СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к контрольно-диагностическому оборудованию для транспортных средств, и может найти применение при проверке рабочих параметров бывших в эксплуатации двигателей легковых автомобилей для оценки их технического состояния и выявления неисправностей.
Стендовые испытания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) находят широкое применение при их разработке, доводке и постановке на производство. Актуальной является проверка технического состояния и остаточного ресурса бывших в эксплуатации двигателей, например, после ремонта либо при необходимости замены не подлежащего восстановлению либо утратившего номинальную мощность двигателя. Зачастую для владельцев легковых автомобилей иностранного производства в случае замены выходом является приобретение двигателя с определенным износом, при этом оперативная оценка его технического состояния оказывается крайне необходимой.
Известен стенд обкатки и диагностики двигателей внутреннего сгорания (пат. РФ №2209987, опубл. 2003.08.10), содержащий электрический двигатель-тормоз, регулировочный реостат, весовой механизм с пультом контрольных приборов, приспособление для замера расхода топлива, задатчик - эталон мощности тепловых потерь, датчики оборотов на валу, температуры, давления в масляной магистрали, приспособление для замера расхода топлива и силовой шкаф с аппаратурой, а также устройство сбора технических характеристик двигателя с входами, связанными с датчиками оборотов на валу, температуры, давления в масляной магистрали, соединенное с устройством обработки данных, выход которого соединен с входом устройства управления режимами обкатки ДВС, подсоединенного к регулятору, управляющему дроссельной заслонкой двигателя. В качестве диагностических рассматриваются рабочие параметры двигателя, достигнутые в результате обкатки, после их стабилизации. Конструктивная сложность известного стенда и возможность получения диагностических данных о состоянии двигателя только после достаточно длительного процесса обкатки не позволяют оперативно оценить работоспособность бывших в эксплуатации двигателей и целесообразность их дальнейшего использования.
Известен стенд для экспресс-диагностики неисправности двигателя, агрегатов и механизмов транспортных средств (пат. РФ №2119650, опубл. 1998.09.27), содержащий антенну и приемник, предназначенные для приема радиосигналов от установленных на автомобиле датчиков-микрофонов и подачи сигналов на вход компьютера, снабженного мультимедиа средствами, обеспечивающими запись акустического сигнала в виде обычного файла и обработку последнего экспертной программой по заданному для диагностики алгоритму. Известный стенд предназначен для определения по шумам во время движения транспортного средства неисправностей наиболее важных узлов, в частности, двигателя, а также для составления прогнозов возможных неисправностей. Однако получаемая с его помощью оперативная информация не обеспечивает достаточно высокого качества (точности, надежности) диагностики и должна использоваться в качестве дополнения к данным, полученным с помощью других известных диагностических устройств.
Известен стенд для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания (пат. РФ №133930 на полезную модель, опубл, 2013.10.27), содержащий асинхронную электрическую машину обратимого действия (АЭМ), муфту измерения крутящего момента, соединенную валом с АЭМ, инвертер для изменения нагрузки на ДВС, блок нагружения для потребления вырабатываемой АЭМ электрической энергии, топливные баки, радиаторы, аккумуляторную батарею, систему очистки воздуха на впуске, систему выпуска, блок управления и сбора информации с датчиков, а также газоаналитическую аппаратуру, расходомер воздуха и персональный компьютер для управления всеми системами стенда. Известный стенд способен функционировать лишь при наличии штатного (индивидуального для каждого двигателя) электронного блока управления (ЭБУ) двигателем и требует наличия электропроводки для подключения, при этом для управления всеми системами с помощью компьютера требуется разработка программного обеспечения, что усложняет и удорожает условия его эксплуатации. Кроме того, известный стенд не обеспечивает достаточно быстрой первоначальной оценки остаточного ресурса бывших в эксплуатации ДВС.
Наиболее близким к заявляемому является стенд для пусковых испытаний двигателей внутреннего сгорания при низких температурах окружающего воздуха (пат. РФ №72324 на полезную модель, опубл. 2008.04.10), содержащий системы обеспечения пуска, питания топливом, охлаждения, смазки и управления, установленные вместе с испытуемым двигателем на передвижной платформе, механизм загрузки двигателя с масляным насосом высокого давления и дросселем, установленным балансирно и снабженным измерительным устройством, при этом базовый маховик двигателя снабжен дополнительными грузами.
Известный стенд является недостаточно удобным в эксплуатации, поскольку он не может работать без штатного электронного блока управления (ЭБУ) двигателем и электропроводки, и, кроме того, снятие грузов после проверки одного двигателя, установка следующего и настройка стенда с ним и другими грузами требуют дополнительных трудозатрат и времени. Известный стенд не предоставляет возможности проводить быструю диагностику технического состояния бывшего в эксплуатации двигателя для оценки его остаточного ресурса.
Задачей полезной модели является создание конструкторского решения стенда для испытания ДВС, универсального, удобного в эксплуатации и обеспечивающего возможность оперативной оценки работоспособности двигателя.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции стенда и улучшении условий его эксплуатации при одновременном повышении оперативности измерения ряда рабочих параметров ДВС.
Указанный результат достигается стендом для испытаний двигателей внутреннего сгорания, содержащим системы обеспечения пуска двигателя, питания топливом, охлаждения, а также систему управления двигателем, установленные вместе с испытуемым двигателем на передвижной платформе, который, в отличие от известного, дополнительно снабжен трамблером с регулируемым положением, соединяющимся с коленчатым валом ДВС посредством гибкого вала и цепной передачи, устройством для измерения частоты вращения коленчатого вала, подключаемым к высоковольтному проводу первой свечи ДВС, а также универсальным электронным блоком управления, входящим в систему управления двигателем.
В преимущественном варианте выполнения предлагаемый стенд в качестве устройства для измерения частоты вращения коленчатого вала содержит газоанализатор АБГ-4, который выполнен с возможностью измерения числа оборотов коленчатого вала в минуту и вывода результатов в цифровом формате.
Стенд может быть снабжен дополнительными датчиками для измерения различных рабочих параметров двигателя.
Предлагаемый стенд, технические характеристики которого представлены в таблице 1, схематично изображен на фиг. 1. Стенд содержит передвижную платформу 1 со станиной и средствами фиксации тестируемого двигателя 2, на которой закреплены универсальный электронный блок управления 3, входящий в систему управления двигателем, радиатор 4 системы охлаждения с расширительным бачком 5 и топливный бак 6 объемом не менее 5 литров с погружным топливным насосом и топливопроводом. Трамблер 7 закреплен на штативе 8, с помощью которого его положение регулируется в двух плоскостях. Трамблер 7 стенда посредством гибкого вала 9 и цепной передачи 10 соединяется с коленчатым валом ДВС и одновременно с помощью высоковольтных проводов 11 со свечами зажигания испытуемого двигателя 2. Цепная передача 10 служит для уменьшения оборотов коленчатого вала в два раза, поскольку коленчатый вал вращается в два раза быстрее распределительного вала.
Кроме того, в состав стенда входят устройство 12 для измерения частоты вращения (числа оборотов) коленчатого вала, подключаемое через трамблер 7 (связь на чертеже не показана) к высоковольтному проводу 11 первой свечи и служащее для проверки и последующей регулировки оборотов холостого хода, аккумуляторная батарея 13, дублирующая генератор, который обеспечивает подачу напряжения стартеру и питание электроэлементов автомобиля, а также пульт управления 14 с замком зажигания 15, составляющий вместе с универсальным электронным блоком управления 3 систему управления.
Стенд содержит не показанные на чертеже систему подачи воздуха, включающую воздушный фильтр с корпусом, дроссельную заслонку, через которую воздух поступает во впускной коллектор, где он смешивается с топливом; а также систему удаления отработавших газов и систему охлаждения ДВС.
Преимущественно предлагаемый стенд в качестве устройства для измерения частоты вращения коленчатого вала содержит показанный на фиг. 2 газоанализатор АВГ 4, который укомплектован датчиком оборотов, присоединяемым к высоковольтному проводу первой свечи, и таким образом обеспечивает возможность измерения частоты вращения коленчатого вала с выводом результатов измерения в цифровом виде на дисплей.
Стенд работает следующим образом
Для проведения испытаний ДВС устанавливают на стенд, подключают к топливному баку и радиатору охлаждения. Канал газоанализатора АВГ 4, предназначенный для измерения числа оборотов коленчатого вала двигателя, подключают к высоковольтному проводу первой свечи. ДВС подключают к универсальному электронному блоку управления 3 и запускают двигатель путем поворота ключа в замке зажигания 15, который вынесен на пульт управления 14. По сигналу, поступающему в результате замыкания контактов, стартер начинает вращать маховик ДВС, топливный насос начинает подавать топливо из бака, на радиаторе начинает вращаться вентилятор для охлаждения ДВС, воздух всасывается через систему подачи воздуха и происходит запуск ДВС.
Трамблер 7 за счет цепной передачи 10 позволяет распределять по цилиндрам импульс подачи искры зажигания.
Изменяющееся положение трамблера позволяет правильно выставить зажигание ДВС (подавать искру в нужный момент). Регулировка зажигания осуществляется с помощью болта фиксации трамблера, который ослабляют и двигают влево-вправо до совпадения верхней мертвой точки первого цилиндра двигателя и положения находящегося внутри трамблера бегунка с первым цилиндром.
Поскольку трамблер 7 представляет собой механическое устройство и поворачивается в том же направлении что и коленчатый вал двигателя, для снижения оборотов в 2 раза можно использовать цепную передачу.
Положение связанной с педалью газа дроссельной заслонки изменяют при необходимости (для изменения частоты вращения коленчатого вала) с помощью регулировочного болта.
Электронный блок управления 3 в предлагаемом стенде за счет использования системы гибкого вала 9 и трамблера 7 действует универсально, выполняя определенное количество своих функций (регулируемую подачу топлива и воздуха, распределение искры по цилиндрам с воспламенением топливо-воздушной смеси в нужный момент), что является достаточным для первоначальной оценки работоспособности бывшего в эксплуатации двигателя.
Универсальный блок не приходится менять для каждого двигателя, что необходимо делать в известном стенде, при этом в его комплект входит электропроводка (провода с концевыми разъемами- «фишками»).
2
Газоанализатор АВГ 4, представляющий собой многофункциональное портативное устройство, дает возможность при первоначальной оценке рабочего состояния бывшего в эксплуатации ДВС избежать использования нескольких датчиков и затрат времени на их подключение к двигателю и к системе электропитания. За счет использования упомянутого газоанализатора стенд помимо основных пусковых характеристик, необходимых для первоначальной оценки работоспособности ДВС, одновременно обеспечивает измерение таких параметров, как коэффициент избытка воздуха, содержание CO, CH, CO в выхлопных газах (с помощью зонда, устанавливаемого в выхлопной системе), и дает возможность определить степень экологичности двигателя в сборе с катализатором дожигания и без, а также позволяет следить за температурой масла.
Стенд предусматривает также возможность использования различных датчиков для измерения при необходимости целого комплекса рабочих параметров в достаточно широких пределах (табл. 2).
Преимущества предлагаемого стенда, дающего возможность проверки технического состояния ДВС с использованием универсального электронного блока управления двигателем (без штатного ЭБУ и электропроводки) и обеспечивающего значительное сокращение времени, необходимого на проверку, существенно проявляются при первоначальной оценке работоспособности бывших в эксплуатации ДВС с целью их возможного дальнейшего использования.