СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УСТРОЙСТВ АКТИВАЦИИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ДВС
FACILITY FOR TESTING DEVICES OF COMBUSTION ACTIVATION IN ICE

Изобретение относится к области энергетики, а именно к стендам для испытания двигателей внутреннего сгорания - ДВС.
Известен стенд для испытания ДВС по патенту РФ на изобретение №2241972, МПК G01M 15/00, опубл. 10.12.2004.
Стенд снабжен задатчиками скорости и мощности, которые присоединены входами соответственно к выходам по скорости и мощности регулятора дизеля, а выходами к узлу суммирования интегрирующего звена, выход которого подсоединен к входу инерционного звена, при этом последний своим выходом подключен к входу усилительного звена, выход которого соединен с электроприводом. Использование в стенде указанных электронных узлов позволяет сформировать требуемые характеристики, идентичные характеристикам дизеля, и правильно отрегулировать испытуемый регулятор.
Недостатки - сложность конструкции и ограниченная функциональность только дизельными двигателями.
Известен стенд для испытания ДВС по патенту РФ на изобретение №2495394, МПК G01M 15/00, опубл. 10.10.2013.
Этот стенд может быть использован при испытаниях турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Стенд содержит входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока с регулируемым приводом, выполненный в виде технологического компрессора, испытуемый турбокомпрессор с системой смазки и охлаждения, устройство для создания пульсаций газового потока и регулируемый дроссель. В качестве регулируемого привода используется ДВС со струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком. Стенд снабжен модулем аналогового ввода, коммутатором, блоком обработки информации, преобразователем интерфейса, устройством вывода информации, запоминающим устройством, датчиками частоты вращения ротора турбокомпрессора и технологического компрессора, датчиками давления и температуры газового потока. Датчики давления и температуры установлены на входе и выходе в компрессор испытуемого турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины испытуемого турбокомпрессора, на выходе из ДВС. Датчики расхода воздуха установлены на выходе из компрессора и на выходе из ДВС, причем все датчики давления, температуры, расхода воздуха и частоты вращения соединены через модуль аналогового ввода и коммутатор с блоком обработки информации, который соединен с запоминающим устройством и через преобразователь интерфейса и с устройством вывода информации. Технический результат заключается в повышении достоверности испытания турбокомпрессора путем измерения, регистрации и обработки больших массивов данных множества контролируемых параметров. Недостаток - ограниченные функциональные возможности стенда.
Известен стенд для испытания ДВС по патенту РФ на изобретение №2256896, МПК G01M 15/00, опубл. 20.07.2005.
Стенд для приработки и испытания двигателей внутреннего сгорания содержит электрическую машину в качестве исполнительного механизма и снабжен входящими в состав ЭВМ последовательно соединенными блоком выбора типа двигателя внутреннего сгорания, блоком задания предельных значений и блоком аварийного выключения, выход которого соединен с первым входом блока формирования сигналов управления, последовательно соединенными блоком определения времени разгона и блоком определения мощности, второй вход которого соединен с первым выходом блока выбора режима работы, блоком задания постоянных параметров, вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом блока выбора типа двигателя внутреннего сгорания и третьим входом блока определения мощности, блоком задания пороговых значений частоты вращения, вход и выход которого соединены соответственно с третьим выходом блока выбора типа двигателя внутреннего сгорания и первым входом блока сравнения частоты вращения, блоком управления топливодозирующим элементом, установленным с возможностью кинематического соединения с приводом топливодозирующего элемента двигателя внутреннего сгорания, и блоком сопряжения, выход которого соединен с входом блока управления топливодозирующим элементом. Выход блока формирования сигналов управления соединен с входом блока сопряжения. Первый выход блока измерения соединен со вторым входом блока сравнения частоты вращения. Выходы блока датчиков соединены с входами блока измерения, выходы которого соединены с входами блока индикации и входами блока аварийного выключения. Выход блока определения мощности соединен с входом блока индикации. Выход блока сравнения частоты вращения соединен с входом блока определения времени разгона. Второй, третий и четвертый выходы блока выбора режима работы соединены соответственно с входом блока выбора типа двигателя внутреннего сгорания, третьим входом блока сравнения частоты вращения и вторым входом блока формирования сигналов управления.
Недостаток - ограниченные функциональные возможности стенда.
Известен стенд для испытания ДВС по авт. св. СССР №1260711, МПК G01M 15/00, опубл. 30.09.1986, прототип.
Этот стенд содержит двигатель внутреннего сгорания с топливной системой и системой подачи воздуха, измерительную аппаратуру и нагрузку.
Недостаток - низкая точность проведения экспериментов и ограниченные функциональные возможности.
Задачами создания изобретения являются повышение точности измерения и обеспечение многофункциональности стенда.
Достигнутый технический результат - повышение точности измерения и обеспечение многофункциональности стенда.
Решение указанных задач достигнуто в стенде для испытания устройств активации процесса горения в ДВС, содержащем двигатель внутреннего сгорания с топливной системой и системой подачи воздуха, измерительную аппаратуру и нагрузку, согласно изобретению к двигателю внутреннего сгорания при помощи коленчатого вала присоединен электрогенератор, электрические выходы которого проводами соединены с нагрузкой, при этом применена нагрузка электрического типа, выполненная с возможностью изменения потребляемой мощности, например реостат, к входу нагрузки присоединен ваттметр, а в топливной системе и/или системе подачи воздуха установлено средство активации процесса горения в ДВС, в качестве средства активации процесса горения в ДВС, установленного в топливной системе применен активатор топлива. Может быть применен магнитный активатор топлива.
Может быть применен электрический активатор топлива. Может быть применен электромагнитный активатор топлива. К ДВС может быть подключен датчик частоты вращения коленчатого вала, соединенный электрическими связями с блоком управления. К ДВС может быть подключен датчик расхода топлива, соединенный электрическими связями с блоком управления. К ДВС может быть подключен датчик расхода воздуха, соединенный электрическими связями с блоком управления. К ДВС может быть подключен газовый анализатор, соединенный электрическими связями с блоком управления.
Стенд для испытания устройств активации процесса горения в ДВС может быть оборудован блоком управления. К ДВС может быть подключен датчик частоты вращения коленчатого вала, соединенный электрическими связями с блоком управления.
К ДВС может быть подключен датчик расхода топлива, соединенный электрическими связями с блоком управления. К ДВС может быть подключен датчик расхода воздуха, соединенный электрическими связями с блоком управления. К ДВС может быть подключен газовый анализатор, соединенный электрическими связями с блоком управления.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1-10.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема стенда с активатором топлива,
на фиг. 2 приведена схема стенда с озонатором с блоком управления,
на фиг. 3 приведена схема стенда с активатором топлива и озонатором воздуха,
на фиг. 4 приведен магнитный активатор топлива,
на фиг. 5 приведен магнитный активатор топлива с электромагнитом,
на фиг. 6 приведен электрический активатор топлива,
на фиг. 7 приведен электромагнитный активатор топлива,
на фиг. 8 приведен озонатор,
на фиг. 9 приведена схема стенда с датчиками контроля,
на фиг. 10 приведен внешний вид стенда.
Стенд для испытания устройств активации процесса горения в ДВС содержит (фиг. 1-10) двигатель внутреннего сгорания 1, присоединенный к нему коленчатым валом 2 электрогенератор 3. Электрогенератор 3 проводами 4 присоединен к нагрузке 5. К проводам 4 перед нагрузкой 3 присоединен ваттметр 6.
Двигатель внутреннего сгорания 1 содержит корпус 7, цилиндр 8 с установленным внутри него поршнем 9, свечу зажигания 10, систему подачи воздуха 11 и систему выхлопа 12 и топливную систему.
Топливная система содержит топливный бак 13, топливопровод 14, топливный насос 15, отсечной клапан 16 и активатор топлива 17 и топливную форсунку 18.
Система подачи воздуха 11 содержит дроссельную заслонку 19 с приводом 20.
Выхлопная система 12 содержит глушитель 21. Стенд может быть оборудован блоком управления 22, который электрическими соединен с приводом 20.
В системе подачи воздуха 11 может быть установлен озонатор 24 (фиг. 2).
Возможна одновременная установка активатора топлива 17 и озонатора 24 (фиг. 3).
Стенд может быть оборудован амперметром 25 и вольтметром 26, дублирующими работу ваттметра 6. Кроме того, стенд целесообразно оборудовать газоанализатором 27 (фиг. 1), установленным в системе выхлопа 12.
Возможные варианты активатора топлива приведены на фиг. 4-7, где на фиг. 4 приведен магнитный активатор топлива, содержащий постоянные магниты 28, на фиг. 5 приведен магнитный активатор топлива с электромагнитом 29, содержащим обмотку возбуждения 30, источник тока 31 и потенциометр 32, а в системе подвода тока к обмотке возбуждения 30 (провода 4), установлены амперметр 33 и вольтметр 34.
На фиг. 6 приведен электрический активатор топлива, содержащий блок высокого напряжения 35, потенциометр 36 и электроды 37 и 38, также амперметр 39 и вольтметр 40. На фиг. 7 приведен электромагнитный активатор топлива, содержащий дополнительно постоянные магниты 28.
На фиг. 8 приведен озонатор 24, установленный в системе подачи воздуха 11. Он содержит электроды 41 и 42 и потенциометр 43, подключенные к блоку высокого напряжения 44. Применены амперметр 45 и вольтметр 46.
Стенд (фиг. 9) может быть оборудован датчиком расхода топлива 47, датчиком расхода воздуха 48, датчиком частоты вращения 49 коленчатого вала 2.
Датчики 47-49 электрическими связями 23 соединены с блоком управления 22.
Внешний вид стенда приведен на фиг. 10.
ИСПЫТАНИЕ ДВС
Перед испытанием ДВС 1 заправляют топливный бак 13 точно замеренным объемом топлива. Запускают ДВС 1 и выводят его на стационарный режим. Одновременно измеряют мощность, потребляемую нагрузкой 5, при помощи ваттметра 6.
Измеряют секундомером общее время работы ДВС 1 до полной выработки топлива.
Снова заправляют топливный бак 13 тем же объемом топлива. Устанавливают активатор топлива 17 (фиг. 1) или озонатор 24 (фиг. 2) или одновременно активатор топлива 17 и озонатор воздуха 24 (фиг. 3).
Запускают ДВС 1 и выводят его на стационарный режим.
Режим работы ДВС 1 контролирую по показаниям датчиков 47-49 (фиг. 9). В качестве блока управления 22 может быть использован персональный компьютер с ОС типа «Виндос».
Измеряют секундомером общее время работы ДВС 1 до полной выработки топлива. Одновременно измеряют мощность, потребляемую нагрузкой 5,при помощи ваттметра 6.
Делают расчет выработанной энергии электрогенератором 3 как произведение мощности на время для этого цикла испытания.
Оценивают влияние установки активатора топлива или озонатора воздуха на выработанную энергию.
Повторяют испытания с другими параметрами ДВС и активатора 17 (озонатора 24).
Возможна установка новых свеч зажигания или других агрегатов топливной и воздушной системы и электрооборудования, влияющих на активацию процесса горения в цилиндре 8 ДВС 1 (фиг. 3).
Применение изобретения позволит:
1. Расширить функциональные возможности стенда и испытывать свечи зажигании, топливную аппаратуру, воздушную систему, систему охлаждения ДВС, выхлопную систему, систему смазки и т.д.
2. Испытывать активаторы топлива и озонаторы воздуха на разных режимах работы ДВС и на разных режимах работы самих активаторов (токах, напряжении, частоте импульсов и т.д.).
3. Проводить испытание ДВС на разных видах топлива.