SU1636709A1

SU1636709A1 - Method and apparatus for accelerated bench tests

Info

Publication number: SU1636709A1
Application number: SU894695867A
Authority: SU
Inventors: Михаил Александрович Григорьев; Семен Моисеевич Левит; Аркадий Евгеньевич Галактионов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ"
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1991-03-23

Abstract

Изобретение относитс к испытани м двигателей внутреннего сгорани , заключающимс в создании температурных напр жений в блоке и головке цилиндров при чередовании режимов работы двигателей на холостом ходу и полной нагрузке, осуществл емом по достижении установившегос температурного режима двигател . При работе двигател на каждом из упом нутых режимов увеличивают перепад температур между блоком и головкой цилиндров, причем на режиме холостого хода этот перепад увеличивают за счет интенсификации подогрева блока и охлаждени головки. Реализаци этого способа обеспечиваетс наличием в устройстве двух контуров дл циркул ции холодной и гор чей жидкости через полости охлаждени блока испытуемого двигател и двух контуров дл циркул ции холодной и гор чей жидкости через полости охлаждени головки цилиндров, изолированную от полости охлаждени блока, а также наличием запорных клапанов дл переключений циркул ции жидкости с одного контура на другой. Существенное повышение перепада температур между основными детал ми двигател ужесточает услови их работы . Следствием этого вл етс уменьшение продолжительности испытаний. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, I ил. Ј (ЛThe invention relates to the testing of internal combustion engines, involving the creation of thermal stresses in the block and the cylinder head when alternating between the modes of operation of the engines at idle and full load, carried out upon reaching the steady state temperature of the engine. When the engine is working on each of the above modes, the temperature difference between the block and the cylinder head is increased, and this difference is increased at idle mode due to the intensification of the block preheating and head cooling. The implementation of this method is ensured by the presence in the device of two circuits for circulating cold and hot fluid through the cooling cavities of the block of the engine under test and two circuits for circulating cold and hot liquids through the cooling cavities of the cylinder head, isolated from the cooling cavity of the block. valves for switching the circulation of fluid from one circuit to another. The significant increase in temperature difference between the main engine parts tightens their working conditions. The consequence is a shorter test duration. 2 sec. and 2 z. p. f-ly, I ill. Ј (L

Description

Изобретение относитс к испытани м двигателей внутреннего сгорани (ДВС), в частности к системам, обеспечивающим ускоренные режимы обкатки двигател , и может быть использовано в процессе испытаний на безотказность.The invention relates to the testing of internal combustion engines (ICE), in particular to systems that provide accelerated running in of the engine, and can be used in the process of reliability tests.

Целью изобретени вл етс уменьшение продолжительности испытаний.The aim of the invention is to reduce the duration of the test.

Двигатель 1 снабжен системой жидкостного охлаждени , содержащей насос (не показан ), полости дл охлаждени блока 2 и головки 3 цилиндров. Устройство содержит первый 4 и третий 5 контуры циркул ции соответственно холодной и гор чей жидкости через полости охлаждени блока 2 и второй 6 и четвертый 7 контуры циркул ции соответственно холодной и гор чей жидкости черезThe engine 1 is equipped with a liquid cooling system comprising a pump (not shown), a cavity for cooling the block 2 and the cylinder head 3. The device contains the first 4 and third 5 circuits, respectively, of cold and hot fluid through the cooling cavities of block 2 and the second, 6 and fourth, 7 circuits, respectively, of cold and hot fluid through

полости охлаждени головки 3. Контур 4 содержит жидкостный насос двигател , емкость 8, запорный клапан 9, установленный на входе в полость охлаждени блока 2 перед жидкостным насосом двигател , запорный клапан 10, установленный на выходе из полости охлаждени блока, жидкостно-жид- костный телообменник 11, размещенный между запорным клапаном 10 и емкостью 8, и подключенный к сети центрального водоснабжени с вентилем 12, запорный клапан 13 между теплообменником 11 и емкостью 8, запорный клапан 14 между емкостью 8 и запорным клапаном 9.cooling cavity of the head 3. Circuit 4 contains a liquid pump of the engine, capacity 8, a shut-off valve 9 installed at the entrance to the cooling cavity of the unit 2 before the liquid pump of the engine, a shut-off valve 10 installed at the exit of the cooling cavity of the block, liquid-liquid body exchanger 11, located between the shut-off valve 10 and the tank 8, and connected to the central water supply network with a valve 12, the shut-off valve 13 between the heat exchanger 11 and the tank 8, the shut-off valve 14 between the tank 8 and the shut-off valve 9.

Температура жидкости в емкости 8 измер етс датчиком 15 температуры. Контур 5 содержит запорные клапаны 16 и 17 и емО 00 О5The temperature of the liquid in the tank 8 is measured by a temperature sensor 15. Circuit 5 contains shut-off valves 16 and 17 and EMO 00 O5

о соabout with

кость 18 с установленным в ней датчиком 19 температуры и теплообменник 20 с вентилем 21. Дл нагрева жидкости в емкости 18 в ней установлен электронагреватель 22. Циркул ци жидкости в контурах 4 и 5 осуществл етс жидкостным насосом двигател . Контур 6 содержит запорные клапаны 23 и 24, емкость 25, жидкостно-жидкостный теплообменник 26, подключенный к сети центрального водоснабжени с вентилем 27.a bone 18 with a temperature sensor 19 installed in it and a heat exchanger 20 with a valve 21. An electric heater 22 is installed in it to heat the liquid in the tank 18. The liquid in the circuits 4 and 5 is circulated by the engine liquid pump. Circuit 6 contains shut-off valves 23 and 24, tank 25, a liquid-liquid heat exchanger 26 connected to a central water supply network with a valve 27.

ка 80±5°С при нагреве и 20±5°С при охлаждении; дл головки 140±5°С при нагреве и 20±5°С при охлаждении), которое определ ет длительность каждой фазы испытаний . Перед испытани ми емкости каждого контура заполн ют рабочими жидкост ми. Запуск и прогрев двигател до температуры охлаждающей жидкости и масла 80±5°С производ т при включенном приводе насоса 36, электронагревателе 32 и открытых кла25ka 80 ± 5 ° С with heating and 20 ± 5 ° С with cooling; for the head 140 ± 5 ° C with heating and 20 ± 5 ° C with cooling), which determines the duration of each test phase. Before testing, the tanks of each circuit are filled with working fluids. The engine is started and heated to a temperature of coolant and oil of 80 ± 5 ° C with the pump drive 36, electric heater 32 and open valves switched on

Температура жидкости в емкости 25 измер ет 10 панах 24, 23, 16 и 17 (остальные клапаны с датчиком 28 температуры. Контур 7 со- закрыты).The temperature of the liquid in the vessel 25 measures 10 pans 24, 23, 16 and 17 (the remaining valves with a temperature sensor 28. Circuit 7 are closed).

держит запорные клапаны 29 и 30, емкостьЖидкость циркулирует в контурах 5 и 7.holds shut-off valves 29 and 30, the capacity of the liquid circulates in circuits 5 and 7.

31 с размещенным в ней электронагревате- , Заданную температуру в емкости 31 достига- лем 32, теплообменник 33 с вентилем 34. ют и поддерживают посредством электрона- Температура жидкости в емкости 31 изме- ..,- гревател 32. После прогрева двигател р етс датчиком 35 температуры. Циркул - начинают испытани .31 with an electric heater placed therein. The predetermined temperature in the tank 31 reached 32, the heat exchanger 33 with the valve 34. was maintained and maintained by an electron. The temperature of the liquid in the tank 31 was measured., - the heater 32. After the engine warms up 35 temperature. Circus - begin testing.

ци жидкости в контурах 6 и 7 осуществл -За начало цикла испытаний принимаетс насосом 36 с автономным приводом ютс фазы охлаждени блока и нагрева го- и переменной подачей, обеспечивающим ловки цилиндров. В начале цикла двига- расход жидкости через головку блока ци- тель вывод т на режим холостого хода, линдров, аналогичный эксплуатационному 20 Дл обеспечени циркул ции гор чей жид- расходу при данной частоте вращени ко- кости из емкости 31 в контуре 7 и холодной жидкости из емкости 8 в контуре 4 клапаны 29, 30, 9, 10, 13 и 14 открыты, а остальные закрыты. Насос 36 работает с подачей , соответствующей эксплуатационной подаче насоса двигател при номинальной частоте вращени коленчатого вала, что обеспечивает расход гор чей жидкости через головку блока цилиндров, аналогичный эксплуатационному.The fluid in circuits 6 and 7 is carried out. At the beginning of the test cycle, the pump 36 is driven by an autonomous drive of the block cooling phase and heating of hot and variable feed, which provides cylinder loops. At the beginning of the dvig-cycle cycle, the liquid through the cylinder head is brought to idle mode, lindra, similar to operational 20 To ensure circulation of hot liquid at a given frequency of rotation of the bone from tank 31 in circuit 7 and cold liquid from tank 8 in circuit 4, valves 29, 30, 9, 10, 13 and 14 are open, and the rest are closed. The pump 36 operates at a feed rate corresponding to the engine feed rate of the engine at the nominal crankshaft speed, which ensures that the flow rate of hot fluid through the cylinder head is the same as that of the engine.

30 При повышении температуры в емкости выше заданной ( + 140±5°С) вентиль 34 открываетс и расход воды через теплообменник 33 увеличиваетс при снижении температуры вентиль закрываетс и расход воды уменьшаетс (прекращаетс ). Рабоча жид- 35 кость в контуре 4 после выхода из двигател проходит через теплообменник 11. Количество охлаждающей воды, подаваемое в теплообменник, регулируют вентилем 12 в зависимости от температуры жидкости, измер емой датчиком 15. При повышении30 When the temperature in the tank rises above the set point (+ 140 ± 5 ° C), the valve 34 opens and the water flow through the heat exchanger 33 increases as the temperature decreases, the valve closes and the water consumption decreases (stops). The working fluid in circuit 4, after exiting the engine, passes through heat exchanger 11. The amount of cooling water supplied to the heat exchanger is controlled by valve 12, depending on the temperature of the liquid measured by sensor 15. With an increase in

костей 8 и 18 используют низкозамерзаю- 40 температуры выше заданной (+20±5°С) вен щую жидкость (антифриз): дл емкостей тиль 12 открываетс и расход воды черезbones 8 and 18 use low-freezing-40 temperature higher than the set (+ 20 ± 5 ° C) venous liquid (antifreeze): for containers, til 12 is opened and the water flow through

теплообменник увеличиваетс , при снижении температуры вентиль закрываетс и расход воды уменьшаетс . Дл обеспе- 2 в головку 3 устанавливают заглушки, чени интенсивного охлаждени масла вода изолиру их одна от другой, а в головке 3 из сети центрального водоснабжени при от- высверливают каналы дл подключени к кон- крытом клапане 42 проходит по змеевику турам 6 и 7. Установленный на стенде дви- 40 в поддоне картера и сливаетс в канали- гатель 1 соединен карданным валом с нагру- зацию. При достижении стабилизированного зочным устройством 46.температурного режима по сигналу блокаthe heat exchanger increases, as the temperature decreases, the valve closes and the water flow decreases. To ensure 2, plugs are installed in the head 3, the water is intensively insulated from one another by intensive oil cooling, and in the head 3 from the central water supply network channels are drilled to be connected to the end valve 42 through the coil tours 6 and 7. Mounted on the engine stand 40 in the crankcase and merged into the ducting device 1 is connected to the load with a cardan shaft. When reaching stabilized by the fire control device 46.temperature mode at the signal unit

Способ осуществл ют следующим об- CQ управлени двигатель переводитс на режим разом.номинальной мощности и одновременноThe method is carried out as follows: the CQ control engine is switched to a mode at a time. Nominal power and at the same time

Предварительно до испытаний произво- начинаетс втора фаза - нагрев блока д т наброс и сброс нагрузки на испытуе- и охлаждение головки цилиндров, мый двигатель с регистрацией датчикамиДл обеспечени циркул ции холоднойBefore the tests, the second phase is produced — the block is heated and the load on the test and cooling of the cylinder head is heated and the load is relieved and registered by the sensors to ensure circulation

15 и 44 переходного температурного процес- жидкости из емкости 25 в контуре 6 и гор - са Определ ют врем переходных тепловых 55 чей жидкости из емкости 18 в контуре 5 кла- процессов в блоке и головке блока цилинд- паны 23, 24, 16 и 17 открываютс (осталь- ров до стабилизации температурного ре- ные закрыты). Насос 36 работает с подачей, жим - температур охлаждающей жидкое- соответствующей эксплуатационной подаче ти на выходе из головки и блока (дл бло- жидкостного насоса двигател на минимальленчатого вала двигател .15 and 44 of the transient temperature process from the tank 25 in the circuit 6 and the mountain; Determine the time of the transient heat 55 of the liquid from the tank 18 in the circuit 5 of the processes in the block and the cylinder head 23, 24, 16 and 17 open (the rest until the stabilization of the temperature is closed). The pump 36 operates with a feed, the press is the temperature of the cooling liquid — the corresponding operating flow at the outlet of the head and the block (for a liquid-block pump of the engine to the minimum engine shaft.

В контур 4 параллельно емкости 8 подключены холодильник 37 и запорный клапан 38, а также запорный клапан 39. Устройство снабжено охладителем в виде змеевика 40 и электронагревателем 41, введенными в контур циркул ции масла системы смазки испытуемого двигател и размещенными в поддоне его картера. Вход - нентиль 42 подсоединен по юенабжени , а вы- . змч с канализацией. no i юпе картера изме- Ьпчик 44 установлен v 1 и ..1а/ дрии головки Refrigerator 37 and shut-off valve 38, as well as shut-off valve 39, are connected to circuit 4 parallel to tank 8. The device is equipped with a coil-shaped chiller 40 and an electric heater 41 inserted into the oil circuit of the engine under test and placed in its sump pan. The input - nentil 42 is connected, and you- zmch with sewage. no i upe crankcase measurement bp 44 is set v 1 and ..1a / head drift

1к ВЫХО О И-i ПОЛОСТИ ОХiciuopiibie клапаны 38 и 39 выполнены с электромагнитным приводом и подключены к блоку управлени (не показано).1k OUT OF AND-i OXICiuopiibie cavities valves 38 and 39 are made with an electromagnetic actuator and are connected to a control unit (not shown).

В качестве рабочих жидкостей дл ем25 и 31 смесь 60% глицерина и воды. Перед установкой двигател на стенд в каналах подвода охлаждающей жидкости из блокаAs working fluids for him25 and 31 a mixture of 60% glycerin and water. Before installing the engine on the stand in the channels for supplying coolant from the unit

и з м-евик чand s m-evik h

К И . . ) J To and. . ) J

П , 1 И КP, 1 and K

Те м . j i ,- а р с п. дат ч и -о па isu оде и i .i, d латчик 45 лаждени блокаThose m. j i, - a p with p. Date h and-o pas isu ode and i. i, d lock block 45

ка 80±5°С при нагреве и 20±5°С при охлаждении; дл головки 140±5°С при нагреве и 20±5°С при охлаждении), которое определ ет длительность каждой фазы испытаний . Перед испытани ми емкости каждого контура заполн ют рабочими жидкост ми. Запуск и прогрев двигател до температуры охлаждающей жидкости и масла 80±5°С производ т при включенном приводе насоса 36, электронагревателе 32 и открытых клапанах 24, 23, 16 и 17 (остальные клапаны закрыты).ka 80 ± 5 ° С with heating and 20 ± 5 ° С with cooling; for the head 140 ± 5 ° C with heating and 20 ± 5 ° C with cooling), which determines the duration of each test phase. Before testing, the tanks of each circuit are filled with working fluids. The engine is started and heated to a temperature of coolant and oil of 80 ± 5 ° C with the pump drive 36, electric heater 32 and valves 24, 23, 16 and 17 open (the other valves are closed).

ной частоте холостого хода. Масло в поддоне картера подогреваетс электронагревателем 41. При достижении заданной (80±5°С) температуры масла в поддоне картера электронагреватель отключаетс . Так как при переходе с охлаждени блока цилиндров на нагрев в емкость 18 вытесн етс часть холодной жидкости, то температура в емкости несколько снижаетс . Дл поддержани заданной температуры в емкости 18 включаетс электронагреватель 22. В случае повышени температуры в емкости выше заданной (80±5°С) вентиль 21 открываетс и расход воды через теплообменник 20 увеличиваетс , при снижении температуры вентиль закрываетс и расход воды уменьшаетс (прекращаетс ). Жидкость в контуре 6 после выхода из головки цилиндров проходит через теплообменник 26. Количество охлаждающей воды, подаваемой в него, регулируетс вентилем 27 и зависит от температуры жидкости, измер емой датчиком 28, установленным в емкости 25. После завершени этой фазы цикл повтор етс .the frequency of idling. The oil in the sump is heated by the electric heater 41. When the desired (80 ± 5 ° C) temperature of the oil in the sump is reached, the electric heater is turned off. Since during the transition from cooling the cylinder block to heating, a portion of the cold liquid is displaced into the tank 18, the temperature in the tank somewhat decreases. In order to maintain the set temperature in the tank 18, the electric heater 22 is turned on. If the temperature in the tank rises above the set temperature (80 ± 5 ° C), the valve 21 opens and the water flow through the heat exchanger 20 increases, as the temperature decreases, the valve closes and the water flow decreases (stops). The fluid in circuit 6 after exiting the cylinder head passes through heat exchanger 26. The amount of cooling water supplied to it is controlled by valve 27 and depends on the temperature of the fluid measured by sensor 28 installed in tank 25. After this phase is completed, the cycle repeats.

Конструкци устройства предусматривает возможность переохлаждени блока цилиндров в первой фазе цикла дл получени экстремальных напр жений в детал х двигател . При этом в головку блока подаетс гор ча жидкость по контуру 7, в блок цилиндров жидкость подаетс из емкости 8 через холодильник 37, где жидкость охлаждаетс до -20°С. Клапаны 29, 30, 9, 39, 10 и 38 открыты (остальные закрыты). Такое изменение теплового состо ни основных деталей двигател в сочетании с изменением режима его работы приводит к макротепло- сменам, следствием которых вл етс термическа усталость материала, и позвол ет существенно сократить продолжительность испытаний.The design of the device provides for the possibility of overcooling of the cylinder block in the first phase of the cycle to obtain extreme stresses in the engine parts. In this case, hot liquid along circuit 7 is supplied to the head of the unit, and liquid is supplied to the cylinder block from vessel 8 through cooler 37, where the liquid is cooled to -20 ° C. Valves 29, 30, 9, 39, 10 and 38 are open (the rest are closed). Such a change in the thermal state of the main engine parts, in combination with a change in its mode of operation, leads to macro-heating, which results in thermal fatigue of the material, and significantly reduces the test duration.

Claims

1. A method for accelerated bench testing of an internal combustion engine, which involves creating thermal stresses in the block and cylinder head when the engine is idled and alternated at full load, when the engine reaches the established temperature in each mode, during which idling intensify the cooling of the block, and at full load the block cooling deforming is carried out, characterized in that ytany, insulate the cooling cavity block and cylinder head in an idling mode is performed an additional heating fluid circulating through the cooling die cavity, and full mode

power provides additional heating fluid circulating measure. cooling cavity of the block, and intensify the cooling of the fluid circulating

through the cavity cooling the cylinder head.

2. A device for accelerated bench testing of a liquid-cooled internal-combustion engine, comprising a load device connected to the engine under test and a hydraulic fluid circulation system connected to the engine under test and circulating through the cooling cavities of the block and the cylinder head, A cooling element is included in each of the circuits, and an oil circulation circuit, characterized in that, in order to reduce the duration of the test, the hydraulic system It is equipped with the third and fourth circulation circuits, an additional pump, the cooling cavities of the unit and the head are isolated from each other, the first and second circuits are supplied with cold water tanks, each cooling element is made in the form of a heat exchanger, and the third and fourth circuits are equipped with electric heaters and heat exchangers, with the inlet of the cooling cavity of the unit through the first and second valves connected to the outputs of the respective first and third circuits, and

0 cavity cooling unit through the third and fourth valves connected to the inputs of the first and third circuits, respectively, the input cavity of the cooling head through an additional pump and the fifth and sixth valves connected to the outputs of the corresponding second and fourth circuits, and the output cavity cooling head through the seventh and eighth valves are connected to the inputs of the second and fourth circuits, respectively.

0

3. The device according to claim 2, characterized in that it is equipped with a refrigerator, nine to twelfth valves, the ninth valve being connected on one side to the cold water tank of the primary circuit and the inlet of the first valve, the tenth valve

5 is installed in the line between the cold water tank and the primary heat exchanger, the refrigerator inlet through the eleventh valve is connected to the outlet of the primary heat exchanger, and through the twelfth valve to the cold water tank

the first circuit, and the output of the refrigerator is connected to the line between the first and ninth valves.

4. The device according to PP. 2 and 3, characterized in that an electric heater is introduced into the circuit of oil circulation and cooled in the form of a coil connected to the cooling water main.

25

27

23

D7 UNUD7

9