Стенд для испытания двигателя

Стенд для испытаний двигателей — это объект, используемый для разработки, определения характеристик и испытаний двигателей. Это устройство, часто предлагаемое в качестве продукта производителям автомобильного оборудования , позволяет работать двигателю в различных рабочих режимах и позволяет измерять несколько физических переменных, связанных с работой двигателя.

На сложном испытательном стенде двигателя размещено несколько датчиков (или преобразователей ), средства сбора данных и исполнительные механизмы для контроля состояния двигателя. Датчики будут измерять несколько представляющих интерес физических переменных, которые обычно включают в себя:

коленчатого вала крутящий момент и угловая скорость
всасываемого воздуха и показатели расхода топлива , часто определяемые с помощью объемных и/или гравиметрических методов измерения.
Соотношение воздух-топливо во впускной смеси, часто определяемое с помощью датчика кислорода в выхлопных газах.
концентрации загрязнителей окружающей среды в выхлопных газах, таких как окись углерода , различные конфигурации углеводородов и оксидов азота , диоксид серы и твердые частицы.
температуры газа и давления в нескольких местах корпуса двигателя, такие как температура моторного масла , температура свечей зажигания , температура выхлопных газов , во впускном коллекторе. давление
атмосферные условия, такие как температура, давление и влажность

Информация, собранная с помощью датчиков, часто обрабатывается и регистрируется с помощью систем сбора данных. Приводы позволяют достичь желаемого состояния двигателя (часто характеризуемого как уникальное сочетание крутящего момента и скорости двигателя). Для бензиновых двигателей исполнительные механизмы могут включать привод впускной дроссельной заслонки, нагрузочное устройство для двигателя, такое как асинхронный двигатель . Стенды для испытаний двигателей часто комплектуются индивидуально с учетом требований OEM-заказчика. Они часто включают в себя системы управления с обратной связью на базе микроконтроллеров со следующими функциями:

работа с заданной скоростью с замкнутым контуром (полезно для определения характеристик установившегося или переходного режима двигателя)
работа с заданным крутящим моментом в замкнутом контуре (полезно для имитации сценариев в автомобиле и на дороге, тем самым обеспечивая альтернативный способ определения характеристик установившегося или переходного режима работы двигателя)

Применение стенда для испытания двигателей

Стенд для испытаний двигателей с системой мультимуфт WALTHER-PRAEZISION

Исследования и разработки двигателей, обычно в лаборатории OEM.
Настройка используемых двигателей, обычно в сервисных центрах или для гоночных автомобилей.
Окончание производственной линии на заводе OEM. Смена испытуемых двигателей происходит автоматически, а линии жидкости, электрооборудования и выхлопных газов подключаются к испытательному стенду и двигателю и отсоединяются от них с помощью стыковочных систем. При стыковке двигателя на испытательном стенде к нему автоматически подключается вал механического привода.

Испытания двигателей для исследований и разработок

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) в области двигателей на автомобильных OEM-производителях привели к необходимости создания сложных испытательных стендов для двигателей. Производители автомобильного оборудования обычно заинтересованы в разработке двигателей, которые отвечают следующим трем целям:

обеспечить высокую топливную экономичность
для улучшения управляемости и долговечности
соответствовать соответствующему законодательству о выбросах

Следовательно, испытательные стенды для исследований и разработок двигателей позволяют проводить полноценную разработку двигателя посредством измерения, контроля и записи нескольких соответствующих параметров двигателя.

К типичным тестам относятся те, которые:

определить топливную экономичность и управляемость: испытание характеристик крутящего момента и скорости в установившихся и переходных режимах
определение долговечности: испытания на старение, испытания на масло и смазку
определить соответствие соответствующему законодательству о выбросах: тесты на объемные и массовые выбросы в течение установленных циклов испытаний на выбросы.
получить дополнительные знания о самом двигателе: упражнения по составлению карт двигателя или разработку многомерных карт ввода-вывода между различными переменными двигателя. например, карта давления во впускном коллекторе и частоты вращения двигателя с расходом впускного воздуха.

Увеличение датчиков LDV при испытаниях двигателей

свечей зажигания Измеритель скорости - SPV

Лазерная технология добавляет полезные инструменты для улучшения конструкции двигателя во время его испытаний. Лазерные датчики, использующие лазерную доплеровскую велосиметрию с увеличивающими датчиками LDV, могут регистрировать движения частиц газа в течение всего 2-тактного, 4-тактного или роторного цикла сгорания. Эти датчики скорости свечей зажигания (SPV) можно вставить в отверстие для свечи зажигания в камере сгорания двигателя. Датчики можно настроить на все уровни глубины перемещения поршней — обычно в диапазоне 0–50 мм.Увеличительные датчики LDV будут фиксировать скорость и направление движения частиц газа. Затем конструкцию двигателя можно оптимизировать с помощью записанных данных и визуализации цикла сгорания. Поток и направление частиц газа можно улучшить путем изменения формы и размеров камеры, клапанов, свечей зажигания, форсунок и поршней, что приводит к улучшению сгорания и производительности, а также снижению выбросов.Головки двигателей с двумя отверстиями для свечей зажигания на цилиндр можно использовать для регистрации скорости и направления движения частиц газа в двигателе, работающем в условиях горения.SPV также могут быть добавлены на впуск и выпуск для регистрации потока частиц в этих областях, чтобы еще больше улучшить конструкцию двигателя.Увеличительные датчики LDV использовались в еще более экстремальных ситуациях для измерения потока частиц в ракетных двигателях.

См. также

Ссылки

Испытание двигателя, 5-е издание ISBN 9780128212264 А.Мартир, Д. Роджерс
Лазерные технологии в испытаниях и разработке двигателей см.:
- Эндоскопическая 2D-измерение поля потока с изображением частиц (PIV) в двигателях внутреннего сгорания
- Оптический доступ и методы диагностики при разработке двигателей внутреннего сгорания
- Первые спектральные измерения детонации в двигателе внутреннего сгорания с преобразованием Фурье.
- Голографическая скорость изображения частиц и ее применение в разработке двигателей
- Измерения поля потока в оптически доступном двигателе внутреннего сгорания с прямым впрыском и распылением с использованием высокоскоростного PIV.
- Стенды для испытаний двигателей
- Кристофер И. Мойр, Миниатюрные лазерные доплеровские системы измерения скорости (материалы докладов), SPIE Proceedings Vol. 7356, 2009.