Способ определения мощности двигателя моторно-трансмиссионной установки с гидропередачей Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытанию двигателей транспортных средств и может быть использовано при оценке технического состояния, диагностике и регулировании двигателей тепловозов и автомобилей, в трансмиссии которых используется гидропередача.

Известен способ испытания транспортного средства, например, тепловоза (Г.Ко- лев. Стационарный стенд для .регулировки тепловозов с гидропередачей в депо София. - Железнодорожный транспорт, 1971, №9), при котором ходовая часть тепловоза заменяется специальными технологическими тележками, оборудованными гидротормозами, при помощи которых производят нагру- жение двигателя и гидропередачи, и проводится последующее измерение необходимых параметров.

Недостатками этого способа являются высокая стоимость стенда, трудоемкость перестановки тепловоза на технологические тележки, низкая точность определения эффективной мощности двигателя, обусловленная нестабильностью характеристик гидропередачи.

Известен также способ определения мощности дизеля, связанного с гидропереVI

го оо

о

дачей (авт.св. № 1497477, кл. G 01 М 15/00), суть которого заключается в том, что параметры двигателя регистрируют при кратковременном нагружении двигателя заторможенным гидротрансформатором, а мощность двигателя при этом оценивают по замерам частоты вращения коленчатого вала и давления наддува на основании эмпирической зависимости.

Этот способ пригоден только для очень грубой оценки технического состояния двигателя, т.к. продолжительность нагружения ограничена временем нагрева масла в гидропередаче до предельной температуры. Например, на номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля 6 ЧН 21/21 тепловоза ТГМ-4 масло в гидропередаче УГП-750/1200 нагревается до предельной температуры за 90 с, а стабилизация теплового режима дизеля наблюдается только через 15 мин работы, что не позволяет адекватно оценивать техническое состояние двигателя, прежде всего его топливную экономичность. Кроме того, оценка мощности дизеля по частоте вращения коленчатого вала и давлению наддува недостаточно достоверна, т.к. давление наддува сильно зависит от технического состояния турбокомпрессора, отложений сажи в выпускной системе, засоренности воздушного фильтра, вязкости масла в подшипниках турбокомпрессора и др.

Известен способ испытания дизеля и гидропередачи тепловоза путем использования гидропередачи транспортного средства в качестве гидротормоза (1). Этот способ, принятый авторами за прототип, заключается в том, что на время испытаний демонтируют муфту, соединяющую двигатель с гидропередачей и заменяют ее крутильным динамометром, к гидропередаче подключают дополнительный теплообменник для охлаждения ее рабочей жидкости и нагружают двигатель при заторможенном выходном валу гидропередачи и измеряют параметры двигателя, в т.ч. крутящий момент.

Недостатком прототипа является трудоемкость работ по монтажу и демонтажу ди- намометрическогоустройства,

вызывающая повышенную стоимость испытаний и длительные простои транспортных средств.

Целью изобретения является снижение трудоемкости подготовительно-заключительных работ при испытании двигателя, агрегированного с гидропередачей.

Поставленная цель достигается тем, что блокируют выходной вал гидропередачи и при работе двигателя приводят во вращение входной вал гидропередачи и стабилизируют температуру масла в гидропередаче и стабилизируют температуру масла в гидропередаче путем охлаждения его в рекуперативном теплообменнике, при этом предварительно теплоизолируют корпус гидропередачи от окружающего воздуха и при работе двигателя измеряют расход охлаждающей среды через рекуперативный

теплообменник и ее температуру на входе и выходе из рекуперативного теплообменника, а мощность двигателя определяют по формуле

Ne CQ(t2 - ti),

где Ne - мощность двигателя;

С - теплоемкость охлаждающей среды; Q - расход охлаждающей среды;

t2 - температура охлаждающей среды на выходе из рекуперативного теплообменника;

ti - температура охлаждающей среды на входе в рекуперативный теплообменик.

При этом температуру масла в гидропередаче поддерживают постоянной в нижней границы рабочего температурного диапазона. При этом при работе двигателя на различных режимах расход охлаждающей

среды через теплообменник поддерживают равным величине, определенной по формуле

Q

N

ном

С ( Тмин ti ) Пном

где NHOM мощность, поглощаемая гидропередачей при номинальной частоте вращения входного вала и при неподвижном

выходном валу;

л Пном - частота вращения входного вала гидропередачи соответственно на исследуемом и номинальном режимах;

Тмин - минимально допустимая температура масла в гидропередаче.

На чертеже показана схема реализации предложенного изобретения.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом,

Перед проведением испытаний корпус гидропередачи 1 теплоизолируют, например покрывают матами из минеральной ваты 2; фиксируют от проворачивания выходной вал 4 гидропередачи, например,

путем установки транспортного средства на упор и полного торможения его колес; запускают двигатель и после его прогрева включают гидропередачу путем заполнения маслом ее гидроаппарата; регулирующими

органами двигателя устанавливают нужную частоту вращения п коленвала двигателя. После прогрева масла в гидропередаче до tM 1мин включают насос б и подают масло по маслопроводу 5 в теплообменик 7, а за- тем опять в гидропередачу. Одновременно через вентиль 10 и расходомер 9 по трубопроводу 8 подают в теплообменник 7 охлаждающую среду (воду). При этом у гидропередачи 1 с неподвижным выходным валом 4 КПД равен 0. Вся энергия, подводимая к ней от двигателя, преобразуется в тепловую энергию, расходуемую на нагрев масла и элементов гидропередачи. Т.к. корпус гидропередачи теплоизолирован, теп- лообменом между гидропередачей и окружающим воздухом можно пренебречь. Масло охлаждается в теплообменнике 7 и снова поступает в гидропередачу. При проведении испытаний наблюдают за измене- нием температуры масла tM, температуры воды ti в трубопроводе 8 и температуры t2 в трубопроводе 11, а также контролируют расход воды расходомером 9. Когда эти параметры стабилизируются, нагрев элемен- тов гидропередачи прекращается, а вся энергия, подводимая от двигателя, отводится в теплообменник. После стабилизации параметров теплового режима гидропередачи регистрируют параметры, характери- зующие работу двигателя, при этом эффективную мощность двигателя определяют из теплового баланса гидропередачи по формуле

Ne CQ(t2-tl) .

При реализации способа по п. 2 во время проведения испытаний при помощи регулировочного вентиля 10 поддерживают такой расход охлаждающей среды, чтобы температура масла была постоянной у нижней границы рабочего температурного диа- пазона. Это позволяет снизить погрешности определения мощности, вы- званные нарушениями теплоизоляции.

При реализации способа по п. 3 нет необходимости в периодическом регулировании расхода охлаждающей среды, его устанавливают однократно в начале испытаний, Если известна мощность, поглощаемая гидропередачей при номинальной частоте вращения входного вала 3 пном и неподвижном выходном валу 4 Миом, то из соотношений подобия лопастных машин при произвольной частоте вращения

П Ne NHOM(

Пном

) . Тогда из теплового

туру охлаждающей среды на выходе из него равной минимально допустимой температуре масла т.мин, можно найти требуемый расход охлаждающей среды

Q

N.

()3

С ( Тмин - t1 ) Пном

При этом температура масла будет больше минимально допустимой на величину недог- рева, составляющую для современных рекуперативных теплообмеников 5-10°С, что с учетом разброса характеристик гидропередач и погрешностей соотношений подобия позволяет проводить испытания при неизменном расходе охлаждающей среды. Таким образом упрощается поддержание теплового режима гидропередачи.

Предложенный способ испытания двигателя, агрегированного с гидропередачей, позволяет проводить испытания дизелей маневровых тепловозов и большегрузных автомобилей после ремонта под нагрузкой, при этом в отличие от прототипа нет необходимости в выполнении трудоемких подготовительно-заключительных работ по снятию и установке крутильных динамометров, что позволяет получить значительный экономический эффект по сравнению с прототипом.

Формула изобретения 1. Способ определения мощности двигателя моторно-трансмиссионной установки с гидропередачей, заключающийся в том, что блокируют выходной вал гидропередачи и при работе двигателя приводят во вращение входной вал гидропередачи и стабилизируют температуру масла в гидропередаче путем охлаждения его в рекуперативном теплообменике, отличающий- с я тем, что, с целью снижения трудоемкости, предварительно теплоизолируют корпус гидропередачи от окружающего воздуха и при работе двигателя измеряют расход охлаждающей среды через рекуперативный теплообменник и ее температуру на входе и выходе из рекуперативного теплообменника, а мощность двигателя определяют по формуле:

Ne CQ(t2 - ti),

где Ne - мощность двигателя;

С - теплоемкость охлаждающей среды;

2 - температура охлаждающей среды на выходе из рекуперативного теплообменника;

Изобретение относится к испытаниям двигателей транспортных средств, агрегированных с гидропередачей. Цель - сниже- ние трудоемкости, Выходной вал гидропередачи фиксируют и при запущенном двигателе заполняют маслом ее гидроаппарат. Тепловой режим гидропередачи поддерживают путем охлаждения ее масла в рекуперативном теплообменнике. Корпус гидропередачи теплоизолирован. Мощность испытуемого двигателя определяют из теплового баланса теплообменника. Температуру масла гидропередачи поддерживают близкой к минимально допустимому значению. Расход охлаждающей среды через теплообменник поддерживается постоянным и определяется по формуле 0 N ном ( П чЗ V П..„.. / С (Тмин tl ) v Пном где NHOM - мощность, поглощаемая гидропередачей при номинальной частоте вращения входного вала и неподвижном выходном валу; п и пном частота вращения входного вала гидропередачи соответственно на исследуемом и номинальном режимах; 1мин - температура масла гидропередачи; п -температура охлаждающей среды на входе в теплообменник. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. СП

баланса теплообменника, приняв темпераti - температура охлаждающей среды на входе в рекуперативный теплообменник.

0

Q

NH

(

П

)3

С (Тмин - t| У v Пном

где NHOM- мощность, поглощаемая гидропередачей при номинальной частоте вращения входного вала и при неподвижном выходном валу;

п, Пном-частота вращения входного вала гидропередачи соответственно на исследуемом и номинальном режимах;

Тмин минимально допустимая температура масла в гидропередаче.