. Fuel injection pump model VRZ. Pub. № EE14E-11161. Service Manual: Repair Service and Maintenance. Printing: July 2003. Published by: Bosch K.K.: Sales Automotive Aftermarket Division. Printed in Japan.

85. Kamimoto T., Yokota H., Kobayashi H. Effect of High Pressure Injection Soot Formation in a Rapid Compression Machine to Stimulate Diesel Flames / SAE Technical Paper Series. 1987. - №871610. - P. 9.

86. Needham J.R., Doyle D.M., Nicol A.J. The Low NOx in the Truck Engine // SAE Technical Paper Series. 1991. - №910731. - P.l-10.

87. Operating Instructions. Injection pump test bench EPS 807/815. Robert Bosch GmbH. Automotive Aftermarket. Test Equipment. 1 689 979 672 UBF 851/1 De,En,Fr,Sp,It (03.12.2003). Printed in Germany.

88. Operating Instructions. KMA 802/822. Description of unit. Robert Bosch GmbH. Automotive Aftermarket. Test Equipment. 1 689 979 674 UBF 851/3 De,En,Fr,Sp,It,Sv (2005-02-28). Printed in Germany.107

89. Service Information S.I. 442 1/6. PFR-KX and PFR-MD type injection pump: part number and production stamping. Printing: July 2003. Published by: Bosch Group.

90. Technical Publication: Технические условия на эксплутационные материалы. A001061/30R (для всех серий двигателей MTU и судовых двигателей DDC серии S60).

91. Technical Service Training. Diesel Injection and Engine Management 23/E. Diesel Injection Systems. Delegate Information 2. CG 7662/s en 9/96.