Методика испытания топливных насосов для автомобилей, введённых в эксплуатацию в жарко-климатических регионах

АННОТАЦИЯ

В статье приведена климатические особенности Центральной Азии и разработанная методика проведения испытаний топливных насосов автомобилей эксплуатирующихся в условиях жаркого климата.

ABSTRACT

The article describes the climatic features of Central Asia and the developed methodology for testing fuel pumps of cars operating in hot climates.

Ключевые слова: топливный насос, испытание, климатические условия, надежность.

Keywords: fuel pump, test, climatic condition, reliability.

В настоящее время всем известно, что дорожно-климатические условия эксплуатации транспортных средств оказывает значительное влияние на надежность комплектующих частей и всего автомобиля в целом. И создание надежных автомобилей и его частей закладывается уже в стадии проектирования, обеспечивается в производстве и реализуется в эксплуатации. Следовательно, условия эксплуатации является одним из основных факторов, оказывающих существенное влияние на надежность работы автомобилей. В связи с этим для повышения надежности частей и узлов автомобилей необходимо разработать методики испытаний частей особо влияющих на надежность с учетом дорожно-климатических условий регионов эксплуатации. 

Климат в Центральной Азии является резко континентальным, лето - продолжительное и очень жаркое, а зима - короткая и холодная. Также характерной особенностью эксплуатации автомобилей в условиях Центральной Азии является высокая температура, низкое количество осадков, и особенно следует отметить - повышенную запыленность воздуха окружающей среды. Днем абсолютная максимальная температура воздуха в тени достигает +45…47⁰ С, а ночью падает до +10⁰ С, колебание температуры в течение 8 часов может достигать 25…30⁰ С, а в горных районах,  где после сильной жары в 40-47⁰ С автомобиль, проходя через горные перевалы, попадает в условия, когда температура атмосферного воздуха составляет всего 0…1⁰С, т.е. резкий перепад температуры, в этом случае, составляет 40…46⁰С [ ]. Запыленность атмосферного воздуха в значительной части территории Центральной Азии, достигает 3,5 г/м³, а во время сильных ветров и бурь – 17 г/м³, что в десяти и более раз выше, чем запыленность воздуха в умеренной климатической зоне (0,0003...1,4 г/м³). Для ясности представления достаточно сказать, что при запыленности воздуха в 0,8…1,2 г/м³ видимость полностью теряется [1].

Исходя из вышеизложенного, нами проведены обширные исследовании,  для обеспечения надежной работы топливных насосов в условиях высоких температур и повышенной запыленности окружающей среды. Согласно проведенных аналитических обзоров литератур общие условия эксплуатации Центральной Азии можно сравнить с условиями эксплуатации Калифорнии, местами пустыни Сахара и другими регионами [2]. 

Нами разработаны требования для испытаний топливных насосов, предназначенный для обеспечения беспрерывной подачи топлива для работы бензинового двигателя автомобилей.

Для проведения испытаний выбран насос с номинальным потоком топлива при напряжении 13,2 V и давлении 380 kPa в пределах от 85 до 125 л/час, с нижеследующими характеристиками:

Номинальная давления в системе питания автомобиля 380 kPa, топливный насос должен быть работоспособным при напряжении питания от 8 V до 13,2 V, минимальный поток топлива топливного насоса при напряжении 8 V и давлении 380 kPa  более 10 л/час, сила тока при напряжении питания 13,2 V и давлении 310 kPa  не более 5,1А. Давления открытия перепускного клапана топливного насоса в пределах от 500 до 850 kPa. Диапазон рабочих температур от минус 30 до плюс 70 °С. Температура хранения от минус 40 до плюс 100⁰С. Предельный максимальный поток топлива 125 л/час, предельный минимальный поток топлива не менее 10 л/час.

Топливный насос относится к неремонтируемым, невосстанавливаемым и необслуживаемым изделиям общего назначения. Для топливных насосов данной конфигурации вероятность безотказной работы в режимах и условиях эксплуатации предусмотренных в технических документациях автомобилей должна быть не менее 100 000 км соответствующему пробегу автомобиля при соблюдении правил эксплуатации.

В связи с вышеизложенным для обеспечения требований надежности данного типа топливных насосов для эксплуатации в условиях жаркого климата и запыленности воздуха нами разработаны нижеследующие методы испытания, имитирующие условия эксплуатации [3-7].

Все испытания, кроме особо оговоренных, проводятся при следующих условиях:

• температура окружающего воздуха (40±5) °С;
• относительная влажность воздуха (55±15) %;

Проверяется отсутствие дефектов корпуса, коррозии и шелушения покрытия выводов. После проводиться контроль массы в соответствии с техническими документациями методом взвешивания на весах с погрешностью не более ±5 г.

Все испытания, кроме особо оговоренных, проводятся при следующих условиях:

• температура окружающего воздуха (23±5) °С;
• относительная влажность воздуха (65±15) %;
• напряжение питания (13,2±0,1) V.
• номинальное давление в системе подачи (380+1) kPa.

Контроль номинальных параметров, потребляемой силы тока, номинального давления и давления открытия перепускного клапана  производится на специальном стенде и поток топлива должен быть в пределах от 85 до 125 l/h, сила тока не более 5,1 A, давления (380+1) kPA и давления открытия в пределах от 500   до 850 kPA.

Контроль минимальных параметров работоспособности производиться в специальном стенде при напряжении (8±0,1) V и давлении 380±1 kPa и поток топлива должен быть не менее 10 l/h.

Контроль показаний сопротивления датчика уровня топлива проверяется тестером и высотомером.

Контроль утечки давления   производится на специальном стенде.

Испытания при температуре топлива плюс 40°С) проводятся в течение 200 часов. Топливный насос должен находиться в рабочем состоянии и считается выдержавшим испытания, если его  параметры после испытаний удовлетворяют требованиям.

Испытания с имитацией загрязненности топлива проводятся в течении 100 часов с введением  в состав испытательного топлива 10 mg/l кварцевых частиц. Топливный насос должно находиться в рабочем состоянии и считается выдержавшим испытания, если его  параметры после испытаний удовлетворяют требованиям.

Контроль тонкости отсева фильтра производится в специализированных лабораториях и ее значения должен быть (31+2) μm.

Испытания на теплостойкость и холодостойкость проводят:

а) прогрев и выдержку топливного насоса производят в камере тепла при температуре (90±5) °С в течение 48 часов;

б) охлаждение и выдержку топливного насоса производят в камере холода при температуре минус (40±3) °С в течение 48 часов.

Топливный насос должен находиться в нерабочем состоянии и считается выдержавшим испытания, если его  параметры после ис-пытаний удовлетворяют требованиям.

Контроль защиты топливного насоса от перенапряжения  проводят следующим образом:

а) При напряжении питания (16,5±0,1) V. Выдерживают топливный насос при данном напряжении не менее 60 min, после чего проверяют номинальные параметры.

б) При напряжении питания (24±1) V. Выдерживают топливный насос при данном напряжении 2 min, после чего проверяют номи-нальные параметры.

Топливный насос считается выдержавшим испытания, если его параметры удовлетворяют требованиям.

Испытание на вибропрочность  проводят по методу:

• амплитуда ускорения max 2,5 (m/s2) ±20% с пульсацией давления 5,5 kPa;
• продолжительность – 8 часов по каждому из трех взаимно перпендикулярных направлений по отношению к изделию.

Топливный насос должен находиться в рабочем состоянии и считается выдержавшим испытания, если его  параметры после испытаний удовлетворяют требованиям.

Испытание на воздействие циклического изменения температуры  проводят следующим образом:

а) Топливный насос помещают в камеру тепла с температурой (80±5) °С, выдерживают не менее 8 часов, переносят в камеру холода с температурой минус (40±3) °С, также выдерживают не менее 8 часов, повторяют этот цикл 10 раз. Время переноса из камеры тепла в камеру холода не должно превышать 10 min. Топливный насос должен быть в нерабочем состоянии;

б)  Топливный насос испытывают при повышении температу-ры топлива с плюс (20+3) °С до плюс (60+5) °С 200 часов. 

После испытаний датчик выдерживают в нормальных условиях не менее 1 часа и проверяют выходные параметры.

Топливный насос считается выдержавшим испытания, если его параметры удовлетворяют требованиям.

Контроль запуска топливного насоса проводят в течении 30 дней по десять раз в день. Топливный насос считается соответствующим настоящим требованиям, если не выявится не единого отклонения.

Контроль сухой работы проверяется в течении 2 min без опускания топливного насоса в топливо, т.е. в воздушной среде. Топливный насос считается выдержавшим испытания, если его параметры после испытаний удовлетворяют требованиям.

Испытания на надежность датчика уровня топлива проводится 1 000 000 циклов изменения сопротивления с нижней до верхней точки и обратно. Датчик уровня топлива считается выдержавшим испытания, если его параметры соответствует требованиям таблицы в чертежах.

Испытания на надежность топливного насоса  проводится в течении 1000 часов. Считается выдержавшим испытания, если параметры топливного насоса удовлетворяют требованиям.

Список литературы:

1. Каюмов Б.А., Собиров Б.А., Мойдинов Д.А. Надежность топливоподающей системы двигателей в жарких условиях (Russian Edition). –Вена, Австрия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2018. – 112 с.
2. Каюмов Б.А. Исследование процесса смолообразования бензина на поверхностях элементов системы питания двигателей. // Россия, Тюмень: Нефть и газ Западной Сибири: материалы международной научно-технической конференции. Т. 3. Проектирование, сооружение и эксплуатация систем транспорта и хранения нефти и газа. Автомобильно-дорожные проблемы нефтегазового комплекса. – 2015. – С. 188-192.
3. Каюмов Б. А., Вохобов Р. А. Внесение изменений в конструкцию автомобилей по результатам испытаний // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №11. С. 249-254. 
4. Каримходжаев Н., Алматаев Т.О., Одилов Х.Р. Основные причины, вызывающие износ деталей автотранспортных средств, эксплуатирующихся в различных природно-климатических условиях // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 5(74). URL: http://7universum.com/ru/ tech/archive/item/9435  
5. Каримхаджаев Н., Эркинов И.Б., Вахобов Р.А. Обзорный анализ сварочной технологии в производстве автомобилей // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 10(79). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10808
6. Каюмов Б.А. Анализ закономерностей распределения отказов элементов инжекционной системы питания двигателей методом сплайн-функций. //Россия, Курган: Вестник Курганского государственного университета. Серия «Технические науки».  – 2014. – №2. – С. 73-75. ISSN 2222-3347
7. Kayumov B. A. Experimental Study of Reliability Indicators Injection Feeding System of Gasoline Engines in Road and Climatic Conditions of Central Asia.//Russia, Krasnoyarsk:  Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. – 2016. – №9. Issue 1. – P. 86-104 p. ISNN 1999-494X