Гаражное оборудование

     ВВЕДЕНИЕ

     В связи с постоянным ростом цен  на автомобильное топливо, когда  расходы на топливо становятся определяющими  в себестоимости автомобильных  перевозок, все большую актуальность приобретают вопросы контроля топливной  экономичности автомобилей как  в автотранспортных предприятиях, так и при эксплуатации автомобилей личного пользования.

     Современное технологическое оборудование для  диагностирования топливной аппаратуры автомобилей предполагает высокий  уровень автоматизации устройств  и систем, входящих в его состав; минимальную погрешность измерения; простоту эксплуатации, что влияет на эффективность работы предприятий автосервиса. Методы тестового диагностирования приборов системы питания давно и успешно применяются в автотранспортных предприятиях, используя при этом различные стенды и приборы российского и зарубежного производства. Несмотря на существенное конструктивное отличие приборов и стендов для поэлементного диагностирования, карбюраторов, бензонасосов, форсунок и т.п., перечень используемых диагностических параметров и принцип работы большинства приборов и стендов аналогичны. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 Анализ существующих конструкций.

     Расход  топлива при эксплуатации автомобиля определяет его топливную экономичность, которая зависит от многих причин, основными из которых являются техническое состояние приборов системы питания и других систем двигателя, а также условия эксплуатации автомобиля.

     Начнем  с проверки и регулировки топливных  насосов. Топливный насос проверяют на максимальное давление, создаваемое им, и производительность. Эти параметры работы топливного насоса определяют непосредственно во время диагностирования системы питания на двигателе или на снятом с двигателя насосе, используя специальную установку. Их значения сравнивают затем с указанными в технической характеристике.

     Для проверки работы топливного насоса на двигателе выполняют следующие  операции: прогревают двигатель до устойчивой работы на холостом ходу; останавливают  двигатель и, отсоединив шланг от карбюратора, присоединяют к нему манометр с пределами измерения 0-0,16 МПа; пускают двигатель и лают ему поработать около 20-30с на холостом ходу; по шкале манометра определяют давление, создаваемое топливным насосом. Если насос не обеспечивает необходимого давления и имеет производительность ниже нормы, то это свидетельствует о его неисправности или неправильном регулировании и износе привода. Давление и производительность насоса снижаются при ослаблении упругости пружины диафрагмы и значительном износе конца рычага привода; что вызывает уменьшение хода диафрагмы.

     При отсутствии видимых неисправностей насоса определяют прибором (рис. 1), позволяющем определить: максимальное давление, создаваемое насосом; скорость падения давления после прекращения работы насоса; производительность насоса за 10 ходов привода; количество ходов, необходимых для подъема насосом топлива на высоту 400мм. На этом же приборе проверяют герметичность клапанов насоса. 

     Таблица 1- Стенды для диагностики топливной системы автомобиля

     Широкое распространение в автотранспортных предприятиях нашей страны нашли стенды венгерского производства типа МБКВ-II,    «Карбутест»    и   др.    Стенд   МБКВ- II    (рис. 2) предназначен для поэлементного тестового диагностирования приборов системы питания карбюраторных двигателей и позволяет определить техническое состояние карбюратора и бензонасоса. Данный стенд оборудован двумя измерительными системами, одна из которых заполнена дистиллированной водой , вторая дизельным топливом .

     Эта система имеет топливный бак, заполненный дизельным топливом или керосином; вакуумметр; манометр; запорные краны; двухходовый кран; гнезда для подключения топливопровода к карбюратору и эталонного жиклера для диагностирования производительности бензонасосов. Для принудительной циркуляции топлива в этой системе используется проверяемый бензонасос с приводом от электродвигателя стенда. При этом на стенде предусмотрена возможность регулировки механизма привода в зависимости от типа проверяемого бензонасоса.

     Также для проверки топливной аппаратуры используются диагностические комплексы и мотор тестеры. Комплекс диагностический, мод. КАД-300 (рис. 3). Предназначен для регулировки бензиновых и дизельных двигателей легковых, грузовых автомобилей и автобусов (кроме агрегатов системы впрыска топлива). Заменяет: анализатор К-518.03, дизель-тестеры К-295 и К-296, осциллограф К-523.

     Комплекс  оснащен современным IBM-компьютером, осциллографом, легкосъемными датчиками, индикатором, принтером. Диалог оператора происходит с помощью обычной клавиатуры, цветного монитора в цифровой и графической форме. На экран выводится режим работы автомобиля, показания, диаграммы, осциллограммы, базы данных, справки и т.д.

     Таблица 2 - Основные параметры Комплекса мод. КАД-300

     Предназначен  для диагностирования бензиновыми  дизельных двигателей с числом цилиндров  от 2 до 8. Кроме того, М2-2 позволяет  контролировать параметры впрыска  топлива, подключаться к диагностическому разъему различных автомобилей.

     AVL 865 - переносной компактный мотор тестер с программным обеспечением для автоматизированной проверки электрических цепей и электронных компонентов двигателя и автомобиля. Сочетает в себе три прибора: автотестер, мультиметр и двухканальный осциллоскоп, позволяет диагностировать любые бензиновые и дизельные двигатели, запоминать и выводить результаты   на   жидкокристаллический   дисплей   в   цифровой   и аналоговой форме. Имеет возможность вывода результатов на принтер.

     Таблица 3-Основные параметры некоторых мотор тестеров 

     Таблица 4- Стенды для проверки дизельной топливной аппаратуры

     Стенды  предназначены для контроля и  регулировки топливной аппаратуры автомобильных и тракторных дизелей, а именно рядных и V-образных топливных насосов высокого давления путем контроля следующих характеристик:

     - количество и равномерность подачи  топлива;

     - частоты вращения вала ТНВД;

     - давления открытия нагнетательных  клапанов;

     - углов начала и конца впрыска  топлива по повороту вала ТНВД  и чередования подачи по секциям;

     - характеристики автоматической  муфты впрыска.

     Существует  также современное оборудование для контроля электробензонасосов. Американская фирма Associated Fuel Pomp Systems Corporation (AFCO), г. Андерсон, штат Южная Каролина, специализируется на изготовлении электрических топливных насосов, устанавливаемых в топливном баке, которые она поставляет в качестве комплектующих изделий как американским, так и иностранным изготовителям автомобилей. Ежемесячно выпускается несколько сотен тысяч таких агрегатов. Поскольку к их качеству предъявляют очень высокие требования, важнейшее место в технологическом процессе изготовления насосов занимают контрольные операции, выполняемые в заводской лаборатории фирмы. Недавно руководство обновило оборудование этой лаборатории.

     При прежнем контрольном оборудовании установка в требуемое положение  и центровка проверяемых деталей, производимые перед их изменением и. проверкой, занимали много времени  и требовали от оператора прилежности  и мастерства. Операторы работали за столом, установку деталей производили вручную.   При   этом   положение   каждой   детали   приходилось корректировать несколько раз, прежде чем деталь его занимала так, что можно было приступать к контролю. На выполнение этих установочных операций на каждую деталь затрачивалось в среднем три минуты. Когда через лабораторию проходит ежедневно несколько тысяч деталей, такие затраты времени существенно влияют на общую производительность завода, Кроме того, прежнее оборудование, применяемое на фирме AFCO, не могло производить автоматизированный учет и документацию, необходимые для улучшения организации и технологии производства. Учет приходилось вести вручную, что увеличивало дисперсию данных, создаваемую индивидуальными особенностями операторов, и снижало надежность получаемых данных.

     Поэтому была поставлена задача усовершенствовать  процесс технического контроля так, чтобы он легко осуществлялся  операторами, с меньшими затратами  времени, и давал более точные и надежные результаты. Для этого прежнее контрольное оборудование было заменено новейшими автоматизированными электронными системами, закупленными у фирмы Carl Zeiss/TSK, г. Миннеаполис, штат Миннесота. Новые системы имеют графические дисплеи интерактивной связи с оператором с пиктограммами (icons) и спускающимся меню, руководствуясь которым пользователь, даже невысокой квалификации, может без труда в правильной последовательности выполнить весь контроль деталей.

     Так, для проверки плоскости коллектора якоря электродвигателя топливного насоса, нарушение которого ведет  к преждевременному износ его щеток и ухудшению их контакта с якорем, используется устройство Surfcom (Pиc. 8). Оно обладает программной функцией корректировки положения, которая автоматически устанавливает деталь в положение, требуемое для его проверки. К устройству придается магнитная призма, удерживающая проверяемые цилиндрические детали в положении, перпендикулярном оси Z. Оператор устанавливает коллектор якоря на призму, после чего с помощью мыши или джойстика манипулирует пробником, перемещая его по поверхности детали, что воспроизводится на дисплее компьютера в виде линии. Промежутки на поверхности регистрируются как «провалы» линии. Пользуясь программной функцией «исключения данных» , оператор может выбрать и исключить из общего замера те участки сканирования поверхности, которые ему не требуются. Он выбирает начальную и конечную точки линии и дает устройству команду на выполнение функции корректировки положения, которая располагает эти две точки на одинаковой высоте по оси Z. «Одна только функция корректировки положения, которой обладает устройство Surfcom , экономит оператору много времени, не говоря уже об освобождении его от скрупулезной работы по установке проверяемых деталей» - сказал Дж. Уайт, технолог фирмы AFCO. Теперь навесь процесс установки, измерения и оценки параметров коллектора затрачивается несколько минут. 

     Рисунок 8 – Внешний вид устройства Surfcom 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 Разработка стенда диагностики.

     2.1 Назначение и устройство.

     Задача  нашего проектирования - создать стенд, который мог бы диагностировать  параметры бензонасосов и форсунок на производительность. На нашем стенде можно проверить бензонасосы  и электробензонасосы бензиновых двигателей, а также насос низкого давления и форсунки дизелей. Весь наш стенд можно разделить на четыре части. В самой верхней части расположены индикаторы давления и производительности, а также расположен 12-дюймовый дисплей. На правой панели расположены четыре кнопки, регулирующие открытие электромагнитных клапанов. Во второй части встроена рампа с четырьмя форсунками, к которой непосредственно подключен электробензонасос. Между ЭБН и рампой форсунок расположен электромагнитный клапан, который позволяет разъединить две ветви: от ЭБН до рампы и от ЭБН до ПРТ. Рабочая жидкость с форсунок стекает в мерные мензурки. Мензурки переворачиваются и керосин стекает в сливной жёлоб, а затем в бак. Третья часть - часть, к которой подсоединяются испытуемые насосы. Внутри третьей части расположен вал со шкивом, который при помощи ременной передачи приводится во вращение электродвигателем. Кроме того, в третьей сборке расположен преобразователь расхода топлива (ПРТ), который и выполняет основную функцию нашего стенда. Основные параметры и функциональные возможности ПРТ записаны в таблице 6. Самая нижняя часть - так называемый бак, из которого насосы качают керосин, и в который производится слив этого керосина. По жидкостной магистрали после каждого испытуемого насоса расположены датчики давления. 
 
 
 
 

     2.2 Принцип работы

     Рассмотрим  принцип работы нашего стенда:

      1) Проверяем обычный бензонасос. Прикручиваем его к стенду. При помощи электродвигателя и ременной передачи приводится в движение вал, который при помощи кулачка и штока приводит насос в рабочее состояние. При нажатии кнопки на правой панели стенда открываются два электромагнитных клапана: при входе в насос и при входе в ПРТ. Рабочая жидкость проходит через преобразователь и сливается обратно в бак. Результат выводится на цифровую индикацию. Также на индикацию выводится и давление, замеренное датчиком.

     2) Насос низкого давления проверяется  точно также, только при нажатии  кнопки на правой панели открыты  два других клапана.

     3) При проверке электробензонасоса  принцип работы тот же.

     4) Когда мы проверяем форсунки , электробензонасос отключен от ПРТ (клапан закрыт), а открыт другой клапан, связывающий ЭБН с рампой форсунок. Открытие клапанов производится нажатием кнопки на правой панели верхней части стенда. Форсунки падают рабочую жидкость в мерные мензурки. Засекается время и замеряется объём жидкости в мензурке. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.3 Расчет длины трубопровода

     Длину трубопровода будем рассчитывать исходя из габаритных размеров нашего стенда диагностики. Соединять внутренние элементы будем при помощи гибкого шланга. Общая длина трубопровода будет складываться из расстояний между элементами стенда:

     1. Между баком и электробензонасосм  ~514мм.

     2. Между баком бензонасосом ~514 мм.

     3. Между баком и насосом низкого  давления ~470мм.

     4. Между электробензонасосом и рампой форсунок ~ 350мм.

     5. Между бензонасосом и ПРТ ~150мм.

     6. Между ТННД и ПРТ ~150мм.

     7. Между рампой форсунок и ПРТ  ~100мм.

     8. Между ПРТ и баком ~360мм.

     9. Между сливом с рампы форсунок  и баком ~420мм.

     Таким образом, общая длина трубопровода будет не менее 2300мм (L=2300mm).

     Внутренний  диаметр шланга будем брать примерно 10мм. (d=10мм).

     Следовательно, по формуле объема цилиндра можно  рассчитать объем пульсирующей в  трубопроводе жидкости:

     V = π R² H = π (d/2)² L.                                                                          (1)

     V = 3.14 (10/2)² 2300= 180550мм³.

     Бак будем брать объемом 24л.

     Размер  бака - 400x300x200 мм. 
 
 
 
 
 
 

     2.4 Расходомеры топлива.

     Существует  ряд приборов, при подключении  к которым можно произвести замер  расхода топлива. Эти приборы  называются расходомеры топлива.

     Для измерения расхода топлива применяют  колбовые расходомеры; счетчиковые расходомеры (лопастные, поршневые, с овальными и цилиндрическими шестернями); расходомеры, основанные на струйном методе измерения, переменном перепаде; тахометрические; электромагнитные, ультразвуковые и другие типы (Таблица 4).

     Таблица 5 - Основные характеристики расходомеров топлива.

     Наиболее  широко применяют объемные колбовые расходомеры. К их числу относят  отечественные расходомеры К-516.02, КИ-8940, расходомеры UZP-3 и UZP-6 (ПНР), Мотекс (ЧССР) и др. Принцип работы расходомеров этого типа практически одинаков.

     Расходомер  типа К-516.02 имеют очень узкий диапазон измерения расхода топлива. Конструктивная их реализация осложнена высокими требованиями к точности радиуса петли и  внутреннего диаметра трубопровода. Примером расходомера переменного перепада является также расходомер дроссельного типа , например КИ-8940. Эти расходомеры широкого применения не получили.

     Более широко применяют поршневые расходомеры . К числу их относится расходомер Фловторник 205 (Швейцария), обеспечивающий измерение суммарного и мгновенного расходов топлива, а также расхода за задаваемые интервалы времени или пробега. Расходомер состоит из четырехпоршневого датчика и электронного блока. Дополнительно в комплект расходомера входит специальная приставка, которая обеспечивает измерение расхода топлива у дизельных двигателей.

     В отечественной практике применяют  ротаметрические расходомеры топлива, к числу которых относится  КИ-12371. Этот расходомер предназначен для  измерения мгновенного и среднего расхода топлива. Он отличается простотой и надежностью в эксплуатации, низкой трудоемкостью диагностирования.

     Широко  применяют тахометрические расходомеры, к числу которых относятся  расходомеры КИ-13967, К-427 и др. Расходомер топлива КИ-13967 основан на принципе преобразования скорости потока топлива в частоту вращения одноопорной крыльчатки.

     К числу перспективных можно отнести  струйные, вихревые, ультразвуковые и  тепловые расходомеры топлива. Принцип  работы струйных расходомеров заключается  в следующем. Направленная струя рабочей жидкости взаимодействует с препятствием (например, плоской перегородкой). Усилие, действующее на препятствие со стороны струи, пропорционально расходу рабочей жидкости. Примером струйного расходомера является механотронный расходомер.

     Принцип работы вихревого расходомера основан на завихрении потока топлива (и другой жидкости) с последующим измерением частоты пульсации давления, которая определяет скорость и соответственно расход топлива. К расходомерам этого типа относятся расходомеры, основанные на эффекте Кармана. Принцип их работы заключается в измерении частоты появления вихрей, создаваемых телом обтекания, помещенным в поток жидкости.