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.