Способ приработки двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

 

Использование: двигателестроение, в частности приработка двигателей внутреннего сгорания при их изготовлении. Сущность изобретения: способ приработки двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что двигатель подвергают холодной обработке и на холостом ходу, а затем устанавливают орган топливоподачи в положение 80% от максимального и после разгона двигателя до частоты вращения, соответствующей максимальному крутящему моменту, производят нагружение таким образом, чтобы компенсировать приращение частоты вращению вала двигателя относительно заданного (n_Мmax), вызванного приработкой сопряжений двигателя. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит прирабатываемый двигатель и нагрузочное устройство, состоящее из асинхронного электродвигателя, соединенного с двигателем, и жидкостный реостат, с которым связан исполнительный механизм по нагрузке, датчик частоты вращения, установленный на валу между ДВС и асинхронным электродвигателем, блоки сравнения по частоте вращения и току, первый входом связан с датчиком частоты вращения, а выходом - с исполнительным механизмом по нагрузке, второй входом соединен с асинхронным электродвигателем, а выходами - с жидкостным реостатом и исполнительным механизмом по частоте вращения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано для приработки двигателей внутреннего сгорания (ДВС) при их изготовлении.

Известен способ приработки ДВС /1/, заключающийся в том, что запускают двигатель, затем изменяют частоту вращения и момент нагрузки вала двигателя по линейному закону до достижения их номинальных значений, весь процесс приработки разбивают на равные по времени отрезки, в каждом из которых частоту вращения и нагрузочный момент изменяют по линейному закону во времени таким образом, что в целом процесс приработки двигателя выполняется по закону, описываемому кусочно-линейной функцией, причем на каждом отрезке времени параметры температуры поверхностей трущихся сопряжений и толщина масляного слоя приближаются к предельно допустимым значениям.

Однако известный способ приработки имеет следующие недостатки: для осуществления способа предварительно необходимо проводить эксперимент для определения коэффициентов кусочно-линейной функции; требуется точное соблюдение режима приработки, в противном случае значительно увеличивается время приработки из-за наступления жидкостного трения или наступает разрушение поверхностей трения при трении без смазки; требуется сложное оборудование, которое содержит программный модуль, изготовленный на основе логических элементов.

Известно устройство для реализации вышеописанного способа, которое содержит нагрузочное устройство, подключенное к испытуемому двигателю, датчики частоты вращения и нагрузочного момента, вычитающие элементы, исполнительные механизмы по частоте вращения и нагрузке двигателя, блок управления, выполненный в виде программного модуля.

Данное устройство требует точной настройки программного модуля осуществления способа приработки ДВС.

Изобретение направлено на повышение эффективности приработки путем сокращения продолжительности и повышения качества процесса.

Решение поставленной задачи достигается тем, что двигатель подвергают холодной приработке, приработке на холостом ходу, а затем устанавливают орган топливоподачи в положение 80% от максимального и после разгона двигателя до частоты вращения, соответствующей максимальному крутящему моменту, производят нагружение таким образом, чтобы компенсировать приращение частоты вращения вала двигателя относительно заданного (n_Мmax), вызванного приработкой сопряжения двигателя.

Способ отличается от прототипа тем, что двигатель подвергают холодной приработке, приработке на холостом ходу, а затем проводят приработку под нагрузкой в режиме граничного трения, поддерживая частоту вращения максимального крутящего момента, изменяя нагрузку на валу в зависимости от степени приработки трущихся поверхностей.

Устройство отличается от прототипа тем, что в нем отсутствуют программный модуль, датчик нагрузки и вычитающий элементы, в конструкцию дополнительно введены блоки сравнения по частоте вращения и силе тока в цепи нагрузки.

На фиг. 1 представлена зависимость изменения M_кр (крутящего момента) и n (частоты вращения) в ходе приработки ДВС, на фиг. 2 - функциональная схема устройства для приработки ДВС в условиях граничного трения.

Сущность предлагаемого способа приработки заключается в автоматическом поддерживании режима приработки при граничном трении. Способ осуществляется следующим образом.

Двигатель подвергают холодной приработке и на холостом ходу с целью подготовки трущихся поверхностей для восприятия значительных нагрузок, и для их прогрева. Затем подают питание на схему устройства для реализации способа приработки и открывают дроссельную заслонку на 80% так как в конце приработки ДВС должен нагружаться не более чем на 80% Изменение частоты вращения коленчатого вала и крутящего момента по мере приработки будет происходить согласно зависимости (фиг. 1).

После разгона двигателя до n_Мmax исполнительный механизм устройства по нагрузке будет увеличивать нагрузку на коленчатом валу ДВС до тех пор, пока не установится n_Мmax (частота вращения максимального крутящего момента).

Приработка при частоте вращения n_мmax будет проходить в условиях граничного трения, так как при этой частоте вращения на детали цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма действуют максимальные газовые и значительные инерционные нагрузки.

Приработка трущихся поверхностей вызовет уменьшение потерь на трение и неплотностей в цилиндро-поршневой группе. Это будет сопровождаться увеличением частоты вращения коленчатого вала при фиксированном положении дроссельной заслонки. Рост частоты вращения вызовет увеличение масляного слоя и соответственно будет уменьшать интенсивность приработки.

Значение толщины масляного слоя будет изменяться по следующим зависимостям: S_нач = S²_нач/4δ, где d диаметр вала, мм; n частота вращения вала, c^-1; η динамическая вязкость масла, Па·с; k удельное давление вала на подшипник, Па; C коэффициент формы подшипника;
δ суммарная высота микронеровностей, мм.

Возвращение режима приработки двигателя в условиях максимальной интенсивности (граничного трения) осуществляется увеличением тока в обмотке нагрузочного генератора, то есть увеличением нагрузки на валу и снижением частоты вращения вала ДВС на уровень n_Мmax.

Циклы возрастания частоты вращения вала по мере приработки сопряженных поверхностей и адаптивного увеличения нагрузки продолжаются до окончания приработки, момент которой будет определяться величиной тока в нагрузочном устройстве, при этом двигатель должен развивать крутящий момент не менее 80% от максимального значения.

Устройство (фиг. 2), реализующее предложенный способ, содержит прирабатываемый двигатель 1 и нагрузочное устройство, состоящее из асинхронного электродвигателя 2, соединенного с двигателем, и жидкостной реостат 7, с которым связан исполнительный механизм по нагрузке 4 (электропривод электродов реостата), датчик частоты вращения 3, установленный на валу между ДВС 1 и асинхронным электродвигателем 2, блоки сравнения 5 и 6 по частоте вращения и току, первый входом связан с датчиком частоты вращения 3, а выходами с исполнительным механизмом по нагрузке 4, второй входом соединен с асинхронным электродвигателем 2, а выходом с жидкостным реостатом 7 и исполнительным механизмом по частоте вращения 8.

Устройство работает следующим образом. После приработки на холостом ходу включают устройство и открывают дроссельную заслонку (перемещают рейку ТНВД) на 80% при помощи исполнительного механизма по частоте вращения 8. По мере разгона коленчатого вала двигателя сравнивающее устройство 5 сравнивает текущее значение частоты вращения с заданным (n_Мmax) и при n>n_Мmax подает сигнал на исполнительный механизм по нагрузке 4 на погружение электродов жидкостного реостата 7, то есть создание нагрузки на валу двигателя 1. Нагружение двигателя продолжается до стабилизации частоты вращения на уровне n_Мmax.

По мере приработки трущихся поверхностей происходит увеличение частоты вращения вала двигателя и исполнительный механизм по нагрузке 4 по сигналу от блока сравнения 5 донагружает двигатель до установления частоты вращения n_Мmax. Сравнивающее устройство 6 сравнивает текущее значение силы тока в цепи нагрузки с заданным I_пр и при I≥I_пр дает сигнал на исполнительный механизм по частоте вращения 8 на отключение двигателя. Значение силы тока I_пр в сравнивающем устройстве 6 устанавливается в зависимости от марки двигателя и должно соответствовать нагрузке на двигатель, при которой он развивает крутящий момент, равный 0,8 Мmax.

Изобретение позволяет сократить время приработки за счет адаптивного управления режимов с учетом технического состояния каждого конкретного двигателя. Кроме того, предлагаемое устройство проще прототипа по конструкции, поскольку не имеет программного модуля, хотя не менее эффективно позволяет решать задачу адаптивного управления приработкой ДВС. Конструкция устройства позволяет автоматизировать режим приработки.

Формула изобретения

1. Способ приработки двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что запускают двигатель, затем изменяют частоту вращения и момент нагрузки вала двигателя по линейному закону до достижения их номинальных значений, весь процесс приработки разбивают на равные по времени отрезки, в каждом из которых частоту вращения и нагрузочный момент изменяют по линейному закону во времени таким образом, что в целом процесс приработки двигателя выполняется по закону, описываемому кусочно-линейной функцией, причем на каждом отрезке времени параметры поверхностей трущихся сопряжений и толщина масляного слоя приближаются к предельно допустимым значениям, отличающийся тем, что двигатель подвергают холодной приработке, приработке на холостом ходу, а затем устанавливают орган топливоподачи в положение 80% от максимального и после разгона двигателя до частоты вращения, соответствующей максимальному крутящему моменту, производят нагружение таким образом, чтобы компенсировать приращение частоты вращения вала двигателя относительно заданного (n_Мmax), вызванного приработкой сопряжений двигателя.

2. Устройство для приработки двигателя внутреннего сгорания, содержащее нагрузочное устройство, подключенное к двигателю, датчик частоты вращения, исполнительный механизм по частоте вращения связан с двигателем, исполнительный механизм по нагрузке, выход которого связан с нагрузочным устройством, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены блоки сравнения по частоте вращения и силе тока в цепи нагрузки, вход блока сравнения по частоте вращения связан с датчиком частоты вращения, а выходы соединены с исполнительным механизмом по нагрузке, блок сравнения по силе тока установлен в электрической цепи нагрузки и выход связан с исполнительным механизмом по частоте вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2