PL237674B1 - Układ do oceny szczelności sekcji tłoczących pomp wtryskowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest układ oceny szczelności sekcji tłoczących wysokociśnieniowych pomp wtryskowych składający się z układu generującego ciśnienie połączonego z akumulatorem ciśnienia (AC), w którym zamontowany jest czujnik ciśnienia (CC) oraz dwa zawory: zawór regulacji ciśnienia (ZRC) oraz zawór sterujący (ZS). Zawór sterujący (ZS) połączony jest z adapterem, który przystosowany jest do montażu pomiędzy korpusem, a sekcją tłoczącą badanej pompy w taki sposób, że uniemożliwia on wypływ paliwa z sekcji tłoczącej poprzez zablokowanie kanału wylotowego jednocześnie dostarczając paliwo pod wysokim ciśnieniem poprzez kanał zasilający do komory roboczej sekcji tłoczącej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do oceny szczelności sekcji tłoczących stosowanych w wysokociśnieniowych pompach wtryskowych.

Silniki spalinowe, a zwłaszcza te o zapłonie samoczynnym (ZS) są istotnym źródłem zanieczyszczeń atmosfery. Stopień intensywności emisji w tym typie silników zależy przede wszystkim od jakości przygotowanej mieszanki paliwowo-powietrznej. Pompy wtryskowe stosowane we współczesnych układach zasilania silników o ZS generują ciśnienie paliwa przekraczające nawet 3000 bar, co determinuje podział dawki na kilka części. W powszechnie stosowanych układach wtryskowych typu common rail (CR) za generowanie odpowiedniego ciśnienia paliwa odpowiedzialna jest pompa promieniowa, której element wykonawczy (najczęściej tłoczek, rzadziej nurnik) tworzy z cylinderkiem parę precyzyjną. Dokładność pasowania elementów pary precyzyjnej jest bardzo duża, dopuszczalny luz pomiędzy tymi elementami wynosi maksymalnie 2 pm. Często stosowanie paliwa o niewystarczającej jakości (niska smarność i lepkość) sprawia, że wytwarzany film smarny ma niewystarczającą grubość i dochodzi do bezpośredniego kontaktu współpracujących elementów. Problem niewystarczającej jakości paliwa okazał się znaczący już dla wcześniejszych generacji układów wtryskowych wykorzystujących pompy rzędowe, pomimo tego, że generowały one znacznie niższe ciśnienia. W określeniu stanu technicznego tego typu konstrukcji wykorzystuje się specjalne stanowiska testowe oraz procedury badawcze, które zostały opisane w normie BN-77/1301-11. Przedstawiona norma jest jednak nieaktualna, gdyż ze względu na odmienną konstrukcję i generowanie wyższych ciśnień, uwzględnione w niej założenia nie mają zastosowania dla nowszych generacji pomp. Rosnący udział procentowy pojazdów napędzanych silnikami o zapłonie samoczynnym sprawia, że problemy wynikające z pogarszania stanu technicznego elementów układu zasilania, a zwłaszcza pary precyzyjnej sekcji tłoczącej, mogą mieć istotny wpływ na niezawodną pracę układu napędowego, co powoduje zwiększenie uciążliwości dla środowiska naturalnego poprzez wzrost emisji związków toksycznych.

W przypadku pomp wysokociśnieniowych stosowanych w układach CR, już nawet krótkotrwała praca w niekorzystnych warunkach (stosowanie paliwa o złej jakości) może doprowadzić do nieodwracalnych uszkodzeń. Te natomiast bardzo często powstają w efekcie mikroskrawania współpracujących elementów prowadząc do uwalniania opiłków, które z kolei przyczyniają się do uszkodzenia pozostałych elementów układu wtryskowego. Obecnie wykorzystywane metody testowania pomp wysokociśnieniowych typu CR obejmują jedynie wyznaczenie charakterystyki wydatku pompy w zależności od jej obciążenia. Niejednokrotnie okazuje się, że pompy posiadające znamiona zużycia przechodzą te testy z wynikiem pozytywnym. W konsekwencji nie możliwe jest określenie stanu technicznego pompy poprzez przeprowadzanie testu wydatku, gdyż ze względu na charakter konstrukcji, nawet skrajnie zużyta pompa może zachowywać ten parametr w zakresie tolerancji.

Rozwiązaniem umożliwiającym ujawnienie efektów postępującego procesu zużywania się elementów pary precyzyjnej jest wykonanie testu szczelności. Biorąc pod uwagę wysoką dokładność wykonania tych elementów, w celu sprawdzenia szczelności konieczne jest wykorzystanie medium pod wysokim ciśnieniem (zbliżonym do ciśnienia generowanego podczas pracy pompy), dostarczenie go do komory roboczej sekcji tłoczącej, a następnie rejestrowanie zmiany ciśnienia w czasie.

Istotą wynalazku jest układ do oceny szczelności sekcji tłoczących pomp wtryskowych składający się z układu generującego i akumulującego paliwo pod wysokim ciśnieniem oraz wysokoczęstotliwościowego układu pomiarowego rejestrującego jego wartość. Jako generator ciśnienia wykorzystywany jest układ składający się, z co najmniej jednej powszechnie znanej pompy wysokociśnieniowej, połączony za pomocą przewodów wysokociśnieniowych z akumulatorem ciśnienia. System przewodów wysokociśnieniowych wyposażony jest w zawór kierunkowy, zapobiegający wypływowi medium roboczego z akumulatora ciśnienia. Medium robocze dystrybuowane jest za pomocą przewodu wysokociśnieniowego poprzedzonego elektrozaworem do adaptera. Istotną cechą adaptera jest to, że doprowadza on medium robocze pod wysokim ciśnieniem do komory roboczej sekcji tłoczącej oraz jednocześnie blokuje kanał wyjściowy z sekcji tłoczącej sprawiając, że jedynym ujściem medium roboczego są nieszczelności w parze precyzyjnej sekcji. Układ generujący ciśnienie podaje medium robocze do akumulatora ciśnienia do momentu otwarcia zaworu regulującego ciśnienie, który posiada programowalną charakterystykę otwarcia umożliwiającą dopasowanie maksymalnego ciśnienia do badanego układu. Ciśnienie, przy którym następuje otwarcie zaworu sterującego, zależne jest od maksymalnego ciśnienia pracy testowanej pompy. Układ pomiarowy w momencie zarejestrowania stabilizacji ciśnienia wyłącza układ generujący ciśnienie i rejestruje spadek ciśnienia w akumulatorze ciśnienia.

PL 237 674 B1

Przykładem realizacji wynalazku jest jak przedstawiono na fig. 1 stanowisko składające się z układu generującego ciśnienie UGC bazującego na pompie wysokociśnieniowej PW typu common rail napędzanej za pomocą silnika elektrycznego M z wbudowanym układem sterowania prędkością obrotową. Układ ten spiętrza medium robocze w postaci oleju kalibracyjnego w akumulatorze ciśnienia AC. W akumulatorze ciśnienia AC zamontowany jest również czujnik ciśnienia CC stanowiący razem z jednostką rejestrującą JR układ rejestrujący UR, zawór sterujący ZS połączony z adapterem A oraz programowalny zawór regulujący ZR odprowadzający nadmiar medium roboczego do zbiornika ZMR. Na fig. 2 przedstawiono adapter A zamontowany pomiędzy korpus pompy K a badaną sekcję tłoczącą ST w taki sposób, że kanał zasilający adaptera KZA połączony jest szczelnie z kanałem zasilającym badanej sekcji tłoczącej KZST, jednocześnie zaślepiając kanał wyjściowy z sekcji tłoczącej KWST za pomocą trzpienia blokady kanału wejściowego BKW.

Układ generujący ciśnienie UGC przetłacza medium robocze przez zawór zwrotny ZZ powodując wzrost ciśnienia medium roboczego w akumulatorze ciśnienia AC, dodatkowo medium robocze dostarczane jest przez zawór sterujący ZS do adaptera A, a następnie przez kanał zasilający adaptera KZA i kanał zasilający sekcji tłoczącej KZST do komory roboczej sekcji tłoczącej KRST powodując jej napełnienie, następnie zawór sterujący ZS zostaje zamknięty powodując wzrost ciśnienia w akumulatorze ciśnienia AC do poziomu ciśnienia otwarcia zaworu regulującego ciśnienie ZRC powodując wyłączenie układu generacji ciśnienia UGC, po ustabilizowaniu się ciśnienia następuje otwarcie zaworu sterującego ZS, a układ rejestrujący UR rejestruje korzystnie z wysoką częstotliwością spadek ciśnienia w akumulatorze ciśnienia AC.

Przedstawiony układ pozwala na ocenę stanu technicznego większości obecnie dostępnych typów pomp wysokociśnieniowych. W wielu przypadkach możliwe jest dokonanie pomiaru bez demontażu pompy z silnika, co wpływa na skrócenie czasu badania. Do oceny stanu technicznego testowanej pompy konieczne jest porównanie otrzymanej charakterystyki z charakterystyką przygotowaną na nowej pompie tego samego typu.

Claims (2)

1. Układ do oceny szczelności sekcji tłoczących pomp wtryskowych składający się z układu generującego ciśnienie zawierającego, co najmniej jedną pompę wysokociśnieniową połączonego za pomocą przewodu wysokociśnieniowego z akumulatorem ciśnienia, znamienny tym, że w akumulatorze ciśnienia (AC) zamontowany jest zawór zwrotny (ZZ), zawór regulacji ciśnienia (ZRC), zawór sterujący (ZS) oraz czujnik ciśnienia (CC), ponadto z akumulatorem ciśnienia (AC) za pośrednictwem zaworu sterującego (ZS) połączony jest adapter (A), przy czym konstrukcja adaptera (A) umożliwia zamocowanie go pomiędzy badaną sekcją tłoczącą (ST) a korpusem pompy (KP) w taki sposób, że kanał zasilający sekcji tłoczącej (KZST) połączony jest szczelnie z kanałem zasilającym adaptera (KZA), dodatkowo adapter (A) blokuje wypływ medium roboczego przez kanał wypływowy sekcji tłoczącej (KWST).

2. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że zawór zwrotny (ZZ) umiejscowiony jest pomiędzy pompą wysokociśnieniową (PW) a akumulatorem ciśnienia (AC) w taki sposób, że umożliwia przepływ medium roboczego jedynie w kierunku z pompy wysokociśnieniowej (PW) do akumulatora ciśnienia (AC), ponadto zawór regulacji ciśnienia (ZRC) posiada programowalną charakterystykę otwarcia umożliwiającą dopasowanie maksymalnego ciśnienia do badanego układu, dodatkowo czujnik ciśnienia (CC) razem z jednostką rejestrującą (JR) stanowią układ rejestrujący (UR).