Способ определения индикаторной мощности при стендовых испытаниях многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом
METHOD OF INDICATED POWER DETERMINATION IN BENCH TESTS OF MULTICYLINDER INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH GAS TURBINE CHARGING

Изобретение относится к области стендовых испытаний поршневых двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для определения индикаторной мощности многоцилиндровых двигателей.
i
e
Известен способ определения индикаторной мощности (N) х-го цилиндра многоцилиндрового двигателя, заключающийся в том, что при работе на заданном режиме определяют эффективную мощность двигателя на заданном режиме N при всех работающих цилиндрах, последовательно отключают топливоподачу в каждом из цилиндров и определяют эффективную мощность двигателя  при неизменной подаче топлива в оставшиеся работающие цилиндры, и по разнице  рассчитывают индикаторную мощность отключенного цилиндра, используя формулу (Стефановский Б.С. Испытания двигателей внутреннего сгорания. - М.: Машиностроения, 1972, с. 61)
ix
где N - индикаторная мощность отключенного цилиндра;
e(j)
e(j-1)
N и N - эффективные мощности соответственно j и (j-1) работающих цилиндров, определяемые по динамометру тормозного стенда.
Данный способ принят в качестве прототипа.
Недостатком указанного прототипа является то, что его применение возможно только для двигателей без наддува, у которых отключение одного из цилиндров не влияет на работу остальных.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении точности определения индикаторной мощности.
e
e
вс
2
в
к
вс
2
в
к
e
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе определения индикаторной мощности при стендовых испытаниях многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, заключающемся в том, что при работе на заданном режиме определяют эффективную мощность двигателя N при всех работающих цилиндрах, затем определяют эффективную мощность двигателя  при работе двигателя на части цилиндров, и по разнице  определяют величину индикаторной мощности, согласно изобретению, при работе на заданном режиме для определения эффективной мощности двигателя N при всех работающих цилиндрах дополнительно измеряют давление воздуха перед компрессором р, давление отработавших газов после турбины р, расход воздуха двигателем G и давление наддувочного воздуха р, при работе двигателя на части цилиндров для определения эффективной мощности двигателя  дополнительно измеряют давление воздуха перед компрессором , давление отработавших газов после турбины , расход воздуха двигателем  и давление наддувочного воздуха , затем переходят на заданный режим работы двигателя со всеми включенными цилиндрами и изменяют значения давления воздуха перед компрессором р и давление отработавших газов после турбины р до совпадения значений расхода воздуха двигателем G и давления наддувочного воздуха р при работе двигателя на всех цилиндрах со значениями расхода воздуха двигателем  и давления наддувочного воздуха  при работе двигателя на части цилиндров, и с учетом этого определяют значение эффективной мощности N, которое используют для определения индикаторной мощности.
вс
2
в
к
Дополнительное измерение давления воздуха перед компрессором р, давления отработавших газов после турбины р, расхода воздуха двигателем G и давления наддувочного воздуха р при всех работающих цилиндрах, а также давления воздуха перед компрессором , давления отработавших газов после турбины , расхода воздуха двигателем  и давления наддувочного воздуха  при работе двигателя на части цилиндров связано с тем, что отключение топливоподачи, например, в одном из цилиндров, снижает среднюю температуру отработавших газов в выпускном коллекторе, т.е. уменьшает их располагаемую энергию перед турбиной. Вследствие этого снижается мощность турбины, соответственно и мощность приводимого от нее компрессора. Это приводит к уменьшению давления наддувочного воздуха  и, как следствие, уменьшению расхода воздуха двигателем . Таким образом, цилиндры многоцилиндрового двигателя с газотурбинным наддувом при отключении одного из них начинают работать не в том режиме, в каком они работали, когда топливоподача осуществлялась во все цилиндры, и суммарная мощность двигателя уменьшается в результате снижения расхода воздуха двигателем . При этом снижение мощности многоцилиндрового двигателя с газотурбинным наддувом при отключении одного из цилиндров происходит на величину индикаторной мощности этого цилиндра, а также на величину снижения мощности остальных цилиндров за счет снижения расхода воздуха двигателем .
В таблице 1 приведены результаты испытаний многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.
За исходный (заданный) режим принята работа двигателя в штатном варианте на всех 12 цилиндрах.
в
к
Характер изменения показателей двигателя сохраняется одним и тем же при отключении любого цилиндра, а именно: уменьшается эффективная мощность двигателя Ne, расход воздуха двигателя G и давление наддува р. Частота вращения коленчатого вала при этом поддерживалась постоянной. Также сохранялась неизменной топливоподача в работающие цилиндры.
k
в
Из таблицы видно, что отключение топливоподачи в любой из цилиндров сопровождается не только ожидаемым снижением мощности двигателя, но и снижением давления наддувочного воздуха p на 0,12÷0,15 бар, т.е. на 1…8% и расхода воздуха двигателем G на 180÷220 кг/час.
После начала топливоподачи очередной форсункой соответствующий цилиндр вступает в работу, и показатели двигателя восстанавливаются в соответствии с исходным режимом.
Способ осуществляется следующим образом.
вс
2
в
к
e
При проведении стендовых испытаний многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом при запуске и работе двигателя на заданном режиме со всеми работающими цилиндрами измеряют давление воздуха перед компрессором р, давление отработавших газов после турбины р, расход воздуха двигателем G и давление наддувочного воздуха р и определяют эффективную мощность N. Далее, при работе двигателя на части цилиндров (при отключении топливоподачи в один из цилиндров) измеряют давление воздуха перед компрессором , давление отработавших газов после турбины , расход воздуха двигателем  и давление наддувочного воздуха . За счет того что при отключении, по меньшей мере, одного из цилиндров изменяются условия работы остальных цилиндров, то значения давления воздуха перед компрессором , давления отработавших газов после турбины , расхода воздуха двигателем  и давления наддувочного воздуха  будут меньше, чем при работе двигателя со всеми цилиндрами. После измерения давления воздуха перед компрессором , давления отработавших газов после турбины , расхода воздуха двигателем  и давления наддувочного воздуха  определяют эффективную мощность .
к
в
После этого переходят на режим работы двигателя на всех цилиндрах, в результате чего давление наддувочного воздуха р и расход воздуха двигателем G увеличатся за счет увеличения располагаемой энергии отработавших газов перед турбиной.
вс
2
в
к
e
После этого, продолжая работать на всех цилиндрах, изменяют значения давления воздуха перед компрессором р и давления отработавших газов после турбины р до совпадения значений расхода воздуха двигателем G и давления наддувочного воздуха р со значениями расхода воздуха двигателем  и давления наддувочного воздуха  при работе двигателя на части цилиндров, и с учетом этого% определяют значение эффективной мощности N, которое используют для определения индикаторной мощности. После чего по разнице  определяют индикаторную мощность отключенного цилиндра.
e
В итоге проведения испытаний на двух описанных режимах становится известной мощность двигателя, по крайней мере, с одним выключенным цилиндром  и мощность двигателя со всеми работающими цилиндрами N. Поэтому при определении разницы  остается истинная индикаторная мощность отключенного цилиндра.