Дипломная (вкр): Усовершенствование технологических процессов диагностирования и восстановления форсунок впрыскивания бензина

 , (4.9)

где Р0 - гидростатическое давление;

r0 - начальное значение радиуса пузырька;- значение радиуса пузырька в рассматриваемый.

Полное замыкание пузырька при гидростатическом давлении происходит за время

. (4.10)

Отсюда видно, что для смыкания кавитационных пузырьков необходимо полностью определенное время. Например, при нормальном давлении время смыкания газового пузырька радиусом 0,05мм в воде равно 5 мкс.

.4.3 Влияние резонансной частоты преобразователя

Одним из важных факторов в повышении интенсивности ультразвуковой кавитации является выбор резонансной частоты преобразователя. Испытания показали, что эффективный диапазон частот находится в пределах 18 - 44 кГц. Сильное повышение частоты ультразвуковых колебаний нежелательно, потому что большой частоте кавитационный пузырек не успевает вырасти до определенных размеров и его энергия при смыкании значительно снижается. Кроме этого, при большой частоте остается парогазовое давление, которое препятствует быстрому смыканию пузырьков. Уменьшать частоту так же неуместно. Во-первых, возникает диффузия парогазовой смеси в кавитационных пузырьках, во-вторых, радиус пузырька увеличивается до такой степени, что при его смыкании снижается эффективность кавитации. Немаловажно и то, что при низких частотах образовываются громкие звуки. Так, наиболее целесообразными и одновременно эффективными являются частоты 18 - 44 кГц. Некоторые специалисты предлагают использовать одновременно низкие и высокие частоты ультразвукового диапазона. По их мнению, это выгодно тем, что кавитационные пузырьки, которые образуются на низких частотах, получают большое ускорение под действием гидродинамических потоков, образованных высокими частотами.

.4.4 Влияние химических свойств промывочной жидкости

Качество ультразвуковой очистки во многом зависит и от химических свойств растворителей. При ультразвуковой очистке применяют разные виды промывочной жидкости, которые могут быть агрессивными или неагрессивными к обрабатываемым деталям. Важным фактором, влияющим на качество и время ультразвуковой очистки является правильный выбор моющей среды. Моющая среда должна иметь как можно большей химической активностью по отношению к загрязнениям. Чистую воду, несмотря на её большую кавитационную способность, применять для ультразвуковой очистки нецелесообразно. Более эффективны водные растворы щелочей, солей, кислот с добавлением разных поверхностно - активных веществ. Наиболее высокая растворяющая способность у органических растворителей. Например, минеральные масла хорошо растворяются в углеводных растворах; растительные масла, канифоль - в спирте. Достоинством органических растворителей является их химическая инертность к металлическим поверхностям, что имеет огромное значение при заключительных операциях очистки. Органические растворители хорошо проникают в зазоры, щели, отверстия, растворяя в них загрязнения. Недостатком органических растворителей является необходимости их частой регенерации, потому что загрязнение самого растворителя в значительной мере отображается на качестве очистки. Кроме этого, органические растворители не желательно использовать, так как их пары негативно влияют на организм человека. Наиболее перспективными из органических растворителей является фреоны, а именно хлористый метилен, и трифтортрихлорэтан, который хорошо растворяет загрязнения. Низкий уровень поверхностного натяжения фреонов позволяет очищать детали сложных форм.

.4.5 Влияние температуры жидкости

Эффективность очистки и кавитационная эрозия зависят от температуры жидкости, в которой происходит очистка. При повышении температуры растет давление паров и газов в кавитационных пузырьках и уменьшается сила удара при их смыкании. При этом растворенность газов в жидкости уменьшается и увеличивается количество кавитационных пузырьков и соответственно число ударов в единицу времени.

Эти противоположно действующие факторы и обуславливают оптимальный температурный интервал влияния кавитации на процесс очистки. Для каждой среды существует определенная температура, при которой эрозия достигает максимума. Наибольшее влияние на очистку в органических растворителях кавитация делает при температуре 15 - 20оС. При низких температурах загрязнения растворяются хуже. Наиболее благоприятной для эффективного действия ультразвуковой кавитации является температура рабочей жидкости 15 - 25 оС. Нужно отметить, что при снижении температуры ниже 15 оС нежелательно, так как на поверхности деталей может конденсироваться влага, что может привести к коррозии. Оптимальной температурой раствора при очистке стальных шлифованных деталей от жидкого машинного масла является 40 - 50 оС. Это подтверждается и тем, что при этих температурах возникает максимальная кавитация. А при очистке, например, деталей от полировочной пасты необходимо повысить температуру растворителя до 60 оС, потому что при этой температуре вязкость пасты уменьшается и облегчается её удаление.

С повышением температуры жидкости растворенность газов, которые находятся в жидкости и давление воздуха Р, в полости падает. При повышении температуры снижается порог кавитации, что приводит к увеличению числа кавитационных пузырьков и интенсивности процесса очистки. Вместе с этим в связи с повышением количества воздуха в пузырьках повышается их сжатие, что приводит к повышению интенсивности ударных волн и тем самым к повышению эрозии. При дальнейшем повышении температуры повышается количество воздуха в следствии значительного повышения давления насыщенного пара, давление в средине пузырька при максимальном радиусе увеличивается и ударная сила, у вместе с ней и эрозия. Опыты, проведенные при различных условиях, показали, что как эрозия, так и качество очистки сильно зависят от температуры рабочей жидкости, при этом существует определенный максимум при температуре 49 - 54оС.

.5 Механизм разрушения загрязнений при помощи ультразвука

Разрушение загрязнений и пленок с помощью ультразвука можно условно разделить на 5 разновидностей: отслаивание, эмульгирование, эрозия, гидроабразивное отслаивание и растворение. Факторы, из которых состоит механизм разрушения, так же несколько: кавитация, радиационное давление, акустические эффекты. Разрушение, отделение и растворение плёнки загрязнения при ультразвуковой очистке происходит в результате совместного действия химически активной среды и факторов, которые возникают в среде, под действием ультразвуковых колебаний.

Технология ультразвуковой очистки распространена в различных областях промышленности. При помощи ультразвука сегодня очищают различные металлические, стеклянные, керамические, и другие детали. Разнообразие факторов, влияющих на специфические эффекты, которые обеспечивают очистку, указывает на сложность самого процесса.

Все действия, по очистке форсунок происходят по следующей схеме:

1) Проверка форсунок на двигателе методом отключения цилиндров.

2) Контрольная проверка на установке:

в статическом режиме;

в динамическом режиме;

) Восстановление форсунок на установке.

) Контрольная проверка после очистки на установке:

в статическом режиме;

в динамическом режиме.

Звуковые волны являются носителями энергии. Общее количество энергии, которое источник звука излучает в окружающее пространство за единицу времени, характеризует звуковую мощность источника. Звуковую мощность измеряют в Ватах.

Следует отметить, что для электроакустического преобразователя акустическая мощность меньше подводимой электрической мощности. Коэффициент полезного действия громкоговорителя динамического типа небольшой и составляет несколько процентов.

Использование децибел в акустике создает ряд неудобств. Интенсивность звуков, с которыми приходится иметь дело в современных условиях, могут отличаться в сотни миллионов раз - от тихого шепота до рева ракетных двигателей. Такой диапазон изменения акустических величин создает большие трудности при сопоставлении абсолютных значений. Использование логарифмических единиц существенно облегчает эту задачу, поскольку существенно сужается диапазон численных значений. Вторым, не менее важным обстоятельством, которое благоприятствовало широкому использованию децибел в акустике, объясняется способностью нашего уха воспринимать звуки, интенсивность которых различается в миллионы раз. Громкость звука при оценке его на слух возрастает приблизительно пропорционально логарифму интенсивности или звуковому давлению. Таким образом, уровень этих величин, выраженный в децибелах, достаточно близко отвечают громкости, воспринимаемой ухом.

.6 очистка с демонтажем путем «проливки» форсунок очищающей жидкостью, и обеспечение условий кавитации

Такая очистка проводится на специальном стенде, что, как правило, совмещен со стендом проверки форсунок. Система управления стенда имитирует работу инжекторов на двигателе с той лишь разницей, что вместо топлива через форсунки протекает промывочная жидкость. Оператор, управляя частотой электрических колебаний клапана инжектора, помогает возникновению в канале подачи топлива кавитации. В результате происходит эффективное разрушение загрязнений каналов форсунки и промывки её сетчатого фильтра. Момент возникновения кавитации определяется визуально - выходящий из форсунки факел из - за шлаков преобретает коричневый оттенок.

Следует отметить, что данный метод по качеству очистки уступает ультразвуку и может использоваться как дополнительный.

Также некоторые стенды имеют функцию так называемой обратной промывки форсунок. Форсунки устанавливаются на стенд «вверх ногами» и из них вымываются остатки отложений, которые остались после применения других способов (например, ультразвуковой очистки). Как правило, функция обратной промывки применяется только для форсунок с верхней подачей топлива.

При приобретении стендов проверки/очистки форсунок обязательно уточнить, какие адаптеры входят в комплект. Так, например, некоторые стенды имеют адаптеры только для форсунок с вертикальной подачей топлива и не могут быть использоваться для форсунок, которые имеют боковую подачу.

После применения каждого из двух методов (связанных с демонтажем форсунок) рекомендуется ещё раз продуть каждую форсунку, а потом снова проверить все гидравлические параметры работы форсунок по схеме описанной выше. Форсунки, которые не достигли после очистки необходимых параметров проходят повторную очистку (с обязательной проверкой), или подлежат замене.

Отмечу, что одна технология очистки может заменить другую. Задача серьёзной станции иметь все необходимое оборудование и знать, в какой ситуации, какая технология наиболее эффективная. Также необходимо добавить, что уже появилось оборудование, в котором совмещаются несколько способов очистки и проверки.

5.     
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ПРЕДЛОЖЕННЫХ МЕТОДОВ

Для повышения продуктивности предложенного метода на были протестированы 3 комплекта форсунок. Форсунки восстанавливались двумя способами. Первый способ - очистки под давлением. Второй способ - безнасосный. При восстановлении форсунок применяли два режима: статический и динамический, описанные выше. При проведении эксперимента использовались различные типы жидкости, как отечественного, так и зарубежного производства. Все восстанавливающие воздействия на форсунки проходили по следующей схеме:

1) Проверка ДВС методом отключения цилиндров.

) Контрольная проверка на установке в статическом режиме.

) Восстановление форсунок на установке.

) Заключительная контрольная проверка на установке в статическом режиме.

Схема восстановительного процесса, для всех комплектов форсунок одинаковая. С начала на автомобиле проводилась проверка методом отключения цилиндров двигателя. Затем рампа с форсунками снималась и устанавливалась на установку, выполнялась контрольная проверка. В этом режиме работает насос и форсунки находятся в постоянно открытом состоянии путем подачи на обмотку постоянного напряжения. Восстановление форсунок происходит в динамическом режиме когда форсунки работают в реальном режим, то есть в импульсном режиме, когда на их обмотки импульсами подается напряжение, которое приводит в движение электромагнит.

Метод представляет собой следующую последовательность операций:

) снятие рампы с автомобиля для того, чтобы уменьшить число операций

) установка форсунок на установку, при этом фильтры с форсунок не вынимают.

) включение насоса для контрольной статической проверки на 30 секунд и для восстановления форсунок в динамическом режиме. Включение установки с работающим насосом. После очистки производим контрольную проливку, которая покажет, улучшилась ли пропускная способность каждой форсунки или нет. Подставляем мерные колбы под форсунки для учета объема налитого каждой форсункой.

Схема восстановления форсунок безнасосным методом похожа с восстановлением при помощи насоса. 1,2 пункты идентичные. Фильтры с форсунок не вынимают.

) произвести контрольную проверку форсунок в статическом режиме при помощи насоса

) отключить насос, так как он используется только для статической проверки форсунок. Сбросить давление путем включения форсунок. Через открытые форсунки топливо с рампы сольется, давление уменьшится и достигнет уровня атмосферного, при этом рампа будет наполнена технологической жидкостью.

) устанавливаем колбы и включаем режим очистки и подбираем частоту.

) подставляем мерные ёмкости, включаем насос, чтобы произвести контрольную статическую проливку на параметр продуктивности форсунок.

Бажано вибрати два режими динамічної проливки:

) мінімальна частота і мінімальна подача;

) середня частота і середня подача.

Режим максимальной мощности отвечает продолжительности впрыскивания 6 - 8 мс при частоте прохождения импульсов 100 Гц. Режиму максимальной частоты отвечает продолжительность 2 мс при частоте 270 - 300 Гц. Минимальная частота и минимальная подача соответствует продолжительности 2 мс и частоте 15 Гц.

Очистка форсунок производилась различными составами жидкостей. Виды технологических жидкостей:

) сольвент каменноугольный;

) сольвент нефтенной;

) моющая жидкость Wynn's

Предлагается метод профилактического воздействия на форсунки, который подтвержден экспериментально, расчетным путем, приедложенная методика и установка, основана на этом принципе.

Форсунки, как и другие элементы системы топливоподачи, часто загрязняются и выходят из строя. Форсунки являются узлом, который подлежит восстановлению, поэтому ниже описана установка для восстановления форсунок.

Составными частями установки являются: рампа с форсунками, мерные ёмкости, специальные адаптеры, электронный блок управления для подачи управляющих импульсов на форсунку и максимальную частоту открытия клапана. Такие узлы должна иметь установка для реализации на ней следующих режимов:

) статический режим, при котором проверяют статическую продуктивность форсунки, при постоянно действующем напряжении на форсунках одновременно проливают их все в мерные сосуды за 30 секунд и определяют, какое количество жидкости вылилось в ёмкость. Этот режим необходим как способ контроля.

) динамический режим, при котором проливают форсунки, регулируя при этом продолжительность управляющих импульсов и частоту. Это режим восстановления.

В динамическом режиме на форсунку подают импульсы дискретно. Определить продуктивность в дискретном режиме не удается, зато можно проследить за равномерностью подачи форсунками в динамическом режиме, это не динамическая продуктивность - это проверка на равномерность подачи при динамическом режиме.