Распылителя дизельных топливных систем

Микроэлектронным разрядом

Введение

История

7.1.2 Сверление EDM микро-отверстий.

7.1.3 Процесс наблюдения за EDM сверлением.

Выявление размеров микро-отверстий.

7.1.5 Контроллеры процесса EDM

7.2 Суб-наносекундный контроль импульсов EDM микроотверстий

7.2.1 Важность контроля EDM микроотверстий

Мониторинг процесса EDM

Выходные параметры EDM

EDM импульсы искры и дуги.

Искра и дуга при сверлении.

Искровой и дуговой импульсы при выправлении электрода

Измерение формы микроотверстий

История вопроса

7.3.2 И змерение

Настройка машины

Определение координат точек соприкосновения

Процедура измерения микроотверстия

Характеристики микроотверстий

Оценка повторяемости и воспроизводимости измерительного устройства

Результаты измерений

Оценка повторяемости и воспроизводимости измерительного устройства для измерения микроотверстий

Влияние абразивно-струйной обработка на геометрию микроотверстий.

Контроллер, построенный на принципах нечеткой логики при электроэрозионном сверлении микроотверстий

Обзор контроллеров в процессе электроэрозионного сверлении

Контроллер, построенный на принципах нечеткой логики

Примеры управления с использованием нечеткой логики при электроэрозионном сверлении

Глубокое электроэрозионное сверление микроотверстий

Электроэрозионное сверление микроотверстий малого диаметра

Выводы

Вопросы

Chen-Chun Kao и Albert Shih

Введение

История

 

Цель данной главы - дать читателю общее представление об уровне развития производства и метрологии технологий для сверления отверстий распылителя дизельных топливных систем. Геометрия распылительного отверстия влияет на процесс распыливания топлива, оно является важной частью двигателя. В свою очередь оно приводит к повышению эффективности внутреннего сгорания и снижению выбросов твердых частиц. Данная глава начинается с описания микро-отверстий, подверженных электроэрозионной обработке (EDM), а затем объясняет метод, необходимый для создания отверстий распылителя, приводит исследования и метод контроля, а так же рассказывает об измерении отверстия распылителя. Наконец, она несет в себе различные замечания, дабы читатели смогли использовать эти знания в будущей работе и вышли за пределы данной статьи.

Введение

История

Геометрия распылительного отверстия в сопло инжектора дизельного топлива влияет на распыливание топлива, проникновение брызг, а также сгорания и выбросов. Таким образом, отверстие является одним из важнейших элементов для чистых и энергосберегающих дизельных двигателей. Рисунок 7.1 иллюстрирует конфигурацию дизельной форсунки топлива. Игла, которая также называется плунжер, точно контролируется с помощью гидравлического, электромагнитного, или пьезоэлектрического привода для впрыскивания дизельного топлива через распылительные отверстия в цилиндры. Сверление с использованием сверла – являлся основным методом изготовления отверстий распылителя до 1970-х годов. После этого, из-за необходимости увеличения давления впрыска топлива, в качестве базы была использована термо обработанная высокопрочная сталь. Из-за этого толщина стенки сопла увеличилась. Процесс сверления сильно усложнился из-за раскаленной поверхности, жесткого материального свойства, и большой глубины отверстия.

Таким образом, метод для сверления отверстий с помощью электрического разряда механической обработкой (EDM) был разработан в 1970-х годах для замены обычного процесса.

Важной вехой для начала исследования микро-отверстия (EDM) был успешно проведенный эксперимент в научно-исследовательской лаборатории Philips в конце 1960-х годов. После этих революционных экспериментов, микро-отверстие (EDM) привлекло повышенное внимание и активно применялось в промышленном производстве, особенно при разработке дизельных топливных систем.

Принципиальная схема процесса бурения (EDM) для форсунок распылительных отверстий показана на Рис. 7.2. Проволочный электрод подается через направляющий керамический провод к детали. Искры, созданные в разрядном промежутке на кончике проволоки электрода, необходимы для удаления материала с заготовки и вызова некоторого износа электрода, для того, чтобы заострить кончик электрода. Вольфрам является самым распространенным материалом электрода из-за его высокой температуры плавления (3370°С) и низкой скорости износа инструмента.

Вольфрамовая проволока, необходимая для создания распылительного отверстия (EDM), делается на бесцентрово-шлифовальном станке [6]. Таким образом, достигается универсальный размера детали.

Размеры отверстия для впрыска в инжектор следующие - 120-180 мкм в диаметре и 1,0–1,2 мм в глубину.

Рисунок 7.3 показывает микрофотографии типичных отверстий для впрыска в инжектор. Процесс (EDM) определяет размер и геометрию отверстий распылителя. Измерения, геометрия, скорость потока и шероховатость поверхности отверстия имеют решающее значение для распыления, сгорания и выбросов вредных веществ в дизельных двигателях.

Меньший диаметр отверстия (<100 мкм) и высокое давление впрыска (>100 МПа) помогает генерировать более равномерный, что в свою очередь может привести к снижению оксид азота (NOx) и твердых частиц, так как это требуется нормами выбросов вредных веществ (см. рис. 7.4), установленными Агентством по охране окружающей среды США (EPA) и Европейского Союза. Но сокращение размера отверстия приводит к более высокому коэффициенту сжатия (глубина отверстия и диаметр), это основная техническая задача для микро-отверстие EDM. Отрицательные конические микро-отверстия, которые обрезаются в форме конуса с большим диаметром потока на входе чем на выходе, способны свести к минимуму проблемы кавитации [9], которые происходят во время инъекций в дизельных двигателях высокого давления. Однако, микро-сверление EDM, используя конфигурации, показанные на рис. 7.2, как правило, создает положительный конические отверстия. Эти технические вопросы требуют углубленного изучения процесса микро-сверления электро эразийных станков.

7.1.2 Сверление EDM микро-отверстий.

Одним из первых экспериментов на EDM микро-отверстиях был проведен в исполнении Ван Осэнбругена [10] в научно-исследовательской лаборатории Philips в конце 1960-х годов. Высокое соотношение микро-отверстий было изучено Masuzawa в соавторстве с [2,11] Takahata и [12] Lim [13]. Улучшение качества микро-отверстия может быть достигнуто при понижении уровня энергии разряда [14]. Минимизация емкостей между электродом и заготовкой для нижнего слива была изучена Masuzawa [15]. Влияние полярности, формы электрода и скорости вращения электрода в микро-отверстии исследуется Yan и его командой [16]. Результаты экспериментов показали, что необходимо использовать положительную полярность в EDM микро-отверстиях, в таком случае при сверлении уменьшится износ инструмента и поддержания точности отверстия.

Сверление вслепую довольно сложно, потому что мусор сосредотачивается в нижней части и может привести к чрезмерному износу электрода. Новый подход использует планетарное движение, и производит самостоятельно промывку для сверления микро-отверстий вслепую. Он был представлен Ву и его командой. [17]. Недавние исследования на EDM микро-отверстиях показали, что очень высокий коэффициент сжатия (свыше 20) может быть достигнут[18].

7.1.3 Процесс наблюдения за EDM сверлением.

Постоянный мониторинг процесса обеспечивает сбор информации, которая может быть проанализирована для оптимизации параметров EDM процесса. Контролируя процесс EDM, типы пульса могут быть классифицированы, так же можно собрать информацию об EDM после обработки.

Dauw и его команда. [19] разработали алгоритм: с помощью заданного напряжения и тока порогового значения выявляются отличительные импульсы EDM от всех зарегистрированных импульсов [20]. Пандит и Мюллер [21] представили метод, основанный на системе, которая собирает данные, чтобы различать типы пульса. Задержка зажигания EDM пульса была использована в качестве дискриминатора для идентификации импульса [22].

Искусственный интеллект был применен в классификации импульсов EDM. Применение нечеткой логики в процессе контроля EDM - считается надежным инструментом для дискриминации импульсов EDM.

[23]. Tarng и его команда [24] разработали нечетко различающуюся систему импульсов для обработки EDM процессов. Као и Tarng [25] и Лю и Tarng [26], применяли нейронные и абдуктивные сети, которые так же сообщили о наличии EDM импульсов. Обработка переходных нестационарных сигналов образующихся в процессе обработки вейвлет-преобразования была применена для фильтрации шума и извлечения сигнала о напряжении и токе [27].