19. INCERCAREA SI REGLAREA POMPELOR DE INJECTIE SI A INJECTOARELOR
19.1 Încercarea si reglarea pompelor de injectie
19.1.1 Notiuni generale
Pompa de injectie are rolul de a mari presiunea
combustibilului, la valorile stabilite, pentru a se asigura functionarea
injectoarelor. Presiunea de injectie (de deschidere a acului
injectorului indicator) se stabileste experi-mental, in functie de tipul
motorului, fiind cuprinsa intre 100 . . . 300 bar.
O pompa de injectie trebuie sa satisfaca urmatoarele cerinte:
- sa asigure debitarea unei cantitati de combustibil
precis determinata pentru fiecare cilindru si pentru fiecare regim
functional al motorului;
- inceputul injectiei combustibilului sa se produca cu un anumit unghi de avans, fata de punctul mort superior;
- combustibilul sa fie debitat dupa o lege de injectie la care economicitatea si puterea motorului sa fie maxime;
- inceputul si sfirsitul injectiei combustibilului sa se produca brusc.
Cand cantitatile de motorina nu sunt introduse
corespunzator sarcinii, motorul nu va dezvolta puterea necesara, iar
debitarea neegala a motorinei in cilindri face ca motorul sa functioneze
neuniform, solicitarea arborelui cotit fiind mult accentuata.
Cele mai des utilizate pompe de injectie sunt
pompele cu piston –sertar si pompele cu distribuitor rotativ. În figura
19.1 se arata un element al pompei cu piston sertar si, alaturat, cîteva
detalii principale. În cilindrul 1 se deplaseaza pistonul-sertar 2,
actionat într-un sens de cama 3, fixata pe axul 4, iar în celalalt de
arcul 5. Cama actioneaza prin intermediul tachetului 6 prevazut cu rola
7, fixata pe axul 8 prin intermediul unui rulment cu ace. Tachetul
transmite miscarea la tija pistonului prin intermediul surubului de
reglare 9. Arcul se reazema cu un capat pe discul fix 10, iar cu
celalalt pe discul mobil 11, fixat la capatul tijei pistonului. Pe
cilindrul 1 se roteste liber bucsa 12, prevazuta la partea inferioara cu
doua ferestre 13 (v.detaliul a); la partea superioara a bucsei
rotitoare se fixeaza coroana dintata 14 cu ajutorul surubului 15.
Fig.19.1 Sectiune printr-un element al pompei de injectie, cu piston-sertar:
1 – cilindru; 2 – piston sertar; 3 – cama; 4 –
ax; 5 – arc; 6 – tachet; 7 - rola; 8 – ax; 9 - surub de reglare; 10 –
disc fix; 11 – disc mobil ; 12 - bucsa ; 13 – ferestre; 14 – coroana
dintata; 15 – surub;16 - cremaliera; 17 – bucsa rotitoare cu
proeminente; 18 – orificiu de alimentare; 19 – canal de alimentare cu
combustibil ; 20 – corpul pompei; 21 – supapa de refulare; 22 – scaunul
supapei; 23 - arc; 24 – racord de presiune; 25 – guler conic; 26 guler.
Coroana dintata angreneaza cu cremaliera 16,
iar pistonul-sertar angreneaza cu bucsa rotitoare prin proeminentele 17,
care se deplaseaza liber în lungul bucsei, prin ferestrele 13.
Cilindrul comunica prin orificiile de alimentare 18 (detaliul b) cu
canalul de combustibil 19, practicat în corpul 20 al pompei. La partea
superioara a cilindrului se plaseaza supapa de refulare 21 cu scaunul ei
22; supapa de refulare este mentinuta pe scaun de arcul 23 închis în
racordul de presiune 24. Supapa de refulare (detaliu c) intra în scaunul
ei cu coada cilindrica, pe care sunt practicate santuri longitudinale
pentru trecerea combustibilului. Ea asigura etansarea prin gulerul conic
25. Capul pistonului-sertar comporta o prelucrare speciala (detaliul
d): se prelucreaza la strung gulerul g, se frezeaza canalul c care
stabileste legatura dintre spatiul de deasupra pistonului si guler si se
frezeaza o rampa elicoidala r. Pe corpul pistonului se prelucreaza
santul de laminare l.
19.1.2 Descrierea instalatiei si mersul lucrarii
Instalatia pentru incercarea pompelor de injectie
(fig.24.2) se compune din: batiul, pe care sunt montate toate celelalte
sisteme si dispozitive; motorul electric trifazat de antrenare, cu o
putere de 2 kW impreuna cu instalatia electrica; variatorul hidraulic,
cu ajutorul caruia se poate regla turatia axului de antrenare in
limitele 0 si 3000 rot / min; dispozitivul de masurare automata a
numarului injectiilor; coroana gradata care da posibilitatea citirii
unghiului de rotatie cu care are loc injectia (durata injectiei);
dispozitivul de asezare si fixare a pompei de verificat; cuplajul dintre
pompa si arborele variatorului, injectoarele etalon cu conductele de
legatura si dispozitivele de aerisire; sistemul de alimentare cu
motorina compus din rezervor, pompa si filtru; sistemul de distributie
care da posibilitatea conducerii motorinei la diferite locuri, cu
diferite presiuni, prin robinetul de reglare cu pozitiile A, B, C;
aparatura de masurat in cadrul careia intra un manometru si un
tahometru. Fazele de lucru pentru executarea incercarii si reglarii
pompei de injectie se succed in urmatoarea ordine: Se monteaza pompa de
verificat pe dispozitivul de asezare, centrarea facandu-se dupa cuplajul
de antrenare, iar fixarea prin organele de strangere.
Prin conductele de legatura se face legatura pompei
de injectie cu injectoarele etalon, apoi se porneste motorul electric de
antrenare prin apasarea butonului ( I ). Manevrand robinetul se
regleaza presiunea de debitare a pompei de alimentare a standului la
valoarea de 1 . . . 1,5 bar, iar prin intermediul manetei 13 se
cupleaza variatorul hidraulic astfel ca sensul de rotatie a axului de
antrenare sa corespunda cu sensul normal de rotatie a pompei de
verificat. Se cupleaza eprubetele la duzele injectoarelor, fixandu-se
numaratorul de injectii pe tamburul de reglare (200, 300 etc.), astfel
ca dupa efectuarea injectiilor programate sa se opreasca automat.
1-motor electric trifazat; 2 – variator hidraulic; 3 – dispozitiv de masurare automata a numarului injectiilor; 4 – coroana gradata; 5 – dispozitiv de asezare si fixare a pompei de verificare; 6 – cupla; 7 – injectoare etalon; 8 – rezervor; 9 – pompe de înalta si joasa presiune; 10 – filtru; 11 – manometru; 12 – tahometru; 13 – manta de cuplare.
a) Controlul si reglarea inceputului pomparii.
În cazul unei pompe de injectie care alimenteaza un motor Diesel cu
patru cilindri, o cama a axului cu came a pompei trebuie sa parcurga un
unghi de 90o, in caz contrar elementul pompei actionat de cama respectiva, va incepe pomparea mai devreme sau mai tarziu de momentul optim.
Momentul la care acul injectorului incepe ridicarea
de pe sediu, masurat fata de punctul mort superior (p.m.s) in
functionare, se numeste avans la injectie b
i.
Uzinele constructoare indica avansul static la injectie b
s , care reprezinta momentul la care
marginea superioara a pistonului elementului de pompa inchide orificiul
de incarcare (fig.19.3, poz.4) masurat fata de p.m.s.
1,3 - orificii, 2 – rampa elicoidala; 4 – capul pistonului.
Avansul static se determina prin metoda meniscului,
cand motorul este in repaus. Se indeparteaza conducta de injectie de la
pompa si se monteaza in locul ei o conducta, prevazuta la o extremitate
cu un tub de sticla, cu diametrul interior de 1 . . . 1,5 mm. Apoi, se
executa cateva rotatii ale pompei, pana cand apare vizibil nivelul
combustibilului in tubul de sticla. Se roteste din nou motorul cu
manivela si se determina momentul in care nivelul combustibilului in
tubul de sticla incepe sa creasca. Se raporteaza acest moment la p.m.s.
precizat de obicei pe volant si se obtine avansul static.
b) Reglajul cantitatii de combustibil
refulat la o cursa a pistonului si deci reglarea sarcinii motorului se
realizeaza rotind pistonul 2, prin intermediul bucsei cu proeminente 17
(fig.19.1). În figura 19.3 este indicata pozitia relativa a pistonului
fata de cilindru la diverse regimuri de functionare.
Pompa functioneza astfel (fig.19.3): cilindrul se
umple cu combustibil la sfirsitul cursei de coborare, cand pistonul
descopera orificiile de alimentare (pozitiile 1 si 2); apoi, cand
pistonul se ridica, pompa nu refuleaza, deoarece, initial, orificiile de
legatura cu canalul de joasa presiune sunt deschise astfel ca cilindrul
se descarca (pozitia 3), iar pistonul executa prima cursa moarta, pana
în pozitia 4, cand acopera complet orificiile si izoleaza cilindrul fata
de exterior. Teoretic, cursa de refulare începe din pozitia 4 si
dureaza pana cand rampa elicoidala atinge marginea inferioara a
orificiilor de alimentare (pozitia 5). Din acest moment, combustibilul
din cilindru are acces spre canalul de joasa presiune, prin canalul si
gulerul practicate pe capul pistonului (pozitia 6), de aceea pompa
înceteaza refularea, dar pistonul continua înca sa se ridice, efectuand
cea de-a doua cursa moarta. Pistonul n-are voie sa depasasca pozitia 6,
deoarece, din acest moment (pozitia 7) izoleaza din nou cilindrul de
exterior si începe o noua cursa utila (pozitia 8), ceea cu nu este
permis.
Pentru a asigura reglarea debitului de combustibil,
pistonul este prevazut pe suprafata laterala cu un canal profilat. Unul
din peretii canalului este rectiliniu, iar celalalt are forma elicoidala
2. La sarcini partiale, cursa utila a pistonului, la o pozitie relativa
oarecare a acesteia fata de cilindru, dureaza din momentul cand
marginea superioara 4 a pistonului inchide orificiile 1 si 3 (fig.19.3)
si se termina in momentul in care peretele elicoidal 2 (numit rampa
elicoidala) deschide orificiul 1. La sarcina maxima cursa
utila este egala cu lungimea capului pistonului,
deoarece injectia combustibilului incepe cand pistonul inchide
orificiile 1 si 3 si se termina cand marginea inferioara a pistonului
deschide orificiile 1 si 3. Pentru a opri motorul pistonul se roteste in
pozitia 3, pozitie in care nu se debiteaza combustibil deoarece
orificiul 1 este in permanenta descoperit de catre canalul taiat in
corpul pistonului.
c) Reglarea neuniformitatii debitului. Cand
pompa de injectie este alcatuita din mai multe elemente de refulare,
este necesar sa se corecteze debitul de combustibil pentru a asigura o
debitare uniforma. În acest scop se slabeste surubul 15 (fig.19.1).
Mentinand cremaliera într-o pozitie neschimbata, se roteste bucsa 12 si
odata cu ea pistonul sertar, pana cand debitele refulate de diferite
elemente de pompa ajung în limitele prescrise.
Operatiile se repeta pana se obtine debitul dorit.
Gradul de neuniformitate al debitului se calculeaza cu relatia:
|
[%] (19.1) |
unde: Dmax si Dmin - reprezinta debitul maxim, respectiv minim de
combustibil la elementii pompei, pentru un anumit numar de cicluri;
este debitul mediu.
Abaterile admisibile ale neuniformitatii debitarii
la functionarea motoului în sarcina nu trebuie sa depaseasca 2 . . . 4
%, iar la turatia minima 5 . . . 7 %.
d) Caracteristica de debit a pompei de injectie,
reprezinta variatia debitului de combustibil in functie de pozitia
cremalierei, D = f (h), la turatie si presiune de injectie constanta.
Ridicarea caracteristicii de debit (fig.19.4) se face
prin incercarea pompei de injectie pe instalatie, pentru o turatie
corespunzatoare regimului nominal al motorului. Pentru o anumita pozitie
a cremalierei se masoara turatia axului cu came si cantitatea de
combustibil debitata de elementii pompei de injectie intr-un timp
determinat.
Debitul de combustibil pe ciclu pentru un element se poate calcula cu relatia:
; (19.2)
unde: Ch este consumul orar de combustibil, in kg/h;
i - numarul de elementi ai pompei;
r
- masa specifica a combustibilului, in kg / m3;
n - turatia pompei de injectie, in rot / min.
Cursa utila a cremalierei va corespunde variatiei debitului de combustibil de la sarcina minima la sarcina maxima.
e) Caracteristica de turatie a pompei de injectie, reprezinta variatia debitului de combustibil in functie de turatia axului pompei D = f (n).
Între presiunea medie indicata pi , presiunea medie efectiva pe si presiunea medie de frecare pfr ale motorului exista urmatoarea dependenta:
( 19.3 )
Scaderea debitului de combustibil D produce scaderea
presiunii medii indicate, aceasta in cazul cand pompa de injectie
functioneaza fara regulator, iar in cazul cand functioneaza cu
regulator, procesul este invers (fig.19.5).
Fig.19.5 Variatia debitului de combustibil în functie de turatie la un motor Diesel cu si fara regulator.
Presiunea medie de frecare creste putin cu marirea turatiei arborelui cotit la toate tipurile de motoare.
Pentru a asigura o functionare stabila, este necesar ca la marirea turatiei presiunea pi sa scada iar la micsorarea turatiei, pi
sa creasca. Din figura 19.5 se vede ca in cazul cand pompa de injectie
functioneaza fara regulator, la micsorarea turatiei de la n2 spre n1, motorul se va opri. Cand turatia creste de la n2 spre n3 , deoarece pi >
pfr , motorul se va ambala, aparand pericolul unor suprasolicitari ale pieselor motorului, datorita fortelor de inertie.
Pentru mentinerea functionarii stabile a motorului
este necesar a se urmari, in mod continuu, cantitatea de combustibil
debitata, in functie de turatie. Aceasta se realizeaza prin intermediul
unui regulator, pentru toate regimurile, care inlatura pericolul de
ambalare a motorului la cresterea turatiei, cat si pericolul de oprire
la scaderea turatiei si asigura o dependenta intre cantitatea de
combustibil debitata in cilindrii motorului si turatie, in toata gama de
turatii a motorului Diesel.
Cele mai utilizate pompe pentru motoarele cu turatie
ridicata sunt pompele de injectie cu distribuitor rotativ. Ansamblul
unei pompe de injectie cu distribuitor rotativ si regulator mecanic,
este redat in figura 19.6.
Rotorul 11 si capul hidraulic 10 sunt de mare
precizie, de precizia lor depinzand in foarte mare masura functionarea
corespunzatoare a pompei de injectie. La capatul de antrenare a
rotorului se afla pistonasele 24, actionate de lobii inelului cu came
23, prin intermediul tachetilor 22 si rolelor 27.
Cursa de refulare (pompare) are loc la trecerea
rolelor 27 peste lobii camelor, iar dupa depasirea lobilor,
combustibilul, sub presiunea de alimentare impinge pistonasele
plonjoare, realizandu-se astfel cursa de aspiratie. Canalul axial din
rotor vine pe rand in legatura cu canalele de aspiratie, precum si cu
cele de refulare 20 spre injectoare, in functie de ordinea de
functionare.
Capul hidraulic 10, consta intr-o bucsa
interioara si un manson exterior fretat, fiind fixat de corpul pompei
prin trei suruburi. La majoritatea pompelor (dotate cu regulator de
avans automat), unul din suruburi este
inlocuit cu un racord 21, care permite accesul
combustibilului la presiunea de transfer, catre camera pistonului
dispozitivului de avans.
1- ax de antrenare; 2-capacul regulatorului; 3-corpul pompei; 4-carcasa contramaselor; 5-contramase; 6-placa de reglaj din fata; 7-supapa de dozaj; 8-alezajul supapei de dozaj; 9-canal de dozaj; 10-cap hidraulic; 11-rotor; 12-inelul pompei de transfer; 13-garnitura; 14-rotorul pompei de transfer; 15-supapa de reglare; 16-surub de fixare; 17-paletele pompei de transfer; 18-canal de distributie; 19-canal de aspiratie; 20-racord de refulare; 21-racordul dispozitivului automat de avans; 22-tachet; 23-inel cu came; 24-piston plonjor; 25-placa de reglaj din spate; 26-placa de cuplare; 27-rola; 28-axul regulatorului; 29-variator automat de avans; 30-pivotul inelului cu came; 31-semeringuri; 32-racord de retur; 33-bratul regulatorului; 34-parghia de stop; 35-tija regulatorului; 36-resortul principal al regulatorului; 37-surub de reglare la relanti; 38-parghie de acceleratie; 39-surub de reglare a turatiei; 40-racord de alimentare.
19.1.3 Prelucrarea si interpretarea rezultatelor
Cu relatia (19.1) se determina gradul de
neuniformitate a debitarii, rezultatele obtinute se compara cu valorile
admisibile. În cazul cand abaterile sunt mai mari de 5 . . . 7 %, la
turatia minima si de 2 . . . 4 % la turatia nominala, se procedeaza la
reglarea elementilor pompei de injectie. Rezultatele se trec in tabelul
19.1.
Tabelul 19.1 Masuratori si rezultate experimentale
|
Nr.crt.
|
Pozitia cremalierei [mm]
|
Turatia pompei,
rot/min |
Nr.de cicl.
N.c. |
Vol. de comb. pentru un element
|
Neuniformitatea
N [%] |
Debit/ciclu pt.un element
 |
||||
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|||||||
|
1
|
h ¹
ct
|
|||||||||
|
2
|
h ¹
ct
|
|||||||||
|
3
|
h ¹
ct
|
|||||||||
|
4
|
h ¹
ct
|
|||||||||
|
1
|
h = ct
|
|||||||||
|
2
|
h = ct
|
|||||||||
|
3
|
h = ct
|
|||||||||
|
4
|
h = ct
|
|||||||||
La interpretarea caracteristicilor de debit si
turatie se va arata semnificatia acestora, in functionarea motorului,
precum si rolul regulatorului.
