RU157305U1

RU157305U1 - STAND FOR TESTS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: RU157305U1
Application number: RU2015115034/06U
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Башегуров
Original assignee: Публичное акционерное общество "КАМАЗ" (ПАО "КАМАЗ")
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2015-11-27

Abstract

Стенд для испытаний двигателей внутреннего сгорания, содержащий асинхронную электрическую машину обратимого действия, с валом которой соединена муфта измерения крутящего момента, инвертор для изменения нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, систему автоматического управления и сбора информации с датчиков, систему поддержания температуры охлаждающей жидкости, наддувочного воздуха и дизельного топлива, систему подвода и фильтрации воздуха, отвода отработавших газов, модуль питания электронной системы управления двигателем и персональный компьютер с программным обеспечением для управления всеми системами стенда, отличающийся тем, что система поддержания температуры наддувочного воздуха дополнительно снабжена трехходовым клапаном, расположенным в канале отвода наддувочного воздуха от компрессорной части турбокомпрессора двигателя, байпасным каналом и щелевым смесителем наддувочного воздуха с тангенциальным входом, расположенным на входе в двигатель.A test bench for internal combustion engines, containing an asynchronous reversible electric machine with a shaft connected to a torque measuring coupling, an inverter for changing the load on the internal combustion engine, an automatic control system and collecting information from sensors, a system for maintaining the temperature of the coolant, charge air and diesel fuel, air supply and filtration system, exhaust gas exhaust, power module of the electronic engine management system and On-board computer with software to control all systems of the bench, characterized in that the charge air temperature maintenance system is additionally equipped with a three-way valve located in the charge air exhaust channel from the compressor part of the engine turbocharger, a bypass channel and a slot-in charge air mixer with a tangential inlet located on entering the engine.

Description

Полезная модель относится к испытательным стендам для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания.The utility model relates to test benches for conducting complex tests of internal combustion engines.

Известен стенд для испытаний и обкатки преимущественно двигателей внутреннего сгорания, содержащий испытуемую машину и приводной двигатель, соединенный с испытуемой машиной гидропередачей, включающей регулируемый насос, кинематически связанный с приводным двигателем, бак и обратимую гидромашину, связанную кинематически с испытуемой машиной, а также гидролинией подвода с регулируемым насосом и гидролинией отвода с баком через регулируемый клапан (см. патент РФ №2267761, МПК G01M 15/00, опубл. 10.01.2006).A known bench for testing and running primarily of internal combustion engines, containing the test machine and a drive motor connected to the test hydraulic transmission machine, including an adjustable pump kinematically connected to the drive motor, a tank and a reversible hydraulic machine kinematically connected to the test machine, as well as a supply line with an adjustable pump and a discharge line with a tank through an adjustable valve (see RF patent No. 2267761, IPC G01M 15/00, publ. 10.01.2006).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является стенд для проведения комплексных испытаний двигателей внутреннего сгорания, содержащий асинхронную электрическую машину обратимого действия (АЭМ), муфту измерения крутящего момента, соединенную валом с АЭМ, инвертор для изменения нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, блок нагружения для потребления вырабатываемой АЭМ электрической энергии, топливные баки, радиаторы, аккумуляторную батарею, систему очистки воздуха на впуске, систему выпуска, блок управления и сбора информации с датчиков, газоаналитическую аппаратуру, позволяющую проводить испытания на содержание вредных выбросов в отработавших газах по экологическим нормам Евро-4, Евро-5, Евро-6, расходомер воздуха и персональный компьютер с программным обеспечением для управления всеми системами стенда (см. патент РФ №133930, МПК G01M 15/04, G01M 15/10, опубл. 27.10.2013).The closest to the claimed technical solution in terms of the set of essential features and the technical result achieved is a bench for conducting comprehensive tests of internal combustion engines, containing an asynchronous reversible electric machine (AEM), a torque measuring coupling connected by a shaft to the AEM, an inverter for changing the load on the engine internal combustion, loading unit for consumption of electric energy generated by AEM, fuel tanks, radiators, battery it, an intake air purification system, an exhaust system, a control unit and information collection from sensors, gas analysis equipment that allows testing for the content of harmful emissions in exhaust gases according to environmental standards Euro-4, Euro-5, Euro-6, an air flow meter and a personal computer with software to control all systems of the stand (see RF patent No. 133930, IPC G01M 15/04, G01M 15/10, publ. 10.27.2013).

Известные технические решения имеют недостаточные функциональные возможности по поддержанию заданной температуры наддувочного воздуха на входе в двигатель.Known technical solutions have insufficient functionality to maintain a given temperature of charge air at the engine inlet.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение функциональных возможностей испытательного стенда.The task to which the claimed technical solution is directed is to increase the functionality of the test bench.

Для решения поставленной задачи в стенде для испытаний двигателей внутреннего сгорания, содержащем асинхронную электрическую машину обратимого действия, с валом которой соединена муфта измерения крутящего момента, инвертор для изменения нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, систему автоматического управления и сбора информации с датчиков, систему поддержания температуры охлаждающей жидкости, наддувочного воздуха и дизельного топлива, систему подвода и фильтрации воздуха, отвода отработавших газов, модуль питания электронной системы управления двигателем и персональный компьютер с программным обеспечением для управления всеми системами стенда, система поддержания температуры наддувочного воздуха дополнительно снабжена трехходовым клапаном, расположенным в канале отвода наддувочного воздуха от компрессорной части турбокомпрессора двигателя, байпасным каналом и щелевым смесителем наддувочного воздуха с тангенциальным входом, расположенным на входе в двигатель.To solve this problem, in a test bench for internal combustion engines containing an asynchronous reversible electric machine with a shaft connected to a torque coupling, an inverter to change the load on the internal combustion engine, an automatic control system and information collection from sensors, a cooling temperature maintenance system liquid, charge air and diesel fuel, air supply and filtration system, exhaust gas exhaust, electronic power module engine control systems and a personal computer with software for controlling all systems of the stand, the charge air temperature maintenance system is additionally equipped with a three-way valve located in the charge air exhaust channel from the compressor part of the engine turbocharger, a bypass channel and a slot-in charge air mixer with a tangential inlet located on entering the engine.

Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что система поддержания температуры наддувочного воздуха дополнительно снабжена трехходовым клапаном, расположенным в канале отвода наддувочного воздуха от компрессорной части турбокомпрессора двигателя, байпасным каналом и щелевым смесителем наддувочного воздуха с тангенциальным входом, расположенным на входе в двигатель позволяет поддерживать заданную температуру наддувочного воздуха на входе в двигатель с наименьшей инерцией по времени регулирования данного параметра, без снижения быстродействия и адаптации работы системы подготовки наддувочного воздуха к задаваемому условию по температуре наддувочного воздуха, что обеспечивает повышение функциональных возможностей испытательного стенда.The set of distinctive features, namely, that the charge air temperature maintenance system is additionally equipped with a three-way valve located in the charge air exhaust channel from the compressor part of the turbocharger of the engine, a bypass channel and a slot-in charge air mixer with a tangential inlet located at the engine inlet allows maintaining charge air temperature at the engine inlet with the lowest inertia for the regulation time of this parameter and, without reducing the speed and adapting the operation of the charge air preparation system to a given condition on the charge air temperature, which provides an increase in the functionality of the test bench.

В результате поиска, проведенного по патентной и другой научно-технической литературе, аналога, совпадающего с заявляемым техническим решением по всей совокупности существенных признаков, обнаружено не было. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию «новизна».As a result of a search conducted on patent and other scientific and technical literature, no analogue was found that coincided with the claimed technical solution for the entire set of essential features. Therefore, the claimed technical solution meets the condition of "novelty."

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображена схема стенда для испытаний двигателей внутреннего сгорания.The claimed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a diagram of a bench for testing internal combustion engines.

Стенд для испытаний двигателей внутреннего сгорания содержит основание, на котором установлены испытуемый двигатель 1, соединенный через карданный промежуточный вал 2 и муфту 3 измерения крутящего момента с асинхронной электрической машиной 4 обратимого действия, инвертор 5 для изменения нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, систему 6 автоматического управления и сбора информации с датчиков, системы 7-9 поддержания температуры охлаждающей жидкости, наддувочного воздуха и дизельного топлива, систему 10 подвода и фильтрации воздуха, систему 11 отвода отработавших газов, модуль питания 12 электронной системы управления двигателем и персональный компьютер 13 с программным обеспечением для управления всеми системами стенда.The test bench for internal combustion engines contains a base on which the test engine 1 is mounted, connected through a cardan intermediate shaft 2 and a coupling 3 for measuring torque with an asynchronous electric machine 4 of reversible action, an inverter 5 for changing the load on the internal combustion engine, automatic control system 6 and collecting information from sensors, a system 7-9 to maintain the temperature of the coolant, charge air and diesel fuel, a system 10 for supplying and filtering air, istemu 11 exhaust system, power module 12, the electronic engine management system and a personal computer 13 with software for managing all booth systems.

Система 8 поддержания температуры наддувочного воздуха снабжена трехходовым клапаном 14 с датчиком 15 положения, расположенным в канале 16 отвода наддувочного воздуха от компрессорной части турбокомпрессора двигателя. Трехходовой клапан 14 пропорционально регулирует потоки наддувочного воздуха через дополнительный байпасный канал 17 и рабочую линию с охладителем 18 наддувочного воздуха. Кроме того, система 8 снабжена щелевым смесителем 19 наддувочного воздуха с тангенциальным входом и датчиком температуры 20 наддувочного воздуха, которые расположены на входе в двигатель 1. Применение трехходового клапана 14, байпасного канала 17 и щелевого смесителя 19 позволяет поддерживать заданную температуру наддувочного воздуха на входе в двигатель с наименьшей инерцией по времени регулирования данного параметра и без снижения быстродействия и адаптации работы системы подготовки наддувочного воздуха.The charge air temperature maintenance system 8 is provided with a three-way valve 14 with a position sensor 15 located in the charge air discharge channel 16 from the compressor part of the engine turbocompressor. The three-way valve 14 proportionally controls the flow of charge air through an additional bypass channel 17 and the working line with charge air cooler 18. In addition, the system 8 is equipped with a slotted charge air mixer 19 with a tangential inlet and a charge air temperature sensor 20, which are located at the inlet to the engine 1. The use of a three-way valve 14, a bypass channel 17 and a slot mixer 19 allows maintaining a predetermined charge air temperature at the inlet to the engine with the least inertia in the time of regulation of this parameter and without reducing the speed and adapting the operation of the charge air preparation system.

Для регулирования температуры наддувочного воздуха в пределах 30…60°C в охладитель 18 подается хладагент, например технологическая вода, расход которого определяется положением клапана 21, регулирующего подачу и циркуляцию хладагента в контуре системы 8 подготовки наддувочного воздуха. Состояние клапана 21 определяется показаниями датчика температуры 20, которые связаны с локальной системой 6 автоматического управления и сбора информации с датчиков.To regulate the temperature of the charge air within the range of 30 ... 60 ° C, a coolant, for example process water, is supplied to the cooler 18, the flow rate of which is determined by the position of the valve 21 regulating the supply and circulation of refrigerant in the circuit of the charge air preparation system 8. The state of the valve 21 is determined by the readings of the temperature sensor 20, which are associated with the local system 6 of automatic control and collection of information from the sensors.

Для регулирования температуры наддувочного воздуха в пределах 60…90°C и выше при соответствующем задании температуры наддувочного воздуха в локальной системе 6 управления используется байпасный канал 17, трехходовой клапан 14, щелевой смеситель 19 наддувочного воздуха с тангенциальным входом. В двигателе 1 поток наддувочного воздуха по каналу 16 отвода наддувочного воздуха от компрессорной части турбокомпрессора двигателя направляется в трехходовой клапан 14. Часть направленного потока наддувочного воздуха по каналу 22 подвода наддувочного воздуха поступает в охладитель 18, а другая часть (при необходимости) направленного потока наддувочного воздуха по байпасному каналу 17 поступает к щелевому смесителю 19 наддувочного воздуха. После охлаждения наддувочного воздуха в охладителе 18 поток наддувочного воздуха поступает по каналу 23 отвода наддувочного воздуха от охладителя 18 к щелевому смесителю 19, в котором смешиваются ранее организованные потоки наддувочного воздуха.To regulate the temperature of the charge air in the range of 60 ... 90 ° C and above with the appropriate setting of the charge air temperature in the local control system 6, a bypass channel 17, a three-way valve 14, a slot-type charge air mixer 19 with a tangential inlet are used. In engine 1, the charge air flow through the charge air discharge channel 16 from the compressor part of the turbocharger of the engine is directed to the three-way valve 14. A part of the directed charge air flow through the charge air supply channel 22 enters the cooler 18, and the other part (if necessary) of the directed charge air flow through the bypass channel 17 enters the slotted mixer 19 charge air. After cooling the charge air in the cooler 18, the charge air stream enters through the channel 23 for the discharge of charge air from the cooler 18 to the slotted mixer 19, in which previously organized charge air flows are mixed.

При необходимости подачи воздуха на вход в двигатель с наименьшей температурой, воздух из компрессорной части турбокомпрессора двигателя 1 направляется в трехходовой клапан 14. При положении трехходового клапана 14, соответствующего режиму наибольшего охлаждения наддувочного воздуха, когда байпасный канал 17 закрыт, его поток направляется по рабочей линии 22 через охладитель 18 наддувочного воздуха, затем после охлаждения через смеситель 19 воздух подается в двигатель 1.If it is necessary to supply air to the engine inlet with the lowest temperature, the air from the compressor part of the turbocharger of engine 1 is sent to the three-way valve 14. When the three-way valve 14 is set, which corresponds to the highest cooling mode of charge air, when the bypass channel 17 is closed, its flow is directed along the working line 22 through a charge air cooler 18, then after cooling through the mixer 19, air is supplied to the engine 1.

Таким образом, при необходимости изменения и регулирования температуры наддувочного воздуха трехходовой клапан 14 пропорционально делит поток наддувочного воздуха, направляя его частями через байпасный канал 17 и рабочую линию 22 на охладитель 18, затем происходит смешивание охлажденного и неохлажденного воздуха в смесителе 19 над дувочного воздуха. Регулирование заданного уровня температуры наддувочного воздуха обеспечивается организацией обратной связи на основе сигналов с датчика температуры 20 наддувочного воздуха на входе в двигатель 1 и датчика 15 положения трехходового клапана 14, которые связаны с локальной системой 6 управления.Thus, if it is necessary to change and control the temperature of the charge air, the three-way valve 14 proportionally divides the charge air flow, directing it in parts through the bypass channel 17 and the working line 22 to the cooler 18, then the cooled and uncooled air are mixed in the mixer 19 above the blow air. The control of a given level of charge air temperature is ensured by the organization of feedback based on signals from the charge air temperature sensor 20 at the inlet to the engine 1 and the position sensor 15 of the three-way valve 14, which are connected to the local control system 6.

Для охлаждения воздуха с наименьшими затратами по расходу технологической воды и с учетом режима работы стенда на входе и выходе охладителя 18 наддувочного воздуха предусмотрены датчики 24, 25 температуры технологической воды. Расход воды регулируется локальной системой управления 6, исходя из значения температуры воды на входе и перепада ее на охладителе 18 наддувочного воздуха.To cool the air at the lowest cost for the consumption of process water and taking into account the mode of operation of the stand at the inlet and outlet of the charge air cooler 18, process temperature sensors 24, 25 are provided. The water flow is regulated by the local control system 6, based on the value of the inlet water temperature and its differential on the charge air cooler 18.

Данные испытания двигателей внутреннего сгорания повышают эксплуатационные характеристики автомобилей, эксплуатируемых в условиях низких температур окружающего воздуха.These tests of internal combustion engines increase the performance of cars operating in low ambient temperatures.

Заявляемое техническое решение позволяет создать технологичный и универсальный стенд для испытаний двигателей внутреннего сгорания с высокими функциональными возможностями.The claimed technical solution allows you to create a technological and universal stand for testing internal combustion engines with high functionality.

Стенд для испытаний двигателя внутреннего сгорания предлагаемой конструкции соответствует условию промышленной применимости, и может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением ранее освоенных технологий.The test bench for the internal combustion engine of the proposed design meets the condition of industrial applicability, and can be manufactured on standard equipment using previously developed technologies.

Claims

A test bench for internal combustion engines, containing an asynchronous reversible electric machine with a shaft connected to a torque measuring coupling, an inverter for changing the load on the internal combustion engine, an automatic control and information collection system from sensors, a system for maintaining the temperature of the coolant, charge air and diesel fuel, air supply and filtration system, exhaust gas removal, power supply module of the electronic engine management system and On-board computer with software to control all systems of the bench, characterized in that the charge air temperature maintenance system is additionally equipped with a three-way valve located in the charge air exhaust channel from the compressor part of the engine turbocharger, a bypass channel and a slot-in charge air mixer with a tangential inlet located on entering the engine.