BR0215171B1 - Processo para determinar a potência de um espécime de prova e banco de prova de potência para o espécime de prova - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA DETERMINAR A POTÊNCIA DE UM ESPÉCIME DE PROVA E BANCO DE PROVA DE POTÊNCIA PARA O ESPÉCIME DE PROVA". [001] A presente invenção refere-se a um processo para determinar a potência de um espécime de prova, por exemplo, de um motor de combustão interna, com o uso de um banco de prova de potência. Além disso, a invenção se refere a um dispositivo de medição para medir a potência do espécime de prova com pelo menos um captador de valor medido e com um dispositivo de avaliação que interage pelo menos com um captador de valor medido, e a um banco de prova de potência para o espécime de prova com o dispositivo de medição, com uma cremalheira na qual o espécime de prova pode ser fixado em uma posição de teste, com um arranque para o espécime de prova, cujo arranque é conectado ao espécime de prova com um dispositivo de acoplamento e medição, e com um sistema de processamento de dados para controlar um teste de medição de potência. [002] Processos anteriores geralmente conhecidos para determinar a potência de um espécime de prova exigem uma complexa preparação de teste na qual o espécime de prova é conectado ao dispositivo de teste e sua potência é normalmente determinada de acordo com as reais condições de carregamento. [003] As reais condições de carregamento são freqüentemente realizadas aqui por meio de um motor de frenagem ou um freio que simula a carga, o motor de frenagem ou o freio geralmente atuando sobre o eixo de saída do espécime de prova e adicionalmente tendo que ter a mesma saída de potência e capacidade que o espécime de prova a fim de permitir o teste do espécime de prova. Aqui, em particular, os motores elétricos são configurados como motores de frenagem e seu dreno de potência é usado para determinar a potência do espé- cime de prova. Tanto os motores elétricos como os freios de corrente parasita são conhecidos como tais acionamentos de frenagem. [004] Se, por exemplo, um motor de combustão interna de um veículo a motor for testado, isto inicialmente exigirá um tempo de preparação considerável a fim de poder aprontá-lo para os testes como um espécime de prova, isto compreendendo, por exemplo, a conexão de sistemas de suprimento de meios ao espécime de prova, tais como linhas de controle, suprimento de propelente e alimentação de refrigerante. Depois disso, os testes da própria carga leva um tempo comparativamente longo, tipicamente, de aproximadamente 20 a 30 minutos para o motor de um veículo a motor, a fim de se obter os valores de potência necessários. Isto constitui um grau considerável de gastos. [005] Principalmente todos os motores de combustão interna que emitem potência são concebíveis como espécimes de prova, isto é, por exemplo, motores a pistão de combustão interna de turbinas ou veículos a motor. Máquinas que apresentam uma potência de acionamento de pelo menos 20kW são denominadas aqui como espécimes de prova. [006] Com base na técnica anterior, o objetivo da invenção é o de especificar um processo para testar a potência e um dispositivo de medição e um banco de prova que encurtem o tempo de prova e que adicionalmente reduzam os gastos com a medição. [007] O processo, de acordo com a invenção, exige, para determinar a potência de um espécime de prova, um dispositivo de medição para registrar o perfil de tempo da velocidade rotacional de um eixo de saída do espécime de prova, o perfil de tempo da velocidade rotacional sendo medido a fim de determinar a potência em um momento específico, e o espécime de prova sendo testado dentro de um período de tempo durante o qual não há qualquer necessidade de resfriamento forçado, isto é, o calor perdido que é produzido durante a operação é principal mente absorvido pelo espécime de prova com base em sua capacidade de calor e é parcialmente liberado novamente para o ambiente por meio do calor radiado e transferido por convecção. [008] Uma vantagem essencial do processo, de acordo com a invenção, para determinar a potência do espécime de prova é de que apenas a velocidade rotacional é medida em conjunção com o tempo como variáveis medidas, como resultado do que os gastos com a instrumentação e a medição são consideravelmente reduzidos em comparação com os processos anteriormente conhecidos. [009] Por um lado, o período de tempo no qual os testes são executados é vantajosamente curto. Os testes da potência são especificamente executados em tal tempo curto em que a perda de calor produziu como resultado da esmagadora absorção da combustão pelo espécime de prova sem, entretanto, a ocorrência inaceitável de superaquecimento, isto é, durante os testes da potência nenhum estado de operação é alcançado, o que permite que o espécime de prova experimente um extremo desgaste ou mesmo danos. Principalmente, a capacidade de calor do espécime de prova é usada para absorver o calor perdido. Consequentemente, também não é mais necessário conectar um dispositivo para o resfriamento forçado ao espécime de prova durante a medição da potência. No todo, de acordo com a invenção, o tempo de prova de um típico motor de combustão interna a pistão de um veículo a motor pode ser encurtado em aproximadamente 1 minuto. [0010] Em um desenvolvimento vantajoso do processo de acordo com a invenção, a potência do espécime de prova é calculada no tempo específico por meio da fórmula [0011] P(t) sendo a potência P no tempo específico (t), I sendo o momento de massa de inércia de toda a massa giratória que é movida ou acelerada pelo espécime de prova, a(t) sendo a aceleração angular no tempo específico (t), Mfric sendo o momento de atrito de toda a massa giratória que é movida pelo espécime de prova, o dito momento de atrito neutralizando o movimento rotacional ou a aceleração rotaci-onal, e oo(t) sendo a velocidade angular no tempo específico (t). [0012] A partir da fórmula, fica evidente que a potência é agora apenas dependente da velocidade rotacional e do tempo, sendo, portanto, vantajosamente simples, e a velocidade rotacional sendo por si já uma variável dependente do tempo. Com a medição do perfil de tempo da velocidade rotacional, também é prontamente possível determinar a velocidade angular, ou a aceleração angular, isto é, o derivativo de tempo da velocidade angular, para um ponto de potência. Será possível executar o cálculo da velocidade angular e da aceleração angular tanto melhor quanto mais precisa for a medição do perfil de tempo da velocidade rotacional. [0013] Uma suposição que vantajosamente configura facilmente o processo, de acordo com a invenção, pode ser alcançada com a suposição de que o momento de atrito e o momento de massa de inércia são constantes. Estas variáveis são inseridas na fórmula como constantes, esta suposição já levando a resultados suficientemente bons durante a determinação da potência. [0014] Alternativamente, os resultados da determinação da potência serão aperfeiçoados, se o momento de massa de inércia for assumido como sendo constante, embora o momento de atrito seja inserido na fórmula de acordo com um momento de curva de atrito que é especificamente determinado de antemão para o tipo de espécime de prova e é dependente da velocidade rotacional. Consequentemente, o momento de atrito é também dependente da velocidade rotacional. Esta dependência pode ser derivada, por exemplo, de acordo com as regras físicas geralmente conhecidas ou por meio de medições para o respectivo tipo de espécime de prova, isto é, determinada empirica-mente. O momento da curva de atrito que é determinado é então armazenado e está disponível para o cálculo dos pontos de potência. [0015] Em um desenvolvimento do assunto da invenção, o espécime de prova é testado em um banco de prova que é estabelecido para este tipo de testes de potência. O banco de prova é otimamente adaptado às condições de teste e, desta forma, apresenta condições de testes suficientemente boas. [0016] Em um procedimento vantajoso para testes, o espécime de prova é primeiramente acionado por um arranque até que seja atingida uma velocidade rotacional predefinida que é específica ao espécime de prova. No caso de motores de combustão interna, as velocidades rotacionais em vazio, aqui, tipicamente, velocidades rotacionais entre 400 e 1400 revoluções por minuto (rpm), são freqüentemente as velocidades rotacionais que são predefinidas para esta etapa do processo. O motor se encontra sob condições de partida particularmente favoráveis. No caso de turbinas, as velocidades rotacionais predefinidas típicas podem ser significativamente mais altas, por exemplo, de 3000 rpm e maiores. [0017] Em uma etapa adicional do processo, de acordo com a invenção, o espécime de prova será acionado, quando for atingida uma velocidade rotacional anteriormente predefinida para a operação automática. Se condições de partida particularmente favoráveis prevalecerem, a velocidade rotacional predefinida será a velocidade rotacional predefinível. Entretanto, em princípio, uma velocidade rotacional mínima é suficiente como a velocidade rotacional definida na qual o espécime de prova pode ainda assim ser iniciado. A vantagem aqui é a de que um arranque que é exigido para alcançar a velocidade rotacional definida pode ser particularmente pequeno. [0018] Uma possível etapa do processo de acordo com a inven- ção, é estabelecido que, depois da velocidade rotacional específica ser alcançada ou se o espécime de prova estiver funcionado no modo automático, o arranque será desligado. Isto significa que o espécime de prova emitirá potência e acionará já, portanto, seu eixo de saída automaticamente, se o arranque for desligado. Isto impede a medição da potência que é influenciada por um acionamento ativo adicional ou acionamento de freio. Esta é uma vantagem específica da invenção com este tipo de medição de potência, de acordo com a invenção. Consequentemente, em particular, o rotor do arranque gira, conforme já explicado, sem um acionamento independente, embora seja também acionado pelo espécime de prova. Neste caso, o momento de massa de inércia das massas giratórias do arranque deve ser levado em consideração no cálculo de todo o momento de massa de inércia. [0019] Entretanto, o arranque pode também ser desacoplado do espécime de prova. Sua massa giratória não é então levada em consideração no cálculo de todo o momento de massa de inércia. O espécime de prova pode ser vantajosamente acelerado rapidamente ou acelerado por velocidade rotacional. [0020] Em um refinamento preferido do processo de acordo com a invenção, o espécime de prova é acelerado até uma velocidade rotacional nominal máxima, quando da operação de acordo com sua própria potência. Isto confere um tempo de prova comparativamente curto. [0021] O tempo de prova será adicionalmente encurtado, se a aceleração for executada com a predefinição de um valor de carga total para a velocidade rotacional. O tempo de prova é então vantajosamente minimizado. [0022] Um refinamento adicional do processo, de acordo com a invenção, confere inúmeros níveis de potência do espécime de prova que serão determinados nos valores de velocidade rotacional definidos, para os pontos de potência entre as velocidades rotacionais me- didas que serão conectados por meio de um processo de interpolação, em particular, um processo linear, e para a curva de potência que é assim determinada para ser armazenada como uma função de uma velocidade rotacional e, caso apropriado, os valores medidos. O objetivo da determinação de potência se dá freqüentemente, além de um ponto de potência, por exemplo, a potência máxima ou uma potência individual no ponto de operação predeterminado, para se obter uma curva de potência, por exemplo, pelo fato da característica de potência de um motor de carro ser determinada. Isto é vantajosamente alcançado por meio das etapas do processo descritas acima. [0023] Um desenvolvimento do processo, de acordo com a invenção, apresenta valores medidos que serão captados por um dispositivo de avaliação e, caso apropriado, representados graficamente e disponíveis para o processamento de dados adicionais. Consequentemente, o dispositivo de avaliação representa tanto os dados medidos como a avaliação de dados na forma de dados de resultados armazenados ou já como gráficos. Desta forma, a qualidade do espécime de prova pode ser reconhecida por meio de uma primeira verificação visual. Do mesmo modo, se torna possível usar os dados medidos e os dados de resultados para automatizar a verificação como se os testes de potência fossem bem sucedidos. [0024] A invenção se refere a um banco de prova de potência para um espécime de prova, em particular, para um motor de combustão interna, para executar o processo, de acordo com a invenção, com um dispositivo de medição, com uma cremalheira na qual o espécime de prova pode ser preso em uma posição de teste, com um arranque para o espécime de prova que pode ser conectado pelo menos temporariamente ao espécime de prova, e com um sistema de processamento de dados para controlar um teste de medição de potência, caracterizado pelo fato de se evitar um dispositivo para o resfriamento forçado do espécime de prova, em particular, um dispositivo para alimentar o refrigerante fluido. [0025] O processo, de acordo com a invenção, pode ser implementado particularmente de modo favorável com um banco de prova de potência que é configurado desta forma. Consequentemente, a medição de potência pode ser executada em um período de tempo durante o qual é impedido o esfriamento forçado. O esfriamento forçado pode ser entendido como sendo qualquer processo de refrigerante de alimentação, por exemplo, um circuito de refrigerante ou um sistema ou soprador de refrigerante. Tais dispositivos, que são, por outro lado, comuns, estão completamente fora do assunto da invenção e constituem uma vantagem essencial da invenção. O tempo de prova é consequentemente encurtado de modo vantajoso e, além disso, os gastos com a medição são reduzidos como resultado do tempo de prova encurtado e como resultado da velocidade rotacional a ser medida ou como resultado da medição de tempo nos gastos com a medição. [0026] Em um refinamento vantajoso do banco de prova de potência, de acordo com a invenção, é provido um dispositivo de mesa que é permanentemente conectado à cremalheira e no qual é disposto o arranque. Tal disposição é melhor organizada e, em particular, o arranque fica facilmente acessível. Além disso, o dispositivo de mesa proporciona um plano de trabalho ao qual pode ser feita referência particularmente favorável. Por exemplo, o dispositivo de medição e acoplamento pode também ser particularmente montado facilmente no dispositivo de mesa. Além disso, o plano da mesa pode servir como um meio de orientação do espécime de prova para fins de preparação para a medição de potência. Um desenvolvimento favorável do banco de prova de potência, de acordo com a invenção, será obtido, se o arranque for configurado apenas para o acionamento do espécime de prova a uma velocidade rotacional anteriormente determinada, em particular, uma velocidade rotacional em vazio. Desta maneira, é conseguido um refinamento de economia de espaço particularmente pequeno do arranque. A função do arranque é, em contraste aos motores de frenagem comuns, já alcançada em virtude do fato do arranque acelerar o espécime de prova com relação a uma velocidade rotacional específica. A velocidade rotacional poderá já ter sido alcançada em um motor de combustão interna, se uma velocidade rotacional de partida permitir que seja dada partida ao motor, fazendo assim com que ele funcione automaticamente. Contudo, há aqui o risco do motor não pegar na primeira tentativa, por qualquer razão que seja. Portanto, o arranque poderá também, em particular, ser configurado de tal maneira que ele acione o espécime de prova até uma velocidade rotacional em vazio. A experiência mostrou que isto assegura estas boas condições de partida em que o espécime de prova geralmente pega já na primeira tentativa de partida. [0027] Uma medida importante, quando da medição da potência, é a de fixar o espécime de prova firmemente no banco de prova de potência ou com relação a este. Além de pelo menos um dispositivo de fixação que é provido para essa finalidade, em um desenvolvimento do assunto da invenção, um dispositivo de retenção é adicionalmente disposto na cremalheira, por meio de cujo dispositivo o espécime de prova pode ser preso contra a cremalheira ou o dispositivo de levantamento e pode ser fixado contra o desprendimento por sacudidela para a operação de teste. Este componente vantajosamente aperfeiçoa a conexão do espécime de prova ao banco de prova. O risco do espécime de prova se desprender por sacudidela é assim pequeno. Além disso, a excitação de oscilação e as vibrações causadas pelo espécime de prova são melhor amortecidas. [0028] O banco de prova de potência, de acordo com a invenção, é provido em um refinamento específico com um sistema de processamento de dados que é projetado para executar a avaliação da medição. Nesta configuração, as funções do dispositivo de avaliação são integradas no sistema de processamento de dados, isto é, nesta variante do assunto da invenção, o dispositivo de avaliação pode ser favoravelmente dispensado. [0029] A invenção refere-se a um dispositivo de medição para medir a potência de um espécime de prova, em particular, de um motor de combustão interna, com pelo menos um captador de valor medido, um sistema de medição de tempo, e com um dispositivo de avaliação que interage com pelo menos o captador de valor medido e o sistema de medição de tempo, sendo possível medir o perfil de tempo de uma velocidade rotacional do eixo de saída do espécime de prova com o uso de pelo menos um captador de valor medido juntamente com o sistema de medição de tempo, e sendo possível determinar a potência do espécime de prova em um tempo específico exclusivamente por meio da avaliação do perfil de tempo da velocidade rotacional. [0030] Apenas o tempo e a velocidade rotacional são exigidos como variáveis medidas. Os gastos com a instrumentação são assim vantajosamente baixos. Além disso, a configuração de medição comparativamente simples assegura que o dispositivo de medição pode, caso apropriado, ser retroajustado nos dispositivos existentes para testar a potência. Além disso, o dispositivo de medição, de acordo com a invenção, pode ser prontamente usado para executar a medição da potência no período de tempo particularmente curto, isto é, a medição da potência pode ser executada em um período de tempo no qual o espécime de prova pode ser operado sem qualquer esfriamento forçado e não sofre qualquer dano no processo. [0031] Pelo menos um captador de valor medido é particularmente disposto vantajosamente no eixo de saída do espécime de prova ou em um eixo de acionamento do arranque. Esta configuração tem por objetivo prover a possibilidade em usar o dispositivo de medição, de acordo com a invenção, em particular, para os dispositivos de teste já existentes. Embora a montagem de pelo menos um captador de valor medido no eixo de saída do espécime de prova exija um grau um tanto mais alto de gastos com a instrumentação, existem situações de testes em que, a fim de testar a potência, o espécime de prova não é trazido para o dispositivo para testar a potência, mas, contrariamente, o dispositivo para testar a potência é trazido para o espécime de prova, em particular, se os espécimes de prova, por exemplo, as turbinas de força, forem comparativamente grandes ou os números que são produzidos forem comparativamente pequenos, ou os itens forem fabricados em uma base individual. Este refinamento da invenção é então vantajosamente usado. [0032] Se o dispositivo de medição, de acordo com a invenção, interagir com um dispositivo existente para testar a potência, será geralmente provido um motor de frenagem que apresenta aproximadamente o mesmo nível de potência que o espécime de prova, já explicado no início. Este motor de frenagem pode vantajosamente ser usado como um arranque ou motor de arranque. Para esta nova função que envolve interação com o dispositivo de medição, de acordo com a invenção, o motor de frenagem é provido com um nível de potência que será alto demais, de acordo com a invenção. Contudo, será conveniente usar, de acordo com a invenção, apenas uma peça correspondente de potência excessivamente alta por meio de acionamento apropriado. O motor de frenagem se tornou assim um arranque no sentido do assunto da invenção. [0033] Em um refinamento da invenção do dispositivo de medição, é provido um dispositivo de medição e acoplamento no qual é disposto pelo menos um captador de valor medido. Dessa forma, é possível in- terpor o dispositivo de medição e acoplamento, em particular, entre o arranque e o eixo de saída. O captador de valor medido é permanentemente montado no dispositivo de medição e acoplamento, a instrumentação individual para cada espécime de prova sendo evitada. Esta exigência é adequada, em particular, para testes de terra, tal como é geralmente executado na indústria automobilística quando da fabricação de motores de combustão interna. Além disso, o dispositivo de medição e acoplamento pode ser configurado de tal maneira que o acoplamento ao respectivo espécime de prova para uma medição de potência ocorra de forma automática. O desacoplamento depois da medição de potência é assim vantajosamente encurtado e simplificado. [0034] Um desenvolvimento útil do dispositivo de medição, de acordo com a invenção, apresenta um dispositivo de exibição por meio do qual os valores medidos ou os resultados da avaliação podem ser exibidos, em particular, eles podem ser a representação gráfica da potência do espécime de prova traçada no decorrer do tempo, a potência traçada contra a velocidade rotacional ou a potência traçada nos incrementos de velocidade rotacional. Desta forma, os resultados da medição podem ser ou monitorados ou verificados por um sistema de monitoramento ou visualmente por uma pessoa versada, ou mesmo durante a medição de potência ou em um curto período de tempo posteriormente. Dependendo dos resultados, por exemplo, a medição subseqüente pode ser executada automaticamente ou as medições podem ser assumidas para o resto do processo de fabricação do espécime de prova. [0035] O dispositivo de medição e acoplamento pode ser acoplado ou desacoplado do eixo de saída do espécime de prova, quando acionado pelo dispositivo de avaliação. O dispositivo de avaliação é assim provido com uma função extra que simplifica os testes de potência, em particular, o tempo de prova pode ser encurtado em virtude do fato do desacoplamento do arranque do eixo de saída poder ser eliminado. Mais precisamente, o arranque é automaticamente acoplado ou desa-coplado tão logo o dispositivo de medição e acoplamento dê início a este procedimento. O acoplamento automático adicional para o arranque pode ser dispensado. [0036] Em um desenvolvimento do dispositivo de medição, de acordo com a invenção, o dispositivo de avaliação pode ser acionado por meio de um dispositivo de controle. O dispositivo de controle pode ser responsável aqui, por exemplo, pelo controle de toda a seqüência da medição de potência ou pode constituir um controlador que é superior. Em virtude da possibilidade de acionamento do dispositivo de avaliação, o dispositivo de controle pode acessar as funções do dispositivo de avaliação. A disposição é simplificada. Além disso, a flexibilidade será aumentada quando do uso do dispositivo de medição. [0037] A invenção, as vantagens e os aperfeiçoamentos adicionais da invenção serão representados e explicados em maiores detalhes com referência à seguinte concretização exemplificativa. No desenho: [0038] A Figura 1 mostra uma vista em seção de um banco de prova de potência. [0039] E a Figura 2 mostra uma vista plana do banco de prova de potência. [0040] A Figura 1 mostra uma vista em seção de um banco de prova de potência 10. Uma cremalheira 12 na qual é disposto um dispositivo de mesa 14 serve como a base do banco de prova de potência. [0041] Um dispositivo de arranque 16, ao qual um dispositivo de acoplamento e teste 20 é conectado por meio de um acoplamento 18, é disposto no dispositivo de teste 14. O acoplamento 18 apresenta um projeto rígido neste refinamento, de modo que o dispositivo de arran- que 16 e o dispositivo de acoplamento e teste 20 formem uma unidade de arranque na condição acoplada. [0042] O dispositivo de acoplamento e teste 20 pode ser conectado a um espécime de prova 26. A conexão acontece sem atenuação. Desta maneira, no modo de testes, o nível de potência, em particular, a característica de potência, é transmitido tão diretamente quanto possível do espécime de prova 26 para o dispositivo de acoplamento e teste 20. [0043] Neste exemplo, o espécime de prova 26 é um motor em linha de 4 tempos e 4 cilindros. Entretanto, qualquer outro motor de combustão interna de emissão de potência, por exemplo, motores de 2 tempos, motores e turbinas diesel, são também possíveis como o espécime de prova 26. [0044] O dispositivo de acoplamento e teste 20 apresenta, neste exemplo, um transmissor de sinal incrementai com 2500 incrementos por 360 graus, um meio de condicionamento de sinal e um dispositivo de aquisição de valor medido com uma taxa de aquisição de dados de pelo menos 200 kHz. Todos os captadores de sinal que [lacuna] para aquisição dos valores medidos que são alimentados no dispositivo de arranque e teste 20 através de um eixo 22 e captados são montados no dispositivo de arranque e teste 20. No exemplo ilustrativo, o dispositivo de avaliação é um sistema de processamento de dados na forma de um computador pessoal (PC), que não é, portanto, mostrado na figura, e é conectado ao dispositivo de arranque e teste 20 por meio de uma linha de sinal (também não ilustrada). O dispositivo de avaliação executa a avaliação dos dados medidos recebidos do banco de prova de potência 10, denominado de banco de prova 10 para fins sumários. [0045] Nesta concretização exemplificativa, o motor em linha 26 pode ser levantado de um sistema de transportadores (não ilustrado na figura) com o uso de um dispositivo de levantamento 23, e é colo- cado na posição de teste no banco de prova. Um sistema de transportadores individual, hoje em dia geralmente sem acionador, é possível, por exemplo, como o sistema de transportadores. Entretanto, é prontamente possível usar qualquer sistema de transportadores contínuo ou descontínuo que seja adequado para o motor em linha 26 ou o espécime de prova 26. O banco de prova 10, de acordo com a invenção, pode ser facilmente adaptado estrutural mente às respectivas condições. [0046] Adicionalmente, dois dispositivos a parafuso 24 (dos quais apenas um é mostrado na figura) são movelmente dispostos na cre-malheira 12, e eles liberam o motor em linha 26 que é montado no dispositivo de transporte. O dispositivo de levantamento 23 move o motor em linha 26 para uma posição de teste em um primeiro dispositivo de fixação 42 e um segundo dispositivo de fixação 50, a fim de prender o motor em linha na posição de teste por estes dispositivos de fixação que são deslocados um na direção do outro a partir dos dois lados em um plano horizontal, e o motor em linha 26 que é localizado entre os dispositivos de fixação 42, 50 sendo, desta forma, fixado e preso. Dos dispositivos de fixação 42, 50 apenas o primeiro dispositivo de fixação 42 é mostrado nesta figura. Contudo, o processo de operação de ambos os dispositivos de fixação 42, 50 pode ser visto na Figura 2. [0047] Um dispositivo de multiacoplamento 28 é provido para conectar uma linha de suprimento de combustível (não ilustrada em maiores detalhes) a um sistema de combustível do motor em linha 26 e para conectar as linhas de suprimento elétrico, as linhas de controle e as linhas de sinal às linhas correspondentes do motor em linha 26. O dispositivo de multiacoplamento 28 pode também ser movido em três direções espaciais a fim de poder ser conectado ao ponto de acoplamento correspondente no motor em linha 26. [0048] Um dispositivo de vedação 30 pode ser conectado de modo estanquemente vedado a um sistema de gás de exaustão do motor em linha 26, os gases de exaustão do motor em linha 26 que são produzidos durante a operação sendo executados a partir do banco de prova 10 através de uma linha de gás de exaustão (não ilustrada na figura). A fim de atender a esta função, o dispositivo de vedação 30 pode se mover em três direções espaciais, em um modo comparável ao dispositivo de multiacoplamento 28. [0049] Um dispositivo de retenção 32 é movelmente disposto em um membro transversal superior 34 da cremalheira 12, o dispositivo de retenção 32 sendo provido para fins de adicionalmente prender o motor em linha 26, em particular, durante os testes. O dito dispositivo de retenção 32 é movido verticalmente sobre o motor em linha 26 a partir de cima e a força predefinida é aplicada a ele, isto é, ele é preso. [0050] A seqüência do processo, de acordo com a invenção, é descrita em maiores detalhes abaixo com referência ao dispositivo de teste, de acordo com a Figura 1. [0051] Com o uso do dispositivo de transporte, o motor em linha 26 é conduzido para o banco de prova 10 e colocado em uma posição de descarregamento, provida para esta finalidade, na região da cremalheira 12. Com o uso dos dois dispositivos a parafuso 24 opostos entre si, o motor em linha 26 é primeiramente desengatado de um suporte de transporte. O dispositivo de levantamento 23 é localizado abaixo da posição de descarregamento e é então essencialmente movido para cima e, no processo, levanta o motor em linha 26 para fora do dispositivo de transporte e para uma posição de teste. Neste exemplo, o dispositivo de transporte permanece na posição de descarregamento no banco de prova 10. Entretanto, é também concebível que este seja movido para uma posição de estacionamento fora da região do banco de prova. [0052] Com o uso dos dispositivos de fixação 42, 50, o motor em linha 26 é preso estanquemente na posição de teste, isto é, os dispositivos de fixação 42, 50 aplicam uma força anteriormente definida ao motor em linha 26 em uma direção horizontal. Além disso, o dispositivo de levantamento 23 impede que o motor em linha 26 seja capaz de ser movido para baixo. [0053] O espécime de prova 26 ou o motor em linha 26 é então firmemente conectado ao banco de prova 10 ou preso contra sua cre-malheira 12. O dispositivo de retenção 32 é movido a partir de cima na direção do motor em linha 26 para uma posição predefinida, e o motor em linha 26 é assim preso contra o banco de prova 10 ou o dispositivo de levantamento 23. Desta forma, o motor em linha 26 é adicionalmente preso, o dito motor em linha 26 sendo consequentemente preso então nos dois pontos na direção horizontal, e nos dois pontos adicionais na direção vertical a partir de cima e de baixo. [0054] O dispositivo de multiacoplamento 28 é conectado ao con-tra-acoplamento provido para essa finalidade ou a um ponto correspondente no motor em linha 26. Em uma etapa adicional do processo, o dispositivo de vedação 30 é conectado ao sistema de gás de exaustão do motor em linha 26. [0055] Aqui, a seqüência das etapas que serão executadas não é necessariamente fixada como no exemplo acima mencionado. Há inúmeras diferentes seqüências convenientes com as quais é também possível executar diversas etapas em paralelo. Por exemplo, neste exemplo, o dispositivo de vedação 30 poderá ser conectado simultaneamente com a conexão do dispositivo de multiacoplamento 28, se as sequências de movimento do dispositivo não interferirem umas com as outras. [0056] No exemplo, as seqüências no banco de prova 10 e nos testes de potência são controladas e medidas com o uso de um dispositivo de medição e controle que não é mostrado na figura, mas é co- nectado aos vários dispositivos do banco de prova 10 por meio de cabos de controle e sinal correspondentes. Depois do motor em linha 26 ter sido fixado em sua posição de teste, pode ser dado início ao processo para determinar a potência. [0057] Para esta finalidade, o motor em linha 26 é primeiramente acelerado a uma velocidade rotacional em vazio de aproximadamente 850 revoluções por minuto (rpm) com o uso do dispositivo de arranque 16 que é acoplado através do dispositivo de acoplamento e teste 20. Os motores de veículo a motor geralmente apresentam velocidades rotacionais em vazio de aproximadamente 450 a 1000 rpm. [0058] Em princípio, há então dois caminhos possíveis, de acordo com a invenção, de continuar o teste de potência. Ou o dispositivo de arranque 16 é automaticamente desacoplado do dispositivo de medição e acoplamento 20 ou simplesmente apenas desligado, e gira como uma massa acoplada com o eixo de saída do motor em linha 26. Independente do procedimento adotado com o dispositivo de arranque 16, é dada partida ao motor em linha 26 pelo dispositivo de medição e controle, sendo operado de acordo com sua própria potência. [0059] Contudo, em ambos os casos, é vantajoso que o dispositivo de arranque 16 precise apenas ser configurado para uma potência comparativamente baixa. O dispositivo de arranque 16 tem que especificamente apenas acelerar o motor em linha 26 com relação à velocidade rotacional em vazio, não estando então mais ativamente envolvido, isto é, por exemplo, como um freio, na determinação da potência. Os acionamentos, por outro lado, comuns com o mesmo nível de potência que o espécime de prova são vantajosamente evitados. [0060] Em ambos os casos, o processo de medição para determinar a potência pode ser iniciado com a aceleração do motor em linha 26 com predefinição de carga total para sua velocidade rotacional nominal máxima. Este processo é então repetido 4 vezes. Durante todo o tempo de prova, o perfil de tempo da velocidade rotacional do eixo de saída do motor em linha 26 é adquirido por meio do dispositivo de medição e controle. Neste exemplo, a aceleração da velocidade rotacional em vazio com relação à velocidade rotacional nominal máxima leva 12 segundos. Com as repetições, todos os testes de potência levam apenas 90 segundos. Este é o período de tempo para o qual o motor em linha 26 pode ser operado sem qualquer esfriamento externo, isto é, sem água de esfriamento. [0061] Ficou evidente que os motores de veículo a motor que são comuns hoje em dia, em particular, os motores a pistão alternados de petróleo e diesel já produzem valores medidos de potência muito bons com três repetições dentro de um tempo de medição de um minuto no total. Repetições mais freqüentes correspondentemente aumentam a informação estatística da medição, mas isto é alcançado no custo do tempo de provas, que finalmente determina o número de testes por unidade de tempo. [0062] O tempo de prova comparativamente curto é também alcançado em virtude do fato do motor em linha 26 ser, como até agora comum na técnica, carregado por meio de uma carga que corresponde à própria potência dos motores, por exemplo, um freio de corrente parasita, a fim de se obter a curva de potência, mas ao invés disso apenas as massas giratórias conectadas ao eixo de saída são aceleradas, isto é, aceleradas até a velocidade rotacional máxima a fim de executar a medição de potência. [0063] Com o uso de perfis de tempo medidos da velocidade rotacional, a velocidade angular e a aceleração angular são primeiramente calculadas para inúmeras velocidades rotacionais definidas, por exemplo, para qualquer velocidade rotacional entre a velocidade rotacional em vazio e a velocidade rotacional nominal máxima em incrementos de 100 rpm. A potência é então determinada em cada um dos pontos de velocidade rotacional com o cálculo da soma de uma primeira multiplicação de todo o momento de massa constante de inércia pelo número 100 e pela aceleração angular na velocidade rotacional específica, e uma segunda multiplicação de um momento constante de atrito pela velocidade angular na velocidade rotacional específica. Todo o momento de massa de inércia é uma constante que é obtida a partir da soma dos momentos de massa individuais de inércia dos elementos giratórios e componentes do dispositivo que estão envolvidos na medição neste exemplo, isto é, os momentos de massa de inércia dos eixos em movimento do motor em linha 26, as peças giratórias do dispositivo de medição e acoplamento 20 e o eixo em movimento com o rotor do dispositivo de arranque 16, que é um motor elétrico aqui e não é desacoplado do motor em linha 26 durante os teste de potência. [0064] Os valores medidos são usados como a base do cálculo. O cálculo é melhor quanto mais precisa for a determinação do perfil de tempo da velocidade rotacional. No exemplo descrito, um transmissor incrementai com 2500 incrementos por 360 graus é, conforme já descrito no início, instalado no dispositivo de medição e acoplamento 20. Além disso, os dados medidos são registrados com um mapa de medição que apresenta uma taxa de aquisição de dados de mais de 200 kHz. O dispositivo de medição e controle é configurado como um computador pessoal (PC) que adquire os valores medidos e avalia os dados medidos bem como controla e ajusta a preparação para o teste e o pós-processamento do teste juntamente com a coordenação dos movimentos dos dispositivos para a conexão e o desengate do motor em linha 26 depois da medição de potência. Com tal dispositivo de medição, os valores medidos foram medidos ou as potências do motor calculadas que apenas apresentam um nível de imprecisão de +3% ou -2%. Em todos os casos, as exigências comuns que são feitas da pre- cisão de medição de +/- 5% podem ser prontamente atendidas. [0065] A fim de se obter uma curva de potência a partir dos pontos individuais calculados, é apropriado usar um processo de interpolação. Se um número suficiente de pontos de medição e de pontos de cálculo for provido, um processo de interpolação linear será geralmente suficiente para se obter as curvas de resultado adequadas. Contudo, poli-nomiais predeterminados podem também ser usados como a base para a interpolação. [0066] A potência traçada contra a velocidade rotacional, a potência traçada no decorrer do tempo ou a potência traçada nos incrementos de velocidade rotacional é representada graficamente pelo dispositivo de avaliação como resultados vantajosos e informativos. Qualquer outra maneira de representar os resultados de medição, os resultados de cálculo ou os resultados intermediários é prontamente concebível e pode ser implementada com o dispositivo de avaliação. [0067] Depois do término dos testes de potência, o motor em linha 26 é desligado e pode ser desengatado do banco de prova 10, isto é, o dispositivo de vedação 30, o dispositivo de multiacoplamento 28 e o dispositivo de retenção 32 são removidos do bando de teste. Os dispositivos de retenção 24 se movem de volta para uma posição de partida, sendo assim desengatados do meio de fixação do motor em linha 26. Quando todas as conexões aos dispositivos do espécime de prova 26 forem desengatadas, este será então sustentado pelo dispositivo de levantamento, que move o motor em linha para longe da posição de teste novamente e de volta para o dispositivo de transporte. [0068] Com o uso dos dispositivos a parafuso 24, o motor em linha 26 é montado novamente no dispositivo de transporte ou seu transporte é fixado, de modo que seja realizado o transporte adicional para um ponto no qual a próxima etapa de produção é planejada. [0069] A Figura 2 mostra uma vista plana do banco de prova de potência 10. Aqui, nesta figura, esses componentes que já foram introduzidos na Figura 1 e que são também mostrados nesta figura foram providos com os mesmos símbolos de referência. [0070] Em particular, nesta vista, é evidente que a cremalheira 12 é concretizada em um plano horizontal 52 como uma armação. As conexões de parafuso 24 são dispostas opostas entre si em dois lados da armação. Em um terceiro lado, a unidade de arranque composta do dispositivo de arranque 16, do acoplamento 18 e do dispositivo de medição e controle 20 é disposta no dispositivo de mesa 14. [0071] O motor em linha 26 é ilustrado em sua posição de teste e foi colocado no banco de prova 10 através do quarto lado. Esta disposição preferida dos vários dispositivos no banco de prova 10 apresenta a vantagem específica de que eles podem ser dispostos de forma acessível e particularmente bem-organizada. A possível interferência pode, portanto, já ser reconhecida a partir de uma primeira verificação visual. Além disso, o banco de prova 10 pode ser facilmente integrado na seqüência de produção pelo fato de ele estar totalmente acessível a partir de um lado.

Claims (31)

1. Processo para determinar a potência de um espécime de prova (26), em particular, de um motor de combustão interna, com um dispositivo de medição para registrar o perfil de tempo da velocidade rotacional de um eixo de saída do espécime de prova (26), onde a potência em um tempo específico é determinada de acordo com a fórmula P(t) = potência P no tempo específico (t), I = momento de massa de inércia de toda a massa gira- tória que é movida ou acelerada pelo espécime de prova, a(t) = aceleração angular no tempo específico (t), Mfric = momento de atrito de toda a massa giratória movida pelo espécime de prova, cujo momento de atrito neutraliza o movimento giratório ou a aceleração giratória, Omega(t) = velocidade angular no tempo específico (t), caracterizado pelo fato do perfil de tempo da velocidade rotacional ser exclusivamente medido, e do espécime de prova (26) ser testado dentro de um período de tempo antes do qual há necessidade de esfriamento forçado, a operação independente do espécime de prova (26) ser iniciada, quando ela alcança uma velocidade rotacional que é definida de antemão, o arranque (16) ser desligado depois da velocidade rotacional específica ser alcançada ou se o espécime de prova estiver funcionando de acordo com sua própria potência e o arranque (16) ser desacoplado do espécime de prova (26).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do momento de atrito e do momento de massa de inércia serem assumidos como sendo constantes.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do momento de massa de inércia ser assumido como sendo constante, e do momento de atrito ser inserido na fórmula de acordo com um momento de curva de atrito que é especificamente determinado de antemão para o tipo de espécime de prova e é dependente da velocidade rotacional.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do espécime de prova (26) ser acionado por um arranque (16) até que uma velocidade rotacional pre-definida que é específica ao espécime de prova (26) seja alcançada.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do espécime de prova (26) ser acelerado a uma velocidade rotacional nominal máxima quando do funcionamento de acordo com sua própria potência.

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato da aceleração acontecer com a predefinição de um valor de carga total para a velocidade rotacional.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de inúmeros valores de potência do espécime de prova (26) serem determinados nos valores de velocidade rotacional definidos, dos pontos de potência entre as velocidades rotacionais medidas serem conectados por meio de um processo de interpolação, em particular, um processo linear, e da curva de potência que é assim determinada ser armazenada como uma função da velocidade rotacional e, caso apropriado, dos valores medidos.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do espécime de prova (26) ser testado em um banco de prova (10) que é ajustado para este tipo de provas de potência.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do espécime de prova (26) ser colocado em uma posição de prova no banco de prova (10), cuja posição é provida como o lugar onde as provas de potência são executadas.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do espécime de prova (26) ser permanentemente conectado ao banco de prova (10) na posição de prova.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato do arranque (16) ser acoplado ao eixo de saída do espécime de prova (26) por meio de um dispositivo de acoplamento (18).

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato do arranque (16) ser acoplado ao eixo de saída do espécime de prova (26) pela interposição de um dispositivo de medição e acoplamento (20).

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de um dispositivo de suprimento de combustível (28) ser conectado ao espécime de prova (26).

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato das linhas de controle e de dados para acionar o espécime de prova (26) serem conectadas a seu sistema de controle.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de um dispositivo de linha de descarga de gás de exaustão (30) ser conectado a um sistema de gás de exaustão do espécime de prova (26), e dos gases de exaustão que são possivelmente produzidos durante a prova serem transportados para longe da região do banco de prova (10).

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato dos valores medidos serem captados por um dispositivo de avaliação e possivelmente representados graficamente e disponíveis para o processamento de dados adiei- onais.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de uma sequência de prova ser controlada ou regulada por meio de um dispositivo de controle.

18. Banco de prova de potência para um espécime de prova (26), em particular, para um motor de combustão interna, que apresenta um dispositivo de medição para medir o perfil de tempo da velocidade rotacional, que apresenta uma cremalheira (12) na qual o espécime de prova (26) pode ser fixado em uma posição de prova, que apresenta um arranque (16) para o espécime de prova (26) que pode ser conectado pelo menos temporariamente ao espécime de prova (26), e que apresenta um sistema de processamento de dados para controlar a sequência da prova de medição de potência, caracterizado pelo fato de ser evitado um dispositivo para o esfriamento forçado do espécime de prova, em particular, um dispositivo para alimentar refrigerante fluido, um dispositivo de medição e acoplamento (20) ser disposto entre um eixo do arranque (16) e o eixo de saída do espécime de prova (26), ser provido um dispositivo de mesa (14) que é firmemente conectado à cremalheira (12) e no qual é disposto o arranque (16) e do arranque (16) ser configurado para acionar o espécime de prova (26) com relação a uma velocidade rotacional, em particular, uma velocidade rotacional em vazio, que é determinada de antemão.

19. Banco de prova de potência de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato do dispositivo de medição e acoplamento (20) ser disposto no dispositivo de mesa (14).

20. Banco de prova de potência de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato do dispositivo de medição e acoplamento (20) poder ser acoplado ou desacoplado de um eixo de saída do espécime de prova (26).

21. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 20, caracterizado pelo fato de um dispositivo de acoplamento de combustível (28) ser disposto na crema-Iheira (12), por meio de cujo dispositivo de acoplamento de combustível (28) pode ser conectado um dispositivo de suprimento de combustível (28) a um sistema propelente.

22. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 21, caracterizado pelo fato de um dispositivo de vedação (30) poder ser conectado a um sistema de gás de exaustão do espécime de prova (26), por meio de cujo dispositivo de vedação (30) o gás de exaustão possivelmente ocorrente do espécime de prova (26) pode ser levado para longe.

23. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 22, caracterizado pelo fato de pelo menos um dispositivo a parafuso (24) ser disposto na cremalheira (12), por meio de cujo dispositivo a parafuso (24) o espécime de prova (26) que é provido para testar a potência pode ser desengatado de um dispositivo de transporte ou fixado ao mesmo.

24. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 23, caracterizado pelo fato de um dispositivo de levantamento (23) ser disposto na cremalheira (12), por meio de cujo dispositivo de levantamento (23) o espécime de prova (26) pode ser movido para uma posição de prova a partir de uma posição de transporte no dispositivo de transporte, ou vice-versa.

25. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 24, caracterizado pelo fato de um dispositivo de retenção (32) ser disposto na cremalheira (12), por meio de cujo dispositivo de retenção (32) o espécime de prova (26) pode ser fixado contra a cremalheira (12) ou o dispositivo de levantamento (23) e pode ser preso contra o desprendimento por sacudidela para a ope- ração de provas.

26. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 25, caracterizado pelo fato de pelo menos um dispositivo de fixação (42, 50) ser disposto na cremalheira (12), por meio de cujo dispositivo de fixação (42, 50) o espécime de prova (26) pode ser fixado na posição de prova.

27. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 26, caracterizado pelo fato de ser provido um dispositivo de conexão por meio do qual as linhas de conexão ou controle do espécime de prova (26) podem ser conectadas ao sistema de processamento de dados.

28. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 27, caracterizado pelo fato do sistema de processamento de dados poder ser conectado ao dispositivo de avaliação.

29. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 28, caracterizado pelo fato do sistema de processamento de dados ser projetado para controlar e regular a sequência de prova.

30. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 18 a 29, caracterizado pelo fato do sistema de processamento de dados ser projetado para acionar e coordenar os vários componentes, em particular, o dispositivo de levantamento (23), pelo menos um dispositivo a parafuso (24), o dispositivo de conexão (28), pelo menos um dispositivo de fixação (42, 50), o dispositivo de vedação (30) e o dispositivo de retenção (32).

31. Banco de prova de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações de 19 a 30, caracterizado pelo fato do sistema de processamento de dados ser projetado para executar a avaliação da medição.