TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Transkript

1

2 LABORATOŘE POHONNÝCH JEDNOTEK Budova L, 1PP MECHANICKÁ DÍLNA Obrábění, svařování, montáž POWER- TRAIN 3385 ZKUŠEBNA ČÁSTÍ VOZIDEL A MOTORŮ Schenck WT190 SKLAD měřidel SKLAD měřících přístrojů VELÍN KOBEK POWER-TRAIN A MOTORŮ Schenck WT kw 3387 MEZ 235 SKLAD PLYNŮ VELÍN válcové brzdy HALA PRO PŘÍPRAVU VOZIDEL A MOTORŮ VÁLCOVÉ BRZDY Moderní laboratoře pohonných jednotek s plochou 818 m 2 byly vybudovány v rámci projektu OP VaVpI, OP 1.2. Regionální VaV Centra s názvem Centrum pro nanomateriály, pokroč. Pracovníci laboratoře jsou součástí: - multidisciplinárního výzkumě-vývojového kolektivu Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace - vědecko-pedagogického kolektivu Fakulty strojní. SKLAD MOTORŮ A PŘEVODOVEK LEGENDA TRAS: HLAVNÍHO VSTUPU A VÝSTUPU OSOB MATERIÁLU NOUZOVÉHO VSTUPU A VÝSTUPU OSOB TRANSPORTU MATERIÁLU HAVARIJNÍ ÚNIK OSOB Hlavním cílem a aktivitou laboratoře je výzkum a vývoj ekologických pohonných jednotek s optimalizací přenosu a přeměny energie pro dopravu, mobilní stroje a energetická zařízení.

3 LABORATOŘE POHONNÝCH JEDNOTEK Budova L, 1PP MECHANICKÁ DÍLNA Obrábění, svařování, montáž POWER- TRAIN 3385 ZKUŠEBNA ČÁSTÍ VOZIDEL A MOTORŮ Schenck WT190 SKLAD měřidel SKLAD měřících přístrojů VELÍN KOBEK POWER-TRAIN A MOTORŮ Schenck WT kw SKLAD MOTORŮ A PŘEVODOVEK 3387 MEZ 235 SKLAD PLYNŮ VELÍN válcové brzdy HALA PRO PŘÍPRAVU VOZIDEL A MOTORŮ VÁLCOVÉ BRZDY Odborným zaměřením nové moderní laboratoře je experimentální výzkum a vývoj pohonných jednotek pro dopravu a průmysl zaměřený na: 1.Ekonomicko-emisní vlastnosti zážehových a vznětových spalovacích motorů na kapalná paliva (klasická a alternativní - benzín, nafta, metylestery rostlinných olejů, butanol, metanol, etanol), plynná paliva (LPG, CNG, vodík) a jejich směsi pro pohonné jednotky v dopravě, v pracovních strojích a energetických zařízeních. 2.Převodové řetězce přenosu energie v klasickém i hybridním uspořádání spalovacího motoru, elektromotoru, palivového článku, akumulátoru, elektrolyzéru a koly vozidla, resp. náhonu pracovního stroje. 3.Vybrané skupiny příslušenství a konstrukční skupiny motoru a vozidla, zejména na: vstřikovače typu Common Rail pro plynná a kapalná paliva, prvky pro snížení pasivních odporů motorů a převodů, systémy směrového řízení vozidel apod. Zkušebnické vybavení laboratoře LPJ: 4 motorová stanoviště (700, 240, 190 a 150 kw), vozidlová emisní válcová zkušebna 4 x 2 (100 kw), flexibilní powertrain (500 kw) 4x4 se 4 výkonnými elektrickými dynamometry. Speciální zkušební stanice pro výzkum a řešení vybraných problémů na vozidlech a vozidlových motorech. Speciální měřicí technika v laboratoři LPJ: vizualizační technika spalovacího procesu ve válci motoru, HW a SW pro vysokotlakou a nízkotlakou indikaci průběhů tlaků ve válci motoru a v palivového systému, sestavy emisních analyzátorů, spektrometr horkých výfukových plynů, ředící tunel a klasifikátor velikosti pevných částic, měřicí systémy s automatizovaným sběrem dat pro měření na motorech a vozidlech.

4 Asynchronní dynamometr ASD 235 M250 Optimalizace parametrů i při nestacionárních stavech, dlouhodobé nestacionární testy typů TAXI spalovacích motorů do výkonu do 235 kw Zkušebna ebna motorů Maximální výkon: 235 M250 kw Maximální moment: 600 Nm Maximální otáčky: min -1 Setrvačná hmotnost rotoru 0,17 kg.m 2 Snímač momentu měřící přírubou T10 s rozsahem a přesností 0,25%. Teplotní stabilizace provozních médií motoru (voda, olej a palivo motoru) Ovládání brzdy zařízením Simatic s řídícím a měřícím systém CMSW 32.2WS pod OS Windows Diagnostický SW DiagRA-DA Paliva: (benzin, nafta, LPG, 20 a 200 bar CNG a CH 2 ) Systém regulace výměny vzduchu a odsávání výfukových spalin Měření spotřeb paliva Micro Motion CMF010M a PLU Pierburg. Blow by meter AVL 442. Bezpečnostní systémy umožňující nepřetržitý provoz Zabezpečení utajení před třetími osobami.

5 Vířivý dynamometr Schenck WT 190 Optimalizace parametrů, dlouhodobé testy životnosti a spolehlivosti typů DL-1, TWP, SRT, PZD a spotřeb oleje testem Ebby, spalovacích motorů do výkonu do výkonu 190 kw Maximální výkon: 190 kw Maximální moment: 600 Nm Maximální otáčky: min -1 Setrvačná hmotnost rotoru 0,17 kg.m 2 Snímač síly Wagenzelle U2A/200 kg HBM Wagentechnik Teplotní stabilizace provozních médií motoru Ovládání brzdy zařízením X-act s řídícím a měřícím systém CMSW 32.2WS pod OS Windows Diagnostický SW DiagRA-DA Paliva: (benzin, nafta, LPG, 20 a 200 bar CNG, CH 2 ) Systém regulace výměny vzduchu a odsávání výfukových spalin Měření spotřeb paliva Micro Motion CMF010M a AVL Dynamic fuel meter 733 S. Blow by meter AVL 442. Bezpečnostní systémy umožňující nepřetržitý provoz Zabezpečení utajení před třetími osobami. Zkušebna ebna motorů

6 Vířivý dynamometr Schenck WT 150 Optimalizace parametrů, speciální měření parametrů spalování a emisí, dlouhodobé testy spalovacích motorů do výkonu do výkonu 132 kw Zkušebna ebna motorů Maximální výkon: 132kW Maximální moment: 350 Nm Maximální otáčky: min -1 Setrvačná hmotnost rotoru 0,17 kg.m 2 Snímač síly Wagenzelle U2A/200 kg HBM Wagentechnik Teplotní stabilizace provozních médií motoru Ovládání brzdy zařízením Simatic s řídícím a měřícím systém CMSW 32.2WS pod OS Windows Paliva: (benzin, nafta, LPG, 20 a 200 bar CNG, CH 2 ) Systém regulace výměny vzduchu a odsávání výfukových spalin Měření spotřeb paliva Micro Motion CMF010M a AVL Dynamic fuel meter 733 S. Blow by meter AVL 442. Bezpečnostní systémy umožňující nepřetržitý provoz Zabezpečení utajení před třetími osobami.

7 Hydraulická brzda Schenck D 700 Optimalizace parametrů, speciální měření spalování, vstřikování a emisí, dlouhodobé testy spalovacích motorů o výkonu kw Zkušebna ebna motorů Maximální výkon: 700 kw Maximální moment: Nm Maximální otáčky: 7500 min -1 Setrvačná hmotnost rotoru 0,3 kg.m 2 Snímač síly Teplotní stabilizace provozních médií motoru Ovládání brzdy X-act s řídícím a měřícím systém pod SW Control Web Paliva: (benzin, nafta, LPG, 20 a 200 bar CNG, CH 2 ) Systém regulace výměny vzduchu a odsávání výfukových spalin Měření spotřeb paliva PLU Pierburg. Blow by meter AVL 442. Bezpečnostní systémy umožňující nepřetržitý provoz Zabezpečení utajení před třetími osobami.

8 Zařízen zení powertrain 4x4 Zkušebna ebna vozidel Optimalizace parametrů převodového hnacího ústrojí automobilu, speciální měření účinností, dlouhodobé testy kompletních hnacích agregátů 4x4. 4x2 vozidel do výkonu 136 kw, resp. 111 kw na kolo. 2ks Dynamometr 136 ADG 288WP - první osa Parametry: 136kW / 500min -1 / 2598Nm 120 kw / 2600 min -1 / 440 Nm Maximální otáčky: 3000 min -1 Měřící příruba: 5 knm, ±0,1% Moment setrvačnosti rotoru: 6,3 kg.m 2 2ks Dynamometr 111 ADG 286WP - druhá osa Parametry: 111 kw / 500 min -1 / 2120 Nm 80 kw / 2600 min -1 / 294 Nm Maximální otáčky: 3000 min -1 Měřící příruba: 3 knm, ±0,1% Moment setrvačnosti rotoru: 5,2 kg.m 2 Teplotní stabilizace provozních médií motoru Ovládání brzdy řídicím systém PLC Simatic S7-300 a programovým prostředím LabView Paliva: (benzin, nafta, LPG, 20 a 200 bar CNG, CH 2 ) Systém regulace výměny vzduchu a odsávání výfukových spalin Bezpečnostní systémy umožňující nepřetržitý provoz Zabezpečení utajení před třetími osobami.

9 Válcová brzda Froude Consine V 6000 Měření jízdních a emisních parametrů vozidel 4x2 do výkonu 100 kw. Zkušebna ebna vozidel Maximální výkon: 100 kw Maximální trakční síla 3000 N Maximální testovací rychlost 200 km/h Průměr válců 1,219 m Hmotnost vozidla kg Systém regulace výměny vzduchu a odsávání výfukových spalin Zabezpečení utajení před třetími osobami. Hmotnostní měření částic Měření plynných surových a ředěných emisí systémem CVS a shromažďovaných ve vacích. V roce 2014 bude dokončena reinstalace a modernizace novým systémem řízení a vyhodnocování naměřených dat.

10 8-kanálový lový Indimetr AVL 619 s příslup slušenstvím Přístrojestroje Indikace dynamických průběhů tlaků ve válcích motorů, ve vstřikovacích systémech pro zážehové i vznětové motory 8 vstupních kanálů monitorování průběhů tlaků vysokotlakou indikací - do 25 MPa ve válci s analýzou průběhu parametrů spalování, - do 300 MPa v palivových systémech common-rail monitorování průběhů tlaku v sacím i výfukovém potrubí nízkotlakou indikací vyhodnocovací SW AVL Concerto se statistickým zpracováním Příklad: indikace tlaků ve 3 válcích 3 režimy

11 Přístrojestroje AVL VisioScope,, AVL VisioFEM s příslup slušenstvím Zařízení umožňuje zobrazit a opticky sledovat děje ve spalovacím prostoru, v sacím i výfukovém potrubí zážehových a vznětových motorů. součástí je optické měřící zařízení pro měření teplot kamerové systémy PixelFly a Dicam Pro modulové koncepce systému lze využít pro: - analýzu homogenního hoření plamene - sledování dějů v sacím potrubí - sledování průběhu teplot ve výfukovém potrubí - synchronizaci s indikačními systémy Příklad: optimalizace trysky pro vstřikování kapalného LPG do sání zážehového motoru.

12 Přístrojestroje Mobilní FT-IR IR spektrometr Nicolet Antaris IGS Vhodný pro dynamická měření koncentrace plynných látek v horkých výfukových plynech spalovacích motorů. spektrální rozsah cm -1 analytický systém s rozlišením 0,5 cm -1 rychlost měření 80 spekter s -1 možnost měření desítek složek současně vyhodnocovací SW RESULT TM, OMNIC Spektrometr TSI 3090 Vhodný pro klasifikaci pevných částic ve výfukových plynech spalovacích motorů. 32 měřicích kanálů rozsah měření velikosti částic 5,6 560 nm online vyhodnocování pomocí SW EEPS TM

13 Přístrojestroje Hmotový spektrometr model H SENSE Vhodný pro monitorování koncentrace vodíku ve výfukových plynech spalovacích motorů. Micro Motion Elite CMF 010 Nejpřesnější hmotnostní měření spotřeby plynných a kapalných paliv spalovacích motorů. limit detekce : ppm 0,1 100% obj. rychlost detekce: 4 Hz přesnost: < 1ppm Coriolisův průtokoměr maximální rozsah kg.h -1 dynamické měření průtoku

14 Měřící ústředna MGCplus (fy HBM) Přístrojestroje vzorkovací frekvence 2400 Hz v 8-mi kanálovém provedení snímání: napěťových signálů -10 až +10 V proudových signálů 4 až 20 ma frekvenčních signálů teplot pomocí termočlánků teplot pomocí odporových snímačů snímače točivého momentu v rozsahu do 5 Nm, 10 Nm, 50 Nm, 100 Nm, 250 Nm

15 Měření pasivních odporů protáčen ením Zkušebn ební stanice Laboratoř LPJ disponuje zkušební stanicí pro měření mechanických ztrát protáčením (regulovaný hnací elektromotor 28kW/6000 1/min, snímač točivého momentu T10F s rozsahem 50 Nm a citlivostí ±0,01%). Automatická regulace nastavených (zvolených) teplotních stavů chladicí vody (35-90 C) a mazacího oleje ( C) při měření zajišťuje vždy stejné podmínky při měření. Na stanici lze měřit protáčením mechanické ztráty jak samostatných konstrukčních skupin, tak celé sestavy motoru. Při měření motoru jsou aparaturou AVL L 442 měřeny profuky a z vyhodnocení změřených průběhů tlaku ve válci protáčeného motoru (vysokotlaké indikace) lze odečíst termodynamické ztráty a stanovit tak skutečné třecí ztráty v motoru. Všechna data z měření na stanici jsou systémem automatizovaného sběru dat zaznamenávána měřicí ústřednou. Ukázka z měření pasivních odporů hřídelových těsnění Ukázka z měření pasivních odporů a profuků povlakovaných pístních kroužků na motoru EA111.03E

16 Zkušebn ební stanice Stanice pro zkoušen ení vysokotlakých vstřikova ikovačů paliva využití pro 1 4 vstřikovače maximální systémový tlak 180 MPa nastavování parametru vstřiku možnost měření dynamických změn měření: průtoku paliva těsnosti vstřikovačů teplot diferencí tlaku hmotnostního množství zdvihu jehly

17 Měření Experimentáln lní zjišťov ování momentu setrvačnosti tělesa t (agregátu) Na pracovišti byla vyvinuta metodika měření k určení momentů setrvačnosti, polohy těžiště a hmotnosti agregátu. Pro určení momentů setrvačnosti byla užita nepřímá metoda měřením doby kmitu tělesa zavěšeného na jednovláknovém (torzním) závěsu. Při návrhu metodiky měření byl dán velký požadavek na přesnost měření. Z tohoto důvodu bylo naměřeno vždy více hodnot a k určení elipsoidu setrvačnosti byla použita aproximace pomocí metody nejmenších čtverců. Metodika byla ověřena při měření několika agregátů, či motorů v některých případech pro více variant uspořádání příslušenství motoru. Měření se provádělo vždy bez náplní, tj. bez oleje a chladící kapaliny. Pozn.: Verifikace měření byla provedena s využitím pomocných rámů, tvarově jednoduchého tělesa a napříč uloženého polotovaru. Relativní chyba mezi hodnotami naměřenými a vypočtenými CAD programem byla u všech kontrolovaných momentů setrvačnosti do 2.5 %. Navržená metoda měření dokázala odhalit i poměrně malý rozdíl v měření příslušenství agregátu. Například bylo možno sledovat změnu při odebrání filtru sání motoru, který tvořil 0.9% celkové hmotnosti agregátu.