Способ ускоренных стендовых испытаний двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01M15/00 

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

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-жид- костный 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 16 и 17 и емО00 О5

о со

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.

ка 80±5°С 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 кла25

Температура жидкости в емкости 25 измеряет 10 панах 24, 23, 16 и 17 (остальные клапаны ся датчиком 28 температуры. Контур 7 со- закрыты).

держит запорные клапаны 29 и 30, емкостьЖидкость циркулирует в контурах 5 и 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- ..,- гревателя 32. После прогрева двигателя ряется датчиком 35 температуры. Циркуля- начинают испытания.

ция жидкости в контурах 6 и 7 осуществля-За начало цикла испытаний принимается насосом 36 с автономным приводом ются фазы охлаждения блока и нагрева го- и переменной подачей, обеспечивающим ловки цилиндров. В начале цикла двига- расход жидкости через головку блока ци- тель выводят на режим холостого хода, линдров, аналогичный эксплуатационному 20 Для обеспечения циркуляции горячей жид- расходу при данной частоте вращения 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 двигателя при номинальной частоте вращения коленчатого вала, что обеспечивает расход горячей жидкости через головку блока цилиндров, аналогичный эксплуатационному.

30 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 жид- 35 кость в контуре 4 после выхода из двигателя проходит через теплообменник 11. Количество охлаждающей воды, подаваемое в теплообменник, регулируют вентилем 12 в зависимости от температуры жидкости, измеряемой датчиком 15. При повышении

костей 8 и 18 используют низкозамерзаю- 40 температуры выше заданной (+20±5°С) вен щую жидкость (антифриз): для емкостей тиль 12 открывается и расход воды через

теплообменник увеличивается, при снижении температуры вентиль закрывается и расход воды уменьшается. Для обеспе- 2 в головку 3 устанавливают заглушки, чения интенсивного охлаждения масла вода изолируя их одна от другой, а в головке 3 из сети центрального водоснабжения при от- высверливают каналы для подключения к кон- крытом клапане 42 проходит по змеевику турам 6 и 7. Установленный на стенде дви- 40 в поддоне картера и сливается в канали- гатель 1 соединен карданным валом с нагру- зацию. При достижении стабилизированного зочным устройством 46.температурного режима по сигналу блока

Способ осуществляют следующим об- CQ управления двигатель переводится на режим разом.номинальной мощности и одновременно

Предварительно до испытаний произво- начинается вторая фаза - нагрев блока дят наброс и сброс нагрузки на испытуе- и охлаждение головки цилиндров, мый двигатель с регистрацией датчикамиДля обеспечения циркуляции холодной

15 и 44 переходного температурного процес- жидкости из емкости 25 в контуре 6 и горя- са Определяют время 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 открываются (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 (для бло- жидкостного насоса двигателя на минимальленчатого 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 - нентиль 42 подсоединен по юенабжения, а вы- .язмч с канализацией. no i юпе картера изме- Ьпчик 44 установлен v 1 и ..1а/ дриия головки

1к ВЫХО О И-i ПОЛОСТИ ОХiciuopiibie клапаны 38 и 39 выполнены с электромагнитным приводом и подключены к блоку управления (не показано).

В качестве рабочих жидкостей для ем25 и 31 смесь 60% глицерина и воды. Перед установкой двигателя на стенд в каналах подвода охлаждающей жидкости из блока

и з м-евик ч

К И . . ) J

П , 1 И К

Те м . j i ,- а ряс п. дат ч и -о па isu оде и i .i, d латчик 45 лаждения блока

ка 80±5°С 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).

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 электронагреватель 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 макротепло- сменам, следствием которых является термическая усталость материала, и позволяет существенно сократить продолжительность испытаний.

Формула изобретения

1. Способ ускоренных стендовых испытаний двигателя внутреннего сгорания, заключающийся 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 дефорсирование 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 мере. полость 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 контуров, 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 ви5 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

0 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 соответст5 венно второго и четвертого контуров, а выход полости охлаждения головки через седьмой и восьмой клапаны подключен к входам соответственно второго и четвертого контуров.

0 3. Устройство по п. 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

5 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 холодильника включен в магистраль между первым и девятым клапанами.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что в контур циркуляции масла введе5 ны электронагреватель и охладитечь в виде змеевика, подключаемого к магистрали с охлаждающей водой.

25

27

23

Д7 УнУД7

9

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