Динамометричний стенд
Динамометричний стенд - що це? Які існують динамометричні стенди?
Динамометричний стенд – це установка для зняття силових характеристик двигуна. Такі установки існують для випробування як двигуна окремо від транспортного засобу (моторний стенд), так і у складі автомобіля, мотоцикла, карта тощо (колісний або барабанний стенд). Колісні стенди мають більш широке поширення через свою універсальність, тому ми і зупинимося на їх розгляді. Стенди поділяються на три типи: інерційний, навантажувальний та комбінований.
Розглянемо кожен із цих типів докладніше.
Інерційний стенд— є конструкцією, що складається з просторової рами, на яку встановлюється і закріплюється випробуваний транспортний засіб. На рамній осі вільно обертаються один, два, чотири або більше масивних металевих барабана. Кількість барабанів залежить від сфери застосування стенду — для мотоцикла вистачить і одного, а для повнопривідного автомобіля необхідно не менше чотирьох. Транспортний засіб встановлюється таким чином, щоб його провідні колеса могли обертатися разом із барабанами. Далі запускається двигун, включається передача (зазвичай вища), колеса починають обертати барабани стенда. За законами фізики, тіло, що обертається, має момент інерції, що перешкоджає збільшенню кутової швидкості обертання. Простіше кажучи, у нашому випадку чим більше буде маса барабанів і їх розмір, тим важче буде двигуну їх розкрутити. Ви відкриваєте «газ» на вищій передачі, і двигун якийсь час розкручує колесо з барабаном з малих обертів до максимальних. Решта виконує комп'ютер: маючи незмінний момент інерції барабанів, інформацію з датчика швидкості їх обертання і часу, витраченого нарозкручування (яке назад пропорційно крутний момент двигуна) комп'ютер обчислює крутний момент двигуна. Далі за нехитрою формулою з моменту обчислюється потужність, будуються графіки.
Переваги інерційного стенду – простота (і дешевизна) конструкції, калібрування стенду, можливість розрахунку втрат на тертя у трансмісії. Можливість оцінки якості складання двигуна або ступінь обкатаності двигуна.
До недоліків можна віднести відсутність роботи в статичному режимі (на постійних оборотах, моменті), при збільшенні потужності двигуна падає точність вимірювання (через зменшення часу розкручування).
Навантажувальний стенд— є конструкцією схожою з інерційним стендом, різниця полягає в тому, що барабани мають масу відмінну від попереднього, а «гальмує» двигун спеціальний керований пристрій. Воно може бути електричним, гідравлічним або фрикційним. Управління здійснюється комп'ютером таким чином, щоб змусити двигун працювати на постійних обертах за певних відкриттів дроселя. Такий статичний метод роботи з двигуном дозволяє найтонше налаштувати системи живлення та запалювання, вивчити процеси, що відбуваються в моторі. Хочеться згадати ще одну цікаву опцію для такого типу стендів, яка має набути широкого поширення в майбутньому — це спеціальний електромотор. Керуючи ним, можна не гальмувати, а навпаки, обертати двигун через трансмісію. В даний час вводять більш жорсткі норми на токсичність викидів, і виробники змушені доводити налаштування двигунів практично до досконалості. Досліджуються не тільки потужні режими, але й такі, як наприклад, рух транспортного засобу накатом із закритим дроселем (режим примусового холостого ходу абогальмування двигуном). Саме цей режим можна змоделювати на стенді з можливістю зворотного розкручування двигуна. Таким чином, налаштовуються системи рециркуляції відпрацьованих газів, підбирається момент запалення при ПХХ, момент включення подачі палива для впевненого переходу двигуна на холостий хід, настроюється робота клапана холостого ходу.
До переваг навантажувальних стендів можна віднести: отримання точних результатів у всьому діапазоні потужності і моменту, на який розрахований стенд, можливість «гарячої» обкатки двигуна.
А недоліками можна вважати складну конструкцію, розміри, вартість і необхідність розсіювання енергії, що утворюється в результаті гальмування двигуна, складності для виміру втрат на тертя.
Комбінований стенд- є ні що інше, як симбіоз інерційного та навантажувального стендів. Комбінований стенд має всі плюси обох типів стендів, і позбавлений їх недоліків, за винятком, природно, дорожнечі та складності конструкції.
Комбінований стенд у комплекті з швидкодіючою вимірювальною технікою та високопродуктивними системами вентиляції та наддуву свіжого повітря дозволяє найбільш повно вивчити та налаштувати двигун.
Які дані можна отримати на динамометричному стенді? У чому полягає робота на динамометричному стенді?
Динамометричний (потужний) стенд дозволяє зняти такі характеристики, як крутний момент і потужність двигуна. Але найголовніше, цей стенд — інструмент, який дозволяє створити умови наближені до реальних умов експлуатації.
У той час як одні люди почали випускати екіпажі, що саморухаються, інші люди спантеличилися поліпшенням їх характеристик. Нині ринок тюнінгових деталей величезний. В будь-якийМайстерні, що хоч трохи поважає себе, Вам запропонують встановити нестандартні глушники, фільтри, поршні, розподільники тощо, але фахівців, які вміють правильно налаштовувати «вінегрет», що вийшов, — одиниці, і якщо згадати історію українського авто і мотоспорту, саме, ці люди частіше всього досягали успіху. Не маючи під рукою професійного вимірювального обладнання, технічно грамотні люди навчилися більш-менш точно регулювати якість повітряно-паливної суміші, орієнтуючись за кольором нагару на свічці, відносного покращення/погіршення динаміки, звуків та інших непрямих ознак, але щодо налаштування параметричної карти запалювання , то тут без динамометричного стенду та електроніки гарного результату не досягти! Можна лити паливо у двигун відрами, але при цьому не знімати повну потужність. Налаштування кута запалювання ведеться постійно, роблячи виміри моменту, що крутить, в потрібному діапазоні оборотів і постійно «слухаючи» двигун апаратурою, яка розпізнає детонацію, одного з найбільш згубних процесів для мотора. На додаток до всього, наближаючись до межі виникнення детонації в кожній режимній точці, добре переконатися в тому, що є невеликий запас для непередбачених обставин, як-от: перегрів, низько-октанове паливо. Все це досить складно, навіть маючи професійну вимірювальну апаратуру, налаштування сучасних високофорсованих двигунів немислиме.
Так ось, стенд дає нам можливість збирати дані, за певних умов роботи двигуна не виходячи з приміщення та відносної безпеки. Погодьтеся, досить важко створити в нашому реальному міському житті умови, щоб, наприклад, мотоцикл «летів» на повному «газі» при 12000 об/хв на вищій передачі, і зовсім незрозуміло, як при цьому зніматипараметри двигуна. Таким чином, маючи вимірювальну апаратуру і, маючи динамометричний стенд, ми можемо отримувати будь-які параметри роботи двигуна в різних умовах. На підставі знятих параметрів можна визначити, де потрібно зробити корекцію подачі палива або кута випередження запалення, задіяти будь-які допоміжні пристрої двигуна (включити/вимкнути PowerJet, керувати «потужними» клапанами тощо), рухати обмежувач обертів.
У великих дослідницьких компаніях динамометричні стенди вміщені у спеціальні камери, в яких можна створювати різноманітні кліматичні умови для випробувань двигунів. Наприклад, при екстремально низьких або високих температурах навколишнього повітря, підвищеному чи зниженому тиску різної вологості.