Brake-динамометры

Испытания двигателя. Имитация тест-драйва на испытательном стенде.

Для проверки поведения двигателя на испытательном стенде в режиме имитации реального тест-драйва лучше всего использовать режим управления нагрузкой. Понятно, что, частота вращения и нагрузка двигателя при этом будут меняться во времени, поэтому контроллер должен быть программируемым или иметь функцию управления нагрузкой по сигналу напряжения, передаваемому на него от программируемого источника напряжения (то есть ЦАП). Обычно оператор получает «график скорости» (то есть скорость в зависимости от времени) в процессе теста и может видеть фактическую скорость двигателя. Его задача - поддерживать двигатель как можно ближе к рабочей (программной) скорости, насколько это возможно, в ходе испытаний с помощью обычной дроссельной заслонки. Эта задача может быть альтернативно более качественно выполнена если применить на испытательном стенде программируемый со входом по скорости контроллер дроссельной заслонки (аналогичный контроллеру динамометра) и с выходом на электрически управляемый привод дроссельной заслонки.

Пример испытания двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде
 

Чтобы проверить двигатель мотоцикла под нагрузкой и измерить его выходную мощность, он был подключен к измерителю мощности на испытательном стенде через приводной вал зубчатого колеса трансмиссии . Для контроля и измерения мощности двигателя использовался вихретоковый имитатор нагрузки. Измеритель мощности, являющийся основой испытательного стенда проверки мотоциклетного двигателя, состоит из приводного вала, вращающего диск с 60 зубцами/метками, и индукционный диск, как схематически показано на рисунке. Индукционный диск вращается внутри корпуса, который содержит электромагнитные катушки. Корпус свободно поворачивается вокруг вала. Повороту корпуса препятствует тензодатчик, соединенный с рамой двигателя. 

Схема расположения на испытательном стенде двигателя мотоцикла и измерителя мощности с вихретоковой нагрузкой. 
Ток, протекающий в катушках, вызывает силы сопротивления в индукционном диске, препятствующие вращению приводного вала. Реактивный крутящий момент, создаваемый в корпусе, измеряется тензодатчиком и записывается. Измеритель мощности получает сигнал с датчика скорости двигателя, и сравнивает его с заданным значением скорости, которое устанавливается с помощью лицевой панели контроллера динамометра или подачей внешнего напряжения. Если скорость вала больше, чем заданное значение скорости, ток в катушках увеличивается, увеличивая тем самым торможение на приводном валу и замедляя двигатель. Если скорость ниже скорости задатчика, ток в катушках уменьшается. В близи заданного значения контроллер выдает управляющий сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для катушек. Это позволяет контроллеру изменять нагрузку на двигатель, чтобы поддерживать заданную частоту вращения вала. Измеритель мощности с вихретоковой нагрузкой, рассчитан на 30 кВт и управляется простейшим контроллером.

Во время измерения мощности необходимо обеспечить достаточное количество охлаждающего воздуха для двигателя, чтобы избежать перегрева. Это было достигнуто большим вентилятором и раструбом, который обеспечивал поток воздуха над двигателем со скоростью примерно 40 км/час. Температура капота постоянно контролировалась с помощью термопары, чтобы убедиться, что он не перегрелся.

Тормозному устройству также требовалось охлаждения для рассеивания тепла, вырабатываемого индукционным диском и катушками. Это было обеспечено циркуляцией воды через корпус измерителя мощности через специальные трубки. Контроллер измерителя мощности может варьировать нагрузку на двигатель и измерять скорость и крутящий момент приводного вала. Обычно двигатель работал при заданной установке угла заслонки дросселя, и контроллер поддерживал постоянную скорость вала. Все измеренные данные были взяты с вала главной передачи трансмиссии. Эти числа могут быть преобразованы обратно в фактические характеристики двигателя путем деления крутящего момент на передаточное число и умножения скорости на передаточное число. Заметим, что здесь не учитывается эффективность трансмиссии, которая для типичного мотоцикла составляет около 90%. Все количественные данные о мощности и крутящем моменте, представленные здесь, являются необработанными числами, не скорректированными на потери в трансмиссии.
График мощности и крутящего момента, создаваемого двигателем, показан на рисунке. На этом графике показаны результаты нескольких различных тестов, выполненных на второй, третьей и четвертой передаче. Пиковая мощность составляет чуть более 5 кВт при 6000 об / мин, а максимальный крутящий момент составляет примерно 9 Нм при 4200 об / мин. Разброс результатов, полученных в разное время составляет порядка +/- 5% для мощности и крутящего момента для всех протестированных комбинаций.