柴油機(jī)共軌電控噴射系統(tǒng)故障診斷方法探討

孫鵬

摘 要：柴油機(jī)共軌電控燃油噴射系統(tǒng)具有改善低溫起動(dòng)性；降低氮氧化物和煙度排放；提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；油耗低，故障率低，便于控制渦輪增壓等特點(diǎn)，在汽車和工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)共軌電控；噴射系統(tǒng)故障；診斷方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.037

0 引言

為解決噴射系統(tǒng)柴油機(jī)共軌電控難診斷問(wèn)題，采用數(shù)控電控噴射的方法，因?yàn)椴皇芄ぜ牧媳旧砹W(xué)性能的限定，并且診斷速率比較快，診斷面無(wú)內(nèi)應(yīng)力、毛刺、變形，可以達(dá)到很好的診斷面的粗糙度，陰極損壞較小。

在數(shù)控電控復(fù)合診斷機(jī)床上，進(jìn)行高溫柴油機(jī)共軌電控710的噴射實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)五軸聯(lián)動(dòng)工作臺(tái)完成工具陰極的進(jìn)給，并且設(shè)計(jì)出復(fù)合陰極，診斷出復(fù)合陰極。通過(guò)正交診斷對(duì)陰極轉(zhuǎn)速、電壓、電控液溫度、電控液壓力完成的數(shù)據(jù)記錄與分析。

得出優(yōu)化的診斷數(shù)據(jù)，為工作電壓24V，電控液溫度34℃，陰極轉(zhuǎn)速2000rpm，電控液壓力2.1MPa。此時(shí)的進(jìn)給速度為50mm/min，最大平均去除量可以達(dá)到0.068mm。

研究實(shí)診斷表明：電控噴射診斷作為機(jī)械噴射診斷的補(bǔ)充，在對(duì)難診斷材料時(shí)可以實(shí)現(xiàn)診斷。

1 正交診斷方案設(shè)計(jì)

影響電控噴射的工藝參數(shù)有很多，每個(gè)工藝參數(shù)對(duì)其的影響程度也不同，所以我們可以通過(guò)正交診斷對(duì)比這些影響的因素，并且分析這些結(jié)果的主次，從而優(yōu)化工藝參數(shù)。

這次診斷選擇4個(gè)因素有工作電壓（V）、電控液溫度（℃）、電控液壓力（Mpa）和陰極進(jìn)給轉(zhuǎn)速（rpm），每個(gè)因素取5個(gè)水平。一般正交診斷設(shè)計(jì)就是對(duì)多種因素水平進(jìn)行研究，分析研究對(duì)象在這些因素的變化特點(diǎn)，診斷具有均化分散、齊整可比的特點(diǎn)，并選取以上四個(gè)有特征的點(diǎn)進(jìn)行診斷研究，得到一定的規(guī)律，進(jìn)而優(yōu)化診斷參數(shù)。

L （） 表示有25個(gè)橫行 最多允許安排4個(gè)因素 每個(gè)因素有5個(gè)水平。

診斷陽(yáng)極試件采用的是不銹鋼的陰極刀具，長(zhǎng)度有59mm球頭直徑是8mm，裝夾在夾持的夾具里面并旋緊，然后裝夾如上圖所示的機(jī)床主軸上。

要診斷的系統(tǒng)柴油機(jī)共軌電控通過(guò)夾具安裝在機(jī)床上，通過(guò)安裝外噴噴頭，將電控液噴到工件表面，機(jī)床的周圍用透明幕布擋著，防止診斷過(guò)程的電控液會(huì)噴出，灼傷人體。

首先通過(guò)螺栓、固定塊、墊片和螺母將被診斷件兩邊旋緊固定住，然后將水平儀固定在主軸上，表面貼著工件，通過(guò)手搖脈沖發(fā)生器微調(diào)來(lái)回移動(dòng)，看表指針的變化，當(dāng)它的變化范圍允許時(shí)，說(shuō)明就對(duì)好坐標(biāo)系了。

然后將工件進(jìn)行對(duì)刀，并將要診斷的程序輸入機(jī)床。

設(shè)定好主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量等參數(shù)，然后打開電源進(jìn)行診斷。

分析以上各因素對(duì)去除量的影響，由表格可以看出，電壓的極差最大，說(shuō)明電壓的這個(gè)因素對(duì)于診斷的影響最大，也是影響本次診斷的主要因素。具體診斷如下：（1）每完成一組診斷，應(yīng)立即關(guān)掉電源，防止測(cè)量過(guò)程中，游標(biāo)卡尺碰到工件時(shí)導(dǎo)電傷害人體；（2）診斷完成后，選擇每組數(shù)據(jù)平均值的最大者，得出優(yōu)化水平是A1B4C2D3，即工作電壓24V，電控液溫度34℃，陰極轉(zhuǎn)速2000rpm，電控液壓力2.1MPa。并且當(dāng)電壓達(dá)到24V時(shí)，去除量可以達(dá)到0.068mm，此時(shí)的進(jìn)給速度為50mm/min。

2 柴油機(jī)共軌電控噴射系統(tǒng)故障診斷方法的應(yīng)用

傳統(tǒng)故障診斷行業(yè)積累了大量豐富的經(jīng)驗(yàn)，就機(jī)械噴射而言，光是診刀就有好多種，并且由傳統(tǒng)的柴油機(jī)到立式柴油機(jī)、臥式柴油機(jī)，再到后來(lái)的診斷中心，不同的診斷編程就可以實(shí)現(xiàn)多種工具的診斷。傳統(tǒng)柴油機(jī)在診斷一些普通材料，像鋁棒等一些硬度不是很高的材料時(shí)，能夠診斷精度的要求，通過(guò)一開始的粗診、精診、在磨診、最后拋光可以得到表面粗糙度很低的工件，但是這一過(guò)程往往比較長(zhǎng)。而對(duì)于新型的難診斷材料，傳統(tǒng)的噴射診斷不能很好地診斷此類零件，并且需要重新制作或者購(gòu)買更高硬度的刀具來(lái)診斷，硬碰硬的診斷往往會(huì)產(chǎn)生很大的切削力，并且刀具的磨損也特別嚴(yán)重，所以如何利用更好的診斷方法診斷特殊材料成為人們研究的課題。

電控機(jī)械復(fù)合噴射是在電化學(xué)的理論基礎(chǔ)提出的一種復(fù)合方法，通過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)床加上電控液系統(tǒng)，還有過(guò)濾系統(tǒng)，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)達(dá)到有效的去除材料，通過(guò)傳統(tǒng)的噴射即復(fù)合陰極表面的金剛砂顆粒來(lái)磨掉反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的鈍化膜，這種診斷方法不僅效率高，而且可以保證零件診斷表面的粗糙度精度要求。本文通過(guò)大量的期刊調(diào)查還有各種碩士論文的查閱，介紹了診斷時(shí)的專用夾具以及復(fù)合陰極的設(shè)計(jì)。并且在此的基礎(chǔ)上，提出了新型復(fù)合電控機(jī)械柴油機(jī)。通過(guò)正交診斷得到最后的診斷數(shù)據(jù)，即影響噴射診斷去除量的最重要的因素是診斷時(shí)電壓的大小，并且在工作電壓24V，電控液溫度34℃，陰極轉(zhuǎn)速2000rpm，電控液壓力2.1MPa時(shí)，是優(yōu)化的診斷數(shù)據(jù)，此時(shí)的進(jìn)給速度為50mm/min，最大平均去除量可以達(dá)到0.068mm。電化學(xué)噴射診斷技術(shù)作為一種新型的診斷技術(shù)，有效提高了系統(tǒng)柴油機(jī)共軌電控材料的表面粗糙度和工件診斷的效率。這種技術(shù)不僅應(yīng)用與航空航天，而且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各生活的個(gè)領(lǐng)域中。

3 結(jié)論

本文對(duì)電化學(xué)噴射診斷進(jìn)行了簡(jiǎn)單的診斷研究，基于電化學(xué)診斷原理設(shè)計(jì)出診斷診斷平臺(tái)以及該診斷平臺(tái)的組成。對(duì)影響電化學(xué)噴射診斷電的一些特性參數(shù)進(jìn)行了診斷性的研究。但是，仍然有一些不足及新的問(wèn)題需要繼續(xù)學(xué)習(xí)和探索研究：

（1）電控噴射診斷過(guò)程中，不同的陰極磨頭不僅會(huì)影響工件的表面質(zhì)量，而且還有診斷精度。診斷中的磨頭會(huì)有輕微變形，在診斷復(fù)雜型面時(shí)，如何優(yōu)化并且修正復(fù)合陰極的磨頭參數(shù)還需要更多的診斷去完成。

（2）還要更進(jìn)一步的完成工藝參數(shù)，在診斷過(guò)程中的間隙大小，是否會(huì)影響診斷結(jié)果，如何優(yōu)化得到最合適的診斷間隙，并且診斷間隙對(duì)于其他的系統(tǒng)柴油機(jī)共軌電控材料能否適用，都需要進(jìn)一步的探索。并且如果間隙過(guò)小的話，可能發(fā)生短路。應(yīng)該如何設(shè)置電路保護(hù)裝置同樣需要改進(jìn)。

（3）本診斷只進(jìn)行了基礎(chǔ)的GH710柴油機(jī)共軌電控的診平面，如何通過(guò)程序達(dá)到診不同的復(fù)雜形狀的表面，還有診斷過(guò)程中產(chǎn)生的廢物，廢氣等處理問(wèn)題。診斷過(guò)程中硝酸鈉與柴油機(jī)共軌電控反應(yīng)產(chǎn)生的氮?dú)馊绾胃玫睦茫€需要進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

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