Стенд, прилади і методики вимірювань

Важливим етапом при створенні газового двигуна є його експериментальне дослідження. На цьому етапі перевіряється адекватність математичних моделей, що застосовуються для розрахункового дослідження різних процесів в двигуні, а також основні розрахункові результати, отримані з їх допомогою.

Експериментальне дослідження ДВС, як правило, виконується з використанням спеціального стенду.

Конвертування на газове паливо підлягають в основному два типи двигунів: бензинові малолітражні, використовувані на легкових автомобілях, і дизелі середньої потужності, які використовуються на вантажних автомобілях і автобусах. Виходячи з цього, на кафедрі ДВЗ ХНАДУ було створено два експериментальних стенду: на базі малолітражного газового двигуна і на базі газового двигуна середньої потужності.

При цьому на малолітражному двигуні встановлено обладнання для подачі в циліндри двигуна сумішевого палива, а на двигуні середньої потужності - агрегат наддуву.

Малолітражний газовий двигун 4ГЧ7,5 / 7,35 створений на базі серійно випускається ГРП «АвтоЗАЗ-Мотор» ЗАТ «ЗАЗ» і встановлюється на автомобілі моделі «Sens» двигуна МеМЗ-307, що працює на бензині АІ-95. У серійному виконанні двигун має такі характеристики: діаметр циліндра - 75 мм; хід поршня - 73,5 мм; ступінь стиснення 9,8; ефективна потужність - 51,5 кВт при частоті обертання 5200 хв-1. Мікропроцесорна система управління двигуном - «Мікас 10.3» .

Для вибору і обгрунтування параметрів робочого процесу на експериментальний стенд з двигуном 4ГЧ7,5 / 7,35 встановлений повний комплекс апаратури, що забезпечує наступні умови:

- можливість роботи на бензині, стиснутому природному газі, водні, а також їх сумішах в будь-яких пропорціях;

- можливість управління складом робочої суміші при роботі на будь-якому паливі;

- можливість примусового управління величиною кута випередження запалювання;

- вимір моменту опору на валу двигуна у всьому діапазоні зміни частоти обертання колінчастого вала (n = 800-5600 хв-1);

- реєстрація тиску в циліндрі двигуна (індикаторна діаграма) з подальшим визначенням індикаторних показників;

- реєстрація витрати повітря і палива;

- підтримання стабільного температурного режиму двигуна.

Крім того, автоматизована система дослідження забезпечує збір експериментальних даних для їх оперативного опрацювання та створення необхідних баз даних.

Для можливості плавної зміни моменту опору на валу двигуна при проведенні випробувань стенд обладнаний електричним навантажувальним пристроєм МПБ-100.

Для передачі потужності від двигуна до балансирной машині використовується механічна коробка передач ВАЗ 2103, яка дозволяє працювати в широкому діапазоні частот обертання колінчастого вала двигуна, а також карданної передачі. Стенд обладнаний додатковим повітряним вентилятором 15 і додатковим теплообмінником 7, за допомогою яких можна моделювати температурний режим, максимально наближений до реальних умов експлуатації. З тією ж метою на стенді встановлений глушитель шуму і резонатор від штатної системи випуску відпрацьованих газів автомобіля «Sens». Для зміни опору випускної системи передбачена заслінка 33.

Для дослідження роботи двигуна на альтернативних газоподібних видах палива стенд обладнаний газовою паливною системою 4-го покоління, яка включає в себе: каскад балонів з запасом палива 5, двоступеневий газовий редуктор 10, магістраль високого і низького тиску, газову рампу з форсунками 16, блок управління газовою системою 18. Для вибору виду палива на панелі пульта управління 22 передбачений перемикач 31.

1-балансирная машина; 2-набір опорів; 3-карданна передача; 4-коробка передач; 5-газові балони; 6-двигун 4ГЧ7,5 / 73,5; 7-водяний теплообмінник; 8-манометр; 9-витратомір газу; 10-двоступеневий газовий редуктор; 11-манометр; 12-радіатор двигуна; 13-ваги для вимірювання витрати рідкого палива; 14-вимірювально-обчислювальний комплекс; 15-вентилятор; 16-газова рампа з форсунками; 17-бензинова рампа з форсунками; 18-ЕБУ газової системи; 19-впускний колектор; 20-випускний колектор; 21-ЕБУ двигуна; 22-пульт управління; 23-прилад для вимірювання температури охолоджуючої рідини; 24-прилад для вимірювання температури масла; 25-прилад для вимірювання температури ОГ; 26-прилад для вимірювання тиску масла в системі змащення; 27-прилад для вимірювання частоти обертання колінчастого вала; 28-прилад для вимірювання частоти обертання ротора збалансованої машини; 29-замок запалювання; 30-панель приладів автомобіля; 31-перемикач виду палива; 32-рукоятка для управління дросельною заслінкою; 33-пристрій для зміни опору впускної системи; 34-пристрій для управління навантаженням на ДВС; 35-прилад для вимірювання опору випускної системи; 36-глушник шуму; 37-резонатор; 38-витратомір повітря; 39-ваговий пристрій для вимірювання навантаження; 40-газоаналізатор; 41-голчастий вентиль; 42-ротаметр; 43-редуктор; 44-балон з воднем.

На експериментальному стенді з малолітражних газовим двигуном 4ГЧ7,5 / 7,35 встановлена система подачі добавки до основного палива.

Система подачи добавок к топливу: 1-рампа с форсунками; 2-игольчатый вентиль; 3-ротаметр; 4-редуктор низкого давления; 5-баллон с водородом; 6-электронний блок керування

Система живлення двигуна 4ГЧ7,5 / 7,35 паливом.

Експериментальний стенд, призначений для дослідження газового двигуна з іскровим запалюванням середньої потужності, створено на базі газового двигуна 6ГЧН13 / 14. Цей двигун, в свою чергу, отриманий шляхом конвертації дизеля ЯМЗ-236 в двигун з іскровим запалюванням.

Стенд оснащений системою запалювання високої енергії, системою газотурбінного наддуву, системою харчування стисненим природним газом розподіленого типу і блоком реєстрації даних.

Принципова схема експериментального стенду на базі двигуна 6ГЧН13 / 14:

1 - двигун 6ГЧН13 / 14; 2 - навантажувальний пристрій DS932-4N; 3 - карданна передача; 4 - навантажувальні реостати; 5 - блок управління навантаженням; 6 - блок контролю тиску; 7 - блок контролю температур; 8 - радіатор; 9 - турбокомпресор ТКР-9; 10 - дросель; 11 - лічильник витрати повітря; 12 - фільтр повітряний; 13 - ресивер; 14 - блок реєстрації параметрів газу; 15 - лічильник витрати газу; 16 - дозатор газу лівого ряду циліндрів; 17 - ресивер-заспокоювач; 18 - дозатор газу правого ряду циліндрів; 19, 20 - секвентальний газовий редуктор.