Hamownia dla badaczy, studentów i klientów

Fot. Politechnika Wrocławska

Od lipca tego roku Zakład Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Politechniki Wrocławskiej dysponuje nowoczesną hamownią do pomiaru mocy oraz momentu obrotowego silników samochodowych i motocyklowych.

Urządzenie to służyć będzie pracownikom uczelni do badań naukowych i zajęć dydaktycznych, a w przyszłości również klientom zainteresowanym kontrolą osiągów rozmaitych pojazdów. Do grona tych ostatnich z pewnością należeć będą specjaliści z warsztatów wykonujących gruntowne naprawy układów napędowych w samochodach i motocyklach. Dlatego w niniejszym artykule prezentujemy szerzej parametry techniczne i walory użytkowe hamowni podwoziowej Maha LPS 3000 4x4 zainstalowanej już w laboratorium Politechniki Wrocławskiej.

Hamownia jako urządzenie diagnostyczne

Stan techniczny napędu każdego pojazdu wyposażonego w silnik spalinowy można ocenić między innymi na podstawie ilości zużywanego paliwa oraz składu wytwarzanych spalin badanego za pomocą warsztatowego analizatora. Jednak pomiary te wykonywane w warsztacie naprawczym lub stacji kontroli pojazdów odnoszą się tylko do biegu jałowego silnika, a więc nie informują o jego pracy w rzeczywistych warunkach drogowych. Ich adekwatną symulację zapewnia natomiast hamownia podwoziowa, na której mierzyć można aktualną moc silnika i jego moment obrotowy, zużycie paliwa oraz dokładnie ustalać skład spalin w czasie symulowanych obciążeń.

Na omawianej hamowni podwoziowej Maha LPS 3000 4x4, będącej badawczym stanowiskiem rolkowym, można przeprowadzać według określonych norm lub założeń badawczych pomiary mocy i momentu, w tym również maksymalnych ich wartości występujących bądź na wale korbowym silnika, bądź na kołach napędowych pojazdu. Możliwe jest także badanie strat mocy metodą porównawczej analizy wyników kilku (do trzech) pomiarów. W trakcie badań mogą być prowadzone dodatkowe pomiary takich parametrów, jak np. prędkość obrotowa wału korbowego, temperatury silnika, jego otoczenia, zasysanego powietrza i smarującego go oleju oraz ciśnienie atmosferyczne i wilgotność powietrza.

Na stanowisku mogą być też wykorzystywane urządzenia dodatkowe, jak analizator spalin lub dymomierz oraz urządzenie do pomiaru zużycia paliwa.

Wszystkie uzyskiwane wyniki dają się wyrażać w postaci liczbowej i graficznej, zarówno wyświetlanych na monitorze, jak i w formie wydruków, w tym także w korelacji z dodatkowymi trzema parametrami mierzonymi poprzez złącze OBD pojazdu (w przypadku silnika wysokoprężnego mogą to być np.: krzywa zadymienia, wartość współczynnika k i wartość emisji CO) oraz z oznaczeniem punktów przekroczenia wartości granicznych. Istnieje możliwość przesyłania uzyskanych danych do innych programów w postaci numerycznej. Dostępna jest również funkcja przeliczania jednostek mocy (kW/PS/KM), a także uzyskanej wartości mocy według norm: DIN70020, EWG 80/1269, ISO 1585, JIS D 1001, SAE J 1349.

Budowa stanowiska badawczego LPS 3000

W skład tego urządzenia (patrz: zdjęcie) wchodzą następujące zespoły:

dwie osie z rolkami napędzanymi przez koła badanego samochodu (1) (jedna do badań modeli z napędem przednim, druga dla pojazdów z napędem tylnym, obie dla napędów 4x4);
dwa hamulce elektrowirowe (po jednym dla każdej osi z rolkami), symulujące obciążenia napędu samochodów osobowych oraz dostawczych o dmc do 3,5 t (2);
sterowany pilotem układ hydrauliczny (3) dostosowujący pozycję przedniej osi stanowiska do rozstawu osi badanego pojazdu (jest to bardzo ważne przy diagnozowaniu pojazdów z napędem na obie osie);
moduł sterujący wraz z komputerem, monitorem i drukarką kolorową A4 (4);
skrzynka przyłączeniowa do pobierania sygnałów z zewnętrznych urządzeń pomiarowych, pomiaru temperatury oleju w silniku, pomiaru temperatury powietrza zasysanego, oraz z interfejsem OBD;
system pneumatycznego podnoszenia i opuszczania progów przejazdowych między rolkami (z własną sprężarką);
wentylator wymuszający ruch powietrza chłodzącego pojazd (5);
wentylator wyciągowy do spalin (z jednej lub dwu rur wydechowych) (6);
przystawka do badania motocykli, (niewidoczna na ilustracjach);
komplet pasów mocujących (7).

Sposób prowadzenia badań

Pojazd przeznaczony do badań musi mieć poprawne ciśnienie w ogumieniu kół oraz właściwą geometrię układu jezdnego. Opony trzeba też skontrolować pod kątem ewentualnych uszkodzeń, prawidłowego zamocowania ciężarków wyważających i kamyków tkwiących w bieżniku. Nie należy badać pojazdów z ogumieniem zimowym, wyścigowym, regenerowanym. Pojazd powinien być zamocowany na stanowisku (od przodu i od tyłu) specjalnymi pasami (7), stanowiącymi wyposażenie hamowni, co zabezpiecza go przed ruchami poprzecznymi i pionowymi ("falowaniem") podczas pomiaru.

Po podłączeniu koniecznych urządzeń dodatkowych do tak przygotowanego samochodu uruchamia się jego silnik dla uzyskania wymaganej temperatury oleju. Jeśli zadaniem pomiaru jest ustalenie zależności momentu obrotowego i mocy silnika uzyskanych na kołach napędowych, oraz strat mocy w układzie napędowym od prędkości jazdy samochodu, badanie rozpoczyna się po przekroczeniu prędkości 47 km/h przy wciśniętym do oporu pedale przyspieszenia i włączonym biegu bezpośrednim.

Po osiągnięciu maksymalnej prędkości obrotowej silnika rozłącza się sprzęgło i czeka na samoczynne zatrzymanie się układu jezdnego. Na monitorze i ewentualnym wydruku uwidocznione zostają wartości badanych wielkości w postaci liczbowej oraz graficznych wykresów, z podaniem, przy jakich prędkościach obrotowych występują.

Wyniki dla określonych pomiarów oznacza się przy tym skrótami, np.: pomiar mocy według normy = P_norm, moc na wale silnika = P_Mot, moc na kołach napędowych = P_koła, straty mocy = P_straty, moment obrotowy według normy = M_norm.

Komputerowy wydruk końcowego protokołu z przeprowadzonych badań

Wartości mocy podawane są w koniach mechanicznych z angielskim ich oznaczeniem BHP oraz w kilowatach [kW], a momenty obrotowe – w niutonometrach [Nm].

Po zakończonym badaniu należy pozostawić silnik do ochłodzenia na wolnych obrotach, wyłączając nadmuch powietrza chłodzącego pojazd. Następnie odłączyć od samochodu wszystkie urządzenia dodatkowe i pasy mocujące oraz podnieść progi między rolkami dla swobodnego zjazdu ze stanowiska.

Leszek Stricker, Wojciech Ambroszko

Politechnika Wrocławska