1. Consideraţii generale
Pompele de injecţie pentru motoare diesel sunt produse complexe, realizate cu o tehnologie înaltă. Atât punerea la punct a pompelor de către producători cât şi repararea acestora în atelierele service auto necesită standuri specializate – aşa numitele standuri de centicubat pompe de injecţie – cu ajutorul cărora se pot măsura parametrii funcţionali ai pompei.
După aproape doi ani de cercetări şi testări funcţionale, specialiştii societăţilor comerciale ROMCONVERT Ploieşti şi ELECTROMECANICA OP Sinaia au pus la punct şi au lansat pe piaţă o instalaţie complexă pentru testarea pompele de injecţie şi a variatoarelor automate de avans, instalaţie compusă dintr-un stand de centicubat şi un sistem electronic de achiziţie de date şi comandă, asistat de un calculator PC. Performanţele realizate de această instalaţie sunt comparabile cu cele ale produselor de ultimă generaţie ale marilor producători de sisteme de testare pentru echipamentele de injecţie.
Conceptele care au stat la baza realizării acestei instalaţii au fost: simplificarea şi asistarea operării standului de centicubat de către un calculator PC, mărirea preciziei măsurătorilor şi scurtarea duratei acestora, emiterea unui document de verificare pentru fiecare pompă de injecţie sau variator automat de avans care să reflecte performanţele acestora în urma operaţiilor de testare şi reglaj.
2. Descrierea instalaţiei
Datorită configuraţiei de o mare complexitate a produsului, în lucrare vor fi prezentate pe scurt principalele noutăţi aduse de sistemul în cauză şi elementele de bază prin care acesta se deosebeşte net de produsele similare existente la ora actuală în exploatare în atelierele service din ţară.
Schema instalaţiei de testare a echipamentelor de injecţie este prezentată în figura 1.
După cum se poate observa, toate elementele care intervin în cadrul procesului de măsurare şi control sunt grupate împreună, ele fiind montate pe standul de centicubat sau lângă el (este cazul calculatorului PC, al monitorului şi al imprimantei pentru tipărirea buletinului de verificare).
În figura 2 este detaliată schema sistemului de achiziţie de date şi de comandă a standului de centicubat. Sunt evidenţiate numai comenzile de bază, comenzi care sunt edificatoare pentru înţelegerea structurii de ansamblu a aplicaţiilor software care rulează în PC şi în microcalculatorul asociat standului.
2.1. Controlul turaţiei
Controlul turaţiei se realizează prin intermediul unui variator electronic de turaţie de tip ASC, produs de firma Bosch. Comanda acestuia este asigurată de la calculatorul PC pe o interfaţă serială, utilizând protocolul RS 232, ceea ce permite controlul riguros al turaţiei standului în domeniul de lucru 0 ÷ 3000 rot/min, cu o precizie de ± 1 rot/min.
Pe lângă controlul turaţiei se mai comandă pornirea şi oprirea standului, acceleraţiile corespunzătoare creşterii şi/sau scăderii dinamice a turaţiei precum şi sensul de rotaţie. În timpul funcţionării standului de centicubat sunt urmăriţi permanent anumiţi parametri esenţiali legaţi de controlul turaţiei (de exemplu sarcina invertorului ASC) şi situaţia avertizărilor de avarie sau de depăşire a anumitor limite funcţionale, luându-se automat deciziile care se impun în funcţie de starea parametrilor citiţi.
2.2. Măsurarea momentului de început de injecţie
Momentul de început de injecţie se determină prin măsurarea dinamică a unghiului real de decalaj al începutului injecţiei de combustibil între prima secţiune a pompei de injecţie şi fiecare dintre celelalte secţiuni. Traductoarele utilizate pentru această determinare sunt montate câte unul pe fiecare injector în parte şi indică momentul începutului injecţiei.
Determinarea momentului începutului de injecţie se realizează automat pentru toate secţiunile pompei de injecţie, precizia de măsurare fiind de 0,1° rotaţie pompă. Deoarece valoarea acestui unghi este influenţată de fenomenele dinamice care au loc în interiorul pompei de injecţie, a conductei de înaltă presiune şi a injectorului, sistemul calculează automat împrăştierea maximă realizată de valorile unghiului corespunzătoare fiecărei secţiuni în parte şi evidenţiază încadrarea sau neîncadrarea în limitele de toleranţă admise.
2.3. Măsurarea debitului
Debitul pompei de injecţie (corespunzător fiecărei secţiuni), măsurat în funcţie de turaţie, este un parametru esenţial pentru funcţionarea corespunzătoare a pompei de injecţie şi, din acest motiv, trebuie determinat foarte precis. Ţinând cont de aceste cerinţe au fost concepute, realizate şi testate traductoare de debit – de mare precizie – care permit măsurarea automată a debitului pentru fiecare secţiune a pompei de injecţie aflate în testare.
Pentru a scurta timpul de măsurare a debitului în perioada realizării reglajelor, traductoarele sunt concepute astfel încât să permită determinarea debitului prin selectarea unuia dintre cele trei niveluri de precizie posibilă de realizat. Este evident faptul că obţinerea preciziei maxime necesită timpul cel mai lung de determinare a debitului de carburant injectat.
Prin program se realizează automat calculul debitului mediu al pompei de injecţie, afişându-se vizibil neuniformitatea debitării pe fiecare secţiune.
2.4. Măsurarea dinamică a avansului la injecţie
Sistemul permite măsurarea dinamică a avansului la injecţie pentru pompele rotative sau pentru variatoarele automate de avans (folosite pe motoarele care utilizează pompe de injecţie în linie).
Avansul la injecţie se determină prin măsurarea diferenţei unghiulare care apare între un reper aflat pe axul standului (legat prin cuplaj cu axul pompei de injecţie) şi momentul începutului debitării la prima secţiune a pompei de injecţie rotative (sau la secţiunea pentru care se face verificarea). Procesul este controlat automat de calculator, standul fiind accelerat de la turaţia minimă prevăzută în norma de reglaj până la turaţia nominală. Rezultatul măsurătorii este afişat pe ecran sub formă grafică.
În figura 3 este reprezentată, pentru exemplificare, curba de variaţie a avansului corespunzătoare pompei tip DPAM 3842F010, de fabricaţie MEFIN Sinaia.
3. Pachetul de programe TMD 3.2
Calculatorul PC asociat standului de centicubat înglobează un program specializat – TMD versiunea 3.2 – dedicat controlului operaţiilor de testare şi reglaj, ceea ce face ca întreg procesul de verificare să poată fi efectuat prin intermediul unor comenzi date de la tastatura calculatorului. Programul este prietenos, uşor de utilizat, cuprinzând toate informaţiile necesare operatorului. Există o amplă bază de date ce cuprinde fişele de reglaj pentru toate tipurile de pompe de injecţie produse la MEFIN Sinaia, precum şi pentru cele mai frecvent întâlnite pompe de injecţie din producţia străină. De asemenea sunt disponibile diagramele pentru toate tipurile de variatoare automate de avans realizate la HIDROJET Breaza.
La fiecare etapă a procesului de testare, operatorul are vizibile pe ecran toate comenzile disponibile (necesare) în acel moment. Programul este prevăzut cu diferite niveluri de protecţie pentru comenzile eronate, „obligându-l” pe operator să parcurgă toate etapele procesului de verificare şi reglaj.
Datele rezultate în urma procesului de reglare se constituie într-un buletin de verificare ce este tipărit la terminarea testării pompei de injecţie sau a variatorului automat de avans. În acel moment înregistrarea se salvează automat într-o bază de date.
4. Concluzii
Standul de centicubat pompe de injecţie echipat cu sistemul de achiziţie şi prelucrare de date TMD 3.2 – realizat în premieră în ţară – este un produs de înalt nivel tehnologic, având performanţe similare cu produsele de acelaşi tip existente pe plan mondial. Preţul acestui produs – aflat deja în dotarea câtorva unităţi service din ţară – este situat aproximativ la o treime din cel al unui stand de probe din import.
Determinarea diferiţilor parametri funcţionali ai pompei de injecţie se realizează dinamic, în condiţii similare cu cele întâlnite pe motor, cu o precizie şi o acurateţe deosebite. Prin utilizarea calculatorului s-a eliminat subiectivismul operatorului uman în procesul de măsurare, toate datele fiind culese şi prelucrate automat de PC.
Informaţiile provenind de la beneficiari, după câteva luni de exploatare, indică o creştere a productivităţii operaţiilor de testare, o reglare cu mare acurateţe a pompelor de injecţie şi/sau a variatoarelor automate de avans şi o creştere a încrederii în calitatea operaţiilor de reparaţie realizate în atelierele service auto (datorită bunei comportări a echipamentelor de injecţie în urma operaţiilor de reglaj, precum şi a emiterii buletinului de verificare).
Toate acestea s-au reflectat în creşterea numărului de echipamente de injecţie reparate în perioade de timp bine determinate, ceea ce a condus implicit la creşterea cifrei de afaceri a beneficiarilor acestor echipamente.
Bibliografie:
Boncoi, J.; Turcoiu, T.: Cercetări experimentale privind influenţa toleranţelor de fabricaţie şi a geometriei elementului de refulare asupra neuniformităţii debitului la pompele de injecţie de mărime A, Construcţia de Maşini, 12, 1980.
Stockner, A. R.; Flinn, M. A.; Camplin, F. A. (Caterpillar Inc.): Development of the HEUI Fuel System-Integration of Design, Simulation, Test, and Manufacturing, SAE Paper No. 930271, 1993.
Stockner, A. R.; Flinn, M. A.; Camplin, F. A. (Caterpillar Inc.): A New Direction for Diesel Engine Fuel System, SAE Paper No. 930270, 1993.
Chen, C.; Veshagh, A.: A Simple Unified Fuel Spray Model, SAE Paper No. 930923, 1993.
Russell, M. F.; Young, C. D.; Nicol, S. W.: Modulation of Injection Rate to Improve Direct Injection Diesel Engine Noise, SAE Paper No. 900349, 1992.
Neacşu, S.: Studiul fenomenelor tranzitorii din circuitul de înaltă presiune al echipamentului de injecţie, Teză de doctorat, Universitatea Petrol-Gaze, Ploieşti, 1997.
