BG3284U1 - Portable system for measuring the power of internal combustion engines - Google Patents

Abstract

This utility model relates to a portable system for measuring the power of internal combustion engines, which will find application in measuring technology particularly in the measurement of the parameters of internal combustion engines. The created portable system for measuring the power of internal combustion engines comprises a water tank (1), which on the one hand is connected through a circulation pump (3) to a plate cooler (5). On the other hand, the water tank (1) is connected via a feed pump (2) to a control valve (9), which is connected to a test stand (7), and also connected to the water tank (1). The test stand (7) is connected to a test engine, which is connected to the control panel (6) by an electronic accelerator pedal (8). A radiator (4) and an intercooler (11) are located in front of the tested engine. The portable system is mounted on a mobile stand (12). The created mobile system for measuring the power of internal combustion engines provides professional diagnostics of the engine, as the measurements of its parameters are without errors and without the need for dismantling.

Description

Област на техникатаField of technology

Настоящият полезен модел се отнася до мобилна система за измерване мощността на двигатели е вътрешно горене, който ще намери приложение в измервателната техника и по-специално при измерване на параметри на двигатели е вътрешно горене.The present utility model relates to a mobile system for measuring the power of internal combustion engines, which will find application in the measuring technique and in particular when measuring the parameters of internal combustion engines.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

В практиката са известни два типа системи за измерване мощността на двигателя - стендове за измерване мощността на двигателя, известни като динамометри и стендове за измерване мощността на колелата на автомобила, известни като шаси - динамометри.In practice, two types of engine power measurement systems are known - stands for measuring engine power, known as dynamometers and stands for measuring the power of the wheels of the car, known as chassis - dynamometers.

Динамометрите от първия тип се куплират директно към коляновия вал на двигателя и се използват предимно от производителите на автомобили и от фирми, произвеждащи детайли и агрегати за спортни автомобили. Данните получени от този тип динамометри са изключително точни, но имат отношение единствено към постиженията на двигателя, а не на автомобила като цяло. Именно тези резултати се публикуват от фирмите производители в техническите спецификации на серийните автомобили. Въпреки точността на измерванията обаче, този тип динамометри не намират почти никакво приложение при тунинга на серийни или подготовката на спортни автомобили, най-вече заради неудобството и трудоемката работа по демонтажа на целия двигател и прикачването му към измервателния стенд. Освен това, в този случай е невъзможно да се отчетат ефектите от промени по трансмисията, изпускателната система, а така също и микроклимата под капака на автомобила - температура и посока на въздушните потоци при симулиране на близки до реалните пътни натоварвания. Получените резултати показват мощност, измерена на коляновия вал, а не мощността, която след загубите по трансмисията (съединител, скоростна кутия, кардани, диференциали и други), достига до пътя. В зависимост от типа на трансмисията загубите са различни и варират при различните автомобили. Например автоматичната скоростна кутия има много по-големи загуби от ръчната, двойното предаване от единичното и т.н. Загубите могат да варират между 10% и 20%, като е невъзможно да се изведе точна формула, по която да се изчислят загубите между двигателя и колелата на автомобила.Dynamometers of the first type are coupled directly to the engine crankshaft and are used mainly by car manufacturers and by companies producing parts and units for sports cars. The data obtained from this type of dynamometer are extremely accurate, but relate only to the performance of the engine and not to the car as a whole. It is these results that are published by the manufacturers in the technical specifications of the production cars. However, despite the accuracy of the measurements, this type of dynamometers find almost no application in the tuning of production or preparation of sports cars, mainly due to the inconvenience and laborious work of dismantling the entire engine and attaching it to the measuring stand. In addition, in this case it is impossible to take into account the effects of changes in the transmission, exhaust system, as well as the microclimate under the hood of the car - temperature and direction of air flows when simulating close to real road loads. The obtained results show the power measured on the crankshaft, and not the power, which after the losses on the transmission (clutch, gearbox, cardans, differentials, etc.) reaches the road. Depending on the type of transmission, the losses are different and vary for different cars. For example, the automatic transmission has much greater losses than the manual, dual transmission than single, etc. Losses can vary between 10% and 20%, and it is impossible to derive an exact formula by which to calculate the losses between the engine and the wheels of the car.

Динамометрите от втория тип измерват въртящия момент и мощността на колелата на автомобила посредством валци, които прилагат съпротивителна сила и така симулират реално пътно натоварване. Този тип оборудване прилича на стендовете за спирачки, използвани в пунктовете за ГТП, но работи на обратен принцип - валците прилагат спирачно усилие върху гумите, което усилие се измерва и така се изчислява изходящата мощност. Стендовете, работещи на този принцип имат ниска точност, поради загубите от сцеплението между гумите и валците (грешки до 10%), износването на гумите от триенето е грапавите валци, нуждата колите да бъдат връзвани е вериги за да не „излетят” от стенда, и невъзможността оборудването да се мести.The second type of dynamometers measure the torque and power of the car's wheels by means of rollers, which apply a resistance force and thus simulate real road load. This type of equipment is similar to the brake stands used in GTP stations, but works on the opposite principle - the rollers apply braking force to the tires, which is measured and thus the output power is calculated. The stands working on this principle have low accuracy due to the losses from the adhesion between the tires and the rollers (errors up to 10%), the wear of the tires from the friction is the rough rollers, the need for the cars to be tied is chains so that they do not "fly" from the stand. and the inability to move equipment.

Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model

Задача на полезния модел е да се създаде мобилна система за измерване мощността на двигатели е вътрешно горене, която да осигурява професионална диагностика на двигателя, като измерванията на параметрите му са без грешки и без неговото демонтиране.The task of the utility model is to create a mobile system for measuring the power of internal combustion engines, which provides professional diagnostics of the engine, as the measurements of its parameters are without errors and without its dismantling.

Задачата е решена като е създадена мобилна система за измерване мощността на двигатели е вътрешно горене, която включва воден резервоар, който от една страна е свързан през циркулационна помпа е пластинчат охладител. От друга страна водният резервоар през захранваща помпа е свързан е регулиращ клапан, който е свързан със стенд за изпитване, свързан и е водния резервоар. От своя страна, стендът за изпитване е свързан е изпитван двигател, който чрез електронен газ педал е свързан е контролен пулт. Пред изпитвания двигател са разположени радиатор и междинен охладител. Мобилната система е установена на мобилна стойка.The problem was solved by creating a mobile system for measuring the power of internal combustion engines, which includes a water tank, which on the one hand is connected through a circulating pump is a plate cooler. On the other hand, the water tank through the feed pump is connected is a control valve, which is connected to a test bench, connected and is the water tank. In turn, the test bench is connected is a test engine, which through an electronic gas pedal is connected is a control panel. A radiator and an intercooler are located in front of the test engine. The mobile system is installed on a mobile stand.

Предимства на създадената мобилна система са, че чрез нея се симулират товарни режими близки до реалните условия, което дава възможност както да се коригират управляващите програми в ком-Advantages of the created mobile system are that it simulates load modes close to the real conditions, which makes it possible to adjust the control programs in the com-

6420 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 11.1/15.11.2019 пютъра на двигателя, така и да се диагностицират и отстраняват дефекти, проявяващи се само при високи обороти на двигателя. Освен това, системата позволява сравнението на получените резултати от измерванията преди и след направени модификации или ремонти на двигателя, което дава възможност да се оцени ефектът от всяка една промяна. Това превръща системата в незаменим инструмент за професионална диагностика.6420 Descriptions to certificates for registration of utility models № 11.1 / 15.11.2019 engine engine, as well as to diagnose and eliminate defects that occur only at high engine speeds. In addition, the system allows the comparison of the measurement results obtained before and after modifications or repairs of the engine, which makes it possible to assess the effect of each change. This makes the system an indispensable tool for professional diagnostics.

Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure

Настоящият полезен модел е илюстриран на приложената фигура 1, която представлява принципна схема на мобилна система за изпитване на двигатели е вътрешно горене, съгласно полезния модел.The present utility model is illustrated in the attached figure 1, which is a schematic diagram of a mobile system for testing internal combustion engines according to the utility model.

Примери за изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model

Създадената мобилна система за измерване мощността на двигатели е вътрешно горене, показана на фигура 1, включва воден резервоар 1, който от една страна през циркулационна помпа 3 е свързан е пластинчат охладител 5. Използваният воден резервоар 1 може да бъде изработен от стомана (защитен от корозия), от пластмаса или друг материал, който може да издържа на температури 100°С. Разположението на резервоара 1 е от съществено значение, тъй като трябва нивото на водата в него да е под изходния отвор на стенд 7, така че водата да се движи свободно без никакво обратно налягане. Всяко съпротивление в обратните връзки между тях ще доведе до прегряване на системата, което може да причини нейното сериозно увреждане. Когато температурата във водния резервоар 1 достигне 90°С, се включва автоматично през циркулационната помпа 3 пластинчатият охладител 5. Тази възможност е предвидена за случаите, когато стенда 7 се използва дълго време, като се осигурява системата да не прегрее и да бъде защитена.The created mobile system for measuring engine power is internal combustion, shown in figure 1, includes a water tank 1, which on one side through a circulation pump 3 is connected to a plate cooler 5. The used water tank 1 can be made of steel (protected by corrosion), of plastic or other material capable of withstanding temperatures of 100 ° C. The location of the tank 1 is essential, as the water level in it must be below the outlet of stand 7, so that the water can move freely without any back pressure. Any resistance in the feedback between them will lead to overheating of the system, which can cause serious damage. When the temperature in the water tank 1 reaches 90 ° C, the plate cooler 5 is automatically switched on through the circulation pump 3. This possibility is provided for the cases when the stand 7 is used for a long time, ensuring that the system does not overheat and is protected.

Водният резервоар 1, от друга страна, през захранваща помпа 2 е свързан е регулиращ клапан 9, който е свързан със стенда за изпитване 7, свързан и е водния резервоар 1. Захранващата помпа 2 се монтира е входа си или смукателния й отвор под нивото на водата в резервоара 1, така че да не се изисква възвратен клапан и помпата 2 да може да работи е постоянна вода. Регулиращият клапан 9 регулира дебита вода, необходим за стенда 7. Ако на изпитвания двигател 10 са му необходими по-високи обороти е необходимо и повече вода. Когато двигателят 10 се натоварва, съответно също е необходимо повече вода, а при по-малки обороти и малко натоварване не е необходимо толкова вода.The water tank 1, on the other hand, is connected via a feed pump 2 by a control valve 9, which is connected to the test bench 7, and is connected to the water tank 1. The feed pump 2 is mounted at its inlet or suction opening below the level of the water in the tank 1 so that no non-return valve is required and the pump 2 can run is constant water. The control valve 9 regulates the water flow required for the stand 7. If the test engine 10 needs higher speeds, more water is needed. When the engine 10 is loaded, more water is also needed, and at lower speeds and low load, less water is needed.

Стендът за изпитване 7 на двигатели включва ротори и статори, които се закрепват директно на коляновия вал на двигателя 10. Така стендът 7 може функционално да се определи и като спирачка. Когато изпитваният двигател 10 работи на по-високи обороти е необходимо да се симулира и натоварване. Това се осъществява чрез стенда 7 и вода от резервоара 1, чрез които се симулира необходимото натоварване.The test bench 7 of motors includes rotors and stators which are mounted directly on the crankshaft of the engine 10. Thus, the stand 7 can also be functionally defined as a brake. When the test engine 10 is running at higher speeds, it is necessary to simulate a load. This is done through the stand 7 and water from the tank 1, through which the required load is simulated.

Стендът за изпитване 7 е свързан е изпитвания двигател 10, който чрез електронен газ педал 8 е свързан е контролен пулт 6 за управление и следене на всички актуални стойности на двигателя 10. Чрез електронния газ педал 8 се повишават и намаляват оборотите на изпитваните двигатели.The test bench 7 is connected to the test engine 10, which is connected via an electronic gas pedal 8 to a control panel 6 for controlling and monitoring all current values of the engine 10. The electronic gas pedal 8 increases and decreases the speed of the tested engines.

Пред изпитвания двигател 10 са разположени радиатор 4 и междинен охладител 11. Радиаторът 4 е част от охладителна система и е съвместим е всички видове двигатели. Междинният охладител (интеркулер) lie необходим при наличие на турбокомпресор в изпитвания двигател 10.In front of the tested engine 10 there is a radiator 4 and an intermediate cooler 11. The radiator 4 is part of a cooling system and is compatible with all types of engines. The intercooler is required in the presence of a turbocharger in the test engine 10.

Мобилната система за измерване мощността на двигатели е вътрешно горене е установена на мобилна стойка12.The mobile system for measuring the power of internal combustion engines is installed on a mobile stand12.

Създадената мобилна система за измерване мощността на двигатели е вътрешно горене се използва по следния начин.The established mobile system for measuring the power of internal combustion engines is used as follows.

Стендът за изпитване 7 е оборудван е ротори и статори. Роторите са закрепени е болтове към фланеца на главния вал, позволявайки на системата да се обслужва „на полеви условия“ без специализирани инструменти. Елементите на системата, в които циркулира вода по време на изпитването, са снабдени е двойни механични уплътнения.Test bench 7 is equipped with rotors and stators. The rotors are bolted to the flange of the main shaft, allowing the system to be operated "in the field" without specialized tools. The system elements in which water circulates during the test are fitted with double mechanical seals.

Чрез системата се измерва въртящия момент и скоростта, генерирани от двигателя. Тези два параметъра са необходими за изчисляване на мощността в конски сили. Силата на въртене, генерирана от двигателя, се превръща в неподвижна сила чрез съпротивителното действие на водата между ротораThe system measures the torque and speed generated by the engine. These two parameters are needed to calculate horsepower. The torque generated by the motor is converted into a fixed force by the resistance of the water between the rotor

6421 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 11.1/15.11.2019 и статора и се измерва като реакция между тях. Тази реакция се измерва чрез тензодатчик на вала или на присъединителната плоча, свързваща статора с кожуха на двигателя. Датчикът измерва деформацията от произведената мощност в единици на сила, в зависимост от произведената реакция, което е общоприето да бъде lbs. ibihN. Въртящият момент се получава, като се умножи разстоянието в стъпки или метри от центъра на ротора със силата, произведена на това разстояние.6421 Descriptions to utility registration certificates № 11.1 / 15.11.2019 and the stator and is measured as a reaction between them. This reaction is measured by a strain gauge on the shaft or on the connection plate connecting the stator to the motor housing. The sensor measures the deformation of the power produced in units of force, depending on the reaction produced, which is generally accepted to be lbs. ibihN. The torque is obtained by multiplying the distance in steps or meters from the center of the rotor by the force produced at that distance.

Възможността за абсорбция на моторната спирачка е пряко свързана с количеството вода, което преминава през устройството за дадено диференциално налягане на водата. Чрез увеличаване на потока за дадено диференциално налягане и скорост ще се наблюдава повишаване на нивото на абсорбция. По същия начин за постоянен поток и скорост, но по-високо диференциално налягане ще се наблюдава увеличение в нивата на абсорбция. Погълнатата мощност се превръща в топлина чрез съпротивително действие на ротора и статора и тази топлина се отвежда от водата. Системата е проектирана така, че водата да може да се връща обратно в резервоара под действието на гравитацията. На изхода, температурата на водата не трябва да надвишава 60°С, в противен случай при прегряване ще се разруши корпуса на статора и ротора.The ability to absorb the engine brake is directly related to the amount of water that passes through the device for a given differential water pressure. By increasing the flow for a given differential pressure and velocity, an increase in the absorption level will be observed. Similarly for constant flow and velocity but higher differential pressure an increase in absorption levels will be observed. The absorbed power is converted into heat by the resistance of the rotor and stator and this heat is removed from the water. The system is designed so that water can be returned to the tank under the action of gravity. At the outlet, the water temperature should not exceed 60 ° C, otherwise the stator and rotor housing will be destroyed if overheated.

Предимство на полезния модел е, че системата е мобилна и може да се използва, без да се налага демонтиране на целия двигател и без да има загуби и грешки от сцеплението между гуми и валци. Стендът 7 измерва въртящия момент и оборотите на коляновия вал, изчислява изходящата му мощност с точност до 1% при различни обороти и товарни режими. Паралелно с това измерване, чрез използване на допълнително оборудване и софтуер могат да се измерват прецизно и параметри като, качество на горивната смес, температура и влажност на входящия въздух, атмосферно налягане, температура на маслото и водата на двигателя, налягане във всмукателния колектор, температура и налягане на изходящите газове. Подробният анализ на получените резултати дава информация, за влиянието на различни фактори върху цялостната производителност на двигателя. Мобилната система може да симулира товарни режими близки до реалните условия, което дава възможност не само да се коригират управляващите програми в компютъра на двигателя, но и да се диагностицират и отстраняват дефекти, проявяващи се само при високи обороти на двигателя.An advantage of the utility model is that the system is mobile and can be used without having to dismantle the entire engine and without losses and errors of traction between tires and rollers. Stand 7 measures the torque and speed of the crankshaft, calculates its output power with an accuracy of 1% at different speeds and load modes. In parallel with this measurement, parameters such as fuel quality, intake air temperature and humidity, atmospheric pressure, engine oil and water temperature, intake manifold pressure, temperature can be accurately measured using additional equipment and software. and exhaust gas pressure. The detailed analysis of the obtained results gives information about the influence of various factors on the overall performance of the engine. The mobile system can simulate load modes close to real conditions, which allows not only to correct the control programs in the engine computer, but also to diagnose and eliminate defects that occur only at high engine speeds.

Claims (1)

ПретенцииClaims 1. Мобилна система за измерване мощността на двигатели с вътрешно горене, характеризираща се с това, че включва воден резервоар (1), който от една страна е свързан през циркулационна помпа (3) с пластинчат охладител (5), и от друга страна през захранваща помпа (2) е свързан с регулиращ клапан (9), който е свързан със стенд за изпитване (7), свързан и с водния резервоар (1), при което стендът за изпитване (7) е свързан с изпитван двигател, който чрез електронен газ педал (8) е свързан с контролен пулт (6), като системата включва и радиатор (4) и междинен охладител (11), разположени пред изпитвания двигател, при което мобилната система е установена на мобилна стойка (12).Mobile power measurement system for internal combustion engines, characterized in that it comprises a water tank (1), which is connected on the one hand through a circulating pump (3) to a plate cooler (5), and on the other hand through a feed pump (2) is connected to a control valve (9), which is connected to a test stand (7), also connected to the water tank (1), wherein the test stand (7) is connected to a test motor, which by an electronic gas pedal (8) is connected to a control panel (6), the system including a radiator (4) and an intercooler (11) located in front of the test engine, whereby the mobile system is mounted on a mobile stand (12).