Влияние структурных параметров электрогидравлической топливной форсунки дизельного двигателя на совокупность диагностических параметров

Введение. Неисправности элементов системы впрыска топлива приводят к ухудшению показателей работы дизельных двигателей. Наибольшая доля повреждений, возникающих при эксплуатации аккумуляторных систем впрыска топлива, приходится на электрогидравлические форсунки. Для своевременного выявления неисправностей проводится диагностирование форсунок. Наиболее точное определение технического состояния форсунок можно произвести при помощи специализированных диагностических стендов со снятием их с двигателя. Как правило, поставленный диагноз представляет собой заключение об общем техническом состоянии форсунки. Для обеспечения высокого качества и снижения трудоёмкости ремонта необходимо применение новых методов и средств, позволяющих проводить углублённое диагностирование форсунок с выявлением конкретных дефектов. Целью представленной работы является выявление возможных отличий изменения совокупности диагностических параметров при изменении отдельных структурных параметров для возможности определения конкретных дефектов форсунок при их диагностировании.

Материалы и методы. Гидродинамические процессы, протекающие в электрогидравлической форсунке при её функционировании, были описаны системой дифференциальных уравнений первого порядка. Для исследования влияния изменения структурных параметров на диагностические параметры были проведены численные эксперименты. Расчёты осуществлялись при помощи программной среды математических вычислений Mathcad. Расчёты проводились при разных сочетаниях давлений в топливном аккумуляторе и продолжительности управляющего импульса, соответствующих определённым режимам работы двигателя.

Результаты. В работе приведены графики зависимостей цикловой подачи среднего расхода топлива в сливную магистраль, величины задержки начала подъёма иглы, продолжительности подъёма и посадки иглы, продолжительности впрыска и чувствительности данных диагностических параметров от величин зазоров в сопряжениях «направляющая часть иглы – корпус распылителя», «плунжер мультипликатора – втулка», от величины неплотности управляющего клапана.

Обсуждение и заключение. В результате проведения численных экспериментов обнаружены отличия изменения совокупности диагностических параметров при изменении отдельных структурных параметров.

1. Живлюк Г. Е. Состояние и перспективы совершенствования систем топливоподачи Common Rail / Г. Е. Живлюк, А. П. Петров // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. 2016. № 1 (35). С. 108-123.

2. Payri F., Luján J., Guardiola С., Rizzoni G. Injection diagnosis through common-rail pressure measurement. Proceedings of The Institution of Mechanical Engineers Part D-journal of Automobile Engineering, 2006, vol. 220, pp. 347-357. DOI: 10.1243/09544070JAUTO34.

3. Ignaciuk P., Gil L. Damages to injectors in diesel engines. Advances in Science and Technology Research Journal, 2014, vol. 8, no. 21, pp. 58-61. DOI: 10.12913/22998624.1091880.

4. Chomik Z., Lagowski P. The analysis of mechanical damage of Common Rail injectors. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. 2019. vol. 64 (1). pp. 13-20.

5. Krivtsov S. N., Yakimov I. V., Ozornin S. P. Numerical analysis and experimental studies on solenoid common rail diesel injector with worn control valve. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: Processing Equipment, Mechanical Engineering Processes and Metals Treatment. 2018. vol. 327 (4). pp. 042057. DOI:10.1088/1757899X/327/4/042057.

6. 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 Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. vol. 632. pp. 012085. DOI:10.1088/1757-899X/632/1/012058.

7. Stoeck T. Analytical methodology for testing common rail fuel injectors in problematic cases. Diagnostyka, 2021, vol. 22 (3). pp. 47-52. https://doi.org/10.29354/diag/135999.

8. Stoeck T., Osipowicz T., Abramek KF. Methodology for the repair of Denso Common Rail solenoid injectors. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability. 2014. vol. 16 (2). pp. 270–275.

9. Osipowicz T., Abramek К. Diagnosing methods common rail fuel injectors. Combustion Engines. 2017. vol. 168 (1). pp. 56-61. DOI:10.19206/CE-2017-109.

10. Сенин П. В. Диагностика форсунок топливной системы Common rail / П. В. Сенин, Д. А. Галин // Нива Поволжья. 2016. № 4 (41). С. 113-120.

11. Stoeck T. Application of the experimental design technique in fuel dose adjustment of common rail injector. Combustion Engines. 2019. vol. 179 (4). pp. 210-215. DOI: 10.19206/CE-2019-435.

12. Osipowicz T., Kowalek S. Evaluation of Modern Diesel Engine Fuel Injectors. Teka. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. 2014. vol. 14 (3). pp. 83-88.

13. Kneba Z., Straszak P., Jakobczyk K. The effectiveness of fault detection in Common Rail injectors examination methods. Combustion Engines. 2017. vol. 170 (3). pp. 49-56. DOI: 10.19206/CE-2017308.

14. Stoeck T. Methodology of testing common rail fuel injectors witch the use of Gauss`s formulas. Combustion Engines. 2021. vol. 184 (1). pp. 11-15. DOI: 10.19206/CE-133505.

15. Busz W., Walaszyk A. Optimize the testing process common rail fuel injectors. Combustion Engines. 2015. vol. 162 (3). pp. 978-981.

16. Osipowicz T., Diagnosing Common Rail fuel injectors using fuel micro-doses. Teka. Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa. 2015. vol. 15. no. 1. pp. 61-64.

17. Osipowicz T., Abramek К. Stoeck T. Testing of modern common rail fuel injectors. Combustion Engines. 2015. vol. 162 (3). pp. 688-694.

18. Жигадло А. П. Теоретические исследования и техническое обслуживание форсунок с электрогидравлическим управлением / А. П. Жигадло, Ю. П. Макушев // Вестник СибАДИ. 2022. Т. 19 (6). С. 842-857. https://doi.org/10.26518/2071-7296-202219-6-842-857.

19. Макушев Ю. П. Методика диагностики топливной аппаратуры дизеля по изменению давления на входе в форсунку и движения иглы / Ю. П. Макушев, А. В. Филатов, Л. Ю. Михайлова // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2012. Т. 1. С. 347-354.

20. Неговора А. В. Модуль для поэлементного диагностирования топливоподающей системы дизелей / А. В. Неговора, А. А. Козеев, М. М. Габдрахимов, У. А. Махиянов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2010. № 3. С. 13-14.

21. Астахов И. В. Подача и распыливание топлива в дизелях / И. В. Астахов, В. И. Трусов, А. С. Хачиян, Л. Н. Голубков. Москва: Машиностроение, 1971. 359 с.

22. Абаляев А. Ю. Математическая модель гидродинамических процессов в электрогидравлической форсунке / А. Ю. Абаляев, А. А. Пигарина // Двигателестроение. 2000. №1. С. 13-14.

23. Драган, Ю. Е. Анализ исследований гидродинамических процессов в электрогидравлических форсунках дизелей / Ю. Е. Драган // Двигатели внутреннего сгорания. 2012. № 1. С. 3-7.