RU174050U1

RU174050U1 - Test bench for turbocharger of an internal combustion engine

Info

Publication number: RU174050U1
Application number: RU2017103603U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Яковлевич Носырев; Андрей Юрьевич Балакин; Юрий Олегович Барышников
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2017-09-26

Abstract

Полезная модель относится к области общего и энергетического машиностроения, в частности для испытания лопаточных машин, турбокомпрессоров, и может найти широкое применение при испытании турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания.Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания содержит входную и выходную магистрали, двигатель внутреннего сгорания со смесителем газового потока, испытуемый турбокомпрессор, приводной центробежный нагнетатель с редуктором, систему смазки и охлаждения турбокомпрессора, входные магистрали для двигателя внутреннего сгорания и приводного центробежного нагнетателя, три расходомера, которые установлены на входных магистралях, установочную плиту, промежуточную опору, которая установлена на установочной плите и жестко закреплена к ней, карданный вал, коробку передач, которая установлена на раме двигателя внутреннего сгорания и соединена через карданный вал с промежуточной опорой, которая, в свою очередь, соединена с приводным центробежным нагнетателем, камеру сгорания, которая установлена на входе турбины испытуемого турбокомпрессора, а регулируемый дроссель установлен на выходе из компрессора испытуемого турбокомпрессора, причем система смазки состоит из масляного насоса с электродвигателем, фильтра очистки масла, первой и второй подводящих и первой и второй отводящих магистралей турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя, масляного бака с электрическими нагревателями, который соединен через масляный насос с электродвигателем с фильтром, который соединен с приводным центробежным нагнетателем через первую подводящую магистраль, вторая подводящая магистраль соединена с турбокомпрессором и фильтром, первая отводящая магистраль соединена с приводным центробежным нагнетателем и масляным баком, вторая отводящая магистраль соединена с турбокомпрессором и масляным баком, система охлаждения состоит из водяного бака, водяного насоса с электродвигателем, теплообменника-охладителя и подводящей и отводящей магистралей охлаждения турбокомпрессора, водяной бак с водяным насосом через подводящую магистраль соединен с турбокомпрессором, а отводящая магистраль, на которой установлен теплообменник-охладитель, соединена с турбокомпрессором и водяным баком, согласно полезной модели в стенде дополнительно установлены автоматизированная система управления, три датчика перепада давления воздуха, пятнадцать пар датчиков давления и температуры воздуха и газа, два датчика частоты вращения, которые установлены на промежуточной опоре приводного центробежного нагнетателя и турбине турбокомпрессора, теплообменник-рекуператор, который установлен перед смесителем на магистрали и соединен с линией выхода компрессора и входа смесителя, узел подачи топлива в камеру сгорания, который состоит из топливного бака, нагнетательного насоса, фильтра, расходомера-регулятора и соединен через подводящую магистраль со входом камеры сгорания, причем пятнадцать пар датчиков давления и температуры воздуха и газа установлены первая, вторая, третья, четвертая пары до и после расходомеров на входных магистралях приводного центробежного нагнетателя, пятая и шестая пары до и после расходомера на входной магистрали двигателя внутреннего сгорания, седьмая и восьмая пары на входе и выходе компрессора, девятая пара на выходе турбины турбокомпрессора, десятая и одиннадцатая пары на входе и выходе камеры сгорания, двенадцатая и тринадцатая пары на выходах теплообменника-рекуператора, четырнадцатая пара на выходе приводного центробежного нагнетателя, пятнадцатая пара на магистрали, соединяющей выпускной коллектор дизеля со входом смесителя, первый и второй датчики перепада давления воздуха установлены параллельно расходомерам на входных магистралях приводного центробежного нагнетателя и третий датчик перепада давления воздуха установлен параллельно расходомеру на входной магистрали двигателя внутреннего сгорания, выходы всех датчиков соединены с входом автоматизированной системы анализа и управления, которая состоит из последовательно соединенных блока измерения, блока анализа, блока принятия решения, блока регистрации и блока запоминающего устройства, причем выход блока принятия решения соединен с блоком управления, выход блока анализа со входом программатора, а выход программатора со входом блока управления.Предлагаемый стенд для испытания турбокомпрессоров позволяет обеспечить снижение энергозатрат на 13%, повысить запас устойчивости по помпажу на 7%, снизить число внеплановых ремонтов на 15-20% и увеличить КПД на 10-20%.The utility model relates to the field of general and power engineering, in particular for testing vanes, turbochargers, and can be widely used in testing turbochargers for pressurizing internal combustion engines. The test bench for testing a turbocompressor of an internal combustion engine contains an input and output line, an internal combustion engine with gas flow mixer, test turbocharger, centrifugal drive supercharger with gearbox, turbocharger lubrication and cooling system spring, input lines for an internal combustion engine and a centrifugal supercharger, three flow meters that are installed on the input lines, a mounting plate, an intermediate support that is installed on the mounting plate and rigidly fixed to it, a cardan shaft, a gearbox that is mounted on the engine frame internal combustion and is connected through a cardan shaft with an intermediate support, which, in turn, is connected to a drive centrifugal supercharger, a combustion chamber, which is installed at the input turbines of the tested turbocharger, and an adjustable throttle is installed at the outlet of the compressor of the tested turbocharger, the lubrication system consists of an oil pump with an electric motor, an oil purification filter, the first and second supply and first and second discharge lines of the turbocharger and a drive centrifugal blower, an oil tank with electric heaters which is connected through an oil pump to an electric motor with a filter, which is connected to a drive centrifugal blower through the first the main line, the second main line is connected to the turbocharger and the filter, the first main line is connected to the drive centrifugal blower and the oil tank, the second main line is connected to the turbocharger and the oil tank, the cooling system consists of a water tank, a water pump with an electric motor, a heat exchanger-cooler and the inlet and outlet lines of the turbocharger cooling, the water tank with the water pump is connected to the turbocharger through the inlet line, and the outlet the line on which the heat exchanger-cooler is installed is connected to a turbocompressor and a water tank, according to a utility model, an automated control system is additionally installed in the stand, three differential pressure sensors, fifteen pairs of pressure and air and gas temperature sensors, two speed sensors that are installed on the intermediate support of the drive centrifugal supercharger and turbine of the turbocompressor, a heat exchanger-recuperator, which is installed in front of the mixer on the line and connected the compressor and mixer inlet line, the fuel supply unit to the combustion chamber, which consists of a fuel tank, pressure pump, filter, flow meter-regulator and is connected through the supply line to the input of the combustion chamber, with fifteen pairs of air and gas pressure and temperature sensors installed , second, third, fourth pairs before and after the flow meters on the input lines of the drive centrifugal supercharger, the fifth and sixth pairs before and after the flow meter on the input line of the internal combustion engine the seventh and eighth pairs at the inlet and outlet of the compressor, the ninth pair at the outlet of the turbine turbine, the tenth and eleventh pairs at the inlet and outlet of the combustion chamber, the twelfth and thirteenth pairs at the exits of the heat exchanger-recuperator, the fourteenth pair at the outlet of the drive centrifugal supercharger, the fifteenth pair on the highway connecting the diesel exhaust manifold to the mixer inlet, the first and second air pressure differential sensors are installed parallel to the flow meters on the input lines of the centrifugal drive the oppressor and the third differential pressure sensor is installed parallel to the flowmeter on the input line of the internal combustion engine, the outputs of all the sensors are connected to the input of an automated analysis and control system, which consists of a series-connected measurement unit, analysis unit, decision unit, registration unit, and storage unit moreover, the output of the decision block is connected to the control unit, the output of the analysis unit with the input of the programmer, and the output of the programmer with the input of the unit avleniya.Predlagaemy test stand turbochargers allows for reduction of energy consumption by 13%, increase the stability of the surge margin of 7%, to reduce the number of unplanned repairs by 15-20% and increase efficiency by 10-20%.

Description

Полезная модель относится к области общего и энергетического машиностроения, в частности при испытании лопаточных машин, турбокомпрессоров, и может найти широкое применение при испытании турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания.The utility model relates to the field of general and power engineering, in particular when testing vanes, turbochargers, and can be widely used when testing turbochargers for boosting internal combustion engines.

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока и устройство для создания пульсаций газового потока, регулируемый дроссель с механизмом управления и отводной патрубок, а регулируемый источник газового потока выполнен в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, причем регулируемый дроссель размещен в выходной магистрали на выходе из технологического компрессора, а заслонка размещена в отводном патрубке, который связан с выходной магистралью между регулируемым дросселем и турбиной испытуемого турбокомпрессора, а также в качестве регулируемого привода используется двигатель внутреннего сгорания, он снабжен струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком, причем активный канал смесителя соединен с выходом технологического компрессора, а пассивный канал - с выпускным коллектором двигателя внутреннего сгорания [авторское свидетельство СССР №1511620 по кл. G01M 15/00, опубл. 30.09.89, автор Д.Я. Носырев «Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания»].A known bench for testing a turbocharger of an internal combustion engine, comprising an input and output line, an adjustable gas flow source and a device for generating pulsations of the gas flow, an adjustable throttle with a control mechanism and a branch pipe, and an adjustable gas stream source is made in the form of a technological compressor with an adjustable drive, moreover, an adjustable throttle is located in the output line at the outlet of the process compressor, and the damper is located in the outlet pipe, to which is connected to the output line between the adjustable throttle and the turbine of the turbocharger under test, and also uses an internal combustion engine as the adjustable drive, it is equipped with a jet mixer installed between the adjustable throttle and the branch pipe, the active channel of the mixer connected to the output of the process compressor, and the passive channel - with the exhaust manifold of the internal combustion engine [USSR copyright certificate No. 1511620 according to class. G01M 15/00, publ. 09/30/89, author D.Ya. Nosyrev “Stand for testing a turbocharger of an internal combustion engine”].

Недостатком данного изобретения является то, что стенд не воспроизводит различные режимы работы турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя.The disadvantage of this invention is that the stand does not reproduce the various modes of operation of the turbocharger and the centrifugal drive supercharger.

Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, испытуемый турбокомпрессор, регулируемый дроссель, систему смазки и охлаждения турбокомпрессора, двигатель внутреннего сгорания со смесителем, приводной центробежный нагнетатель с редуктором, входные магистрали для двигателя и приводного центробежного нагнетателя, три расходомера, которые установлены на входных магистралях, установочная плита, промежуточная опора, которая установлена на установочной плите и жестко закреплена к ней, карданный вал, коробку передач, которая установлена на раме двигателя внутреннего сгорания и соединена через карданный вал с промежуточной опорой, которая, в свою очередь, соединена с приводным центробежным нагнетателем, камеру сгорания, которая установлена на входе в турбину испытуемого турбокомпрессора, а регулируемый дроссель установлен на выходе из компрессора испытуемого турбокомпрессора, причем система смазки состоит из масляного насоса с электродвигателем, фильтра очистки масла, подводящих и отводящих магистралей турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя, масляного бака с электрическими нагревателями, который соединен с фильтром через масляный насос с электродвигателем, а фильтр соединен с приводным центробежным нагнетателем через первую подводящую масляную магистраль, вторая подводящая масляная магистраль соединена с турбокомпрессором и масляным фильтром, первая отводящая магистраль соединена с приводным центробежным нагнетателем и масляным баком, вторая отводящая магистраль соединена с турбокомпрессором и масляным баком, система охлаждения состоит из водяного бака, водяного насоса с электродвигателем, теплообменника-охладителя и подводящей и отводящей магистралей охлаждения турбокомпрессора, водяной бак с водяным насосом через подводящую магистраль соединен с турбокомпрессором, а отводящая магистраль, на которой установлен теплообменник-охладитель, соединена с турбокомпрессором и водяным баком [Патент РФ №2436060, МПК: G01M 15/04, опубл. 10.12.2011, БИ №34, автор Носырев Д.Я. и др. «Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания»].A known bench for testing a turbocompressor of an internal combustion engine, comprising an input and output line, a tested turbocompressor, an adjustable throttle, a lubrication and cooling system of a turbocompressor, an internal combustion engine with a mixer, a drive centrifugal supercharger with a gearbox, input lines for the engine and a drive centrifugal supercharger, three flow meters that are installed on the input lines, mounting plate, intermediate support, which is installed on the mounting plate and rail attached to it is a propeller shaft, a gearbox that is mounted on the frame of the internal combustion engine and is connected via a propeller shaft to an intermediate support, which, in turn, is connected to a drive centrifugal supercharger, a combustion chamber that is installed at the turbine input of the turbocharger under test and an adjustable throttle is installed at the outlet of the compressor of the turbocharger under test, and the lubrication system consists of an oil pump with an electric motor, an oil purification filter, inlet and outlet magi parts of a turbocharger and a drive centrifugal supercharger, an oil tank with electric heaters, which is connected to the filter through an oil pump with an electric motor, and the filter is connected to a drive centrifugal supercharger through a first inlet oil line, a second inlet oil line is connected to a turbocompressor and an oil filter, the first outlet line connected to a drive centrifugal supercharger and an oil tank, the second outlet line is connected to a turbocharger and oil m tank, the cooling system consists of a water tank, a water pump with an electric motor, a heat exchanger-cooler and an inlet and outlet pipe for cooling a turbocompressor, a water tank with a water pump through a supply line is connected to a turbocompressor, and a discharge line on which a heat exchanger-cooler is installed is connected with a turbocharger and a water tank [RF Patent No. 2436060, IPC: G01M 15/04, publ. 12/10/2011, BI No. 34, author Nosyrev D.Ya. and others. "Stand for testing a turbocharger of an internal combustion engine"].

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution is selected as a prototype.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей стенда за счет проведения различных режимов работы приводного центробежного нагнетателя и турбокомпрессора.The technical result is to expand the functionality of the stand due to the various operating modes of the drive centrifugal supercharger and turbocharger.

Технический результат достигается тем, что в стенде для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащем входную и выходную магистрали, двигатель внутреннего сгорания со смесителем газового потока, испытуемый турбокомпрессор, приводной центробежный нагнетатель с редуктором, систему смазки и охлаждения турбокомпрессора, входные магистрали для двигателя внутреннего сгорания и приводного центробежного нагнетателя, три расходомера, которые установлены на входных магистралях, установочную плиту, промежуточную опору, которая установлена на установочной плите и жестко закреплена к ней, карданный вал, коробку передач, которая установлена на раме двигателя внутреннего сгорания и соединена через карданный вал с промежуточной опорой, которая, в свою очередь, соединена с приводным центробежным нагнетателем, камеру сгорания, которая установлена на входе турбины испытуемого турбокомпрессора, а регулируемый дроссель установлен на выходе из компрессора испытуемого турбокомпрессора, причем система смазки состоит из масляного насоса с электродвигателем, фильтра очистки масла, первой и второй подводящих и первой и второй отводящих магистралей турбокомпрессора и приводного центробежного нагнетателя, масляного бака с электрическими нагревателями, который соединен через масляный насос с электродвигателем с фильтром, который соединен с приводным центробежным нагнетателем через первую подводящую магистраль, вторая подводящая магистраль соединена с турбокомпрессором и фильтром, первая отводящая магистраль соединена с приводным центробежным нагнетателем и масляным баком, вторая отводящая магистраль соединена с турбокомпрессором и масляным баком, система охлаждения состоит из водяного бака, водяного насоса с электродвигателем, теплообменника-охладителя и подводящей и отводящей магистралями охлаждения турбокомпрессора, водяной бак с водяным насосом через подводящую магистраль соединен с турбокомпрессором, а отводящая магистраль, на которой установлен теплообменник-охладитель, соединена с турбокомпрессором и водяным баком, согласно полезной модели дополнительно установлены автоматизированная система управления, три датчика перепада давления воздуха, пятнадцать пар датчиков давления и температуры воздуха и газа, два датчика частоты вращения, которые установлены на промежуточной опоре приводного центробежного нагнетателя и турбине турбокомпрессора, теплообменник-рекуператор, который установлен перед смесителем на магистрали и соединен с линией выхода компрессора и входа смесителя, узел подачи топлива в камеру сгорания, который состоит из топливного бака, нагнетательного насоса, фильтра, расходомера-регулятора, и соединен через подводящую магистраль со входом камеры сгорания, причем пятнадцать пар датчиков давления и температуры воздуха и газа установлены первая, вторая, третья, четвертая пары до и после расходомеров на входных магистралях приводного центробежного нагнетателя, пятая и шестая пары до и после расходомера на входной магистрали двигателя внутреннего сгорания, седьмая и восьмая пары на входе и выходе компрессора, девятая пара на выходе турбины турбокомпрессора, десятая и одиннадцатая пары на входе и выходе камеры сгорания, двенадцатая и тринадцатая пары на выходах теплообменника-рекуператора, четырнадцатая пара на выходе приводного центробежного нагнетателя, пятнадцатая пара на магистрали, соединяющей выпускной коллектор дизеля со входом смесителя, первый и второй датчики перепада давления воздуха установлены параллельно расходомерам на входных магистралях приводного центробежного нагнетателя и третий датчик перепада давления воздуха установлен параллельно расходомеру на входной магистрали двигателя внутреннего сгорания, выходы всех датчиков соединены со входом автоматизированной системы анализа и управления, которая состоит из последовательно соединенных блока измерения, блока анализа, блока принятия решения, блока регистрации и блока запоминающего устройства, причем выход блока принятия решения соединен с блоком управления, выход блока анализа со входом программатора, а выход программатора со входом блока управления.The technical result is achieved by the fact that in the test bench for a turbocharger of an internal combustion engine containing an input and output line, an internal combustion engine with a gas flow mixer, a test turbocompressor, a centrifugal driven supercharger with a gearbox, a lubrication and cooling system for a turbocompressor, input lines for an internal combustion engine and a drive centrifugal supercharger, three flow meters that are installed on the input lines, mounting plate, intermediate support ru, which is mounted on the mounting plate and rigidly fixed to it, the driveshaft, gearbox, which is mounted on the frame of the internal combustion engine and connected through the driveshaft to an intermediate support, which, in turn, is connected to the drive centrifugal supercharger, the combustion chamber, which is installed at the turbine input of the turbocharger under test, and an adjustable throttle is installed at the outlet of the compressor of the tested turbocharger, the lubrication system consisting of an oil pump with an electric motor, filter for cleaning oil, first and second inlet and first and second outlet lines of a turbocharger and a drive centrifugal supercharger, an oil tank with electric heaters, which is connected through an oil pump to an electric motor with a filter that is connected to the drive centrifugal supercharger through the first inlet line, the second inlet line connected to the turbocharger and filter, the first outlet line is connected to the drive centrifugal supercharger and oil tank, the second outlet the main line is connected to the turbocompressor and the oil tank, the cooling system consists of a water tank, a water pump with an electric motor, a heat exchanger-cooler and a supply and outlet cooling pipes of a turbocompressor, a water tank with a water pump through a supply line is connected to a turbocompressor, and a discharge line on which a heat exchanger-cooler is installed, connected to a turbocompressor and a water tank, according to a utility model, an automated control system is additionally installed, t and an air pressure differential sensor, fifteen pairs of air and gas temperature and temperature sensors, two speed sensors that are installed on the intermediate support of the drive centrifugal supercharger and a turbocharger turbine, a heat exchanger-recuperator, which is installed in front of the mixer on the mains and connected to the compressor output line and mixer inlet, a unit for supplying fuel to the combustion chamber, which consists of a fuel tank, a discharge pump, a filter, a flow meter-regulator, and is connected through a supply mag a trawl with an entrance to the combustion chamber, with fifteen pairs of pressure and temperature sensors for air and gas installed the first, second, third, fourth pairs before and after the flow meters on the input lines of the drive centrifugal supercharger, the fifth and sixth pairs before and after the flow meter on the input line of the internal combustion engine , the seventh and eighth pairs at the inlet and outlet of the compressor, the ninth pair at the outlet of the turbine turbine, the tenth and eleventh pairs at the inlet and outlet of the combustion chamber, the twelfth and thirteenth pairs at the exits heat exchanger-recuperator, fourteenth pair at the outlet of the drive centrifugal supercharger, fifteenth pair at the line connecting the exhaust manifold of the diesel engine to the inlet of the mixer, the first and second differential pressure sensors are installed parallel to the flow meters at the input lines of the drive centrifugal supercharger and the third differential pressure sensor is installed parallel to the flow meter on the input line of the internal combustion engine, the outputs of all sensors are connected to the input of an automated system we analyze and control, which consists of a series-connected measurement unit, analysis unit, decision unit, registration unit and storage unit, and the output of the decision unit is connected to the control unit, the output of the analysis unit with the input of the programmer, and the output of the programmer with the input of the block management.

На фиг. изображена схема стенда для испытания турбокомпрессора.In FIG. shows a diagram of a stand for testing a turbocharger.

Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания содержит приводной центробежный нагнетатель 1, двигатель внутреннего сгорания 2, испытуемый турбокомпрессор с турбиной 3 и компрессором 4, камеру сгорания 5, смеситель 6, входную магистраль, связанную с дизелем 7, входную магистраль 8 и входную магистраль 9, связанные с приводным центробежным нагнетателем, выходную магистраль 10, соединяющую выход из турбины испытуемого турбокомпрессора с атмосферой, первый расходомер 11, второй расходомер 12, третий расходомер 13, установленные на входных магистралях, промежуточную магистраль 14, соединяющую выходные патрубки приводного центробежного нагнетателя со входом в компрессор испытуемого турбокомпрессора, промежуточную магистраль 15, соединяющую выход из компрессора с камерой сгорания, промежуточную магистраль 16, соединяющую выпускной коллектор дизеля со смесителем, промежуточную магистраль 17, соединяющую камеру сгорания со входом в турбину, установочную плиту 18, коробку передач 19, карданный вал 20, промежуточную опору 21, установленную в плите, регулируемый дроссель 22 с механизмом управления 23, масляный бак 24 с электрическими нагревателями 25 соединен через масляный насос 26 с электродвигателем и фильтр 27 с помощью подводящей магистрали 28 с турбокомпрессором, а с помощью подводящей магистрали 29 с приводным центробежным нагнетателем, отводящая магистраль 30 соединяет приводной центробежный нагнетатель с масляным баком, а отводящая магистраль 31 соединяет турбокомпрессор с масляным баком, водяной бак 32 соединен с помощью подводящей магистрали 33 с турбокомпрессором, на магистрали установлен водяной насос 34, на отводящую магистраль 35 установлен теплообменник-охладитель 36, теплообменник-рекуператор 37 установлен перед смесителем, топливный бак 38 соединен с помощью подводящей магистрали 39 с камерой сгорания, на магистрали установлен топливный насос 40, фильтр 41, расходомер-регулятор 42, первый датчик частоты вращения 43, который установлен на промежуточной опоре приводного центробежного нагнетателя, второй датчик частоты вращения 44, который установлен на турбине турбокомпрессора, первую пару датчиков давления воздуха и температуры 45, первый 46 и второй 47 датчики перепада давления, вторую пару датчиков давления и температуры воздуха 48, третью пару датчиков давления и температуры воздуха 49, четвертую пару датчиков давления и температуры воздуха 50, которые установлены на входных магистралях приводного центробежного нагнетателя, пятую пару датчиков давления и температуры воздуха 51, третий датчик перепада давления воздуха 52, шестую пару датчиков давления и температуры воздуха 53, которые установлены на входной магистрали двигателя внутреннего сгорания, седьмую пару датчиков давления и температуры воздуха 54 и восьмую пару датчиков давления и температуры воздуха 55, которые установлены на входе и выходе компрессора испытуемого турбокомпрессора, девятую пару датчиков давления и температуры воздуха 56, которая установлена на выходе турбины, десятую пару датчиков давления и температуры воздуха 57 и одиннадцатую пару датчиков давления и температуры воздуха 58, которые установлены на входе и выходе камеры сгорания, двенадцатую пару датчиков давления и температуры воздуха 59 и тринадцатую пару датчиков давления и температуры воздуха 60, которые установлены па выходах теплообменника-рекуператора, четырнадцатую пару датчиков давления и температуры воздуха 61, которая установлена на выходе приводного центробежного нагнетателя, пятнадцатую пару датчиков давления и температуры газа 62, которая установлена на промежуточной магистрали, соединяющей выпускной коллектор дизеля с входом смесителя, автоматизированную систему анализа и управления 63, которая состоит из блока измерения 64, блока анализа 65, блока принятия решения 66, блока регистрации 67, запоминающего устройства 68, программатора 69, блока управления 70.The test bench for a turbocharger of an internal combustion engine includes a drive centrifugal supercharger 1, an internal combustion engine 2, a test turbocharger with a turbine 3 and compressor 4, a combustion chamber 5, a mixer 6, an input line connected to the diesel 7, an input line 8 and an input line 9, associated with the drive centrifugal supercharger, the output line 10 connecting the turbine output of the turbocharger under test with the atmosphere, the first flow meter 11, the second flow meter 12, the third flow meter 13, installed output lines, an intermediate line 14 connecting the outlet nozzles of the drive centrifugal supercharger to the compressor inlet of the turbocharger under test, an intermediate line 15 connecting the outlet from the compressor to the combustion chamber, an intermediate line 16 connecting the exhaust manifold of the diesel engine to the mixer, an intermediate line 17 connecting combustion chamber with turbine inlet, mounting plate 18, gearbox 19, driveshaft 20, intermediate support 21 installed in the plate, adjustable throttle 22 with a control mechanism 23, an oil tank 24 with electric heaters 25 is connected through an oil pump 26 with an electric motor and a filter 27 using a supply line 28 with a turbocharger, and using a supply line 29 with a drive centrifugal supercharger, a discharge line 30 connects the drive centrifugal supercharger with an oil tank, and a discharge line 31 connects the turbocharger to the oil tank, a water tank 32 is connected via a supply line 33 to a turbocompressor, a water sos 34, a heat exchanger-cooler 36 is installed on the exhaust line 35, a heat exchanger-recuperator 37 is installed in front of the mixer, the fuel tank 38 is connected via the supply line 39 to the combustion chamber, the fuel pump 40, filter 41, the flow meter-regulator 42 are installed on the highway a speed sensor 43, which is mounted on an intermediate support of the drive centrifugal blower, a second speed sensor 44, which is mounted on a turbocharger turbine, a first pair of air pressure and temperature sensors 45, first 46 and second 47 differential pressure sensors, a second pair of pressure and air temperature sensors 48, a third pair of pressure and air temperature sensors 49, a fourth pair of pressure and air temperature sensors 50 that are installed on the input lines of the drive centrifugal supercharger, a fifth pair of pressure sensors and air temperature 51, the third differential pressure sensor 52, the sixth pair of pressure sensors and air temperature 53, which are installed on the input line of the internal combustion engine, the seventh pair of sensors for pressure and air temperature 54 and the eighth pair of pressure and air temperature sensors 55, which are installed at the inlet and outlet of the compressor of the tested turbocompressor, the ninth pair of pressure and air temperature sensors 56, which is installed at the turbine outlet, the tenth pair of pressure and air temperature sensors 57 and eleventh a pair of pressure and air temperature sensors 58 that are installed at the inlet and outlet of the combustion chamber, a twelfth pair of pressure and air temperature sensors 59 and a thirteenth pair of pressure and temperature sensors air circuits 60, which are installed at the exits of the heat exchanger-recuperator, the fourteenth pair of pressure and temperature sensors 61, which is installed at the output of the drive centrifugal supercharger, the fifteenth pair of pressure and gas temperature sensors 62, which is installed on the intermediate line connecting the exhaust manifold of the diesel to the input mixer, an automated analysis and control system 63, which consists of a measurement unit 64, an analysis unit 65, a decision unit 66, a registration unit 67, which stores device 68, programmer 69, the control unit 70.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

Запускают малоразмерный двигатель 2 и прогревают его. При этом воздух из атмосферы по входной магистрали 7, проходя через расходомерный участок 11, поступает в воздушный ресивер дизеля. После прогрева включают первую передачу коробки 19, причем крутящий момент с вала дизеля передается через коробку передач 19, карданный вал 20, промежуточную опору 21 и редуктор на вал приводного центробежного нагнетателя 1, установленный на установочной плите 18. При этом воздух из атмосферы по входной магистрали 8 и входной магистрали 9 через расходомерный участок 12 и расходомерный участок 13 поступает на вход в приводной центробежный нагнетатель 1. В приводном центробежном нагнетателе 1 воздух сжимается, в результате чего давление и температура воздуха на выходе из компрессора увеличивается. Воздух с повышенными давлением и температурой по переходной магистрали 14 поступает на вход в компрессор 4 испытуемого турбокомпрессора, в результате давление и температура воздуха повышается. Из компрессора воздух по магистрали 15 поступает в смеситель 6, при этом с помощью механизма управления 23 регулируемый дроссель 22 прикрывается до получения заданных оборотов турбокомпрессора. В смесителе воздух перемешивается с отработавшими газами, поступающими из выхлопного коллектора дизеля 2, но вспомогательной магистрали 16. Из смесителя рабочая смесь поступает в камеру сгорания 5, где сжигается и доводится до температуры, которая соответствует реальным условиям работы испытуемого турбокомпрессора. Рабочие газы из камеры сгорания 5 по магистрали 17 поступают на турбину 3 испытуемого турбокомпрессора, где совершают работу на лопатках турбины 3, после чего отработавшие газы проходят через теплообменник-рекуператор, где отдают тепло воздуху, поступающему по магистрали 15 и по магистрали 17 в камеру сгорания, и через магистраль 10 выбрасываются в атмосферу. Топливо для камеры сгорания 5 из топливного бака 38 нагнетается насосом 39, очищается в фильтре 40 и поступает в подводящую магистраль 41, на которой установлен расходомер-регулятор 42. Масло для смазки приводного центробежного нагнетателя из масляного бака 24 нагнетается насосом 26 в подводящую магистраль 29 и поступает к узлам приводного центробежного нагнетателя, при этом очищается в фильтре 27 и по отводящей магистрали 30 стекает обратно в бак 24. Масло для смазки турбокомпрессора поступает из масляного бака 24 по подводящей магистрали 28, а по отводящей магистрали 31 отводится обратно в бак. В баке масло подогревается до нужной температуры с помощью электрических нагревателей 25. Вода для охлаждения испытуемого турбокомпрессора нагнетается из водяного бака 32 насосом 34 в подводящую магистраль 33 и поступает в водяную систему турбокомпрессора и по отводящей магистрали 35 стекает обратно в бак 24. Для охлаждения воды на отводящей магистрали 35 установлен теплообменник охладитель 36. С помощью системы управления стендом устанавливаем необходимый режим работы приводного центробежного нагнетателя 1 путем формирования управляющего воздействия на дизель 2, изменяя подачу топлива в цилиндры дизеля, и коробку передач 19, выбирая необходимую позицию, а также устанавливаем необходимые режимы работы турбокомпрессора путем изменения температуры газов перед турбиной, регулируя подачу топлива в камеру сгорания. Расход воздуха стендом контролируется датчиками, установленными на расходомерных участках стенда. Для возврата части тепла отработанных газов установлен теплообменник-рекуператор 37. Параметры работы испытуемого турбокомпрессора измеряются с помощью седьмой пары датчиков давления и температуры воздуха 54, восьмой пары датчиков давления и температуры воздуха 55, девятой пары датчиков давления и температуры воздуха 56. Параметры работы приводного центробежного нагнетателя 1 измеряются первой парой датчиков давления и температуры воздуха 45, второй парой датчиков давления и температуры воздуха 48, третьей парой датчиков давления и температуры воздуха 49, четвертой парой датчиков давления и температуры воздуха 50, первым 46 и вторым 47 датчиками перепада давления. Параметры работы двигателя внутреннего сгорания 2 измеряются пятой парой датчиков давления и температуры воздуха 51, шестой парой датчиков давления и температуры воздуха 53, третьим датчиком перепада давления 52. Также данные собираются четырнадцатой парой датчиков давления и температуры воздуха 61, установленной на промежуточной магистрали 14, и пятнадцатой парой датчиков давления и температуры воздуха 62, установленной на промежуточной магистрали 16, соединяющей выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания 2 со смесителем 6. Сигналы с датчиков поступают в автоматизированную систему анализа и управления 63, на блок ввода информации 64, где преобразовываются в цифровой код и поступают в блок анализа 65, где результаты направляются в программатор 69 и блок принятия решения 66, из которого конечный результат выдается на блок управления 70, блок регистрации 67 и блок запоминающего устройства 68.Start the small engine 2 and warm it up. In this case, air from the atmosphere through the input line 7, passing through the flow meter section 11, enters the air receiver of the diesel engine. After warming up, the first gear of the gearbox 19 is engaged, and the torque from the diesel shaft is transmitted through the gearbox 19, the driveshaft 20, the intermediate support 21 and the gearbox to the shaft of the drive centrifugal supercharger 1 mounted on the mounting plate 18. At the same time, the air from the atmosphere is through the intake line 8 and the inlet pipe 9 through the flow meter section 12 and the meter section 13 enters the inlet to the drive centrifugal blower 1. In the drive centrifugal blower 1, the air is compressed, resulting in pressure and temperature The air outlet at the compressor increases. Air with increased pressure and temperature along the transition line 14 enters the inlet of the compressor 4 of the turbocharger under test, as a result of which the pressure and temperature rises. From the compressor, air through line 15 enters the mixer 6, while using the control mechanism 23, the adjustable throttle 22 is covered until the specified speed of the turbocharger is obtained. In the mixer, the air is mixed with the exhaust gases coming from the exhaust manifold of diesel 2, but the auxiliary line 16. From the mixer, the working mixture enters the combustion chamber 5, where it is burned and brought to a temperature that corresponds to the actual operating conditions of the tested turbocharger. The working gases from the combustion chamber 5 along the line 17 enter the turbine 3 of the turbocharger under test, where they work on the blades of the turbine 3, after which the exhaust gases pass through a heat exchanger-recuperator, where heat is transferred to the air entering through the highway 15 and through the highway 17 to the combustion chamber , and through line 10 are released into the atmosphere. Fuel for the combustion chamber 5 from the fuel tank 38 is pumped by the pump 39, cleaned in the filter 40 and enters the supply line 41, on which the flow meter-regulator 42 is installed. Oil for lubricating the drive centrifugal blower from the oil tank 24 is pumped into the supply line 29 and enters the drive centrifugal blower assemblies, it is cleaned in the filter 27 and flows down the exhaust pipe 30 into the tank 24. Oil for lubricating the turbocompressor comes from the oil tank 24 through the supply pipe 28, and The suction line 31 is diverted back to the tank. In the tank, the oil is heated to the desired temperature using electric heaters 25. Water for cooling the turbocharger under test is pumped from the water tank 32 by a pump 34 into the supply line 33 and enters the water system of the turbocompressor and flows back to the tank 24 through the discharge line 35. of the exhaust line 35, a heat exchanger cooler 36 is installed. Using the bench control system, we establish the necessary operating mode of the drive centrifugal supercharger 1 by forming a control Exposure to diesel fuel at 2, changing the fuel supply to the cylinders of a diesel engine and gearbox 19, choosing the desired position, and also establish the necessary operating conditions of the turbocharger by changing the gas temperature before the turbine by adjusting the fuel supply to the combustion chamber. The air consumption of the stand is controlled by sensors installed on the flow meter sections of the stand. To recover part of the heat of the exhaust gases, a heat exchanger-recuperator 37 is installed. The operating parameters of the tested turbocharger are measured using the seventh pair of pressure and air temperature sensors 54, the eighth pair of pressure and air temperature sensors 55, the ninth pair of pressure and air temperature sensors 56. Operational parameters of the centrifugal drive supercharger 1 are measured by a first pair of pressure and air temperature sensors 45, a second pair of pressure and air temperature sensors 48, a third pair of pressure and temperature sensors air vents 49, a fourth pair of pressure and air temperature sensors 50, first 46 and second 47 differential pressure sensors. The operation parameters of the internal combustion engine 2 are measured by the fifth pair of pressure and air temperature sensors 51, the sixth pair of pressure and air temperature sensors 53, the third differential pressure sensor 52. Data is also collected by the fourteenth pair of pressure and air temperature sensors 61 installed on the intermediate line 14, and the fifteenth pair of pressure and temperature sensors 62 installed on the intermediate line 16 connecting the exhaust manifold of the internal combustion engine 2 with the mixer 6. Signals from the sensors enter the automated analysis and control system 63, to the information input unit 64, where they are converted to a digital code and enter the analysis unit 65, where the results are sent to the programmer 69 and the decision block 66, from which the final result is output to the control unit 70 , a registration unit 67 and a storage unit 68.

Предлагаемый стенд для испытания турбокомпрессоров позволяет обеспечить снижение энергозатрат на 13%, повысить запас устойчивости по помпажу на 7%, снизить число внеплановых ремонтов на 15-20% и увеличить КПД на 10-20%.The proposed test bench for turbochargers allows to reduce energy consumption by 13%, increase the margin of stability for surging by 7%, reduce the number of unscheduled repairs by 15-20% and increase efficiency by 10-20%.

Claims

Test bench for testing a turbocharger of an internal combustion engine, comprising an input and output line, an internal combustion engine with a gas flow mixer, a test turbocharger, a drive centrifugal blower with a gearbox, a lubrication and cooling system for a turbocharger, input lines for an internal combustion engine and a drive centrifugal blower, three flow meters that are installed on the input lines, mounting plate, intermediate support, which is installed on the mounting plate and rigidly fixed to it, a cardan shaft, a gearbox that is mounted on the frame of the internal combustion engine and connected via a cardan shaft to an intermediate support, which, in turn, is connected to a drive centrifugal supercharger, a combustion chamber, which is installed at the turbine input of the turbocharger under test and an adjustable throttle is installed at the outlet of the compressor of the turbocharger under test, and the lubrication system consists of an oil pump with an electric motor, an oil purification filter, the first and second letting them and the first and second discharge lines of the turbocharger and the drive centrifugal blower, the oil tank with electric heaters, which is connected through an oil pump to the electric motor with a filter, which is connected to the drive centrifugal blower through the first supply line, the second supply line is connected to the turbocompressor and filter, the first a discharge line is connected to a drive centrifugal supercharger and an oil tank, a second discharge line is connected to a turbocharger and with an asly tank, the cooling system consists of a water tank, a water pump with an electric motor, a heat exchanger-cooler and a supply and exhaust pipe for cooling a turbocompressor, a water tank with a water pump through a supply pipe is connected to a turbocharger, and a drain pipe on which a heat exchanger-cooler is installed is connected with a turbocompressor and a water tank, characterized in that the stand is additionally equipped with an automated control system, three air pressure differential sensors, spots twenty pairs of pressure and air and gas temperature sensors, two speed sensors that are installed on the intermediate support of the drive centrifugal blower and turbine of the turbocharger, a heat exchanger-recuperator, which is installed in front of the mixer on the main and connected to the compressor output line and the mixer inlet, fuel supply unit into the combustion chamber, which consists of a fuel tank, pressure pump, filter, flow meter-regulator and is connected through the supply line to the input of the combustion chamber, eleven pairs of air and gas pressure and temperature sensors were installed: the first, second, third, fourth pairs before and after the flow meters on the input lines of the drive centrifugal supercharger, the fifth and sixth pairs before and after the flow meter on the input line of the internal combustion engine, the seventh and eighth pairs on compressor inlet and outlet, ninth pair at the turbocharger turbine outlet, tenth and eleventh pairs at the inlet and outlet of the combustion chamber, twelfth and thirteenth pairs at the exits of the heat exchanger-recuperator, fourteen the first pair at the outlet of the drive centrifugal supercharger, the fifteenth pair at the line connecting the exhaust manifold of the diesel engine to the inlet of the mixer, the first and second differential pressure sensors are installed parallel to the flow meters at the inlet lines of the drive centrifugal supercharger, and the third differential pressure sensor is installed parallel to the flowmeter at the engine inlet internal combustion, the outputs of all sensors are connected to the input of an automated analysis and control system, which consists of a measurement unit, an analysis unit, a decision unit, a registration unit and a storage unit connected in series, the output of the decision unit being connected to the control unit, the output of the analysis unit with the input of the programmer, and the output of the programmer with the input of the control unit.