СТЕНД ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Техническое решение относится к двигателестроению, а в частности, к испытательным стендам для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания. Стенд для комплексных испытаний двигателей позволяет проводить исследование газодинамических процессов для доработки впускной системы, производить холодную прокрутку двигателя, снимать нагрузочные характеристики, внешнюю скоростную характеристику, частичные скоростные характеристики, производить имитацию ездового цикла, проводить газоаналитические исследования.
Из уровня техники известны различные варианты исполнения испытательных стендов, предназначенных для исследования двигателей внутреннего сгорания.
В заявке на изобретение RU 92003644 (G01M 15/00, опубл. 27.01.1995), предложена схема стенда для обкатки двигателя и нагружения его с преобразованием механической энергии в электрическую и передачи ее в промышленную сеть. Сущность решения состоит в том, что стенд содержит машину постоянного тока, вал которой соединен с валом двигателя, трехпозиционный выключатель, средний зажим которого соединен с коллектором электрической машины, а к крайним зажимам подключены включенные встречно диоды, противоположные выводы которых соединены с преобразователем, обеспечивающим изменение направления тока. В цепь якоря электрической машины последовательно с коллектором включен пусковой реостат, шунтируемый выключателем. Преобразователь выполнен групповым (один на несколько стендов) и непосредственно соединен с промышленной сетью.
В изобретении RU №2055339 (G01M 15/00, опубл. 27.02.1996) предложен способ повышения КПД испытательного стенда. Сущность изобретения заключается в том, что испытываемый двигатель внутреннего сгорания соединен с валом одноякорного преобразователя, контактные кольца которого через пассивный синхронизатор соединены с промышленной сетью. Коллектор одноякорного преобразователя соединен через включатель с регулятором напряжения.
В патенте US №6539782 (G01L /326; G01L /1708 опубл. 01.04.2003) предложена схема электрической машины для нагружения двигателя внутреннего сгорания, содержащая с своем составе электрическую машину постоянного тока и электрическую нагрузку.
Предложенное в патенте US №4335619 (GL01L /22 опубл. 22.06.1982) изобретение предлагает схему испытательного стенда содержащего в своем составе асинхронный мотор-генератор, нагрузочное устройство, устройства измерения крутящего момента, частоты вращения, редуктор и систему управления стендом. Вал двигателя соединен с асинхронным мотор-генератором через редуктор, между ними на валу устанавливается измеритель частоты вращения и крутящего момента. Мотор-генератор соединен с нагрузочным устройством, совместная работа которых обеспечивается системой управления.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, рассмотренный в полезной модели RU 66047 (G01M 15/00, опубл. 27.08.2007) стенд состоит из нагрузочного и регулирующего устройства, блока управления, датчика скорости вращения двигателя внутреннего сгорания, датчика крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, 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.
Все представленные выше изобретения и прототип, в том числе позволяют проводить частичные испытания двигателей внутреннего сгорания. Однако их функциональные возможности не позволяют проводить комплексные испытания основных систем и всего двигателя в целом. Таким образом, отсутствие газоаналитической аппаратуры не позволяет проводить испытания на содержание вредных выбросов в отработавших газах ДВС. Кроме того, отсутствие персонального компьютера и блока управления не позволяют имитировать ездовой цикл ДВС в составе транспортного средства.
Задача, поставленная в полезной модели, состоит в повышении функциональных возможностей испытательного стенда для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания по современным нормам мирового уровня.
Технический результат заключается в обеспечении большого количества параметров, в том числе газоаналитических испытаний, которые могут быть определены в процессе испытаний ДВС, так же могут быть сняты нагрузочные характеристики, внешняя скоростная характеристика, частичные скоростные характеристики, произведена холодная прокрутка двигателя и имитация ездового цикла.
Сущность полезной модели состоит в том, что стенд для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания, содержащий муфту измерения крутящего момента соединенную валом с асинхронной электрической машиной (АЭМ) обратимого действия, инвертор для изменения нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, блок нагружения для потребления вырабатываемой асинхронной машиной электрической энергии, газоаналитическую аппаратуру для проведения исследований на токсичность отработавших газов, расходомер воздуха для определения наполнения цилиндров, топливные баки для подачи топлива в ДВС, радиаторы для системы охлаждения ДВС, аккумуляторную батарею для пуска систем ДВС, блок управления и сбора информации с датчиков и персональный компьютер с программным обеспечением для управления всеми системами стенда. Все узлы и системы стенда смонтированы на раме.
Кроме того, еще отличия состоят в том, что:
- за счет газоаналитической аппаратуры проводятся исследования отработавших газов на токсичность и соответствие экологическим нормам.
- асинхронная электрическая машина совместно с инвертором, блоком нагружения и системой управления позволяет имитировать ездовой цикл автомобиля, что позволяет с помощью газоаналитической аппаратуры проводить экологические испытания ДВС по нормам Евро-4, Евро-5, Евро-6.
Достигается технический результат тем, что при таком исполнении стенда для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания обеспечивается возможность исследования как отдельных элементов и систем двигателей внутреннего сгорания, так и всего двигателя внутреннего сгорания на всех возможных режимах работы.
Полезная модель стенда для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания иллюстрируется чертежом, на котором изображена структурная схема стенда для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания (пунктирной линией обведены элементы стенда).
Стенд для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания состоит из рамы, на которой смонтированы: муфта измерения крутящего момента через промежуточный вал соединена с асинхронной электрической машиной, блок нагружения соединен с АЭМ через инвертор, блок управления и сбора информации с датчиков управляет блоком нагружения и АЭМ для обеспечения заданного цикла нагружения, а блок нагружения переводит производимую электрическую энергию в тепловую. Расходомер воздуха устанавливается после системы очистки воздуха на впуске. На раме установлены системы обеспечения ДВС: топливные баки, радиаторы охлаждения, система очистки воздуха на впуске и система выпуска. Блок управления и сбора информации с датчиков позволяет получать значения с датчиков двигателя и определять их величину.
Стенд работает следующим образом. Для проведения испытаний двигателя внутреннего сгорания ДВС устанавливается на стенд, датчики двигателя подключаются к блоку управления и сбора информации с датчиков, система питания подключается к топливным бакам, система охлаждения подключается к радиатору. Впускной коллектор ДВС соединяется с системой очистки воздуха на впуске, а выпускной коллектор к системе выпуска стенда. Блок управления двигателем подключается к блоку управления и сбора информации с датчиков, с помощью которого и обеспечивается управление ДВС и соединяется с аккумуляторной батареей.
С помощью программного обеспечения на персональном компьютере задается режим или цикл нагружения ДВС и задаются параметры управления ДВС, и запускается ДВС. Газоаналитическая аппаратура выдает значения содержания вредных выбросов. Параметры и характеристики ДВС выводятся на дисплей персонального компьютера.