Теоретические исследования и техническое обслуживание форсунок с электрогидравлическим управлением

Введение. В настоящее время часть дизельных двигателей автомобилей КамАЗ-740 работают с топливной аппаратурой, у которой форсунки имеют гидромеханическое управление. Основным их недостатком является низкое давление топлива перед сопловыми отверстиями (менее 60 МПа) и отсутствие управления подачей топлива.

Применение форсунок с электрогидравлическим управлением (ЭГУ) позволяет повысить давление в полости форсунки до 250 МПа и управлять процессом впрыска топлива. Недостатком форсунки с ЭГУ является сложность конструкции клапана управления, трудность его регулирования и кодирования. Объектом исследования являются форсунки дизеля КамАЗ -740 с электрогидравлическим управлением хода иглы распылителя.

Целью данной работы является выполнение теоретических исследований и совершенствование методики технического обслуживания форсунок с электрогидравлическим управлением (регулирование клапана управления и кодирование), что позволит повысить их надежность, долговечность и обеспечит снижение расхода топлива дизелей.

Методика исследования. Исследования клапана управления форсункой являются теоретическими, расчетными. В работе предложена методика расчета и выполнены теоретические исследования влияния давления (50–250 МПа) на величину эффективного проходного сечения и диаметра сопловых отверстий распылителя.

Для форсунок с ЭГУ уточнена методика регулирования клапана управления, которая заключается в том, что в начале регулирования выполняется расчет главной силы, действующий на шарик со стороны максимального давления в камере управления (например, 200 МПа), равной 76 Н (рисунок 4). Затем определяется необходимая сила пружины 100 Н (больше на 20–40%, рисунок 5). Далее оценивается сила электромагнита 140 Н (больше на 20–40% силы пружины, рисунок 6).

Результаты теоретических исследований. Представлены результаты расчетных (теоретических) исследований эффективного проходного сечения распылителя и диаметра сопловых отверстий в зависимости от величины давления Р перед сопловыми отверстиями.

В работе определены. 1. Силы, действующие на шарик (57–105 Н) в зависимости от величины давления в камере управления (150–275 МПа). 2. Силы пружины (40–140 Н) жесткостью 40 Н/мм в зависимости от ее сжатия до 3,5 мм. 3. Силы электромагнита (140–20 Н) в зависимости от зазора между якорем и сердечником (0,2–0,5 мм).

Рассмотрен способ восстановления требуемой (паспортной) цикловой подачи топлива при ее изменении в результате замены клапана управления или его регулировки. Приведены расчетные значения подачи топлива за цикл (мм³/цикл) от времени активации.

Заключение. Результаты исследования предназначены для организаций и предприятий, занимающихся диагностикой, восстановлением, регулировкой и кодированием форсунок с электрогидравлическим управлением хода иглы распылителей.

Результаты расчетных исследований могут быть использованы для уточнения методики технического обслуживания топливных систем с электронным управлением (Common Rail).

1. Calculation of contact stresses in the seating cone of diesel injectors sprayers / Y. P. Makushev, R. F. Salikhov, T. A. Polyakova, L. Y. Volkova // AIP Conference Proceedings, Omsk, 24-27 февраля 2021 года. Omsk, 2021. P. 060012. (1-9 с). https://doi.org/10.1063/5.0075035.

2. Жигадло А. П., Макушев Ю. П., Полякова Т. А., Рындин В. В. Выбор кулачковых механизмов для привода плунжера насоса высокого давления дизельных двигателей с применением программы MATHCAD // Омский научный вестник. 2022. № 4 (184). С. 18-24. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2022-184-18-24.

3. Diagnosis of fuel equipment of diesel engines in oil-and-gas machinery and facilities. AIP. R. F. Salikhov, Y. P. Makushev, G. N. Musagitova, L. U. Volkova, and R. S. Suleymanov Diagnosis of fuel equipment of diesel engines in oil-and-gas machinery and facilities. AIP Conference Proceedings 2141, 050009 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5122152

4. Жигадло А. П., Иванов А. Л., Саенко М. М. Влияние различных факторов на величину и равномерность подачи топлива в цилиндры дизеля // Вестник СибАДИ. Вып. 4 (32). 2013. С. 29-35.

5. Leonhard, R. Solenoid Common Rail Injector for 1800 Bar / R. Leonhard, J. Warga, T. Pauer, M. Ruckle, M. Schnell // MTZ worldwide. 2010. Vol. 71. № 2. P. 10-15.

6. Matsumoto S. The new Denso Common Rail diesel electromagnetic injector / S. Matsumoto, K. Date, T. Taguchi, O.E. Hermann // MTZ worldwide. 2013. Vol. 74. No.2. pp. 44-48. 136. R. Pairi, F.D.

7. Макушев Ю. П. Расчет электрогидравлического клапана управления ходом иглы форсунки и его диагностирование // Омский научный вестник. Серия «Приборы, машины и технологии». 2015. № 3 (143). С. 74-77.

8. Макушев Ю. П., Волкова Л. Ю. Выбор эффективного проходного сечения распылителей и дифференциальной характеристики впрыска топлива для дизелей с цилиндровой мощностью до 250 кВт // Омский научный вестник. Серия «Приборы, машины и технологии». 2015. № 2 (140). С. 76-79.

9. EP 2 453 1 24 A1 Frankl, Jason. A method for determining injection parameters for the injector. Publication date: 16.05.2012 Bulletin 2012/20 126. F. Yang, J. Wang Common rail fuel injection system Iterative control based on training calibration of parameters for precise control of the amount of fuel injection International Journal of Automotive Technology April 2011, volume 12, Warga // MTZ worldwide. 2012. Vol. 69. No. 10. P. 26-31.

10. Common Rail System (CRS) Service Manual: General Edition. Denso Corporation Service Department. Showa-cho, Kariya, Aichi Prefecture, 2018. 185 pp.

11. Yakimov I. V., Krivtsov S. N., Potapov A. S., Svirbutovich O. A. Fuel flow and pressure in common return line as a diagnostic parameter of electro-hydraulic injectors technical state IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 632 (2019) 012058IOP Publishing https://doi.org/10.1088/1757-899X/632/1/012058.

12. US 7,937,988 B2 Method and device for checking for leakage in a fuel injection valve of an internal combustion engine. 10, 2011.

13. Diesel Easy Solutions software for Common Rail devices, version 11. User Manual version 2016.2. DIESEL EASY SOLUTIONS Diesel Easy Solutions http://easydiesel.club 2. 40 p.

14. Волкова Л. Ю. Разработка универсального приспособления для определения хода иглы распылителей тепловозных и судовых дизелей // Омский научный вестник. 2022. № 1(181). С. 13-18. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2022-181-13-18.