Динамометрические стенды Теория

Методы измерения момента и мощности двигателя

Проблема тестирования двигателей внутреннего сгорания является достаточно сложной. Для правильного замера мощности и момента вращения необходимо учитывать ряд факторов. В зависимости от цели и способа использования динамометрических стендов, можно выделить три принципиальных решения – инерционный замер (во время ускорения), мощностной замер (под нагрузкой – во время ускорения), замер с равновесием сил (торможение). Производимые нами динамометрические стенды могут работать во всех трех конфигурациях – в зависимости от их опций и оборудования. Динамометрические стенды, оборудованные электромагнитным тормозом или тормозами, называются мощностными динамометрическими стендами. Динамометрические стенды, работающие в инерционном режиме, не оборудованные тормозом, называются инерционными динамометрическими стендами. Внимание: все предлагаемые нами динамометрические стенды без исключения оборудованы подъемниками для снятия автомобиля с роликов и тормозами для блокировки роликов, поэтому не следует путать тормозов для блокировки роликов с электромагнитным тормозом.

Инерционный замер (метод замера применяется на динамометрических инерционных и мощностных стендах)

Инерционный замер заключается в следующем: автомобиль разгоняется на динамометрическом стенде, а затем выжимается сцепление, и движение колес автомобиля замедляется до полной остановки без использования тормозов. Нагрузками на двигатель являются: масса роликов, сопротивление качению и сопротивление приводного механизма. Время замера – это около 10-30 секунд максимальной нагрузки и несколько минут свободного качения на стенде до полной остановки. Мощность и момент измеряются как функции ускорения автомобиля на роликах (мощность, момент на колесах), а также его торможения (мощность и момент потерь). Их сумма является результатом, представляющим мощность и момент двигателя.

Инерционный замер имеет несколько существенных преимуществ в сравнении с замером под нагрузкой:

• более короткий интервал полной нагрузки – более безопасно для двигателя,
• не требует дорогостоящих систем для охлаждения автомобиля – достаточно среднего вентилятора,
• является более точным методом, поскольку  тензометр тормоза, ограниченная управляемость тормозом и его термика ухудшают точность во время замера под нагрузкойt.

Инерционный замер имеет также несколько недостатков:

• very powerful turbine engines can require a big load for correct boosting up. The braked dyno doesn't have this problem - it is possible to increase the load freely, only slightly worsening the accuracy.
• The inertial dyno doesn't allow for examining the car at constant rpm.

Process of the measurement on inertial dyno runs as follows:

• автомобиль заезжает на динамометрический стенд. Подъемник опускает его на ролики, разблокировав их,
• автомобиль устанавливается по оси, а затем крепиться ремнями к измерительному стенду,
• исследуется передаточное отношение коробки передач и привода – это можно выполнить несколькими способами. Информация вводится в программу динамометрического стенда. Включаются вентиляторы охлаждения,
• необходимо убедиться, что температура двигателя является соответствующей, затем водитель разгоняет автомобиль на выбранной ним передаче до необходимых оборотов (обычно – это так называемая «отсечка»),
• водитель выжимает сцепление, оставляя включенной передачу. Динамометрический стенд замедляет движение до полной остановки. Результат измерения выводится на экран. Тюнер может анализировать полученные результаты (мощность, момент вращения, сопротивление механизмов и качения, мощность на колесах, результаты измерительных приборов, которыми оборудован стенд и т. п.) в зависимости от оборотов.

Замер в режиме динамической нагрузки (этот замер возможен на мощностных динамометрических стендах)

Замер в этом режиме выполняется так же, как и в инерционном режиме, с той только разницей, что электромагнитный тормоз симулирует большую нагрузку. Коэффициент нагрузки – это процентное значение, которое пользователь устанавливает в программе диностенда.

Замер в режиме динамической нагрузки имеет несколько существенных преимуществ в сравнении с инерционным замером:

• пользователь может самостоятельно выбирать нагрузку в зависимости от типа и мощности исследуемого двигателя,
• возможность увеличения времени измерения,
• возможность подобрать соответствующую нагрузку для мощных  турбодвигателей, для правильной „постройки” наддува.

Последовательность процесса замера в режиме динамической нагрузки:

• в режиме динамической нагрузки, перед началом замеров необходимо в программе диностенда установить дополнительную нагрузку (то есть увеличить мнимую инерцию диностенда с помощью электромагнитного тормоза, воздействующего на автомобиль в степени, не уравновешивающей его момента вращения). Это позволяет точно подобрать нагрузку, соответствующую мощности двигателя, напр., для правильной „постройки” и удержания наддува,
• процедура соответствующего измерения, после определения коэффициента нагрузки, протекает так же, как и в случае инерционного режима.

Замер под нагрузкой при постоянных оборотах (этот замер возможен на мощностных динамометрических стендах)

Замер под нагрузкой при постоянных оборотах заключается в уравновешивании силы тяги автомобиля с помощью электромагнитного тормоза и вычислении мощности двигателя на основании данных с тензометра (датчика силы). Время измерения – приблизительно 10 секунд при полной нагрузке (для стабилизации оборотов и считывания результатов) для каждой измерительной точки (конкретно выбранного значения оборотов).

Замер под нагрузкой при постоянных оборотах – преимущества и недостатки:

Учитывая, что замер мощности двигателя на диностенде с тормозом (под нагрузкой в режиме уравновешивания силы тяги) имеет большую погрешность, однако позволяет удерживать автомобиль на необходимой скорости – чаще всего применяется для форсированных испытаний  двигателей и силовых агрегатов. Динамометрические стенды, оборудованные тормозом, приобретают фирмы, которые испытывают новые системы управления или впрыска топлива, создают гоночные двигатели. Большим преимуществом такого диностенда является то, что на нем можно в режиме реального времени настраивать автомобиль в конкретных точках, хотя следует принимать во внимание существующие ограничения, особенно температурные. Автомобиль под полной нагрузкой вырабатывает наибольшую мощность для выбранных оборотов, а, следовательно, вырабатывает большое количества тепла. К сожалению, в результате такой работы двигатель нагревается и изменяет свои параметры (уменьшается его коэффициент полезного действия), несмотря на интенсивное охлаждение. Ни один вентилятор не в состоянии заменить воздушного канала с потоком воздуха около 200 км/ч – поскольку именно в таком «канале» движется быстро едущий автомобиль. Соответствие реальным условиям эксплуатации автомобиля сохраняется всего на протяжении нескольких десятков секунд при полной нагрузке. Такой режим замеров предусматривает использование хороших методов испытаний, эффективное охлаждение и четкое выполнение операций оператором.

Последовательность процесса замера в режиме постоянных оборотов:

• оператор устанавливает в программе измерительные точки, в которых происходит стабилизация оборотов,
• водитель разгоняет автомобиль, до упора нажимая на педаль газа (если замер должен выполняться при полностью открытой дроссельной заслонке). Динамометрический стенд автоматически увеличивает нагрузку до тех пор, пока обороты автомобиля не достигнут заданного значения, и автомобиль не будет ни ускоряться, ни тормозить. Значение мощности, вычисленное на основании показаний тензометра, выводится на экран в режиме реального времени. Тюнер может делать изменения во время замеров и тотчас же наблюдать эффекты на экране.