RU2785434C1 - Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки - Google Patents

Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки Download PDF

Info

Publication number
RU2785434C1
RU2785434C1 RU2022120032A RU2022120032A RU2785434C1 RU 2785434 C1 RU2785434 C1 RU 2785434C1 RU 2022120032 A RU2022120032 A RU 2022120032A RU 2022120032 A RU2022120032 A RU 2022120032A RU 2785434 C1 RU2785434 C1 RU 2785434C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
nozzle
tank
pressure
fuels
Prior art date
Application number
RU2022120032A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2785434C9 (ru
Inventor
Денис Александрович Уханов
Илья Дмитриевич Глазунов
Константин Васильевич Шатанов
Игорь Иванович Крикун
Руфат Исмаилович Алибеков
Original Assignee
Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" filed Critical Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации"
Publication of RU2785434C1 publication Critical patent/RU2785434C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2785434C9 publication Critical patent/RU2785434C9/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств дизельных топлив. Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки содержит бак (1) для испытуемого топлива, установленные последовательно по потоку топливный фильтр (3) тонкой очистки, ТНВД (4) с сервоприводом (5) и форсункой (6) на входе в мерный цилиндр (7) с датчиком (8) уровня топлива. Установка содержит бак (12) для контрольного топлива, подключенный к топливопроводу параллельно баку (1) для испытуемого топлива через запорный клапан (13), датчики (14, 15) плотности испытуемого и контрольного топлив, датчик (16) перепада давления на топливном фильтре (3) тонкой очистки. Запорный клапан (17) установлен после топливного фильтра (3) перед точкой подключения к всасывающему участку топливопровода. Программный блок (9) связан с упомянутыми датчиками, реле (11) времени, с сервоприводом (5) и регистратором (18) значения эффективного проходного сечения форсунки (6). Технический результат заключается в обеспечении высокой точности и уменьшении трудозатрат определения эффективного проходного сечения форсунки. 1 ил.

Description

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств дизельных топлив на лабораторных установках с использованием автоматизированных систем управления технологическими процессами оценки качеств топлив, как создаваемых новых, так и модернизируемых, а также может быть использовано при испытании топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно форсунок.
Для надежной работы дизельных двигателей применяемые топлива не должны вызывать значительных отложений нагара, лака и осадков на деталях камеры сгорания и системы питания. Для дифференцированной оценки склонности дизельных топлив к отложениям в двигателе определяют комплексные показатели, характеризующие склонность к нагарообразованию, склонность к отложениям на деталях впрыска топлива и термическую стабильность [1 - Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив / А.А. Гуреев, Е.П. Серегин, B.C. Азев. - М: Химия, 1984, С. 110].
Склонность к отложениям - эксплуатационное свойство, характеризующее способность нефтепродукта образовывать жидкие и твердые отложения [2 - Энциклопедия химмотологии / Н.Н. Гришин, В.В. Середа. - М.: Издательство «Перо», 2016, С. 565].
Отложения в двигателе образуются в результате окисления топлива кислородом воздуха и загрязнения продуктами износа, коррозии, неполного сгорания и примесями, поступающими с воздухом. Количество отложений и их влияние на работу двигателя зависят от физико-химических свойств топлива, конструкции системы смесеобразования и условий эксплуатации двигателя, определяющих его температурный режим [3 - Химмотология горючесмазочных материалов / А.С. Сафонов, А.И. Ушаков, В.В. Гришин. - СПб.: Изд-во НПИКЦ, 2007, С. 120].
Для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки используют моторные стенды, оснащенные соответствующими датчиками и измерительной аппаратурой. Сущность оценки заключается в проведении испытаний испытуемого образца топлива на моторном стенде с двухцилиндровым ДВС в течение 6 часов на режиме максимального крутящего момента, снятии и разборки форсунки и определении величины эффективного проходного сечения форсунки до и после испытаний по данным их прокачки на специальном гидростенде [1 - С. 113-114]. Таким образом, для подтверждения достоверности полученных результатов испытаний по оценке склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки на полноразмерном ДВС необходимо получить результаты и на лабораторной установке.
Перед авторами стояла задача разработать установку для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки с использованием электронных устройств для повышения точности определения величины эффективного проходного сечения форсунки.
При просмотре источников патентной и научно-технической литературы были выявлены технические решения, позволяющие оценить возможность использования их в разрабатываемой установке.
Так известно устройство для определения эффективного проходного сечения форсунок для дизельных топлив, содержащее топливный бак, топливный насос высокого давления с электроприводом, манометр, распределитель, нагнетательный и сливной топливопроводы, секундомер, испытываемую форсунку, а также гидропневмоаккумулятор. Распределитель размещен между электронасосом и гидропневмоаккумулятором, причем выход электронасоса сообщен нагнетательным топливопроводом с входом гидропневмоаккумулятора, а выход гидропневмоаккумулятора сообщен сливным топливопроводом с испытываемой форсункой [4 - РФ Патент 2489596, F02M 65/00].
Эффективное проходное сечение форсунки - геометрическая площадь поперечного сечения каналов исследуемого элемента коэффициента расхода.
Недостатком данного устройства является низкая точность определения эффективного проходного сечения форсунок из-за сложности обеспечения достаточного потока топлива на входе в топливный насос высокого давления, отсутствие контроля плотности топлива и возможности настройки частоты вращения топливного насоса высокого давления в процессе испытания при падении давления на входе форсунки.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является установка, реализующая способ оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений в инжекторах систем впрыска, содержащая расходную емкость, бензонасос, топливопровод, топливный фильтр, распределитель потока, форсунка (инжектор0, топливосборник с мерной шкалой, датчик давления, регулятор давления, программный блок, реле времени [5 - РФ Патент 2368899, G01N 33/22, F02M 65/00, G01M 15/00 - прототип].
Недостатком данного устройства является ограниченная область применения (только для автомобильных бензинов), низкая точность определения эффективного проходного сечения форсунок из-за сложности обеспечения достаточного потока топлива на входе в топливный насос высокого давления, отсутствие учета влияния плотности топлива и замера величины изменения забивки топливного фильтра тонкой очистки, а также возможности настройки частоты вращения топливного насоса высокого давления в процессе испытания при падении заданного давления на входе форсунки.
Технический результат изобретения - расширение номенклатуры устройств для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях системы питания без снижения требований результатов по точности определения эффективного проходного сечения форсунки с одновременным снижением трудоемкости.
Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки, содержащая бак для испытуемого топлива, к которому подключен топливопровод с установленными последовательно по потоку топливным фильтром тонкой очистки, топливным насосом высокого давления, связанным с сервоприводом и форсункой на входе в мерный цилиндр с датчиком уровня топлива, пролитого через форсунку, программный блок, связанный соответствующими входами с датчиком давления в нагнетательном участке топливопровода, датчиком уровня топлива в мерном цилиндре и реле времени, а выход программного блока соединен с сервоприводом топливного насоса высокого давления, согласно изобретению, установка дополнительно содержит бак для контрольного топлива, подключенный к топливопроводу параллельно баку для испытуемого топлива через индивидуальный запорный клапан, датчики плотности испытуемого и контрольного топлив, каждый из которых установлен в соответствующем баке и подключен к соответствующим входам программного блока, датчик перепада давления на топливном фильтре тонкой очистки, связанный с входом программного блока, и запорный клапан, установленный после топливного фильтра тонкой очистки перед точкой подключения к всасывающему участку топливопровода, при этом один из выходов программного блока подключен к дополнительно введенному регистратору значения эффективного проходного сечения форсунки.
На фиг. 1 представлена блок-схема установки для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки. Для пояснения работы установки приняты следующие обозначения: τ - время прокачки топлива через форсунку; Рзад. - заданное значение давления в топливопроводе (на входе в форсунку); Р - текущее значение давления в топливопроводе (на входе в форсунку); ρдт- плотность испытуемого дизельного топлива; ρкт - плотность контрольного топлива; Н - высота уровня топлива в мерном цилиндре.
Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки содержит бак 1 объемом три литра, заполненный испытуемым дизельным топливом, к которому подключен топливопровод 2 с установленными последовательно по потоку топливным фильтром 3 тонкой очистки со сменным фильтрующим элементом с пропускной способностью 50 кг/ч (например, 7508.451179.000), топливным насосом 4 высокого давления шестеренчатого типа с рабочим объемом 10 см3/об (как вариант Caproni 20А10Х354). Для высокоточного регулирования скорости вращения топливного насоса 4 высокого давления к нему подсоединен сервопривод 5 переменного тока мощностью 1 кВт с частотой вращения 3000 об/мин (например, Delta ECMA-C11010ES). Топливный насос 4 высокого давления связан с форсункой 6 (например, АЗПИ 172.1112010-11.01), которая снимается с ДВС до и после испытаний на моторном стенде. Для сбора топлива, прошедшего через форсунку 6, установка оснащена мерным цилиндром 7 ГОСТ 1170-74 объемом 1000 мл с датчиком 8 уровня топлива поплавкового типа (как вариант, ОВЕН ПДУ-2,1). Программный блок 9, связанный соответствующими входами с микропроцессорным датчиком 10 давления (например, ОВЕН ПД 100 с диапазоном до 16 МПа) в нагнетательном участке топливопровода 2, датчиком 8 уровня топлива в мерном цилиндре 7 и реле времени 11 (как вариант, ЭРКОН-215). Микропроцессорный датчик 10 давления позволяет непрерывно преобразовывать давление измеряемой среды в унифицированный сигнал постоянного тока с высокой точностью. Одноканальное реле времени 11 позволяет автоматически замыкать-размыкать внешнюю цепь с выдержками времени в соответствии с заданными оператором временными промежутками. Выход программного блока 9 соединен с сервоприводом 5 топливного насоса 4 высокого давления. Установка также содержит бак 12 объемом три литра для контрольного топлива, подключенный к топливопроводу 2 параллельно баку 1 для испытуемого дизельного топлива через индивидуальный запорный клапан 13 (например, Valtec VT.052.N.04). Датчики плотности 14, 15 (как вариант, ультразвуковой ДТУ-2) испытуемого и контрольного топлив установлены в соответствующем баке 1, 12 и подключены к соответствующим входам программного блока 9. Датчик 16 перепада давления (например, ОВЕН ПД 200-ДД) на топливном фильтре 3 тонкой очистки связан с входом программного блока 9. Запорный клапан 17 (например, Valtec VT.052.N.04) установлен после топливного фильтра 3 тонкой очистки перед точкой подключения к всасывающему участку топливопровода 2. Один из выходов программного блока 9 подключен к дополнительно введенному регистратору 18 (как вариант, ОВЕН РГ 10) значения эффективного проходного сечения форсунки.
В базу данных программного блока 9 внесены:
- заданное значение давления в топливопроводе - Рзад.=5МПа,
- диаметр основания мерного цилиндра - D=0,06 м,
- число Пи - π≈3,14159.
- алгоритм для определения объема топлива (V) проливаемого через форсунку в мерный цилиндр
Figure 00000001
где D - диаметр основания мерного цилиндра, м; Н - высота уровня топлива в мерном цилиндре, м; π; - число Пи.
- алгоритм для определения эффективного проходного сечения форсунки (μƒ)
Figure 00000002
где V - объем проливаемого топлива через форсунку в мерный цилиндр, м3; ρ - плотность топлива, проливаемого через форсунку, кг/м3; τ - время прокачки топлива через форсунку, с; Р - заданное значение давления в топливопроводе, Па.
Склонность дизельного топлива к образованию отложений на деталях форсунки оценивается по изменению эффективного проходного сечения форсунки методом прокачки на установке до и после испытаний испытуемого образца дизельного топлива на моторном стенде с ДВС в течение определенного времени на установленном режиме.
Установка работает следующим образом.
Испытываемую форсунку снимают с ДВС, освобождают ее пружину от затяжки, чтобы игла распылителя свободно поднималась до упора в корпусе форсунки 6. Форсунку 6 подсоединяют герметично к топливопроводу 2 любым известным способом. Запорные клапан 13 и 17 закрыты.
Используя реле времени 11, задают через программный блок 9 отрезок времени работы сервопривода 5, вращающего топливный насос 4 высокого давления строго на определенное время, заданное оператором. Испытуемое контрольное топливо к форсунке 6 подается из топливного бака 12 через открытый запорный кран 13 под постоянным давлением Рзад.=5 МПа, которое контролируется датчиком 10 и в случае рассогласования с заданной величиной давления уменьшают или увеличивают частоту вращения топливного насоса 4 высокого давления.
Сервопривод 5 топливного насоса 4 высокого давления управляется через реле времени 11 программным блоком 9, при этом постоянное давление 5 МПа в нагнетательном участке топливопровода 2 поддерживается путем обратной связи датчика 10, установленном в нагнетательном участке топливопровода 2 и программным блоком 9 сервопривода 5 регулирующего частоту вращения топливного насоса 4 высокого давления.
Проходящее через форсунку 6 контрольное топливо попадает в мерный цилиндр 7, имеющий датчик 8 уровня топлива, сигнал с которого поступает в программный блок 9.
Контроль плотности топлива осуществляется с помощью датчика 14, подключенный к программному блоку 9, которая необходима для расчета в программном блоке 9 эффективного проходного сечения форсунки.
Поступающая информация (высота уровня топлива в мерном цилиндре и плотность топлива) в программный блок 9, заданная реле времени 11 информация (время прокачки топлива через форсунку) и заложенная информация (давление, диаметр основания мерного цилиндра и число Пи) в программном блоке 9, позволяет автоматически определять эффективное проходное сечение форсунки, значение которого выводится на регистратор 18.
Зная по результатам испытания время проливки форсунки и объем контрольного топлива проливаемого через форсунку в мерный цилиндр, рассчитывают эффективное проходное сечение (μƒ) форсунки.
Например, контрольное топливо имеет плотность равное ρкт=840 кг/м3, объем проливаемого топлива через форсунку V=0,000962 м3, время прокачки τ=75 с, то эффективное проходное сечение форсунки распылителя до испытания на моторном стенде с ДВС равно
Figure 00000003
Эффективное проходное сечение форсунки распылителя после испытания на моторном стенде с ДВС равно
Figure 00000004
Изменение эффективного проходного сечения форсунки до и после испытаний равно
Figure 00000005
Таким же образом проводят испытание на испытуемом дизельном топливе. Для этого запорный клапан 13 закрывают, а запорный клапан 17 открывают и испытуемое дизельное топливо подается к форсунке 6 из топливного бака 1 через топливный фильтр 3 тонкой очистки топливным насосом 4 высокого давления. Заданные параметры идентичны условиям прокачки контрольного топлива.
В случае засоренности топливного фильтра 3 тонкой очистки, контролируемое датчиком 16 перепада давления, испытания прекращаются, т.к. изменяется давление (датчик 10) топлива в топливопроводе 2. Сигнал от датчика 16 поступает на программный блок 9. Контроль засоренности топливного фильтра 3 тонкой очистки позволяет создавать достаточный поток испытуемого дизельного топлива на входе в топливный насос 4 высокого давления для поддержания нужного давления 5 МПа в нагнетательном участке трубопровода 2.
Например, испытуемое дизельное топливо имеет плотность равное ρдт=837,3 кг/м3, объем проливаемого топлива через форсунку V=0,000954 м3, время прокачки τ=75 с, то эффективное проходное сечение форсунки распылителя до испытания на моторном стенде с ДВС равно
Figure 00000006
Эффективное проходное сечение форсунки распылителя после испытания на моторном стенде с ДВС равно
Figure 00000007
Изменение эффективного проходного сечения форсунки до и после испытаний равно
Figure 00000008
Испытуемый образец дизельного топлива оценивается путем сравнения с аналогичными показателями контрольного топлива по изменению эффективного проходного сечения форсунки до и после испытаний, что позволит сделать качественное заключение о склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки для применения в ДВС.
Таким образом, применение изобретения позволит оценивать склонность дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки по изменению эффективного проходного сечения форсунки после совместных испытаний контрольного и испытуемого дизельного топлив с высокой точностью и меньшими трудозатратами за счет использования показателя изменения давления в нагнетательном участке топливопровода на входе в форсунку и, как следствие, регулятора частоты вращения топливного насоса высокого давления с учетом плотности испытуемого топлива и регистратора значения эффективного проходного сечения форсунки.

Claims (1)

  1. Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки, содержащая бак для испытуемого топлива, к которому подключен топливопровод с установленными последовательно по потоку топливным фильтром тонкой очистки, топливным насосом высокого давления, связанным с сервоприводом и форсункой на входе в мерный цилиндр с датчиком уровня топлива, пролитого через форсунку, программный блок, связанный соответствующими входами с датчиком давления в нагнетательном участке топливопровода, датчиком уровня топлива в мерном цилиндре и реле времени, а выход программного блока соединен с сервоприводом топливного насоса высокого давления, отличающаяся тем, что дополнительно содержит бак для контрольного топлива, подключенный к топливопроводу параллельно баку для испытуемого топлива через индивидуальный запорный клапан, датчики плотности испытуемого и контрольного топлив, каждый из которых установлен в соответствующем баке и подключен к соответствующим входам программного блока, датчик перепада давления на топливном фильтре тонкой очистки, связанный с входом программного блока, и запорный клапан, установленный после топливного фильтра тонкой очистки перед точкой подключения к всасывающему участку топливопровода, при этом один из выходов программного блока подключен к дополнительно введенному регистратору значения эффективного проходного сечения форсунки.
RU2022120032A 2022-07-21 Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки RU2785434C9 (ru)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2785434C1 true RU2785434C1 (ru) 2022-12-07
RU2785434C9 RU2785434C9 (ru) 2022-12-15

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037936A1 (fr) * 1998-12-22 2000-06-29 Institut Français Du Petrole Test de laboratoire destine a evaluer la tendance d'une essence, eventuellement additivee, a faire des depots au cours du fonctionnement d'un moteur
RU2368899C1 (ru) * 2008-05-26 2009-09-27 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации " Способ оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений в инжекторах систем впрыска
EP2131179A2 (en) * 2008-06-06 2009-12-09 Rolls-Royce plc An apparatus and method for evaluating a hydrocarbon to determine the propensity for coke formation
RU2692179C1 (ru) * 2018-07-26 2019-06-21 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации Способ для определения степени загрязнения и качества распыления топлива электромагнитных форсунок

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000037936A1 (fr) * 1998-12-22 2000-06-29 Institut Français Du Petrole Test de laboratoire destine a evaluer la tendance d'une essence, eventuellement additivee, a faire des depots au cours du fonctionnement d'un moteur
RU2368899C1 (ru) * 2008-05-26 2009-09-27 Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации " Способ оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений в инжекторах систем впрыска
EP2131179A2 (en) * 2008-06-06 2009-12-09 Rolls-Royce plc An apparatus and method for evaluating a hydrocarbon to determine the propensity for coke formation
RU2692179C1 (ru) * 2018-07-26 2019-06-21 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации Способ для определения степени загрязнения и качества распыления топлива электромагнитных форсунок

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8210826B2 (en) Controlled liquid injection and blending apparatus
JPS58162764A (ja) 燃料噴射弁系を掃除しかつ試験する装置
CN109026484B (zh) 汽车进气道式喷油器在线检测平台的控制系统
KR100290119B1 (ko) 시험 연료의 옥탄가 측정 방법 및 장치
CN212059018U (zh) 一种标准表法流量标准装置在线检定系统
RU2785434C1 (ru) Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки
RU2785434C9 (ru) Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на деталях форсунки
RU2328597C1 (ru) Способ и устройство измерения дебита нефтяных скважин на групповых установках
US7346448B2 (en) Measuring arrangement and method to determine at intervals the usability potential of at least one operational fluid in an engine
Caruana et al. Further experimental investigation of motored engine friction using shunt pipe method
CN108708811A (zh) 一种评价汽油机电控喷油器堵塞率的模拟试验机主机结构
JP3880627B2 (ja) 燃料、特にディーゼルエンジン用燃料をその成分のオンライン混合によって製造する製造方法および製造装置
JP3268600B2 (ja) 自動車用燃料の耐ノッキング性を判定する方法および装置
RU2368899C1 (ru) Способ оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений в инжекторах систем впрыска
RU2808091C1 (ru) Установка для оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений на распылителе форсунки и топливопроводе высокого давления
RU2744147C9 (ru) Установка для оценки эксплуатационных характеристик дизельных топлив в условиях низких температур
CN103850850A (zh) 检测柴油机高压共轨系统的喷油器循环喷油量的流量计
WO2012051367A2 (en) Carbon deposit simulation bench and methods therefor
Vass et al. Effects of boundary conditions on a Bosch-type injection rate meter
RU2311557C2 (ru) Способ определения проходных сечений распылителя
RU2723099C1 (ru) Способ оценки склонности дизельных топлив к образованию отложений в инжекторах систем впрыска дизельных двигателей
RU2576764C1 (ru) Способ оценки склонности автомобильных бензинов к образованию отложений в инжекторах систем впрыска
RU2317438C1 (ru) Устройство для измерения подач топливных насосов высокого давления
RU2771644C1 (ru) Автоматизированная система определения сортности авиационных бензинов
RU2771653C1 (ru) Устройство для измерения расхода топлива двигателя внутреннего сгорания