Способ испытания карбюраторного двигателя и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к машиност- роению, а именно к способам ускоренных стендовых испытаний карбюраторных

двигателей внутреннего сгорания на надежность с заданием режимов нагру- жения в автоматическом режиме.

3161

Цель изобретения - интенсификация испытаний путем имитации режима двигательного торможения с получением знакопеременного крутящего момента.

На фиг.1 представлена общая схема стенда для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - схема управления дроссельной заслонкой карбюратора; на фиг.З - устройство эксцентрикового механизма (эксцентрика); на фиг.4 - узел I на фиг.З; на фиг.5 - форма пластины эксцентрика с пазами; на фиг.6 - форма пластины эксцентрика с вырезом; на фиг.7 - зависимость изменения крутящего момента на валу двигателя при его испытании на стенде.

Устройство (фиг.1) содержит тормозную машину U электродвигатель 2, редуктор 3 привода эксцентрика, регулируемую втулку 4 эксцентрика, трос 5 привода дроссельной заслонки карбюратора, винт 6 регулирования длины троса, возвратную пружину 7, испытуемый двигатель 8 и эксцентрик 9, насаженный на выходной вал Ю (фиг.З) редуктора 3.

Эксцентрик 9 выполнен в виде двух взаимно прилегающих пластин 11 и 12 (фиг.З) и закреплен при помощи гайки 13 пружинной шайбы 14, переходной втулки 15 и шайбы 1,6. Пластина 12 снабжена прямобочным 17 и полуколь- цевым 18 пазами, в последнем размещена, головка кривошипной втулки 19, связанная тросом 5 привода с подпружиненным рычагом 20. Эксцентрик 9 закреплен на валу 10 редуктора 3 с возможностью регулирования радиуса кривошипа. Один конец троса 5 шарнир но связан с втулкой 4 эксцентрика, а другой конец троса шарнирно соединен с подпружиненным рычагом 20 управления дроссельной заслонкой карбюратора.

Эксцентрик 9 выполнен в виде двух взаимно прилегающих пластин 11 и 12 (фиг.З) с возможностью перемещения по плоскости касания, причем в пластине 12 выполнены два ркозных паза - один полукольцевой 18, другой прямо- бочный 17, расположенный вдоль оси симметрии полукольцевого паза с вогнутой его стороны. В пластине 11 выполнено сквозное центральное отверстие и сквозной с ектор с углом et пр вершине (фиг.З), при этом ось вращения вала 10 редуктора 3 находится в

0

15

20

25

596

30

35

40

45

одном из зафиксированных гайкой 13 положений прямобочного паза 17 и совмещенного с ним центрального сквозного отверстия. Втулка 4 регулируемой тяги (троса 5) установлена в полукольцевом .пазу 18 с возможностью свободного скольжения по пазу. Вырезанный сектор пластины 11 обращен в сторону вогнутой части полукольцевого паза, причем оси симметрии сектора и цаза совпадают. При этом грани сектора пластины 11 установлены с возможностью ограничения длины полукольцевого паза 18 с обоих концов.

Способ осуществляется следующим- образом.

Подготовленный к испытанию двигатель устанавливают на стенд. Подсоединяют тормозную машину, измерительные приборы, системы питания, смазки и охлаждения двигателя. Рычаг- 20 уп- равления дроссельной заслонки карбюратора соединяют посредством гибкой тяги (троса 5) с механизмом для не- .прерывного открывания и закрывания дроссельной заслонки карбюратора (редуктором 3).

Прогревают двигатель до рабочего теплового состояния. ЗаданньЕ режим нагружения обеспечивают перемещением дроссельной заслонки карбюратора. Длительность каждого цикла испытаний (время одного полного оборота эксцентрика) составляет 35- 40 с. При этом двигатель работает на непрерывно меняющихся скоростном и нагрузочном режимах: за время одного цикла частота вращения коленчатого вала вначале увеличивается от лли« до 0,75 пцо«, а нагрузка двигателя от нуля (при ) ДО-100% (при 0,75 п„одд) и затем уменьшается до первоначальных значений.

Способ основан на том, что при работе двигателя на стенде с тормозной машиной, имеющей возможность синхронного изменения тормозного момента на ведущем валу в зависимости от частоты вращения вала, скоростной и нагрузочный режимы изменяют в установленном диапазоне значений путем осциллирукяцего перемещения рычага управления дроссельной заслонки карбюратора в автоматическом режиме.

Вначале цикла при малой частоте вращения коленчатого вала и минимальном тормозном моменте на валу привода плавно увеличивают подачу топлиза

50

55

в двигатель, повышая частоту вращения вала,.тормозной момент на валу приво; а и, соответственно, крутящий момент двигателя. Затем не останавливая поступательного перемещения рычага подачи топлива в сторону увеличения, резко (скачком) переводят его в первоначальное положение, соответствующее минимальному углу открытия дроссельной заслонки карбюратора.

При этом за счет высокой угловой скорости и положительно направленного в период плавного разгона углового ускорения вращающихся масс инерционный момент сопротивления вращающихся масс и тормозной момент привода, приведенные к коленчатому валу, имеют наибольшие значения. Превосходящий же их по абсолютной величине вращающий момент от действия газовых сил с максимального своего значения резко падает до нуля и изменяет свой знак на противоположный вследствие дросселирования потока топливной смеси, подаваемой в двигатель, и момента, создаваемого . инерционным вращением маховых масс двигателя и приводной машины.

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.

Устанавливают требуемый диапазон циклического регулирования подачи топлива в двигатель (фиг.2) путем ослабления гайки 13, регулировки:: необходимого радиуса кривошипа ОА и закрепления гайки 13. Затем устанавливают путем изменения длины тяги АВ положение рычага СВ подачи топлива в двигатель, соответствую- щиее минимальной частоте холостого хода (в положении, когда точка А находится в продолжении тяги АВ на одной прямой с центром О). Устройсто готово к работе,

45

После того, как двигатель подготовлен к восприятию нагрузки на стенде и отрегулирована величина н агрузки тормозной мщпины при номи- :нальноЙ1 частоте вращения вала двигателя, включают электродвигатель 2, редуктор 3, отрегулированный на определенную частоту вращения выходного вала. Втулка 19 кривошипа, увл екае- I мая стенками полукольцевого паза 18 и ограничивающего гранью секто- pa, перемещается по окружности радиуса г,плавно перемещая рычаг ,20

1615396

управления дроссельной заслонки карбюратора. При этом частота вращения - и крутящий момент на валу двигателя плавно и .синхронно возрастают. Затем, достигая точки А на схеме, со- ответств ующёГй углу соскальзывания КРИВОШИПНОЙ втулки по полукольцевому пазу 18 (причем, фазовый угол сброса ,Q регулируется вертикальным перемещением редуктора 3 по его направляющ™ на величину h), рычаг 20 подачи топлива под действием возвратной пружины / резко возвращается в исходное положение за счет свободного скольжения втулки 19 по пазу 18.

Угол опережения соответсгтвует yrnv вырезанного сектора плюс приращение, возникающее за счет угловой скорости 63, направленной в сторону свободного проскальзывания. При изменении радиуса кривошипа ОА соответственно изменяется и диапазон ре- 1Тлирования подачи топлива (уголСР) 5 При этом длина полукольцевого паза 18 уменьшается или увеличивается с coxpaнeниe заданного угла опережения (фи-г.2). Опытным путем установлена предпочтительная форма и 0 оптимальные размеры эксцентрикового механизма. Полукольцевой паз выполняют в виде параболы, описьгоаемой уравнением

)5

20

35

X

у -

20 Такое выполнение паза позволяет

40

iiVO JOUJi/l с. I

при различных радиусах эксцентрика повысить равномерность хода втулки 19 .кривошипа по пазу в положении, соответствующем минимальнорг подаче (траектория точки А при выборе свободного хода втулки по пазу), что позволяет исключить отклонение минимальной частоты вращения холостого хода от установленньУх программой ис- 45 пытании значений.

Прямобочный паз выполняют вдоль оси симметрии параболы, начиная от точки F фокуса параболы на длину п Гп параболы 0 СР - 10 мм), и угол вырезанного сек. ° ПРИ выполнении угла 0 J50 величина свободного сброса рычага; управления подачей топлива в двигатель недостаточна 5 что оказывает влияние на амплитуду изменения крутящего момента на валу в сторону ее уменьшения. Вьтолнять угол 0 170 нецелесообразно вследствие того, что практически весь

716

)иaпaзoн обратного хода рычага выби- 1)ается с учетом приращения, возникающего за счет угловой скорости вращающегося эксцентрика.

Пример. Капитально отремонтированный двигатель марки ЗМЗ-53, ;П)оше;рий десятичасовую технологи- вескую обкатку, устанавливают на :тенд, подсоединяют электротормозную машину КИ-5543, системы питания, ох- паждения и, смазки. Прогревают двигатель до температуры охлаждающей воды

л - ОС 0/

- и масла t)j 85 С. Тормозной момент устанавливают путем заглубления реостатных ножей обкаточного стенда до показаний на циферблате силоизмеритального механизма р. 25 кг ( МКР 18кгом) при, частоте вращения вала п 2400 об/мин

Тягой эксцентрикового механизма соединяют рычаг управления дроссельной заслонки карбюратора с втулкой эксцентрика. Устанавливают диапазон. регулирования величины подачи топлива по изменению частоты вращения вала 1500 - 2400 при синхронном изменении нагрузки от О (при1500ми« П до 25 кг (при 2400 ). При этом вал мотор-редуктора с установленным на нем эксцентриковым механизмом сог вершает один полный оборот.

Отметив время начала испытаний п : режиму, включают мотор-редуктор с i частотой вращения выходного вала I 0,1 с. Температурный-режим поддер . живают на протяжении всего времени : испытаний. На режиме испытаний дви- гатель проработал 42 ч. В результат произошел отказ - поломка среднего диска муфты сцепления. Двигатель не выдержал испытаний.

Способ позволяет повысить эффективность ресурсных испытаний автомобильных двигателей за счет получения за каждай цикл испытаний знакопеременного крутящего момента на коленчатом валу от действия, газовы сил с использованием Ш1ерционного момента вращающихся масс двигателя

приводной машины. Формула изобре

тени

1 Способ испытания карбюраторного двигателя на стенде с синхронны изменением тормозного момента на валу двигателя в зависимости от частоты вращения вала, заключающийся в том что в автоматическом режиме из

8

меняют в установленном диапазоне значений частоту вращения вала двигателя и его крутящий момент путем изменения подачи, топливной смеси пе- ремег ением дроссельной заслонки карбюратора, отлич ающийся тем,

5

30

Q

1 . v - - - тici-, что, С целью интенсификации испытаний путем имитации режима двигательного торможения с получением знакопеременного крутящего момента на валу, дроссельную заслонку карбюратора вначале плавно перемещают-в сторону увеличения по дачи топливной смеси, затем, не останавливая деремеще- ния, резко (скачком) перемещают еев исходное положение, соответствующее минимально . устойчивой частоте вращения холостого хода.

2. Способ по п.1, отличаю- щ и и с я тем, что частоту циклов испытания задают в диапазоне 0,005.. ...О 2Гц, а частоту вращения вала двигателя - в диапазоне от минимально устойчивой частоты вращения холос- . того хода до номинальных чисел оборотов, причем крутящий моментна валу двигателя .. изменяется при этом в диапазоне (-0,30...-И ,0) своего номинального значения крутящего момента.

3. Устройство для испытания карг бюраторного двигателя,содержащее мотор-редуктор, эксцентрик, установленный на его вапу,с возможностью регулирования радиуса кривошипа, и регулируемую по длине тягу, причем один конец тяги шарнирно связан с втулкой эксцентрика, а другой шарнирно связан с подпружиненным рычагом поворота дроссельной заслонки, отличающееся тем, что, о целью интенсификации испытания путем имитации режима двигательного торможения на стенде, эксцентрик выполнен в виде двух взаимно прилегающих пластин с возможностью перемещения их по Ш10СКОСТИ касания, причем одна пластина снабжена двумя сквозными -пазами - полукольцевым и прямоугольным, расположенным горизонтально с вогнутой стороны полукольцевого паза вдоль его оси симметрии,- другая пластинё1 снабжена центральным сквозным квадратным отверстием и 55 сквозным вырезом в виде сектора, с угломV при вершине, причем грани

сектора выполнены с возможностью ограничения длины полу кольцевого паза

40

45

50

с обоих концов, вырез обращен в сторону вогнутой части прлукольцевого паза и оси симметрии сектора и паза совпадают, пластины размещены на валу редуктора с возможностью фиксаций, а втулка эксцентрика размещена в полукольцевом пазу с возможностью свободного перемещения.

15596.10

4. Устройство по п.З, отличающееся тем, что угол скоз- ного сектора oL 150- ...170 , полукольцевой паз выполнен в виде параболы, описываемой уравнением у X /20, а прямоугольный паз выполнен на длине 1 р от точки фокуса параболы, где j) - параметр параболы.

Изобретение относится к стендовым ресурсным испытаниям двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является интенсификация испытания путем имитации режима двигательного торможения на стенде с получением знакопеременного крутящего момента на валу от действия газовых сил. Способ заключается в том, что на стенде с тормозной машиной с синхронным изменением момента сопротивления на валу в зависимости от частоты вращения вала двигателя, в установленном диапазоне значений изменяют частоту вращения коленчатого вала и крутящий момент на валу путем осциллирующего перемещения рычага управления дроссельной заслонки карбюратора, при этом в начале цикла рычаг управления плавно перемещают в сторону увеличения подачи топливной смеси, увеличивая частоту вращения вала двигателя и крутящий момент на валу, затем не останавливая поступательного перемещения рычага в сторону увеличения, резко (скачком) переводят его в первоначальное положение, соответствующее минимальному углу открытия дроссельной заслонки. Устройство, реализующее способ, содержит эксцентриковый механизм с кривошипной втулкой, которая соединена посредством регулируемой тяги с подпружиненным рычагом управления дроссельной заслонкой карбюратора испытуемого двигателя. Кривошипная втулка установлена в полукольцевом пазу диска эксцентрика с возможностью свободного скольжения по пазу на заданный угол опережения вращения кривошипа. Устройство позволяет регулировать фазовый угол сброса рычага управления дросселем, а также при изменении диапазона варьирования подачи топливной смеси в двигатель за каждый цикл испытаний, сохранять постоянным угол опережения вращения кривошипа (угол свободного сброса рычага управления дросселем). 2 с. и 2 з.п. ф-лы. 7 ил.

5 6

Фиг.1

fi

Фиг. г

Фиг.

М, К//-АТ

ФигЛ