СТЕНД ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБКАТКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к испытаниям двигателя внутреннего сгорания, в частности, к стендам для обкатки двигателей, и может быть использовано для обкатки двигателя внутреннего сгорания.
Известен стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания по авторскому свидетельству №1553872. Опубл. 30.03.1990, БИ №12., выданному Эпельзарту, Брожату А.А., содержащий нагрузочное, регулирующее и программное устройства, датчики показателей работы двигателя внутреннего сгорания, блок управления, задатчик нагрузок, содержащий генераторы прямоугольных, линейно изменяющихся, синусоидальных или других программных нагружений, устройство сравнения и усиления, коммутирующее устройство, которое выполнено с элементами типа оптронов для обеспечения гальванической развязки между блоком управления и задатчиком нагрузок, причем нагрузочное устройство выполнено в виде асинхронного электродвигателя, вал которого механически соединен с валом испытуемого двигателя внутреннего сгорания, на валу которого установлены датчик скорости вращения двигателя внутреннего сгорания и датчик крутящего момента двигателя внутреннего сгорания. Недостатком стенда для испытания двигателя внутреннего сгорания является то, что он позволяет только ступенчато управлять скоростным и нагрузочным режимом и лишь в узком и весьма ограниченном диапазоне скоростей с отсутствием возможности регулировать и изменять темп разгона, что приводит к возникновению динамических ударов. Указанные недостатки уже на стадии испытаний двигателя приводят к низким показателям качества притирки элементов как поршневой, так и кривошипно-шатунной систем, а в дальнейшем при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания к его ограниченному ресурсу безотказной работы при удовлетворительном уровне компрессии у него.
Известен стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания по патенту на полезную модель №66047 МКП G01M 15/OO., выданному Леушину В.Б., Макаровскому Л.Я., Будыко В.Ф., Голушкину Д.А., который принят авторами за прототип, поскольку он наиболее близок к предлагаемому изобретению по технической сущности. Основными узлами стенда являются нагрузочное и регулирующее устройство, блок управления, датчик скорости вращения двигателя внутреннего сгорания, датчик крутящего момента двигателя внутреннего сгорания. Нагрузочное устройство выполнено в виде асинхронного электродвигателя, вал которого механически соединен с валом испытуемого двигателя внутреннего сгорания, на валу которого установлены датчик скорости вращения двигателя внутреннего сгорания и датчик крутящего момента двигателя внутреннего сгорания. В стенде использован преобразователь частоты, который соединен первым входом с выходом блока управления, вторым входом с выходом датчика скорости вращения, третьим входом с выходом датчика крутящего момента, четвертым входом с питающей сетью, выходом со статорной цепью асинхронного электродвигателя. Регулирующее устройство содержит N регулируемых дешифраторов, N элементов памяти, генератор тактовых импульсов, кнопки сброса и пуска. Регулирующее устройство имеет N выходов, каждый из которых является выходом N-го регулируемого дешифратора соответственно, первый вход каждого N-го регулируемого элемента памяти соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй вход каждого N-го элемента памяти соединен с кнопкой сброса, вход генератора тактовых импульсов соединен с кнопкой пуска, а каждый N-й вход блока управления соединен с соответствующим N-м выходом регулирующего устройства. Недостатком стенда является ограниченный ресурс безотказной работы при удовлетворительном уровне компрессии двигателя внутреннего сгорания прошедшего холодную обкатку, что объясняется ступенчатым изменением скоростного режима при обкатке двигателя, приводящим в пуско-тормозных режимах к возникновению при динамических процессах ударов, снижающих качество притирки компрессионных и маслосъемных колец и в целом всего кривошипно-шатунного механизма. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом стенда для холодной обкатки двигателя внутреннего сгорания является увеличение ресурса безотказной работы при удовлетворительном уровне компрессии двигателя внутреннего сгорания прошедшего холодную обкатку за счет применения в качестве преобразователя частоты устройства плавного пуска асинхронного электродвигателя. При данном подходе пуско-тормозные режимы при холодной обкатке двигателя внутреннего сгорания осуществляются плавно с регулируемым легко перестраиваемым темпом разгона-торможения двигателя, а следовательно режим обкатки осуществляется без динамических ударов, что повышает качество притирки компрессионных и маслосъемных колец, и в целом всего кривошипно-шатунного механизма.
Технический результат достигается тем, что стенд для холодной обкатки двигателя внутреннего сгорания содержащий двигатель внутреннего сгорания, нагрузочное устройство в виде асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, преобразователь частоты, выходные клеммы которого подсоединены к статорной цепи асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, вал которого соединен с валом двигателя внутреннего сгорания отличающийся тем, что в качестве преобразователя частоты устройства применено устройство плавного пуска асинхронного электродвигателя и управляемый программируемый контроллер, три выхода которого соответственно соединены с тремя входами устройства плавного пуска, причем устройство плавного пуска асинхронного электродвигателя и управляемый программируемый контроллер получают питание соответственно от промышленной трехфазной и однофазной сетей.
На Фиг.1 представлен стенд для холодной обкатки двигателя внутреннего сгорания, обозначения на которой соответствуют: 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - муфта соединения валов двигателя внутреннего сгорания и асинхронного короткозамкнутого электродвигателя; 3 - асинхронный короткозамкнутый электродвигатель; 4 - устройство плавного пуска; 5 - управляемый программируемый контроллер. Вал двигателя 1 внутреннего сгорания после капитального ремонта соединен с валом асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 3 посредством муфты 2. Статор асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 3 подключен к выходным клеммам устройства плавного пуска 4. Три входа устройства плавного пуска 4 соединены с тремя программируемыми выходами управляемого контроллера 5, получающего питание от однофазной сети переменного тока 220 В. Устройство плавного пуска 4 подключено к трехфазной питающей сети 380 В. промышленной частоты f=50 Гц.
На Фиг.2 представлена временная зависимость заданного значения статорного напряжения U асинхронного короткозамкнутого двигателя 3 в процессе обкатки двигателя внутреннего сгорания 1 на полном интервале процесса обкатки длительности tц., состоящего из отдельных циклических этапов (на Фиг.2 показано три) приложения и отключения напряжения U(в). На Фиг.3 приведены временные зависимости скорости вращения n (об/мин) обкатываемого двигателя внутреннего сгорания 1 (вал двигателя 1 через муфту 2 соединен с валом асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 3); действующего момента М (н*м) на валу обкатываемого двигателя внутреннего сгорания 1 на полном интервале процесса обкатки длительности tц.; фактического значения напряжения U(в) на статоре асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 3. Показанные временные зависимости этих параметров на полном интервале процесса обкатки длительности tц приведены для линейного закона (наклонные участки на каждом отдельном циклическом этапе) изменения с конкретным темпом управления.
Для сравнения на Фиг.4 и Фиг.5 приведены аналогичные временные зависимости Фиг.2 и Фиг.3 для другого типового режима обкатки двигателя внутреннего сгорания 1 на полном интервале процесса обкатки длительности tц, причем темп обкатки иллюстрированный на Фиг.5 более быстрый по сравнению с темпом обкатки показанным на Фиг.3 - наклон линейного участка более крутой на Фиг.5 по сравнению с наклоном линейного участка на Фиг.3.
Ц
B
Ц
Ц
Предлагаемый стенд для холодной обкатки двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом. Выходной вал двигателя 1 внутреннего сгорания прошедший капитальный ремонт на стенде соединяется с валом асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 3 муфтой 2. После подключения питающих напряжений к устройству плавного пуска 4 и управляемому программируемому контроллеру 5 стенд подготовлен к работе по холодной обкатке (топливо не подается и система зажигания отключена) двигателя внутреннего сгорания в течении запрограммированной продолжительности времени t его обкатки (Фиг.2, 4). На первый вход устройства плавного пуска 4 поступает сигнал U с первого выхода управляемого программируемого контроллера 5 начала процесса обкатки двигателя. С второго выхода управляемого программируемого контроллера 5 поступает сигнал на второй вход устройства плавного пуска 4 заданного темпа нарастания выходного напряжения U устройства плавного пуска 4 (Фиг.3, 5), а следовательно и скорости n (об/мин) разгона двигателя внутреннего сгорания 1. Полное время t всего цикла холодной обкатки двигателя состоит из отдельных этапов (Фиг.2, 4). За счет связи третьего входа устройства плавного пуска 4 с третьим выходом управляемого программируемого контроллера 5 прерывается каждый этап всего процесса обкатки двигателя продолжительностью по времени t (Фиг.3, 5), в течении которого притираются поршневые и маслосъемные кольца, а следовательно и вся кривошипно-шатунная система двигателя. После завершения процесса холодной обкатки двигателя включается его система зажигания при включенной топливной системе и при работе элементов 3-5 (Фиг.1) стенда двигатель 1 внутреннего сгорания прошедший капитальный ремонт нагружается моментом М (нм), прикладываемым с заданным темпом и требуемой перестраиваемой величиной (Фиг.3, 5), что расширяет функциональные возможности стенда.
Стенд для холодной обкатки двигателя внутреннего сгорания прошедшего капитальный ремонт может быть выполнен на базе асинхронного короткозамкнутого электродвигателя марки 4A200L4У3 мощностью Р=45 кВт., синхронной скорости вращения n=1500 об/мин; содержать устройство плавного пуска типа ATS48D88Q мощностью Р=45 кВт. сетевым напряжением питания U=380 В, управляемый программируемый контроллер типа TWIDO (TWDLCAE40DRF) фирмы SCHNEIDER ELECTRIC.