Для точного определения уровней выбросов токсичных компонентов с отработавшими газами легкового автомобиля, он должен пройти испытания в стандартизированных условиях. Для этого используется испытательный бокс, в котором осуществляется точное воспроизведение заданных условий движения.
Автомобиль размещается своими ведущими колесами на специальных беговых барабанах (так называемый «Стенд с беговыми барабанами»), сопротивление вращению которых может регулироваться, моделируя затраты его мощности на трение качения и аэродинамическое сопротивление.
Гидротормоза, работающие на принципе вихревых токов (индукторные), и электротормоза позволяют моделировать усилия, которые воздействуют на автомобиль за счет качения колес и аэродинамического сопротивления движению. При этом создаются соответствующие тормозные усилия, зависящие от скорости движения (сопротивление роликов вращательному движению). Быстродействующие муфты различных размеров применяются для соединения инерционных масс с роликами, что позволяет имитировать массу самого автомобиля. На результаты испытаний влияют условия окружающей среды: влажность воздуха, температура и атмосферное давление.
Необходимое количество инерционных масс подключается для имитации массы автомобиля. Охлаждение обеспечивается вентилятором, располагаемым на небольшом расстоянии от автомобиля. Замеры уровней выбросов базируются на использовании заданных режимов движения, которые реализуются в точно определенном ездовом цикле, включающем движение с различными скоростями, разгон, торможение двигателем, холостой ход. При этом забираются пробы отработавших газов для последующего анализа содержащихся в них токсичных компонентов.
Способы анализа (инфракрасные анализаторы для CO и CO2 пламенно-ионизационные для CH и хемилюминесцентные для NOx ) обеспечивают сопоставимость получаемых результатов. Способы сбора отработавших газов и последующего определения выбросов токсичных компонентов в значительной мере стандартизованы в разных странах, но ездовые циклы еще нет. В некоторых странах принятые нормы содержания токсичных веществ в отработавших газах дополняются предельными значениями потерь топлива на испарение в системе питания двигателя.
Источник статьи: http://carspec.info/stend-s-begovymi-barabanami
Роликовые стенды
Роликовый стенд необходим для того, чтобы распознать такие проблемы, как — пониженная мощность, перегрев, выполнение нормативов экологичности и точность показаний спидометра. Роликовые стенды автомобилей могут быть выполнены как на базе гидравлического, так и токовихревого тормоза или машины переменного тока.
Компания Taylor Dynamometer производит роликовые стенды с 1963 года. Сегодня компания обладает самым большим в мире парком установленных усиленных роликовых стендов высокой мощности, и динамометры Taylor стали промышленным стандартом. Почему Taylor является мировым лидером в динамометрах ходовой части? Благодаря тому очевидному факту, что Taylor производит изделия высочайшего качества и надежности, обеспечивает техническую поддержку и обучение в течение уже более 40 лет. Сегодня компания Taylor посвятила себя удержанию своих клиентов на передовых рубежах, непрерывно развиваясь и создавая новые продукты и свойства. Taylor Dynamometer производит роликовый стенд для автомобилей от 50 л.с. до 1100 л.с. при 64 км/ч, на них возможно проводить испытания на скоростях до 190 км/ч.
Роликовый стенд с водяным тормозом
Стенды с беговыми барабанами на водяном тормозе хорошо подходят как для постоянных испытательных циклов, так и для переходных циклов в широком диапазоне испытаний средней и большегрузной автотранспортной техники.
Роликовые стенды с токовихревым тормозом
Беговые барабаны с токовихревым тормозом являются экономически выгодным устройством, которое не нуждается в системе рециркуляции воды для охлаждения. Это великолепное решение для быстрой диагностики и тестирования 1- и 2-осных грузовых автомобилей и автобусов. С помощью данных роликовых стендов можно проводить исследования в пределах мощности от 50 до 622 л. с. (37-464 кВт), а также определить параметры движения транспортного средства на скорости в 145 км/час.
Роликовые динамические стенды с тормозом на основе AC-машины
Беговые барабаны с одной/двумя ведущими осями с постоянной мощностью от 50 до 1,100 л.с. (от 37 до 820 кВт). Разработаны специально для тестирования средних и большегрузных транспортных средств, а также для исследования непрерывных режимов эксплуатации спецтехники на уровне мощности до 550 л. с. (410 кВт) на одну ось со скоростью 48 км/час.
Роликовые стенды автомобилей, которые ещё называют стенды с беговыми барабанами, измеряют мощность воздействия вращающейся поверхности роликов на колёса. Автомобиль закрепляется сверху роликовой системы и далее производятся непосредственные измерения.
Современные роликовые стенды автомобилей обладают улучшенным сцеплением и воспроизведением вращения в сравнении с использованием гладких и рифлёных роликов. Беговые барабаны для автомобилей могут быть как стационарными, так и мобильными и предоставлять намного больше параметров измерений, чем обороты в минуту, лошадиные силы, крутящий момент и т. д. Для современных и быстрореагирующих систем, малоинерционный испытательный стенд обеспечивает отличные возможности тестирования транспортного средства на гладких и ровных дорогах, трассах.
Существуют разные типы роликовых динамометрических стендов, которые устраняют пробуксовку колёс (характерно для старых типов стендов), передавая транспортному средству напрямую крутящий момент.
Автоматизированные стенды с беговыми барабанами включают имитацию выбросов автомобиля и гомологизацию топлива. В динамометрические системы также интегрируют функции сэмплирования выбросов, измерение параметров, скорость двигателя, управление нагрузкой, сбор данных и мониторинг условий безопасности. Как правило, эти тест-системы включают комплексное оборудование для отбора данных о выбросах (например, постоянное значение образцов и состав выхлопных газов от работающего двигателя) и пакеты детекторов-анализаторов. Эти анализаторы более чувствительны и быстрее в скорости считывания, чем типичные портативные анализаторы выхлопных газов. Время реакции менее одной секунды требует многих циклов испытаний. В различных конфигурациях с помощью широкополосного кислородного датчика можно настроить соотношение воздух-топливо в графическом режиме, а также количество оборотов в минуту.
В автоматизированных тестовых стендах часто применяется интеграция динамометрической системы управления с автоматическими калибровочными инструментами. В таких системах динамометрическая нагрузка и частота вращения двигателя изменяется в пределах рабочей кривой, изменяемые параметры работы мотора записываются автоматически в систему сбора данных. В дальнейшем анализ полученных данных можно применять для формирования калибровочной информации о двигателе с помощью программного обеспечения.
Обычно мощность передаваемая на задние колёса меньше на 15-20% от мощности, которая предоставляется от коленчатого вала или двигателя роликового динамометрического стенда. Это связано с трением и механическими потерями в узлах трансмиссии.
Источник статьи: http://blms.ru/rolikovye-stendy
Автомобильный справочник
для настоящих любителей техники
Испытания на токсичность отработавших газов на стенде с беговыми барабанами
Испытания двигателей на токсичность на стендах с беговыми барабанами выполняются как часть испытаний на соответствие техническим условиям для общей сертификации, а также на стадии разработки двигателей или иных компонентов. Они отличаются от испытаний, проводимых в процессе общего или частичного контроля качества с использованием, например, промышленной измерительной аппаратуры. Испытания на токсичность двигателей большегрузных грузовых автомобилей выполняются на стендах для испытаний двигателей.
Испытания на токсичность на стендах с беговыми барабанами выполняются на автомобилях. Используемые методы имеют целью в максимальной степени приблизить условия испытаний к реальным условиям дорожного движения. Измерения на стендах с беговыми барабанами дают следующие преимущества:
Повторяемость результатов, благодаря неизменным окружающим условиям;
Хорошая сравниваемость результатов благодаря тому, что предписанный цикл испытаний может быть выполнен независимо от интенсивности дорожного движения;
Возможность использования стационарной измерительной аппаратуры.
Выполнение испытаний
Общая настройка
Автомобиль устанавливается на стенд с беговыми барабанами, ведущими колесами на 6арабан (рис. «Измерение состава отработавших газов на стенде с беговыми барабанами» ). Это означает, что силы, воздействующие на автомобиль, т.е. моменты инерции, сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление должны моделироваться таким образом, чтобы количество выбросов, производимых во время испытаний на стенде, было сравнимо с количеством, производимым во время дорожных испытаний. Для этого на старых стендах использовались асинхронные электродвигатели, двигатели постоянного тока или даже электродинамические замедлители, генерирующие зависимые от скорости нагрузки, воздействующие на ролики. На более современных машинах для воспроизведения этой инерции применяются электрические маховики. На более старых испытательных стендах для моделирование массы автомобиля используются маховики различных размеров, присоединяемые к роликам при помощи быстродействующих соединительных муфт. Охлаждение обеспечивается вентилятором, располагаемым на небольшом расстоянии от автомобиля.
Выхлопная труба автомобиля герметично соединяется с системой сбора отработавших газов — система разбавления газов описана ниже. Здесь собирается часть отработавших газов. По окончании испытаний выполняется анализ отработавших газов на предмет содержания токсичных веществ (углеводородов, оксидов азота и оксида углерода), а также диоксида углерода (для определения расхода топлива).
После ввода в действие норм контроля токсичности отработавших газов предельное содержание твердых частиц было первоначально установлено только для автомобилей с дизельными двигателями. В течение нескольких последних лет законодатели начали распространять эти ограничения также на автомобили с бензиновыми двигателями.
Для определения содержания твердых частиц используется так называемый «смесительный канал», в котором создается высокая внутренняя турбулентность потока (число Рейнольдса > 40 000). Для вычисления количества выбросов в виде твердых частиц в зависимости от нагрузки также используются фильтры.
Кроме того, в исследовательских целях часть отработавших газов может непрерывно собираться в соответствующих точках системы выпуска отработавших газов автомобиля или смесительного канала для анализа концентраций различных токсичных веществ.
Цикл испытаний повторяется водителем на автомобиле. Требуемая и фактическая скорости движения отображаются на мониторе.
В некоторых случаях, с целью улучшения повторяемости результатов вместо водителя используется автоматическая система управления движением.
Наладка стенда для испытаний автомобилей с дизельными двигателями
Для определения количества выбросов, производимых автомобилями с дизельными двигателями, необходимо выполнить определенную переналадку испытательного стенда и в определенной степени изменить технологию измерений. Вся система отбора проб, включая измеритель концентрации углеводородов, должна быть нагрета до 190 °С. Это необходимо для того, чтобы предотвратить конденсацию углеводородов, которые имеют высокую точку кипения, или испарить углеводороды, которые уже сконденсировались на компонентах системы выпуска отработавших газов.
Система разбавленияотработавших газов
Наиболее распространенным методом сбора отработавших газов является процедура разбавления CVS (отбор проб при постоянном объеме). Впервые он был применен в США в 1972 году для легковых и малотоннажных грузовых автомобилей. С тех пор метод несколько раз модифицировался. Метод CVS используется также в некоторых других странах, например, в Японии. С 1982 года этот метод применяется также в Европе. Таким образом, на сегодняшний день этот метод сбора отработавших газов признан во всем мире.
Цели
При использовании метода CVS анализ состава отработавших газов выполняется только после окончания испытаний. При этом должны быть выполнены следующие требования:
Необходимо предотвратить конденсацию водяных паров, в противном случае будет иметь место потеря оксидов азота;
Необходимо предотвратить возникновение в собранных отработавших газах вторичных реакций.
Принцип методаCVS
Метод CVS заключается в следующем. Отработавшие газы от испытуемого автомобиля смешиваются в смесителе Mix-T или в смесительном канале с наружным воздухом в соотношении от 1:5 до 1.10 и откачиваются при помощи специальной системы насосов таким образом, что общий объемный расход отработавших газов и воздуха остается постоянным. Следовательно, расход добавочного воздуха зависит от моментального объемного расхода отработавших газов. Из потока разбавленных ОГ в один или более мешков непрерывно отбираются репрезентативные пробы. Во время наполнения мешков объемный расход газа постоянен. Следовательно, концентрация токсичных веществ в мешке для сбора проб по окончании заполнения идентична среднему значению концентрации токсичных веществ в разбавленных отработавших газах во время процесса наполнения мешков.
Во время наполнения мешков отработавшими газами также отбирается проба воздуха, предназначенного для разбавления, для определения концентрации в нем токсичных веществ.
Отбор проб отработавших газов в мешки производится в соответствии с фазами испытательного цикла (например, фаза ht испытательного циклаFTP75).
Массы токсичных веществ, произведенных во время испытаний, вычисляется, исходя из общего объема разбавленных отработавших газов и концентраций токсичных веществ в собранных отработавших газах и воздухе разбавления.
Системы разбавления газов
Для получения постоянного объемного расхода разбавленных отработавших газов существуют два альтернативных метода:
Метод PDP (объемный насос): используется роторно-поршневой вентилятор (воздуходувка Рутса);
Метод CFV (критический расход Вентури): в критическом состоянии используются трубка Вентури и стандартная воздуходувка.
Усовершенствования методаCVS
Разбавление отработавших газов вызывает снижение концентраций в них токсичных веществ, зависящее от степени разбавления. Концентрации некоторых токсичных веществ (в особенности углеводородных соединений) в разбавленных отработавших газах в некоторых фазах испытаний сравнимы с концентрациями в воздухе разбавления (или ниже), поскольку за последние годы содержание токсичных веществ в выбросах было значительно снижено в связи с введением в действие все более строгих норм. Это представляет собой проблему с точки зрения технологии измерений, поскольку разность двух значений имеет большое значение для определения количества выбросов. Еще одной проблемой является точность измерительной аппаратуры.
Решить указанные проблемы могут помочь следующие меры:
Снижение степени разбавления; при этом требуется принять меры к предотвращению образования конденсата, например, нагрева тех или иных секций системы разбавления отработавших газов, или осушения и нагрева воздуха разбавления (на автомобилях с бензиновыми двигателями);
Снижение и стабилизация концентраций токсичных веществ в воздухе разбавления, например, при помощи фильтров на основе активированного угля;
Оптимизация измерительной аппаратуры (включая системы разбавления), например, путем правильного выбора или предварительного кондиционирования материалов, надлежащей настройки системы или использования современной электронной контрольно-измерительной аппаратуры;
Оптимизация процессов, например, посредством специальных процедур продувки.
Система разбавления газовBagMiniDiluter
В качестве альтернативы для технологии CVS в США была разработана система разбавления отработавших газов нового типа под названием Bag Mini Diluter (BMD). Здесь часть потока отработавших газов разбавляется с постоянным соотношением сухим, нагретым и не содержащим токсичных веществ «нулевым газом», например, очищенным воздухом. Во время испытаний часть потока этих разбавленных отработавших газов собирается в мешки для отбора проб. По окончании испытаний выполняется анализ собранных проб.
В ходе этой процедуры разбавление отработавших газов производится не содержащим токсичных веществ «нулевым газом» Использование для разбавления очищенного от токсичных веществ газа имеет целью избежать необходимости в учете концентраций токсичных веществ в воздухе разбавления. Однако, по сравнению с методом CVS это требует более сложной процедуры, например, одними из требования являются определение объемного расхода (неразбавленных) отработавших газов и пропорциональный отбор проб.
Источник статьи: http://press.ocenin.ru/ispytaniya-na-toksichnost-otrabotavsh/
