Динамометрический стенд

From MotoWiki
Jump to: navigation, search

http://technika.multipass.ru/


Динамометрический стенд — что это? Какие динамометрические стенды существуют?

Динамометрический стенд — это установка для снятия силовых характеристик двигателя. Такие установки существуют для испытания как двигателя отдельно от транспортного средства (моторный стенд), так и в составе автомобиля, мотоцикла, карта и т. д. (колесный или барабанный стенд). Колесные стенды, имеют более широкое распространение из-за своей универсальности, поэтому мы и остановимся на их рассмотрении. Стенды делятся на три типа: инерционный, нагрузочный и комбинированный.

Рассмотрим каждый из этих типов подробнее.


Инерционный стенд — представляет собой конструкцию, состоящую из пространственной рамы, на которую устанавливается и закрепляется испытуемое транспортное средство. На рамной оси, свободно вращаются один, два, четыре или более массивных металлических барабана. Количество барабанов зависит от области применения стенда — для мотоцикла хватит и одного, а для полноприводного автомобиля необходимо не менее четырех. Транспортное средство устанавливается таким образом, чтобы его ведущие колеса могли вращаться вместе с барабанами. Далее запускается двигатель, включается передача (обычно высшая), и колеса начинают вращать барабаны стенда. По законам физики, вращающееся тело имеет момент инерции, препятствующий увеличению угловой скорости вращения. Проще говоря, в нашем случае, чем больше будет масса барабанов и их размер, тем труднее будет двигателю их раскрутить. Вы открываете «газ» на высшей передаче, и двигатель какое-то время раскручивает колесо(а) с барабаном(ами) с малых оборотов до максимальных. Все остальное выполняет компьютер: имея неизменный момент инерции барабанов, информацию с датчика скорости их вращения и времени, затраченного на раскрутку (которое обратно пропорционально крутящему моменту двигателя) компьютер вычисляет крутящий момент двигателя. Далее по нехитрой формуле из момента вычисляется мощность, строятся графики.

Преимущества инерционного стенда — простота (и дешевизна) конструкции, калибровки стенда, возможность расчета потерь на трение в трансмиссии. Возможность оценки качества сборки двигателя или степень обкатанности двигателя.

К недостаткам можно отнести — отсутствие работы в статическом режиме (на постоянных оборотах, моменте), при увеличении мощности двигателя падает точность измерения (из-за уменьшения времени раскрутки).


Нагрузочный стенд — представляет собой конструкцию схожую с инерционным стендом, разница заключается в том, что барабаны имеют массу отличную от предыдущего, а «тормозит» двигатель специальное управляемое устройство. Оно может быть электрическим, гидравлическим или фрикционным. Управление производится компьютером таким образом, чтобы заставить двигатель работать на постоянных оборотах при определенных открытиях дросселя. Такой статический метод работы с двигателем позволяет наиболее тонко настроить системы питания и зажигания, изучить процессы, происходящие в моторе. Хочется упомянуть еще одну интересную опцию для такого типа стендов, которая должна получить широкое распространение в будущем — это специальный электромотор. Управляя им можно не тормозить, а наоборот, вращать двигатель через трансмиссию. В настоящее время вводят все более жесткие нормы на токсичность выбросов, и производители вынуждены доводить настройки двигателей, практически, до совершенства. Исследуются не только мощностные режимы, но и такие, как например, движение транспортного средства накатом с закрытым дросселем (режим принудительного холостого хода или торможения двигателем). Именно, этот режим можно смоделировать на стенде с возможностью обратной раскрутки двигателя. Таким образом, настраиваются системы рециркуляции отработанных газов, подбирается момент зажигания при ПХХ, момент включения подачи топливо для уверенного перехода двигателя на холостой ход, настраивается работа клапана холостого хода.

К преимуществам нагрузочных стендов можно отнести: получение точных результатов во всем диапазоне мощности и крутящего момента, на который рассчитан стенд, возможность «горячей» обкатки двигателя.

А недостатками можно считать — сложную конструкцию, размеры, стоимость, и необходимость рассеивания энергии, образовывающейся в результате торможения двигателя, сложности для замера потерь на трение.


Комбинированный стенд — есть ни что иное, как симбиоз инерционного и нагрузочного стендов. Комбинированный стенд имеет все плюсы обоих типов стендов, и лишен их недостатков, за исключением, естественно, дороговизны и сложности конструкции.

Комбинированный стенд в комплекте с быстродействующей измерительной техникой и высокопроизводительными системами вентиляции и наддува свежего воздуха позволяет наиболее полно изучить и настроить двигатель.


Какие данные можно получить на динамометрическом стенде? В чем заключается работа на динамометрическом стенде?

Динамометрический (мощностной) стенд позволяет снять такие характеристики, как крутящий момент и мощность двигателя. Но, самое главное, этот стенд — инструмент, который позволяет создать условия приближенные к реальным условиям эксплуатации.

В то время как одни люди начали выпускать самодвижущиеся экипажи, другие люди озадачились улучшением их характеристик. В настоящее время рынок тюнинговых деталей огромен. В любой мало-мальски уважающей себя мастерской Вам предложат установить нестандартные глушители, фильтры, поршни, распредвалы и т. п., но специалистов, умеющих правильно настраивать получившийся «винегрет» — единицы, и если вспомнить историю российского авто и мотоспорта, именно, эти люди чаще всего добивались успеха. Не имея под рукой профессионального измерительного оборудования, технически грамотные люди научились более-менее точно регулировать качество воздушно-топливной смеси, ориентируясь по цвету нагара на свече, относительному улучшению/ухудшению динамики, звукам и другим косвенным признакам, но, что касается настройки параметрической карты зажигания, то здесь без динамометрического стенда и электроники хорошего результата не достичь! Можно лить топливо в двигатель ведрами, но при этом не снимать полной мощности. Настройка угла зажигания ведется постоянно, делая замеры крутящего момента в нужном диапазоне оборотов и постоянно «слушая» двигатель аппаратурой, которая распознает детонацию, одного из самых губительных процессов для мотора. Вдобавок ко всему, приближаясь к границе возникновения детонации в каждой режимной точке, хорошо бы убедиться в том, что есть небольшой запас для непредвиденных обстоятельств, как-то: перегрев, низко-октановое топливо. Все это достаточно сложно, даже располагая профессиональной измерительной аппаратурой, настройка современных высокофорсированных двигателей немыслима.

Так вот, стенд дает нам возможность собирать данные, при определенных условиях работы двигателя не выходя из помещения и в относительной безопасности. Согласитесь, достаточно тяжело создать в нашей реальной городской жизни условия, чтобы, например, мотоцикл «летел» на полном «газу» при 12000 об/мин на высшей передаче, и уж совсем непонятно, как при этом снимать параметры мотора. Таким образом, обладая измерительной аппаратурой и, имея динамометрический стенд, мы можем получать любые параметры работы двигателя в различных условиях. На основании снятых параметров можно определить, где нужно сделать коррекцию подачи топливо или угла опережения зажигания, задействовать какие-либо вспомогательные устройства двигателя (включить/выключить PowerJet, управлять «мощностными» клапанами и т. п.), двигать ограничитель оборотов.

В крупных исследовательских компаниях динамометрические стенды помещены в специальные камеры, в которых можно создавать разнообразные климатические условия для испытаний двигателей. Например, при экстремально низких или высоких температурах окружающего воздуха, повышенном или пониженном давлении, различной влажности.