FR2801379A1 - IC engine test bed used for studying engine characteristics and performance under various loads - Google Patents

Abstract

The fuel injection engine test bed has an 4 stroke IC engine (26) having a fuel injection system (28,30) and an electric motor charger (32) of the same power, coupled mechanically to the IC engine. The IC engine is a monocylindrical engine, and the two engines are placed in a closed enclosure (34), and ventilation units (40) are provided for forcing an air circulation (44) in the enclosure to evacuate the exhaust gases from the IC engine.

Description

BANC <B>D'ESSAI</B> D'UN MOTEUR <B>À</B> INJECTION présente invention concerne les matériels pédagogiques, et plus particulièrement un banc d'essai d'un moteur à ection.  BENCH <B> TEST </ B> OF A MOTOR <B> TO </ B> INJECTION This invention relates to teaching materials, and more particularly to a test stand of an ection engine.

moteur à injection est un moteur thermique muni d'un injecteur qui permet d'introduire sous pression une quantité mesurée carburant dans l'air d'admission pour former un mélange susceptible de brûler dans la chambre de combustion du moteur, soit par auto-inflammation (diesel) soit un allumage commandé (essence). L'injection permet de pulvériser le carburant en gouttelettes aussi fines que possible afin obtenir une combustion complète du carburant. L'injection permet notamment de contrôler densité du mélange air/essence et 'augmenter la puissance spécifique du moteur. L'injection permet également de diminuer les émissions polluantes à l'échappement permet un meilleur dosage air/essence, à toutes les allures de marche et aux différents régimes. L'étude du fonctionnement moteurs à injection est indispensable pour de nombreuses professions, et des cours sont dispensés à ce sujet aussi bien dans des établissements de formation de mécaniciens automobile qu'à l'université ou en école d'ingénieur. Si l'étude theorique, au moyen de livres ou d'ordinateurs, est indispensable, il est particulièrement utile aux étudiants d'observer manière pratique le fonctionnement d'un moteur injection, notannnent son comportement à toute les allures de marche et aux différents régimes en fonction de la charge du moteur. Un banc d'essai permettant de modifier les différents paramètres de fonctionnement d'un moteur à injection et d'observer les effets de ces modifications, est nécessaire pour une telle étude pratique. injection engine is a heat engine equipped with an injector which allows to introduce under pressure a measured quantity of fuel into the intake air to form a mixture that may burn in the combustion chamber of the engine, either by self-ignition (diesel) is a controlled ignition (gasoline). The injection makes it possible to spray the fuel into droplets as fine as possible in order to obtain a complete combustion of the fuel. In particular, the injection makes it possible to control the density of the air / fuel mixture and to increase the specific power of the engine. The injection also reduces the pollutant exhaust emissions allows a better air / fuel dosage, at all gaits and at different speeds. The study of the operation of injection engines is indispensable for many professions, and courses are given in this regard both in training establishments of automobile mechanics as in the university or engineering school. If the theoretical study, by means of books or computers, is indispensable, it is particularly useful for the students to observe in a practical way the functioning of an injection engine, notably its behavior at all gaits and at the various regimes. depending on the motor load. A test bench to modify the various operating parameters of an injection engine and to observe the effects of these modifications is necessary for such a practical study.

La figure 1 représente schématiquement un banc d'essai classique 2 qui comprend un moteur à injection 4 muni d'un injecteur de carburant 6 et fixé à un bâti 8. L'injecteur 6 reçoit le carburant nécessaire au fonctionnement du moteur depuis un réservoir non représenté. L'injecteur 6 est commandé par une carte électronique 10 de commande d'injection. L'axe du moteur 4 est solidaire d'une roue 12. Les gaz d'échappement produits par le moteur 4 sont évacués par un tuyau d'échappement 14. Le banc de test comprend en outre un moteur électrique 16 également fixé au bâti 8. L'axe du moteur 16 est solidaire d'une roue 18. Une courroie 20, tendue entre les roues 12 et 18, permet de coupler le moteur 4 au moteur 16. Un dispositif de commande 22 est relié aux bornes de commande (non représentées) du moteur 16, ainsi qu'aux bornes de commande de la carte électronique 10. FIG. 1 schematically represents a conventional test bench 2 which comprises an injection engine 4 equipped with a fuel injector 6 and fixed to a frame 8. The injector 6 receives the fuel necessary for the operation of the engine from a non-fuel tank represent. The injector 6 is controlled by an electronic control card 10 injection control. The axis of the engine 4 is secured to a wheel 12. The exhaust gas produced by the engine 4 is discharged through an exhaust pipe 14. The test bench further comprises an electric motor 16 also attached to the frame 8 The axis of the motor 16 is integral with a wheel 18. A belt 20, stretched between the wheels 12 and 18, makes it possible to couple the motor 4 to the motor 16. A control device 22 is connected to the control terminals (no shown) of the motor 16, as well as the control terminals of the electronic card 10.

Le moteur électrique 16 permet de mettre le moteur 4 en fonctionnement en jouant le rôle d'un démarreur classique. Une fois que le moteur 4 tourne, le moteur 16 fonctionne en génératrice et joue le rôle de charge du moteur 4. Le dispositif de commande 22 permet de régler cette charge. Le dispositif de commande 22 permet aussi de régler les paramètres d'injection du moteur 4. Ainsi, le banc d'essai 2 permet d'étudier pour diverses charges l'influence du régime d'injection sur le fonctionnement du moteur. The electric motor 16 makes it possible to put the motor 4 into operation by acting as a conventional starter. Once the engine 4 is running, the engine 16 operates as a generator and acts as a load on the engine 4. The control device 22 makes it possible to adjust this load. The control device 22 also makes it possible to adjust the injection parameters of the engine 4. Thus, the test bench 2 makes it possible to study for various loads the influence of the injection speed on the operation of the engine.

Un banc d'essai classique tel que le banc d'essai 2 présente plusieurs inconvénients. A conventional test bench such as the test bench 2 has several disadvantages.

-Les seuls moteurs à injection disponibles dans le commerce sont des moteurs d'automobiles à quatre cylindres ou plus. Ces moteurs sont encombrants, lourds, coûteux et bruyants. Ils sont donc mal adaptés à une utilisation pédagogique, laquelle on souhaite que plusieurs installations soient disposées côte à côte que le niveau de bruit soit faible. The only commercially available injection engines are automobile engines with four or more cylinders. These engines are bulky, heavy, expensive and noisy. They are therefore poorly suited to an educational use, which it is desired that several facilities are arranged side by side that the noise level is low.

-Un moteur d'automobile développant une forte puissance, parties mises en mouvement par le fonctionnement du moteur sont dangereuses et portées à des températures élevees. -A motor car developing a high power, parts set in motion by the operation of the engine are dangerous and raised to high temperatures.

moteur électrique 16, qui sert de charge, doit avoir une puissance comparable à celle du moteur 4. Il en résulte que le moteur 16 est un moteur de taille importante, qui doit être connecte à un réseau électrique particulier tel qu'un reseau triphasé de puissance. electric motor 16, which serves as a load, must have a power comparable to that of the motor 4. As a result, the motor 16 is a large motor, which must be connected to a particular electrical network such as a three-phase network of power.

Un objet de la présente invention est de prévoir un banc d'essai d'un moteur à injection qui soit peu encombrant et facile à déplacer et à installer. An object of the present invention is to provide a test bench of an injection engine which is compact and easy to move and install.

Un autre objet de la présente invention est de prevoir un tel banc 'essai qui soit peu bruyant. Another object of the present invention is to provide such a test bench that is low noise.

Un autre objet de la présente invention est de prevoir un tel d'essai qui présente une grande sécurité d'utilisation Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel banc d'essai qui soit peu coûteux. Another object of the present invention is to provide such a test which has great safety of use. Another object of the present invention is to provide such a test bench which is inexpensive.

Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit un banc d'essai d'un moteur à injection comprenant un moteur à explosion à quatre temps muni d'un dispositif d'injection de carburant et un moteur électrique de charge couplé mécaniquement au moteur à explosion, dans lequel le moteur à explosion est un moteur monocylindre, les deux moteurs etant placés dans une enceinte fermée, et des moyens de ventilation étant prévus pour forcer dans l'enceinte une circulation 'air propre à évacuer notamment les gaz d'échappement du moteur à explosion. To achieve these objects, the present invention provides a test stand of an injection engine comprising a four-stroke combustion engine provided with a fuel injection device and an electric charge motor mechanically coupled to the combustion engine. , in which the internal combustion engine is a single-cylinder engine, the two engines being placed in a closed chamber, and ventilation means being provided for forcing into the chamber a circulation of clean air to be exhausted, notably the exhaust gases of the engine. to explosion.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moteur de charge sert à entraîner le moteur à explosion au démarrage. Selon un mode de réalisation de la présente invention, au moins une paroi de l'enceinte est transparente. According to an embodiment of the present invention, the load motor is used to drive the engine at start-up. According to one embodiment of the present invention, at least one wall of the enclosure is transparent.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moteur de charge est commandable de manière à représenter une charge variable pour le moteur à explosion. According to one embodiment of the present invention, the charging motor is controllable so as to represent a variable load for the internal combustion engine.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, 'enceinte est insonorisée. According to one embodiment of the present invention, enclosure is soundproofed.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, moteur de charge est alimenté sur le secteur. According to one embodiment of the present invention, the charging motor is powered on the mains.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, 'enceinte est munie d'une porte permettant d'accéder aux éléments du banc. According to one embodiment of the present invention, the enclosure is provided with a door allowing access to the elements of the bench.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, gaz d'échappement du moteur à explosion sont évacués du banc au moyen d'un tuyau souple. According to one embodiment of the present invention, the engine exhaust gas is discharged from the bench by means of a hose.

Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1, précédemment décrite, représente schématiquement un banc d'essai d'un moteur à injection selon 'art antérieur ; la figure 2 représente schématiquement une vue de face 'un banc d'essai d'un moteur à injection selon la présente invention ; et la figure 3 représente schématiquement une vue de côté banc d'essai de la figure 2. These and other objects, features, and advantages of the present invention will be set forth in detail in the following description of particular embodiments which is non-limiting in connection with the accompanying figures, of which FIG. , schematically represents a test stand of an injection engine according to the prior art; Figure 2 schematically shows a front view of a test stand of an injection engine according to the present invention; and FIG. 3 schematically represents a side view of a test bench of FIG.

Un aspect de base de la présente invention réside dans 'utilisation d'un moteur à quatre temps à un seul cylindre alors de tels moteurs ne sont pas commercialement disponibles. En effet, on utilise classiquement des moteurs à un seul cylindre des applications, par exemple pour une tondeuse à gazon, dans lesquelles la motivation principale est la réduction du prix du moteur et non la réduction de la consommation et l'optimisation du rendement. A basic aspect of the present invention is the use of a single-cylinder four-stroke engine, so such engines are not commercially available. In fact, one-cylinder engines are conventionally used for applications, for example for a lawn mower, in which the main motivation is the reduction of the engine price and not the reduction of the consumption and the optimization of the efficiency.

La figure 2 représente de manière schématique une vue de face d'un banc 24 selon la présente invention. Le banc 24 comprend un moteur à explosion à un seul cylindre 26 muni d'un injecteur 28 et fixé à un bâti 8. L'injecteur 28 reçoit le carburant nécessaire au fonctionnement du moteur 26 depuis un réservoir non représenté. Une carte électronique 30 prévue pour faire varier les conditions de fonctionnement de l'injecteur, est reliée aux bornes de commande de l'injecteur 28. L'axe d'un moteur électrique 32 également fixé au bâti 8, est solidaire d'une roue 18. Une courroie 20 tendue entre la roue 18 et une roue 12 liée à l'arbre du moteur 26 permet de coupler les deux moteurs. Les deux moteurs sont disposés dans une enceinte insonorisée 34 fixée à l'avant du bâti 8. La carte électronique 30 peut également être comprise dans l'enceinte 34. La face avant de l'enceinte 34 comporte une ouverture 36, représentée en pointillés. L'ouverture 36 est prévue pour être obturée par une porte transparente 38, non représentée. Les bornes de commande du moteur 18 et de la carte électronique 30 sont reliées à un dispositif de commande 22 classique fixé au bâti 8 à l'extérieur de l'enceinte 34. Les gaz produits par le fonctionnement du moteur 26 sont expulsés dans l'enceinte 34. Figure 2 schematically shows a front view of a bench 24 according to the present invention. The bench 24 comprises a single-cylinder combustion engine 26 provided with an injector 28 and fixed to a frame 8. The injector 28 receives the fuel necessary for the operation of the engine 26 from a reservoir not shown. An electronic card 30 designed to vary the operating conditions of the injector, is connected to the control terminals of the injector 28. The axis of an electric motor 32 also fixed to the frame 8, is integral with a wheel 18. A belt 20 stretched between the wheel 18 and a wheel 12 connected to the motor shaft 26 allows to couple the two motors. The two motors are arranged in a soundproof enclosure 34 fixed to the front of the frame 8. The electronic card 30 may also be included in the enclosure 34. The front face of the enclosure 34 has an opening 36, shown in dashed lines. The opening 36 is intended to be closed by a transparent door 38, not shown. The control terminals of the motor 18 and of the electronic card 30 are connected to a conventional control device 22 fixed to the frame 8 outside the enclosure 34. The gases produced by the operation of the motor 26 are expelled into the pregnant 34.

La figure 3 représente de manière schématique une vue de côté en coupe selon un plan B-B du banc d'essai 24 de la figure 2. La face avant de l'enceinte 34 est inclinée de manière à permettre un accès plus facile aux éléments du banc lorsque la porte transparente 38 est ouverte. La face arrière de l'enceinte comprend un ventilateur 40 et une ouverture liée à un tuyau d'évacuation 42. FIG. 3 schematically represents a side view in section along a plane BB of the test bench 24 of FIG. 2. The front face of the enclosure 34 is inclined so as to allow easier access to the elements of the bench. when the transparent door 38 is open. The rear face of the enclosure comprises a fan 40 and an opening connected to a discharge pipe 42.

Le ventilateur 40 est prévu pour produire à l'intérieur de l'enceinte 34 une circulation d'air 44 propre à refroidir le moteur et à évacuer les gaz d'échappement produits par le fonctionnement du moteur 26. La porte 38 est prévue pour fermer l'enceinte 34 de manière étanche. Lorsqu'elle est fermée, l'enceinte 34 empêche egalement les utilisateurs du banc d'entrer en contact avec parties brûlantes du moteur 26 ou les parties mobiles dangereuses des moteurs en fonctionnement. En outre, la taille de l'enceinte 34 la circulation d'air 34 créée par le ventilateur 40 sont choisies de manière que les gaz d'échappement produits le fonctionnement du moteur 26 sont suffisamment refroidis pour ne plus être dangereux lorsqu'ils sont évacués par 42. Ainsi, le tube 42 peut être un tube souple classique facile à manipuler et qui peut être approché sans danger les utilisateurs du banc. L'enceinte 34 est également choisie de manière à garantir que ses parois extérieures ne s'échauffent pas manière dangereuse lors du fonctionnement du banc. The fan 40 is designed to produce inside the chamber 34 a circulation of air 44 able to cool the engine and evacuate the exhaust gases produced by the operation of the engine 26. The door 38 is designed to close the enclosure 34 in a sealed manner. When closed, the enclosure 34 also prevents users of the bench from coming into contact with hot parts of the motor 26 or the dangerous moving parts of the engines in operation. In addition, the size of the enclosure 34 airflow 34 created by the fan 40 are chosen so that the exhaust gases produced the operation of the engine 26 are sufficiently cooled to no longer be dangerous when they are evacuated Thus, the tube 42 may be a conventional flexible tube that is easy to handle and that can be safely approached by the users of the bench. The chamber 34 is also chosen so as to ensure that its outer walls do not heat up dangerously during operation of the bench.

En outre, le moteur électrique de charge 32, sensiblement de même puissance que le moteur 26, peut avoir une taille suffisamment réduite pour qu'il soit alimenté directement le secteur. Selon un avantage de la présente invention, la taille réduite des moteurs 26 et 32 rend le 24 léger, maniable et peu coûteux. Un tel banc d'essai peut avantageusement être placé sur une table classique ou même une table roulante. In addition, the electric charging motor 32, substantially of the same power as the motor 26, can be of sufficiently small size that it is powered directly to the mains. According to an advantage of the present invention, the reduced size of the motors 26 and 32 makes the light, handy and inexpensive. Such a test bench can advantageously be placed on a conventional table or even a trolley.

Un autre avantage de la présente invention est que, en enfermant le moteur 26 dans une enceinte insonorisee, réalise un banc d'essai très peu bruyant. Another advantage of the present invention is that, by enclosing the motor 26 in a soundproof enclosure, provides a very low noise test bench.

Un autre avantage de la présente invention que, en disposant les moteurs 26 et 32 dans une enceinte fermée, on réalise un banc d'essai qui ne présente aucun danger pour ses utilisateurs. Another advantage of the present invention is that, by placing the motors 26 and 32 in a closed chamber, a test bench is created which presents no danger for its users.

Un autre avantage de la présente invention que, en utilisant un moteur à injection de faible puissance, on réalise un banc d'essai qui dégage une quantité de gaz d'échappement faible par rapport aux moteurs utilisés dans bancs classiques. En outre, les gaz d'échappement étant refroidis préalablement à leur évacuation, ils représentent une Bene minime pour les utilisateurs du banc. Les avantages susmentionnés de la présente invention sont tout particulièrement utiles dans le cadre d'un banc d'expérimentation d'un moteur. En effet, dans ce cas, on fait souvent fonctionner le moteur dans des conditions pour lesquelles il n'est pas prévu. Le moteur se révèle alors particulièrement bruyant et polluant. Another advantage of the present invention is that, by using a low power injection engine, a test bench is produced which releases a small amount of exhaust gas compared to the engines used in conventional benches. In addition, the exhaust gases being cooled prior to their evacuation, they represent a Bene minimal for users of the bench. The aforementioned advantages of the present invention are particularly useful in the context of an experimental bench of an engine. Indeed, in this case, the engine is often operated under conditions for which it is not provided. The engine is particularly noisy and polluting.

Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les pièces mises en mouvement lors du fonctionnement du moteur peuvent être marquées de manière que leurs mouvements soient facilement observables à travers la paroi transparente de l'enceinte 34, par exemple sous un éclairage stroboscopique. Selon une variante de réalisation, l'ensemble de l'enceinte 34 peut être réalisé en un matériau transparent. Selon une variante de réalisation, l'enceinte 34 peut comporter des capteurs destinés à vérifier que la porte 38 est bien fermée. De tels capteurs de sécurité peuvent agir sur les commandes envoyées par le dispositif 22 de manière à empêcher toute mise en fonctionnement des moteurs 32 et 26 tant que la porte 38 est ouverte.Of course, the present invention is susceptible of various variations and modifications which will be apparent to those skilled in the art. In particular, the parts set in motion during operation of the motor can be marked so that their movements are easily observable through the transparent wall of the enclosure 34, for example under stroboscopic lighting. According to an alternative embodiment, the entire enclosure 34 may be made of a transparent material. According to an alternative embodiment, the chamber 34 may include sensors for verifying that the door 38 is closed. Such safety sensors can act on the commands sent by the device 22 so as to prevent any operation of the motors 32 and 26 as long as the door 38 is open.

Claims (8)

REV'ELMICATIONSREV'ELMICATIONS 1. Banc d'essai d'un moteur à injection comprenant un moteur ' explosion (26) à quatre temps muni d un dispositif d'injection de carburant (28, 30) et un moteur électrique de charge (32) couplé mécaniquement au moteur à explosion, caractérisé en ce que le moteur à explosion est un moteur monocylindre, les deux moteurs sont placés dans une enceinte fermée (34), des moyens de ventilation (40) sont prévus pour forcer dans 'enceinte une circulation d'air (44) propre à évacuer notamment les gaz d'échappement du moteur à explosion.A test bench for an injection engine comprising a four-stroke explosion engine (26) having a fuel injection device (28, 30) and an electric charge engine (32) mechanically coupled to the engine characterized in that the combustion engine is a single-cylinder engine, the two engines are placed in a closed chamber (34), ventilation means (40) are provided for forcing into the chamber a circulation of air (44). ) able to evacuate in particular the exhaust gases of the combustion engine. 2. Banc d'essai selon la revendication caractérisé en ce que le moteur de charge (32) sert à entraîner le moteur à explosion au démarrage.2. Test bench according to claim characterized in that the load motor (32) serves to drive the engine explosion at startup. 3 Banc d'essai selon la revendication caractérisé en ce qu au moins une paroi de l'enceinte (38) est transparente.3 test bench according to claim characterized in that at least one wall of the enclosure (38) is transparent. 4. Banc d'essai selon la revendication caractérisé en ce le moteur de charge (32) est commandable de manière à représenter une charge variable pour le moteur à explosion.4. Test bench according to the claim characterized in that the load motor (32) is controllable so as to represent a variable load for the internal combustion engine. 5. Banc d'essai selon la revendication , caractérisé en ce l'enceinte (34) est insonorisée.5. Test bench according to the claim, characterized in that the enclosure (34) is soundproofed. 6. Banc d'essai selon la revendication caractérisé en ce le moteur de charge (32) est alimenté sur le secteur.6. Test stand according to claim characterized in that the charging motor (32) is powered on the sector. 7. Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce l'enceinte est munie d'une porte ) permettant d'accéder aux éléments du banc.7. Test bench according to claim 1, characterized in that the enclosure is provided with a door) for accessing the elements of the bench. 8. Banc d'essai selon la revendication caractérisé en ce que les gaz d'échappement du moteur à explosion sont évacués du banc au moyen d'un tuyau souple (42).8. Test bench according to the claim characterized in that the exhaust gas of the internal combustion engine is removed from the bench by means of a hose (42).