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

(51)5 б 01 М 15 00 НИ ЕНДО- ВНУТ- ЙСТВО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт НАМИ(54) СПОСОБ УСКОРЕННЫХ СТВЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯРЕННЕГО СГОРАНИЯ И УСТРОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к испытаниямдвигателей внутреннего сгорания, заключающимся в создании температурных напряжений в блоке и головке цилиндров при чередовании режимов работы двигателей нахолостом 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 3 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 1 О и емкостью 8, и подключенный к сети центрального водоснабжения с вентилем 12, запорный клапан 13 между теплообменником1 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 510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3кость 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".,.евин " .вентиль 42 подсоединен ки;. ю нк иабжения, а выик, ,зи с канализацией. Тем,. 1. тура,:доне картера измеряегдти,. ,1 тчик 44 установлен а вь.де и ,ллепин головки татчик 45 вых,. из полости охлаждения блока 2 аио 1 иые клапаны 38 и 39 выполнены с электромагнитным 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 О 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 процесс. 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 805 С при нагреве и 205 С при охлаждении; для головки 1405 С при нагреве и 204-5 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 80-1-5 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 11. Количество охлаждающей воды, подаваемое в теплообменник, регулируют вентилем 12 в зависимости от температуры жидкости, измеряемой датчиком 15. При повышении температуры выше заданной (+205 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 минималь 1636709ной 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 2 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 изобретения1. 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 пс"лость охлаждения блока, и интенсифицируют охлаждение жидкости, циркулирующей5 через полость охлаждения головки цилиндров.2. Устройство для ускоренных стендовыхиспытаний двигателя внутреннего сгорания сжидкостным охлаждением, содержащее нагрузочное устройство, соединенное с испытуемым двигателем, и подключенную к испытуемому двигателю гидравлическую систему циркуляции жидкости через полостиохлаждения блока и головки цилиндров, выполненную в виде первого и второго конту 15 ров, причем в каждый из контуров включен охлаждающий элемент, и контур циркуляции масла, отличающееся тем, что, сцелью уменьшения продолжительности испытаний, гидравлическая система снабженатретьим и четвертым контурами циркуляции, дополнительным насосом, полости охлаждения блока и головки изолированыодна от другой, первый и второй контурыснабжены емкостями холодной воды, каждый охлаждающий элемент выполнен в ви 25 де теплообменника, а третий и четвертыйконтуры снабжены электронагревателями итеплообменниками, причем вход полости охлаждения блока через первый и второйклапаны подключен к выходам соответственного первого и третьего контуров, а выход30 полости охлаждения блока через третий ичетвертый клапаны подключен к входам соответственно первого и третьего контуров,вход полости охлаждения головки черездополнительный насос и пятый и шестойклапаны подключен к выходам соответст 35 венно второго и четвертого контуров, авыход полости охлаждения головли черезседьмой и восьмой клапаны подключен квходам соответственно второго и четвертогоконтуров.40 3. Устройство по и. 2, отличающееся тем,что оно снабжено холодильником, с девятогопо двенадцатый клапанами, причем девятый клапан подключен с одной стороны кемкости холодной воды первого контура ивходом первого клапана, десятый клапан45 установлен в магистрали между емкостьюхолодной воды и теплообменником первогоконтура, вход холодильника через одиннадцатый клапан подключен к выходу теплообменника первого контура, а через двенадцатый клапан - к емкости холодной водыпервого контура, причем выход холодильника включен в магистраль между первым идевятым клапанами,4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающеесятем, что в контур циркуляции масла введе 55 ны электронагреватель и охладитель в видезмеевика, подключаемого к магистрали с охлаждающей водой.Составитель М. ГороховРедактор И. Дербак Техред А: Кравчук Корректор Т. МалецЗаказ 8 0 Тираж 357 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101