УДК 621.43

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РЕЖИМА ИСПЫТАНИЙ НА ВЕЛИЧИНУ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЯЕМЫХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ИСПЫТАНИИ ТНВД БЕЗ ДЕМОНТАЖА С ДВИГАТЕЛЯ

Зуб Дмитрий Владимирович1, Кочуров Алексей Алексеевич2, Сергеев Николай Николаевич3
1Центральное опытное проектно-конструкторское и технологическое бюро-филиал Всероссийского научно-исследовательский технологический института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка, ведущий инженер
2Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова, кандидат технических наук, профессор
3Центральное опытное проектно-конструкторское и технологическое бюро-филиал Всероссийского научно-исследовательский технологический института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Аннотация
В представленной статье проведена оценка влияния режима испытаний топливных насосов высокого давления на величину погрешности измеряемых диагностических параметров при испытании без демонтажа с двигателя внутреннего сгорания.

Ключевые слова: дизельный двигатель, режимы испытаний, топливный насос высокого давления


EVALUATION OF THE EFFECT OF MODE OF TESTING ON THE AMOUNT OF ERROR OF THE MEASURED DIAGNOSTIC PARAMETERS FOR THE TEST PUMP WITHOUT DISMANTLING FROM THE ENGINE

Zub Dmitry Vladimirovich1, Kochurov Alexey Alekseevich2, Sergeev Nikolay Nikolaevich3
1Central experimental design and technological Bureau branch of all-Russian scientific-research technological Institute of repair and operation tractor fleet, leading engineer
2Ryazan high airborne command school name of the General of the army V. Margelov, candidate of technical Sciences, Professor
3Central experimental design and technological Bureau branch of all-Russian scientific-research technological Institute of repair and operation tractor fleet, сandidate of technical Sciences, leading researcher

Abstract
In the article the estimation of influence of mode of testing fuel pumps of high pressure on the value of the error of the measured diagnostic parameters when tested without removing from engine internal combustion.

Keywords: challenge mode, diesel engine, fuel pump high pressure


Библиографическая ссылка на статью:
Зуб Д.В., Кочуров А.А., Сергеев Н.Н. Оценка влияния режима испытаний на величину погрешности измеряемых диагностических параметров при испытании ТНВД без демонтажа с двигателя // Современная техника и технологии. 2015. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/10/8039 (дата обращения: 27.05.2017).

Особенностями испытаний ТНВД без демонтажа с двигателя является то, что в отличие от испытательного стенда для регулировки ТНВД:
- частота вращения коленчатого вала двигателя и кулачкового вала ТНВД при заданном положении рычага управления подачей топлива поддерживается всережимным регулятором;
- измерение расхода топлива секцией ТНВД осуществляется при ее отключении на работающем двигателе;
- отсутствует возможность создания нагрузки на коленчатом валу двигателя с целью испытания ТНВД на режиме номинальной цикловой подачи топлива.
В связи с отмеченными особенностями для принятия решения о возможности оценки технического состояния ТНВД без демонтажа с ДВС требуют изучения следующие вопросы:
1. Какова максимальная неравномерность частоты вращения коленчатого вала дизеля при его работе на минимальных оборотах холостого хода, частоте, соответствующей частоте максимального крутящего момента двигателя, и номинальной частоте вращения.
2. Как повлияет на величину неравномерности частоты вращения коленчатого вала дизеля отключение при испытаниях ТНВД одной из его секций.
3. Возможно ли оценку качества регулировки ТНВД (его техническое состояние) оценивать по результатам измерения цикловой подачи секций ТНВД на режимах холостого хода работы двигателя.
Для исследования обозначенных вопросов была разработана и реализована следующая программа исследований.
На первом этапе исследований с использованием обкаточного стенда КИ-35503 ГОСНИТИ с двигателем Д-242 (ТНВД 4УТНМ-1111005-20) трактора МТЗ-50, оснащенного средствами измерения основных контролируемых параметров, экспериментально были исследованы вопросы неравномерности частоты вращения коленчатого вала дизеля при его работе на минимальных оборотах холостого хода, частоте, соответствующей частоте максимального крутящего момента двигателя, и номинальной частоте вращения без отключения и с отключением секции ТНВД. 
1-й режим: nmin.xx = 700 мин-1,
2-й режим: nкр = 1400 мин-1,
1-й режим: nном = 1800 мин-1.
При этом частота вращения кулачкового вала ТНВД была в 2 раза меньше.
Установлено (рис. 1), что неравномерность вращения коленчатого вала дизеля, обусловленная в первую очередь техническим состоянием регулятора ТНВД, контролируемая в течение одной минуты после выхода двигателя на установившийся режим работы, снижается с увеличением частоты вращения.

1 – при одной выключенной секции ТНВД; 2 – без отключения секций ТНВД

Рисунок 1 – Неравномерность вращения коленчатого вала двигателя

Так, при работе дизеля без отключения секций ТНВД величина погрешности частоты вращения коленчатого вала двигателя составила:
- на 1- ом режиме Δn1 = ± 9 мин −1;
- на 2- ом режиме Δn2 = ± 6 мин −1;
- на 3- ем режиме Δn3 = ± 4 мин −1.
Вместе с тем, при отключении одной из секций ТНВД величина абсолютной погрешности частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает и составила:
- на 1- ом режиме Δn׳1 = ± 11 мин −1;
- на 2- ом режиме Δn׳2 = ± 7,5 мин −1;
- на 3- ем режиме Δn׳3 = ± 5 мин −1.
Исходя из полученных результатов можно считать, что более предпочтительным для проведения испытаний является 3-ий режим. Вместе с тем проведение испытаний на данном частотном режиме повлечет большие расходы топлива, а следовательно увеличит затраты на проведение испытаний ТНВД.
На втором этапе исследовался вопрос влияния величины неравномерности вращения коленчатого вала дизеля на величину погрешности измерения цикловой подачи топлива секциями ТНВД.
В ходе проведения исследования были изучены характеристики работы ТНВД разных типов с целью выяснения степени влияния их регуляторов на изменение цикловой подачи топлива ТНВД для поддержания заданной частоты вращения коленчатого вала дизеля. 
В качестве предельно допустимой величины неравномерности вращения кулачкового вала ТНВД дизеля принималась величина неравномерности Δn = ± 10 мин −1 по углу поворота кулачкового вала, что соответствует неравномерности вращения коленчатого вала двигателя Δn = ± 20 мин −1, т. е. величина предельной неравномерности превышает возможную неравномерность вращения при проведении испытаний ТНВД на двигателе без его демонтажа.
На основе анализа характеристик (таблица 1) изменения величины цикловой подачи топлива при работе регуляторов в режиме ее корректирования от номинального Qном до максимального QМкрзначения в режиме максимального крутящего момента, были построены графические зависимости (рис. 2).

1 – В7М.80.16.001В; 2 – В.10М.80.16.001; 3 – В15М.80.16.001;
4 – 4ТН-10х10Т-54; 5 – 4УТНМ-1111005-30; 6 – 212.1111004 (НД-21)Рисунок 2 – Регуляторные характеристики изменения цикловой подачи топлива ТНВД разных типов

Используя характеристики рис. 2 была выполнена оценка возможной величины погрешности измерения цикловой подачи топлива, обусловленной заданной неравномерностью частоты вращения кулачкового вала ТНВД Δn = ± 10 мин −1
Установлено, что для разных типов ТНВД при изменении частоты вращения кулачкового вала в пределах Δn = ± 10 мин −1 от заданной положением рычага управления подачей топлива, погрешность измерения цикловой подачи топлива изменяется в пределах от 0,65 до 1,1%.
Полученные результаты исследования позволяют утверждать, что при испытании и регулировке ТНВД без демонтажа с ДВС погрешность измерения цикловой подачи топлива секциями ТНВД не превысит1%, так как ожидаемая неравномерность вращения кулачкового вала ТНВД составит не более Δn = ± 5-8 мин −1
На третьем этапе исследовался вопрос возможности выполнения оценки качества регулировки ТНВД (его технического состояния) по результатам измерения цикловой подачи секциями ТНВД на режимах холостого хода работы двигателя.
Предположительно, оценивать качество регулировки ТНВД при его испытаниях без демонтажа с ДВС на основе измерения цикловой подачи топлива секциями ТНВД на режимах холостого хода дизеля возможно, если имеет место корреляция между характером изменения величины цикловой подачи топлива по скоростной характеристике на различных режимах работы двигателя.
С целью изучения скоростных характеристик ТНВД были проведены испытания топливного насоса высокого давления НК-10 на испытательном стенде модели КИ-35478 (рис. 3).

Рисунок 3 – Стенд модели КИ-35478, подготовленный
для испытания ТНВД модели НК-10

Испытания проводились в диапазоне изменения частоты вращения кулачкового вала насоса от 400 до 975 мин-1 на двух нагрузочных режимах:
- при положении рычага управления подачей топлива ТНВД, соответствующем номинальной цикловой подачи- Qном = 193мм3/цикл;
- при положении рычага управления подачей топлива ТНВД, соответствующем величине цикловой подачи Qхх max = 76 мм3/цикл на режиме холостого хода.
Полученные при испытаниях скоростные характеристики изменения цикловой подачи топлива, представленные на рис. 4, свидетельствуют об идентичности зависимостей изменения цикловой подачи, отличающихся только абсолютными значениями исследуемых величин.


1 – режим номинальной мощности; 2 – режим холостого хода
Рисунок 4 – Скоростные характеристики ТНВД модели НК-10

В связи с этим, анализируя изменение значений величины цикловой подачи топлива секциями ТНВД, измеренных на режиме холостого хода, можно оценить качество регулировки насоса в целом. При этом для оценки технического состояния ТНВД необходимо знать значения величин цикловых подач топлива на режимах холостого хода.
На четвертом этапе выполнялись испытания ТНВД модели 4УТНМ-1111005-20 без демонтажа с двигателя.
Предварительно на работающем двигателе были зафиксированы положения рычага управления подачей топлива, соответствующие:
- положение №1 – частоте вращения на минимальных оборотах холостого хода двигателя;
- положение №2 – частоте вращения на режиме максимального крутящего момента дизеля;
- положение №3 – частоте вращения на режиме номинальной мощности.
После этого ТНВД 4УТНМ-1111005-20 был установлен на испытательный стенд модели КИ-35478, испытан и отрегулирован.
После регулировки ТНВД имел следующие параметры:

Таблица 1 – Регулировочные параметры ТНВД 4УТНМ-1111005-20

№ секции
Режим номинальной подачи топлива Qном = 68 мм3
Режим подачи топлива на холостом ходу
Qкр = 24 мм3/ц, Qхх = 28 мм3
nном, мин-1
Qном, мм3
nкр, мин-1
Qкр, мм3
nном, мин-1
Qхх, мм3
1
1800
69
1400 мин-1
27
1800
30
2
1800
67
1400 мин-1
23
1800
27
3
1800
68
1400 мин-1
25
1800
28
4
1800
67
1400 мин-1
26
1800
29

Рисунок 5 – Результаты регулировки ТНВД 4УТНМ-1111005-20
на стенде КИ-35478 (режим номинальной мощности)

После выполнения регулировки ТНВД на стенде неравномерность цикловой подачи между секциями составила в среднем ± 1,5% на режиме номинальной мощности (рис. 5) и от 3,5 до 12% на режимах холостого хода (табл. 1). 
После регулировки на стенде ТНВД был установлен на двигатель и испытан без демонтажа с ДВС с помощью переносного аппаратно-программного комплекса для диагностики тнвд без демонтажа сдвс ки-35505
Результаты испытания ТНВД 4УТНМ-1111005-20 представлены в табл. 2.

Таблица 2 – Регулировочные параметры ТНВД 4УТНМ-1111005-20

№ секции Режим подачи топлива на холостом ходу
Qкр = 24 мм3/ц, Qхх = 28 мм3
nкр, мин-1 Qкр, мм3 nном, мин-1 Qхх, мм3
1 1400 мин-1 28 1800 31
2 1400 мин-1 25 1800 28
3 1400 мин-1 26 1800 29
4 1400 мин-1 27 1800 30

Анализ результатов испытаний (рис. 7, 8, табл.1, 2) показал, что величина погрешности измерения цикловой подачи топлива на режимах холостого хода больше, чем на режиме номинальной мощности. При этом, наименьшая погрешность измерения цикловой подачи на режимах холостого хода отмечается на номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя.


Рисунок 7 – Результаты контроля регулировки ТНВД на режиме холостого хода при n = 1400 мин-1

При испытаниях ТНВД без демонтажа с ДВС абсолютные значения измеренной цикловой подачи топлива секциями ТНВД несколько возрастают по отношению к их значениям, измеренным при испытаниях на стенде. 
Такой характер изменения величины цикловой подачи обусловлен тем, что при испытаниях ТНВД без демонтажа с двигателя, в связи с отключением из работы на режиме испытаний одной из секций насоса высокого давления, возрастает доля механических потерь в двигателе и как следствие – возрастает нагрузка на него, что вызывает реакцию регулятора насоса в сторону увеличения цикловой подачи топлива для поддержания заданного режима его работы.


Рисунок 8 – Результаты контроля регулировки ТНВД на режиме холостого хода при n = 1800 мин-1

Тем не менее можно заметить, что при испытаниях ТНВД на стенде и без демонтажа с ДВС имеет место корреляция в изменении абсолютных значений величины цикловой подачи секциями насоса на всех режимах испытаний, следовательно на основе их сравнения можно сделать заключение о техническом состоянии ТНВД в целом и необходимости его регулировки. 
Результаты испытаний показали, что меньшая погрешность изменения значений цикловой подачи топлива секциями ТНВД имеет место при частоте вращения коленчатого вала двигателя, соответствующей номинальной мощности.


Библиографический список
  1. Баширов Р.М. Топливные системы автотракторных и комбайновых дизелей – Уфа: Изд-во БашГАУ, 2004. – 232 c.
  2. Габитов И.И., Неговора А.В. Топливная аппаратура автотракторных дизелей. – Уфа: БГАУ, 2004, – 216с


Все статьи автора «Сергеев Николай Николаевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: