RU151683U1 - Стенд для испытания компрессора двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Abstract

Стенд для испытания компрессора двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащего технологический компрессор, служащий источником наддувочного воздуха, датчики давления и температуры, установленные на выходе технологического компрессора, коммутатор, блок обработки информации, запоминающее устройство и устройство вывода информации, отличающийся тем, что в стенд дополнительно введена одноцилиндровая установка ДВС, причем датчики температуры и давления наддувочного воздуха установлены на входе в одноцилиндровую установку ДВС, ресиверы с функцией снижения пульсаций давления и поддержания объема наддувочного воздуха, расширительная емкость, фильтр предварительной очистки наддувочного воздуха, фильтр тонкой очистки наддувочного воздуха, микрофильтр, осушитель рефрижераторного типа, контроллер управления технологическим компрессором, расходомер объемного типа, причем датчики давления и температуры наддувочного воздуха установлены на входе и выходе расходомера, блоки регулирования температуры и давления наддувочного воздуха, причем блок регулирования температуры содержит регулирующий электромагнитный клапан, перепускной клапан, фильтр, насос с приводом от электродвигателя и связанный с блоком регулирования температуры бак с трубчатыми электрическими нагревателями и контроллер с функцией управления регулирующим клапаном, а блок регулирования давления содержит контроллер с функцией управления клапанами с мембранным приводом через пропорциональный клапан, при этом ресиверы установлены как на входе блока регулирования давления, так и на выходе из него, контроллер управления блоками регулиро�

Description

Полезная модель относится к стендам для испытаний и может быть использована при исследовании совместной работы компрессоров агрегатов наддува и многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Заявляемая полезная модель может найти широкое применение при испытании компрессоров многоцилиндровых ДВС в общем и энергетическом машиностроении.

Для определения основных технических показателей ДВС используют специальные испытательные стенды, оборудованные различными устройствами и измерительной аппаратурой.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания. Стенд содержит входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока с регулируемым приводом, выполненным в виде технологического компрессора, испытуемый турбокомпрессор с системой смазки и охлаждения, устройство для создания пульсаций газового потока и регулируемый дроссель. В качестве регулируемого привода используется ДВС со струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком. Стенд снабжен модулем аналогового ввода, коммутатором, блоком обработки информации, преобразователем интерфейса, устройством вывода информации, запоминающим устройством, датчиками частоты вращения ротора турбокомпрессора и технологического компрессора, датчиками давления и температуры газового потока. Датчики давления и температуры установлены на входе и выходе в компрессор испытуемого турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины компрессора. Датчики расхода воздуха установлены на выходе из компрессора и на выходе из ДВС, причем все датчики давления, температуры, расхода воздуха и частоты вращения соединены через модуль аналогового ввода и коммутатор с блоком обработки информации, который соединен с запоминающим устройством и через преобразователь интерфейса с устройством вывода информации (патент RU № 2495394, МПК G01M 15/00, опубликованный 10.10.2013).

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатком стенда по прототипу является ограниченная функциональность ввиду того, что данное техническое решение направлено преимущественно на измерение, регистрацию и обработку массивов данных контролируемых параметров, В го же время существует объективная необходимость регулирования расхода, давления и температуры наддувочного воздуха во время испытаний, поскольку эта параметры оказывают существенное влияние на режимы совместной работы агрегатов наддува и ДВС.

Техническим результатом предлагаемого стенда является расширение функциональных возможностей для регулирования и поддержания в заданном диапазоне параметров наддувочного воздуха. Расширение функциональных возможностей выражается в том, что помимо измерения, регистрации и обработки массивов данных контролируемых параметров, есть возможность осуществлять настройку и подбор характеристик компрессора агрегатов наддува для совместной работы с ДВС в зависимости от давления наддува, температуры и расхода наддувочного воздуха.

Технический результат достигается тем, что стенд для испытания компрессора ДВС содержит технологический компрессор, служащий источником наддувочного воздуха, датчики давления и температуры, установленные на выходе технологического компрессора, коммутатор, блок обработки информации, запоминающее устройство и устройство вывода информации. Новым является то, что дополнительно введены одноцилиндровая установка ДВС, ресиверы с функцией снижения пульсаций давления и поддержания объема наддувочного воздуха, расширительная емкость, фильтр предварительной очистки наддувочного воздуха, осушитель рефрижераторного типа, фильтр тонкой очистки наддувочного воздуха, микрофильтр, расходомер объемного типа, контроллер управления технологическим компрессором, датчики давления и температуры наддувочного воздуха на входе и выходе расходомера, блоки регулирования температуры и давления наддувочного воздуха, причем блок регулирования температуры содержит регулирующий электромагнитный клапан, перепускной клапан, фильтр, насос с приводом от электродвигателя, и связанный с блоком бак с трубчатыми электрическими нагревателями и контроллер с функцией управления клапаном, а блок регулирования давления содержит контроллер с функцией управления клапанами с мембранным приводом через пропорциональный клапан, при этом ресиверы установлены как на входе блока, так и на выходе из него, при этом датчики измерения температуры и давления установлены на входе одноцилиндровой установки ДВС.

Датчики и клапаны блоков регулирования температуры и давления наддувочного воздуха обеспечивают регулирование давления s пределах от 1 до 8 бар и температуры от 20 до 80°C.

Поддержание давления с точностью ±0,01 бар и температуры с точностью ±1°C обеспечивается соответствующими контроллерами, на которые поступают сигналы от датчиков давления и температуры. Контроллеры выдают сигнал на соответствующие электроприводы, которые открывают или закрывают клапаны.

Ресиверы и расширительная емкость служат для снижения пульсаций давления и поддержания объема наддувочного воздуха, что также обеспечивает регулирование и точность поддержания давления и температуры наддувочного воздуха.

Фильтр предварительной очистки наддувочного воздуха, фильтр тонкой очистки наддувочного воздуха, микрофильтр и осушитель рефрижераторного типа обеспечивают качество наддувочного воздуха. В баке с трубчатыми электрическими нагревателями нагревают воду и подают насосом через регулирующий клапан с электроприводом в воздухо-водяной теплообменник, что обеспечивает нагрев воздуха, при этом поддержание заданной температуры осуществляют увеличением или уменьшением потока нагретой воды. Нагрев воздуха необходим для исследования и настройки параметров совместной работы ДВС с агрегатами наддува.

Так как расход наддувочного воздуха определяет режимы совместной работы агрегатов наддува наряду с давлением и температурой, то для более точной настройки и подбора компрессора используют расходомер наддувочного воздуха объемного типа. Причем датчики температуры и давления, установленные на входе и выходе расходомера, позволяют рассчитать массовый расход топлива, необходимый для определения коэффициента избытка воздуха.

Совокупность заявленных существенных признаков обеспечивает постоянство давления и температуры наддувочного воздуха за счет датчиков и исполнительных механизмов (клапанов) с электроприводами, которыми управляют соответствующие контроллеры, что позволяет в комплексе с одноцилиндровой установкой ДВС исследовать характеристики и режимы совместной работы компрессора агрегатов наддува и ДВС и строить характеристику расхода воздуха G_в в функции степени повышения давления π_k:

G_в=f(π_k)

На основе построенной характеристики можно подобрать компрессор агрегата наддува для многоцилиндрового ДВС, что в значительной мере упрощает подбор агрегатов наддува и определение характеристик их совместной работы с многоцилиндровым ДВС.

Совокупность заявленных существенных признаков обеспечивает соответствие полезной модели критерию патентоспособности «новизна».

Заявляемая полезная модель представлена на следующих графических изображениях:

На фиг. 1 - принципиальная схема системы воздухоснабжения и наддува одноцилиндровой установки ДВС;

На фиг.. 2 - принципиальная схема блока регулирования давления наддувочного воздуха на фиг. 1;

На фиг. 3 - принципиальная схема блока регулирования температуры наддувочного воздуха на фиг. 1.

Стенд для испытания компрессора ДВС (фиг. 1-3) содержит технологический компрессор 1, служащий источником наддувочного воздуха, ресивер 2, предназначенный для снижения пульсаций давления и поддержания объема над дувочного воздуха, фильтр 3 предварительной очистки, осушитель 4 рефрижераторного типа, фильтр 5 тонкой очистки, микрофильтр 6, блок 7 регулирования давления, состоящий из клапанов 8, 10 с мембранными приводами 9, 11 и позиционерами (не показаны), пропорционального клапана 12 и контроллера 13, ресивер 14, датчик 15 температуры, датчик 16 давления наддувочного воздуха на входе в расходомер 17 объемного типа, датчик 18 температуры, датчик давления 19 наддувочного воздуха на выходе из расходомера, блок 20 регулирования температуры, состоящий из водо-воздушного теплообменника 21, датчика 22 температуры наддувочного воздуха, регулирующего электромагнитного клапана 23, перепускного клапана 24, фильтра 25, насоса 26 с приводом от электродвигателя 27, бака 28, трубчатых электрических нагревателей 29, температурного реле 30 с датчиком температуры 31, контроллера 32, датчика 33 температуры, датчика 34 давления наддувочного воздуха на входе в одноцилиндровую установку 35, расширительную емкость 36, контроллер 37 управления технологическим компрессором, контроллер 38 управления устройствами системы и обработки данных, электрические кабели 39.

Стенд для испытания компрессора ДВС работает следующим образом.

Наддувочный воздух от технологического компрессора 1 поступает в ресивер 2, далее через фильтр 3 предварительной очистки - в осушитель 4 рефрижераторного типа, который осушает его до влажности, соответствующей точке росы при заданных условиях. Фильтр 5 тонкой очистки и микрофильтр 6 удерживают частицы масла и твердые частицы. После очистки и осушения сжатый воздух поступает в блок 7 регулирования давления. Контроллер 13 подает электрический сигнал на пропорциональный клапан 12, тем самым открывает или закрывает его в зависимости от требуемого давления. Воздух от пропорционального клапана 12 поступает на мембранные приводы 9,11 клапанов 8,10. За счет применения клапана 10 с меньшим проходным сечением, чем у клапана 8, регулирование давления происходит с точностью до ±0,01 бар. Из блока 7 регулирования давления наддувочный воздух поступает в ресивер 14 и расходомер 17. Датчики 15, 18температуры и датчики 16, 19 давления на входе и выходе из расходомера 17 используют для расчета массового расхода воздуха. В водо-воздушном теплообменнике 21 наддувочный воздух нагревают до необходимой температуры. Нагрев воздуха осуществляют горячей водой, которую нагревают трубчатыми электрическими нагревателями 29 в баке 28 и подают насосом 26 с приводом от электродвигателя 27 в водяной контур теплообменника 21. Управление нагревателями 29, регулирование и поддержание температуры воды производят температурным реле 30 с датчиком 31 температуры. Датчик 31 температуры измеряет температуру воды в баке 28 и подает сигнал на включение или отключение нагревателей 29. Регулирование температуры воздуха производят контроллером 32, который соединен с датчиком 22 температуры наддувочного воздуха и электромагнитным клапаном 23. В зависимости от заданной температуры воздуха, которую измеряют датчиком 22, контроллер 32 выдает электрический сигнал на открытие или закрытие клапана 23, который регулирует поток горячей воды в водяном контуре теплообменника 22. Фильтр 25 используют для предотвращения попадания твердых частиц в теплообменник. При закрытом клапане 23 или засоренном фильтре 25 вода сливается в бак 28 через перепускной клапан 24. Таким образом, блок 20 обеспечивает регулирование температуры наддувочного воздуха на входе в одноцилиндровую установку с погрешностью ±1°С. Дополнительно температуру и давление наддувочного воздуха на входе в одноцилиндровую установку 35 контролируют датчиком 33 температуры и датчиком 34 давления. Расширительную емкость 36 используют для создания пульсаций наддувочного воздуха на входе в одноцилиндровую установку, и таким образом, имитируют колебания давления во впускном коллекторе многоцилиндрового ДВС. Контроллер 37 управляет технологическим компрессором 1 и соединен с контроллером 38. Контроллер 38 собирает данные с датчиков 15, 18, 33 температуры и датчиков 16, 19, 34 давления по электрическим кабелям 39, управляет исполнительными устройствами системы, контроллером 13 блока регулирования давления, контроллером 32 блока регулирования температуры, контроллером 37 технологического компрессора и содержит блок обработки данных, устройство вывода информации и запоминающее устройство (не показаны).

Заявляемая полезная модель прошла испытания в качестве опытного образца, о чем составлен соответствующий акт. Стенд для испытаний компрессора ДВС предназначен для использования в промышленных условиях и изготавливается в промышленных условиях, что позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию патентоспособности «промышленная применимость».

Claims (1)

1. Стенд для испытания компрессора двигателя внутреннего сгорания (ДВС), содержащего технологический компрессор, служащий источником наддувочного воздуха, датчики давления и температуры, установленные на выходе технологического компрессора, коммутатор, блок обработки информации, запоминающее устройство и устройство вывода информации, отличающийся тем, что в стенд дополнительно введена одноцилиндровая установка ДВС, причем датчики температуры и давления наддувочного воздуха установлены на входе в одноцилиндровую установку ДВС, ресиверы с функцией снижения пульсаций давления и поддержания объема наддувочного воздуха, расширительная емкость, фильтр предварительной очистки наддувочного воздуха, фильтр тонкой очистки наддувочного воздуха, микрофильтр, осушитель рефрижераторного типа, контроллер управления технологическим компрессором, расходомер объемного типа, причем датчики давления и температуры наддувочного воздуха установлены на входе и выходе расходомера, блоки регулирования температуры и давления наддувочного воздуха, причем блок регулирования температуры содержит регулирующий электромагнитный клапан, перепускной клапан, фильтр, насос с приводом от электродвигателя и связанный с блоком регулирования температуры бак с трубчатыми электрическими нагревателями и контроллер с функцией управления регулирующим клапаном, а блок регулирования давления содержит контроллер с функцией управления клапанами с мембранным приводом через пропорциональный клапан, при этом ресиверы установлены как на входе блока регулирования давления, так и на выходе из него, контроллер управления блоками регулирования температуры и давления стенда.

   

Images