Результат интеллектуальной деятельности: СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УСТРОЙСТВ АКТИВАЦИИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ДВС

Изобретение относится к области энергетики, а именно к стендам для испытания двигателей внутреннего сгорания - ДВС.

Известен стенд для испытания ДВС по патенту РФ на изобретение №2241972, МПК G01M 15/00, опубл. 10.12.2004 г.

Стенд снабжен задатчиками скорости и мощности, которые присоединены входами соответственно к выходам по скорости и мощности регулятора дизеля, а выходами к узлу суммирования интегрирующего звена, выход которого подсоединен к входу инерционного звена, при этом последний своим выходом подключен к входу усилительного звена, выход которого соединен с электроприводом. Использование в стенде указанных электронных узлов позволяет сформировать требуемые характеристики, идентичные характеристикам дизеля, и правильно отрегулировать испытуемый регулятор.

Недостатки: сложность конструкции и ограниченная функциональность только дизельными двигателями.

Известен стенд для испытания ДВС по патенту РФ на изобретение №2495394, МПК G01M 15/00, опубл. 10.10.2013 г.

Этот стенд может быть использовано при испытаниях турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Стенд содержит входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока с регулируемым приводом, выполненный в виде технологического компрессора, испытуемый турбокомпрессор с системой смазки и охлаждения, устройство для создания пульсаций газового потока и регулируемый дроссель. В качестве регулируемого привода используется ДВС со струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком. Стенд снабжен модулем аналогового ввода, коммутатором, блоком обработки информации, преобразователем интерфейса, устройством вывода информации, запоминающим устройством, датчиками частоты вращения ротора турбокомпрессора и технологического компрессора, датчиками давления и температуры газового потока. Датчики давления и температуры установлены на входе и выходе в компрессор испытуемого турбокомпрессора, на входе и выходе технологического компрессора, на входе и выходе турбины испытуемого турбокомпрессора, на выходе из ДВС. Датчики расхода воздуха установлены на выходе из компрессора и на выходе из ДВС, причем все датчики давления, температуры, расхода воздуха и частоты вращения соединены через модуль аналогового ввода и коммутатор с блоком обработки информации, который соединен с запоминающим устройством и через преобразователь интерфейса и с устройством вывода информации. Технический результат заключается в повышении достоверности испытания турбокомпрессора путем измерения, регистрации и обработки больших массивов данных множества контролируемых параметров.

Недостаток: ограниченные функциональные возможности стенда.

Известен стенд для испытания ДВС по патенту РФ на изобретение №2256896, МПК G01M 15/00, опубл. 20.07.2005 г.

Стенд для приработки и испытания двигателей внутреннего сгорания содержит электрическую машину в качестве исполнительного механизма и снабжен входящими в состав ЭВМ последовательно соединенными блоком выбора типа двигателя внутреннего сгорания, блоком задания предельных значений и блоком аварийного выключения, выход которого соединен с первым входом блока формирования сигналов управления, последовательно соединенными блоком определения времени разгона и блоком определения мощности, второй вход которого соединен с первым выходом блока выбора режима работы, блоком задания постоянных параметров, вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом блока выбора типа двигателя внутреннего сгорания и третьим входом блока определения мощности, блоком задания пороговых значений частоты вращения, вход и выход которого соединены соответственно с третьим выходом блока выбора типа двигателя внутреннего сгорания и первым входом блока сравнения частоты вращения, блоком управления топливодозирующим элементом, установленным с возможностью кинематического соединения с приводом топливодозирующего элемента двигателя внутреннего сгорания, и блоком сопряжения, выход которого соединен с входом блока управления топливодозирующим элементом. Выход блока формирования сигналов управления соединен с входом блока сопряжения. Первый выход блока измерения соединен со вторым входом блока сравнения частоты вращения. Выходы блока датчиков соединены с входами блока измерения, выходы которого соединены с входами блока индикации и входами блока аварийного выключения. Выход блока определения мощности соединен с входом блока индикации. Выход блока сравнения частоты вращения соединен с входом блока определения времени разгона. Второй, третий и четвертый выходы блока выбора режима работы соединены соответственно с входом блока выбора типа двигателя внутреннего сгорания, третьим входом блока сравнения частоты вращения и вторым входом блока формирования сигналов управления.

Недостаток: ограниченные функциональные возможности стенда.

Известен стенд для испытания ДВС по А.св. СССР №1260711, МПК G01M 15/00, опубл. 30.09.1986 г., прототип.

Этот стенд содержит двигатель внутреннего сгорания с топливной системой и системой подачи воздуха, измерительную аппаратуру и нагрузку.

Недостатки: низкая точность проведения экспериментов и ограниченные функциональные возможности.

Задачами изобретения являются повышение точности измерения и обеспечение многофункциональности стенда.

Достигнутый технический результат - повышение точности измерения и обеспечение многофункциональности стенда.

Решение указанных задач достигнуто в стенде для испытания устройств активации процесса горения в ДВС, содержащем двигатель внутреннего сгорания с топливной системой и системой подачи воздуха, измерительную аппаратуру и нагрузку, тем, что к двигателю внутреннего сгорания при помощи коленчатого вала присоединен электрогенератор, электрические выходы которого проводами соединены с нагрузкой, при этом применена нагрузка электрического типа, выполненная с возможностью изменения потребляемой мощности, например реостат, к входу нагрузки присоединен ваттметр, а в топливной системе и/или системе подачи воздуха установлено средство активации процесса горения в ДВС.

В качестве средства активации процесса горения в ДВС, установленного в топливной системе, может быть применен активатор топлива. Может быть применен магнитный активатор топлива. Может быть применен электрический активатор топлива. Может быть применен электромагнитный активатор топлива. В качестве средства активации процесса горения в ДВС, установленного в воздушной системе, может быть применен озонатор воздуха. К озонатору воздуха может быть подсоединен блок высокого напряжения. Блок высокого напряжения может быть присоединен к озонатору через потенциометр. Стенд для испытания устройств, обеспечивающих активацию процесса горения в ДВС, может быть оборудован блоком управления.

К ДВС может быть подключен датчик частоты вращения коленчатого вала, соединенный электрическими связями с блоком управления. К ДВС может быть подключен датчик расхода топлива, соединенный электрическими связями с блоком управления. К ДВС может быть подключен датчик расхода воздуха, соединенный электрическими связями с блоком управления. К ДВС может быть подключен газовый анализатор, соединенный электрическими связями с блоком управления.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…10, где:

на фиг. 1 приведена принципиальная схема стенда, с активатором топлива,

на фиг. 2 приведена схема стенда с озонатором с блоком управления,

на фиг. 3 приведена схема стенда с активатором топлива и озонатором воздуха,

на фиг. 4 приведен магнитный активатор топлива,

на фиг. 5 приведен магнитный активатор топлива с электромагнитом,

на фиг. 6 приведен электрический активатор топлива,

на фиг. 7 приведен электромагнитный активатор топлива,

на фиг. 8 приведен озонатор,

на фиг. 9 приведена схема стенда с датчиками контроля,

на фиг. - 10 внешний вид стенда.

Стенд для испытания устройств активации процесса горения в ДВС содержит (фиг. 1…10) двигатель внутреннего сгорания 1, присоединенный к нему коленчатым валом 2 электрогенератор 3. Электрогенератор 3 проводами 4 присоединен к нагрузке 5. К проводам 4 перед нагрузкой 3 присоединен ваттметр 6.

Двигатель внутреннего сгорания 1 содержит корпус 7, цилиндр 8 с установленным внутри него поршнем 9, свечу зажигания 10, систему подачи воздуха 11, систему выхлопа 12 и топливную систему.

Топливная система содержит топливный бак 13, топливопровод 14, топливный насос 15, отсечной клапан 16, активатор топлива 17 и топливную форсунку 18.

Система подачи воздуха 11 содержит дроссельную заслонку 19 с приводом 20.

Выхлопная система 12 содержит глушитель 21. Стенд может быть оборудован блоком управления 22, который электрическими связями соединен с приводом 20.

В системе подачи воздуха 11 может быть установлен озонатор 24 (фиг. 2).

Возможна одновременная установка активатора топлива 17 и озонатора 24 (фиг. 3).

Стенд может быть оборудован амперметром 25 и вольтметром 26, дублирующими работу ваттметра 6. Кроме того, стенд целесообразно оборудовать газоанализатором 27 (фиг. 1), установленным в системе выхлопа 12.

Возможные варианты активатора топлива приведены на фиг. 4…7, где на фиг. 4 приведен магнитный активатор топлива, содержащий постоянные магниты 28, на фиг. 5 приведен магнитный активатор топлива с электромагнитом 29, содержащим обмотку возбуждения 30, источник тока 31 и потенциометр 32, а в системе подвода тока к обмотке возбуждения 30 (провода 4) установлены амперметр 33 и вольтметр 34.

На фиг. 6 приведен электрический активатор топлива, содержащий блок высокого напряжения 35, потенциометр 36 и электроды 37 и 38, также амперметр 39 и вольтметр 40. На фиг. 7 приведен электромагнитный активатор топлива, содержащий дополнительно постоянные магниты 28.

На фиг. 8 приведен озонатор 24, установленный в системе подачи воздуха 11. Он содержит электроды 41 и 42 и потенциометр 43, подключенные к блоку высокого напряжения 44. Применены амперметр 45 и вольтметр 46.

Стенд (фиг. 9) может быть оборудован датчиком расхода топлива 47, датчиком расхода воздуха 48, датчиком частоты вращения 49 коленчатого вала 2.

Датчики 47…49 электрическими связями 23 соединены с блоком управления 22.

Внешний вид стенда приведен на фиг. 10.

ИСПЫТАНИЕ ДВС

Перед испытанием ДВС 1 заправляют топливный бак 13 точно замеренным объемом топлива. Запускают ДВС 1 и выводят его на стационарный режим. Одновременно измеряют мощность, потребляемую нагрузкой 5, при помощи ваттметра 6.

Измеряют секундомером общее время работы ДВС 1 до полной выработки топлива.

Снова заправляют топливный бак 13 тем же объемом топлива. Устанавливают активатор топлива 17 (фиг. 1), или озонатор 24 (фиг. 2), или одновременно активатор топлива 17 и озонатор воздуха 24 (фиг. 3).

Запускают ДВС 1 и выводят его на стационарный режим.

Режим работы ДВС 1 контролируют по показаниям датчиков 47…49 (фиг. 9). В качестве блока управления 22 может быть использован персональный компьютер с ОС типа «Виндос».

Измеряют секундомером общее время работы ДВС 1 до полной выработки топлива. Одновременно измеряют мощность, потребляемую нагрузкой 5, при помощи ваттметра 6.

Делают расчет выработанной энергии электрогенератором 3 как произведение мощности на время для этого цикла испытания.

Оценивают влияние установки активатора топлива или озонатора воздуха на выработанную энергию.

Повторяют испытания с другими параметрами ДВС и активатора 17 (озонатора 24).

Возможна установка новых свеч зажигания или других агрегатов топливной и воздушной системы и электрооборудования, влияющих на активацию процесса горения в цилиндре 8 ДВС 1 (фиг. 3).

Применение изобретения позволит:

1. Расширить функциональные возможности стенда и испытывать свечи зажигания, топливную аппаратуру, воздушную систему, систему охлаждения ДВС, выхлопную систему, систему смазки и т.д.

2. Испытывать активаторы топлива и озонаторы воздуха на разных режимах работы ДВС и на разных режимах работы самих активаторов (токах, напряжении, частоте импульсов и т.д.).

3. Проводить испытание ДВС на разных видах топлива.