Способ ускоренных стендовых испытаний двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания, заключающимся в создании температурных напряжений в блоке и головке цилиндров при чередовании режимов работы двигателей на холостом ходу и полной нагрузке, осуществляемом по достижении установившегося температурного режима двигателя. При работе двигателя на каждом из упомянутых режимов увеличивают перепад температур между блоком и головкой цилиндров, причем на режиме холостого хода этот перепад увеличивают за счет интенсификации подогрева блока и охлаждения головки. Реализация этого способа обеспечивается наличием в устройстве двух контуров для циркуляции холодной и горячей жидкости через полости охлаждения блока испытуемого двигателя и двух контуров для циркуляции холодной и горячей жидкости через полости охлаждения головки цилиндров, изолированную от полости охлаждения блока, а также наличием запорных клапанов для переключений циркуляции жидкости с одного контура на другой. Существенное повышение перепада температур между основными деталями двигателя ужесточает условия их работы . Следствием этого является уменьшение продолжительности испытаний. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, I ил. Ј (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (113 (51)5 G 01 М 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4695867/06 (22) 12.04.89 (46) 23.03.91. Бюл. № 11 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт «НАМИ» (72) М. А. Григорьев, С. М. Левит и А. Е. Галактионов (53) 621.436.001.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1312431, кл. G 01 М !5/00, 1985. (54) СПОСОБ УСКОРЕННЫХ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ BHYTPEННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания, заключающимся в создании температурных напряжений в блоке и головке цилиндров при чередовании режимов работы двигателей на холостом ходу и полной нагрузке, осуществляемом по достижении установившегося

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к системам, обеспечивающим ускоренные режимы обкатки двигателя, и может быть использовано в процессе испытаний на безотказность.

Целью изобретения является уменьшение продолжительности испытаний.

Двигатель 1 снабжен системой жидкостного охлаждения, содержащей насос (не показан), полости для охлаждения блока 2 и головки 3 цилиндров. Устройство содержит первый 4 и третий 5 контуры циркуляции соответственно холодной и горячей жидкости через полости охлаждения блока 2 и второй 6 и четвертый 7 контуры циркуляции соответственно холодной и горячей жидкости через температурного режима двигателя. При работе двигателя на каждом из упомянутых режимов увеличивают перепад температур между блоком и головкой цилиндров, причем на режиме холостого хода этот перепад увеличивают за счет интенсификации подогрева блока и охлаждения головки. Реализация этого способа обеспечивается наличием в устройстве двух контуров для циркуляции холодной и горячей жидкости через полости охлаждения блока испытуемого двигателя и двух контуров для циркуляции холодной и горячей жидкости через полости охлаждения головки цилиндров, изолированную от полости охлаждения блока, а также наличием запорных клапанов для переключений циркуляции жидкости с одного контура на другой. Существенное повышение перепада температур между основными деталями двигателя ужесточает условия их работы. Следствием этого является уменьшение продолжительности испытаний. 2 с. и

2 з.п. ф-лы, 1 ил. полости охлаждения головки 3. Контур 4 содержит жидкостный насос двигателя, емкость 8, запорный клапан 9, установленный на входе в полость охлаждения блока 2 перед жидкостным насосом двигателя, запорный клапан 10, установленный на выходе из полости охлаждения блока, жидкостно-жидкостный телообменник 11, размещенный между запорным клапаном 10 и емкостью 8, и подключенный к сети центрального водоснабжения с вентилем 12, запорный клапан

13 между теплообменником 11 и емкостью 8, запорный клапан 14 между емкостью 8 и запорным клапаном 9.

Температура жидкости в емкости 8 измеряется датчиком 15 температуры. Контур 5 содержит запорные клапаны !6 и 17 и ем1636709

10

30

45

55

3 кость 18 с установленным в ней датчиком

19 температуры и теплообменник 20 с вентилем 21. Для нагрева жидкости в емкости

18 в ней установлен электронагреватель 22.

Циркуляция жидкости в контурах 4 и 5 осуществляется жидкостным насосом двигателя. Контур 6 содержит запорные клапаны

23 и 24, емкость 25, жидкостно-жидкостный теплообменник 26, подключенный к сети центрального водоснабжения с вентилем 27.

Температура жидкости в емкости 25 измеряет ся датчиком 28 температуры. Контур 7 содержит запорные клапаны 29 и 30, емкость

31 с размещенным в ней электронагревателем 32, теплообменник 33 с вентилем 34.

Температура жидкости в емкости 31 измеряется датчиком 35 температуры. Циркуляция жидкости в контурах 6 и 7 осуществляется насосом 36 с автономным приводом и переменной подачей, обеспечивающим расход жидкости через головку блока цилиндров, аналогичный эксплуатационному расходу при данной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

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 циркуляции масла системы смазки испытуемого двигателя и размещенными в поддоне его картера. Вход в з" иевик:l>: .i." .- >)ентиль 42 подсоединен к : и .,; j )и) н>сиабжения, а вы> к . »)3 I II с канализацией.

Тем", 1>.:тура .:. I)» доие картера измеряег. : д>)тчи:,()v I T )ик 44 установлен

tlà вь...>де li и, ° и .> .I I>I<.lållèH головки

)атчик 45 и„вых»,. из полости охлаждения блока 2..l IIIol>))hie клапаны 38 и

39 выполнены с э,)ектромагнитным приводом и подключены к блоку управления (не показано) .

В качестве рабочих жидкостей для емкостей 8 и 18 используют низкозамерзающую жидкость (антифриз): для емкостей

25 и 31 смесь 60% глицерина и воды. Перед установкой двигателя на стенд в каналах подвода охлаждающей жидкости из блока

2 в головку 3 устаиавливают заглушки, изолируя их одна от другой, а в головке 3 высверливают каналы для подключения к контурам 6 и 7. Установленный на стенде двигатель 1 соединен карданным валом с нагрузочным устройством 46.

С пособ осуществляют следующим образом.

Предварительно до испытаний производят наброс и сброс нагрузки на испытуемый двигатель с регистрацией датчиками

45 и 44 переходного температурного процесса. Определяют время переходных тепловых процессов в блоке и головке блока цилиндров до стабилизации температурного режим — температур охлаждающей жидкости на выходе из головки и блока (для блока 8005 Ñ при нагреве и 20 5 С при охлаждении; для головки 140+5 С при нагреве и 20 -5 С при охлаждении), которое определяет длительность каждой фазы испытаний. Перед испытаниями емкости каждого контура заполняют рабочими жидкостями.

Запуск и прогрев двигателя до температуры охлаждающей жидкости и масла 80+5 С производят при включенном приводе насоса

36, электронагревателе 32 и открытых клапанах 24, 23, 16 и 17 (остальные клапаны закрыты) . жидкость циркулирует в контурах 5 и 7.

Заданную температуру в емкости 31 достигают и поддерживают посредством электронагревателя 32. После прогрева двигателя начинают испытания.

За начало цикла испытаний принимаются фазы охлаждения блока и нагрева головки цилиндров. В начале цикла двигатель выводят на режим холостого хода.

Для обеспечения циркуляции горячей жидкости 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 двигателя при номинальной частоте вращения коленчатого вала, что обеспечивает расход горячей жидкости через головку блока цилиндров, аналогичный эксплуатационному.

При повышении температуры в емкости выше заданной (+140+5 С) вентиль 34 открывается и расход воды через теплообменник 33 увеличивается,при снижении температуры вентиль закрывается и расход воды уменьшается (прекращается). Рабочая жидкость в контуре 4 после выхода из двигателя проходит через теплообменник 1l.

Количество охлаждающей воды, подаваемое в теплообменник, регулируют вентилем 12 в зависимости от температуры жидкости, измеряемой датчиком 15. При повышении температуры выше заданной (+20 5 С) вен тиль 12 открывается и расход воды через теплообменник увеличивается, при снижении температуры вентиль закрывается и расход воды уменьшается. Для обеспечения интенсивного охлаждения масла вода из сети центрального водоснабжения при открытом клапане 42 проходит по змеевику

40 в поддоне картера и сливается в канализацию. При достижении стабилизированного температурного режима по сигналу блока управления двигатель переводится на режим номинальной мощности и одновременно начинается вторая фаза — нагрев блока и охлаждение головки цилиндров.

Для обеспечения циркуляции холодной жидкости из емкости 25 в контуре 6 и горячей жидкости из емкости 18 в контуре 5 клапаны 23, 24, 16 и 17 открываются (остальные закрыты). Насос 36 работает с подачей, соответствующей эксплуатационной подаче жидкостного насоса двигателя на минималь1636709 ной частоте холостого хода. Масло в поддоне картера подогревается электронагревателем 41. При достижении заданной (80+5 С) температуры масла в поддоне картера электронагреватель отключается. Так как при переходе с охлаждения блока цилиндров на нагрев в емкость 18 вытесняется часть холодной жидкости, то температура в емкости несколько снижается. Для поддержания заданной температуры в емкости

18 включается электрона греватель 22. В случае повышения температуры в емкости выше заданной (80+5 С) вентиль 21 открывается и расход воды через теплообменник 20 увеличивается, при снижении температуры вентиль закрывается и расход воды уменьшается (прекращается). Жидкость в контуре

6 после выхода из головки цилиндров проходит через теплообменник 26. Количество охлаждающей воды, подаваемой в него, регулируется вентилем 27 и зависит от температуры жидкости, измеряемой датчиком

28, установленным в емкости 25. После завершения этой фазы цикл повторяется.

Конструкция устройства предусматривает возможность переохлаждения блока цилиндров в первой фазе цикла для получения экстремальных напряжений в деталях двигателя. При этом в головку блока подается горячая жидкость по контуру 7, в блок цилиндров жидкость подается из емкости 8 через холодильник 37, где жидкость охлаждается до — 20 С. Клапаны 29, 30, 9, 39, 10 и 38 открыты (остальные закрыты). Такое изменение теплового состояния основных деталей двигателя в сочетании с изменением режима его работы приводит к макротеплосменам, следствием которых является термическая усталость материала, и позволяет существенно сократить продолжительность испытаний.

Формула изобретения

1. Способ ускоренных стендовых испытаний двигателя внутреннего сгорания, заключаюгцийся в создании температурных напряжений в блоке и головке цилиндров при чередовании режимов работы двигателя на холостом ходу и полной нагрузке, осуществляемом по достижении установившегося температурного режима двигателя на каждом из режимов, при котором на режиме холостого хода интенсифицируют охлаждение блока, а на режиме полной нагрузки осуществляют дефорсирова ние охлаждения блока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения продолжительности испытаний, изолируют полости охлаждения блока и головки цилиндров, на режиме холостого хода осуществляют дополнительный подогрев жидкости, циркулирующей через полость охлаждения головки, а на режиме полной мощности осуществляют дополнительный подогрев жидкости, циркулирующей через целость охлаждения блока, и интенсифицируют охлаждение жидкости, циркулирующей через полость охлаждения головки цилиндров.

2. Устройство для ускоренных стендовых испытаний двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, содержащее нагрузочное устройство, соединенное с испытуемым двигателем, и подключенную к испытуемому двигателю гидравлическую систему циркуляции жидкости через полости охлаждения блока и головки цилиндров, выполненную в виде первого и второго конту15 ров, причем в каждый из контуров включен охлаждающий элемент, и контур циркуляции масла, отличающееся тем, что, с целью уменьшения продолжительности испытаний, гидравлическая система снабжена третьим и четвертым контурами циркуляции, дополнительным насосом, полости охлаждения блока и головки изолированы одна от другой, первый и второй контуры снабжены емкостями холодной воды, каждый охлаждающий элемент выполнен в ви25 де теплообменника, а третий и четвертый контуры снабжены электронагревателями и теплообменниками, причем вход полости охлаждения блока через первый и второй клапаны подключен к выходам соответственного первого и третьего контуров, а выход

3о полости охлаждения блока через третий и четвертый клапаны подключен к входам соответственно первого и третьего контуров, вход полости охлаждения головки через дополнительный насос и пятый и шестой клапаны подключен к выходам соответст35 венно второго и четвертого контуров, а выход полости охлаждения головли через седьмой и восьмой клапаны подключен к входам соответственно второго и четвертого контуров.

40 3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что оно снабжено холодильником, с девятого по двенадцатый клапанами, причем девятый клапан подключен с одной стороны к емкости холодной воды первого контура и входом первого клапана, десятый клапан

45 установлен в магистрали между емкостью холодной воды и теплообменником первого контура, вход холодильника через одиннадцатый клапан подключен к выходу теплообменника первого контура, а через двенадцатый клапан — к емкости холодной воды первого контура, причем выход холодил ьника включен в магистраль между первым и девятым клапанами.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что в контур циркуляции масла введе55 ны электронагреватель и охладитель в виде змеевика, подключаемого к магистрали с охлаждающей водой.!

636709

Составитель М. Горохов

Редактор И. Дербак Техред А: Кравчук Корректор Т. Малец

Заказ 8!0 Тираж 357 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r Ужгород, ул. Гагарина, 101