Испытательные стенды для двигателей внутреннего сгорания
Стендовые испытания двигателей внутреннего сгорания проводят для оценки текущих показателей работы двигателей и сравнения их с расчетными показателями, для определения качества проведенного ремонта, а также для проверки влияния на работу двигателя тех или иных регулировок. Анализ полученных результатов испытаний позволяет оценить эффективность конструктивных особенностей и качество изготовления двигателя (при заводских испытаниях новых моделей двигателей), либо дать соответствующую оценку выполненному ремонту (при испытаниях после капитального или текущего ремонта двигателя). Испытания двигателя проводят в соответствии с технологическими требованиями после их полной обкатки.
Виды испытаний двигателей
По целевому назначению различают испытания:
- Доводочные испытания;
- Поисково-исследовательские;
- приемочные и приемосдаточные (государственные, межведомственные);
- инспекционные (длительные, краткие, периодические, контрольные);
- сертификационные ресурсные (испытания на надежность и эксплуатационную технологичность) и другие.
По применяемым средствам и методам испытаний, а также условиям и месту их проведения различают следующие виды испытаний:
- стендовые;
- полигонные;
- дорожные;
- эксплуатационные;
- испытания в особых условиях (высокогорных, тропических и т.д.).
Особенности испытательных стендов для ДВС
Наиболее полный анализ большинства видов испытаний двигателей можно получить использованием методов стендовых испытаний, которые позволяют с большой степенью точности оценить динамические, эксплуатационные и экономические характеристики двигателей внутреннего сгорания, а также влияния на эти характеристики тех или иных факторов (например, регулировок, конструкторских и технологических решений и т. п.).
Испытательные стенды для двигателей внутреннего сгорания устанавливаются на мощном бетонном фундаменте с заделанными в него чугунными плитами. На сегодняшний момент большое распространение получили бесфундаментные стенды, которые проще и удобнее в эксплуатации.
Стандартная конструкция испытательного стенда для ДВС включает:
- устройства закрепления испытываемого двигателя (балки, кронштейны, фланцы стойки, и т д.);
- устройство для испытания двигателя без его запуска, для первичной оценки качества сборки и крепления двигателя на стенде, а также для холодной обкатки двигателя перед началом испытаний. В качестве такого устройства, как правило, используются мощные электродвигатели, но могут применяться и другие машины;
- оборудование, обеспечивающее работу систем питания двигателя топливом и отвод отработавших газов, смазочной системы и системы охлаждения двигателя;
- устройство для согласования характеристик двигателя и тормоза (в случае с электродвигателем – мощный переменный резистор, в случае с гидротормозом – гидротрансформатор);
- органы управления процессом испытания: необходимые контрольно-измерительные приборы и устройства для регистрации и снятия испытываемых параметров.
- тормозное устройство для имитации нагрузки двигателя. В качестве тормоза чаще используется электродвигатель, который при холодных испытаниях применялся в качестве энергетического средства, либо гидравлические тормозные механизмы.
Испытательный стенд должен иметь оборудование для измерения следующих показателей:
- расхода топлива (с точностью ±1 %);
- давления наддува (с точностью 0.05 кПа);
- барометрического давления (с точностью ±20 кПа);
- частоты вращения коленчатого вала (с точностью ±0.5 %);
- температуры охлаждающей жидкости (с точностью ±2 °С);
- температуры масла в смазочной системе (с точностью ±2 °С);
- вращающего момента двигателя (с точностью ±0.5 % от максимальных показаний, на которые рассчитана измерительная система);
- угла опережения зажигания или начала подачи топлива (с точностью ±1 градус угла поворота коленчатого вала испытываемого двигателя).
Расход топлива определяют с помощью устройств, показывающих объемный или массовый расход.
Расход воздуха замеряют с помощью специального расходомера (воздухомера) или с помощью устройств, имеющих на впускном тракте измерительную насадку.
Для определения температуры (в зависимости от пределов изменения температуры и расположения точки, температуру которой необходимо замерить) применяют следующие приборы: жидкостные термометры, термометры сопротивления, термопары и термометры манометрического типа.
Частоту вращения можно измерять приборами двух типов суммарными счетчиками, фиксирующими число оборотов за определенный отрезок времени, и тахометрами, которые дают текущее значение частоты вращения. В зависимости от принципа действия тахометры могут быть центробежными и электрическими.
Продолжительность опытов должна быть не менее 30 сек.
Угол опережения зажигания или начала подачи топлива на стенде определяется с помощью стробоскопического устройства.
Условия стендовых испытаний автомобильных двигателей определяются ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные Методы стендовых испытаний» и предусматривают соблюдение следующих требований- испытываемый двигатель и применяемые эксплуатационные материалы должны соответствовать техническим условиям:
- температура окружающего двигатель воздуха в процессе испытаний не должна превышать +40 °С:
- показатели двигателя должны определяться при установившемся режиме работы, при котором вращающий момент, частота вращения, температура охлаждающей жидкости и масла за время измерения изменяются не более чем на ±2 %.
Стандарт является государственным и распространяется на автомобильные поршневые и роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания и их модификации. Стандарт не распространяется на свободнопоршневые двигатели.
При приемочных испытаниях определяют внешние скоростные характеристики мощности нетто и брутто, нагрузочные характеристики не менее чем при трех различных частотах вращения коленчатого вала, характеристику холостого хода, условные и механические потери, равномерность работы цилиндров безотказность работы двигателя.