CC BY
3УДК 629.3
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОБЕНЗОНАСОСОВ
Чернышов Д.А., студент, направление подготовки 23.03.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: danil16m@mail.ru
Научный руководитель: Пузаков А.В., кандидат технических наук, доцент кафедры технической эксплуатации и ремонта автомобилей, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: and-rew78@yandex.ru
Аннотация. В работе представлены результаты изменения параметров электробензонасосов (ЭБН) при физическом моделировании неисправностей электродвигателя. Установлены критические значения сопротивления, соответствующие переходу насоса в неисправное состояние и его отказу. Разработана математическая модель работоспособности электродвигателя ЭБН, связывающая между собой значения силы тока, напряжения, сопротивление обмотки и противодавления. Разработаны критерии работоспособности электродвигателя ЭБН.
Ключевые слова: автомобильный электробензонасос, физическое моделирование неисправностей, модель работоспособности.
PHYSICAL MODELING OF FAILURES OF AUTOMOBILE ELECTRIC FUEL PUMPS
Chernyshov D.A., student, training direction 23.03.03 Operation of transport-technological machines and complexes, Orenburg State University, Orenburg e-mail: danil16m@mail.ru
Scientific adviser: Puzakov A.V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professo, Department of Technical Operation and Car Repair, Orenburg State University, Orenburg e-mail: and-rew78@yandex.ru
Abstract. In this work, results of change of parameters of electric fuel pumps (EFP) at physical modeling of failures of the electric motor are presented. The critical values of resistance corresponding to transition of the pump to faulty condition and its refusal are established. The mathematical model of operability of the EFP electric motor connecting among themselves values of current, tension, resistance of winding and counter-pressure is developed. Criteria of operability of the EFP electric motor are developed.
Keywords: automobile electric fuel pump, physical modeling offailures, working capacity model.
Электробензонасос (ЭБН) - это главный компонент топливной системы автомобиля, который подает топливо в топливную рампу, а из нее во впускной коллектор двигателя. Снижение его эксплуатационных свойств, связанное с износом механической части, ведет к потере давления в системе топливоподачи, повышению токсичности, снижению экономичности двигателя. Отсюда следует, что необходимо периодически диагностировать техническое состояние топливных насосов.
К причинам нарушения работоспособности бензонасоса можно отнести: некачественное топливо, нарушения правила эксплуатации (езда без бензина), низкое качество комплектующих, износ деталей.
К основным неисправностям ЭБН можно отнести: износ щеток, нарушение герметичности, обрыв или замыкания обмотки.
Вышеперечисленные неисправности проявляются следующим образом: повышенный расход топлива, затрудненный пуск двигателя, запах топлива и другие (таблица 1).
Исследованием работоспособности ЭБН занимались такие ученые, как А. В. Гриценко, К. И. Лу-комский, Д. Б. Власов, К. В. Глемба, Rolf GRAF, Thomas Raymond Culbertson, Ross Dykstra Pursifull, Dennis McDonald и другие.
Ими установлено, что производительность насосов можно оценить по величине падения напряжения и силе потребляемого тока, причем эти параметры зависят от наработки бензонасоса.
Для оценки технического состояния топливных насосов нами предложена конструкция стенда, включающая емкость тестовой жидкости, фильтры, бензонасос, ротаметр, манометр (рисунок 1).
ШАГ В НАУКУ
2, 2019
Таблица 1 - Ранее проведенные исследования
Автор исследования Тема исследования Издательство, город, год.
А. В. Гриценко, К. И. Лукомский, Д. Б. Власов, К. В. Глемба Тестовое диагностирование электрических топливных насосов [1] «АПК России», Троицк, 2017 г
А. В. Гриценко Д. Б. Власов Определение технического состояния ЭБН на тестовых режимах его диагностирования [2] «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика», Воронеж, 2017 r.
Thomas Raymond Culbertson, Ross Dykstra Pursifull, Dennis McDonald, Detection of fuel system problems [3] Visteon Global Technologies, Inc., Van Buren Township, MI (US) 2007
Rolf GRAF Method for monitoring an electro-motively driven fuel pump and fuel feed unit having a fuel pump [4] Glashutten (DE) 2012
Н1 - насосная часть ЭБН; М1 - ЭБН; S1, S2 - выключатель; МН1 - манометр; Р1 - ротаметр; ВН1 -вентиль; Ф1, Ф2 - фильтр; РА1 - амперметр; PV1 - вольтметр; R1, R2 - реостат; Б1 - бак открытого типа.
Рисунок 1 - Электрогидравлическая схема стенда
Для моделирования обрыва обмотки электрод- сосом силы тока, а также снижению его произво-
вигателя последовательно с ним включается ре- дительности. На рисунке 2 обозначены области, со-
гулируемое активное сопротивление. Увеличение ответствующие работоспособному, неисправному и
которого приводит к снижению потребляемой на- полному отказу насоса.
\BSfl \ <1,5.25 i L, g
—1 1 1—
г
'"(О R2 = ,1594 + 0 Э.9938 Ùlà.^ ■ ri
7 \ \3.03 4
,.2.05
34 re
Работоаюсобный 162 - 1J5 J --a ÖIK33
Неиспрэдный Я il
о 2 4 6 а ю
сопротивление Р. ом
Рисунок 2 - Изменение тока при моделировании обрыва обмотки ЭБН
12
Критерием работоспособности электробензона- жение которого ниже величины 0.25 МПа является соса выступает развиваемое противодавление, сни- недопустимым.
Рисунок 3 - Изменение тока при моделировании короткого замыкание обмотки ЭБН
При моделировании короткого замыкания обмотки электродвигателя регулируемое активное сопротивление включалось параллельно. Уменьшение сопротивления приводило к уменьшению потребляемой силы тока насосом, поскольку значительная его часть проходила в обход электродвигателя через сопротивление. При достижении кри-
тического значения сопротивления 0,2 Ом насос переставал работать.
Таким образом, диагностическими параметрами электродвигателя ЭБН могут выступать структурный параметр - сопротивление обмотки (прямой) и диагностический параметр - сила тока (косвенный, можно померить прибором).
Литература
1. Гриценко А. В. Тестовое диагностирование электрических топливных насосов / А. В. Гриценко, К. И. Лукомский, Д. Б. Власов, К. В. Глемба // АПК России. - 2017. - № 5. - С. 1161-1167.
2. Гриценко А. В. Определение технического состояния ЭБН на тестовых режимах его диагностирования / А. В. Гриценко, Д. Б. Власов // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. - 2017. - № 6. - С. 190-196.
3. Patent. US 7487761B1, UNITED STATES PATENT. Detection of fuel system problems / Thomas Raymond Culbertson, Ross Dykstra Pursifull, Dennis McDonald; заявитель и правообладатель: Visteon Global Technologies, Inc; опубл. 24.07.2007.
4. Patent. US 0245819A1, UNITED STATES PATENT. Method for monitoring an electromotively driven fuel pump and fuel feed unit having a fuel pump / Rolf Graf; заявитель и правообладатель: Continental Automotive GmbH; опубл. 23.03.2012.
5. Чернышов Д. А. Разработка метода диагностирования элементов топливной системы автомобиля / Д. А. Чернышов, Х. Ф. Насретдинов // Наземные транспортно-технологические средства: проектирование, производство, эксплуатация: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. - Чита: ЗабГУ 2018. - С. 146-150.
6. Чернышов Д. А. Разработка стенда для параметрических испытаний топливных насосов автомобильных двигателей / А. В. Пузаков, Д. А. Чернышов // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции. -Оренбург: ОГУ 2019. - С.1590-1594
7. Чернышов Д. А. Методы диагностирования электробензонасосов / Д. А. Чернышов // Управление качеством в транспортной и социальной сферах: сборник научных трудов студентов / под ред. В. И. Рассохи. - Оренбург: ОГУ 2018. - C. 40-43.
8. Власов Д. Б. Комплексное диагностирование электрического бензонасоса системы топливопода-чи / Д. Б. Власов, А. М. Плаксин, А. В. Гриценко, К. В. Глемба, Д. Д. Бакайкин, С. П. Хвостов, Д. А. Абросимов, К. А. Цыганов // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 11-12. - С. 2610-2614.
9. Чернышов Д. А. Параметрические испытания автомобильных электробензонасосов / Д. А. Черны-шов А. В. Пузаков // Транспортные и транспортно-технологические системы: материалы международная научно-техническая конференция. - Тюмень: ТИУ, 2019. - C. 351-354.
