Aktuális cikkek

A Nyíregyházi Egyetem féktermének bemutatása

A Nyíregyházi Egyetem motorfékterme 2009-ben lett beüzemelve (1. ábra). A fékteremben egy vízhűtéses örvényáramú dízelmotor fékezésére alkalmas fékgép került elhelyezésre kiszolgáló berendezéseivel.

1. ábra – A Nyíregyházi Egyetem fékterme

1. ábra – A Nyíregyházi Egyetem fékterme

A fékgép vezérlése elektronikusan CAN busz rendszeren keresztül a fékterem melletti kezelőhelyiségből (2. ábra) történik. A terhelés szabályozását a fékgépet irányító program végzi, amelynek segítségével beállíthatók a mérési munkapontokhoz kapcsolódó fordulatszámok. A fékpad alap légrugókkal van alátámasztva, amely a terhelés függvényében szabályozva mindig vízszintezett helyzetben van az alátámasztó légrugók nyomásszabályozásának eredményeképpen.

2. ábra – A vezérlőterem

2. ábra – A vezérlőterem

A fékgép terhelő nyomatékát a karon elhelyezett erőmérő cellán keresztül lehet mérni. A motor és a fékgép hűtővize soros vízkörbe van kötve. A motor hűtővíz-hőmérsékletét a beállított előremenő és visszatérő vízből egy keverőszelep állítja be a motor kezelési utasítása szerinti értéknek megfelelően. A hőleadás a féktermen kívül elhelyezett hűtőtoronyban valósul meg.

A motorok felfogatására egy univerzális motorfelfogó állvány szolgál, amellyel a motor egytengelyűsége és kétirányú vízszintessége is beállítható. A motorok felfogatása az állványra gumibakokon keresztül történik az üzemi rezgések csillapítása céljából.

A gázkar mozgatása folyamatos állítási lehetőség mellett elektromosan történik.

A terem hőmérsékletét befúvó-elszívó rendszerű ventilátorok légszállítással szabályozzák egy minimális terem depressziót biztosítva, ha a mérés folyamatában zártak a terem ajtói.

A motor levegőellátása állandó beépített légszűrőn keresztül történik. A hőmérsékletre szabályozott teremből biztosított a levegőellátás, amihez a szellőztetési rendszer biztosítja a friss levegőt.

A hajtóanyag ellátását a termen kívül 4 m magasan elhelyezett ejtőtartály biztosítja megfelelő csővezetéken keresztül. Ebbe az útba van beépítve a fogyasztásmérő, amely tömegméréssel adja meg az elfogyasztott gázolaj mennyiségét. A mérési ciklusokon kívüli üzemanyag-ellátás az ejtőtartályból közvetlen odavezetéssel van biztosítva. A gázolaj feltöltése kézi hajtású szivattyúval történik.

3. ábra – A JD 4045HL480 típusú motor

3. ábra – A JD 4045HL480 típusú motor

A fogyasztási jellemzők megállapítása a tömegmérés eredményéből kerül kiszámításra a mérőrendszer számítógépes programjával. A füstgáz elvezetése egy szigetelt kéményen keresztül ellennyomás szabályozásával lehetséges. A motor és a kémény közötti kapcsolt hőálló flexibilis cső biztosítja. A CAN adatátviteli rendszer 300 db adatátvitelt képes megvalósítani. Az egyes feladatok csoportokat alkotó mérőrendszerekbe vannak foglalva.

A mérések objektivitása érdekében a motor által beszívott levegő hőmérséklete szabályozható (a turbó után). A gázolaj hőmérséklete szintén szabályozható teljes üzemi fordulatszám-tartományban, a 88/77/EGK tanácsi irányelvek alapján.

A működtető program alkalmas több mérési adat tárolására, diagramos feldolgozásra vagy internetes adattovábbításra. A mérőprogram alkalmas programozott és manuális mérési feladat elvégzésére.

A mérőrendszer kiépítettségének  bemutatása

A méréseket a 4. ábrán látható mérőrendszer kiépítettségével végezzük, majd pedig a kapott jeleket az arra alkalmas számítógépes rendszer segítségével alakítjuk át és értékeljük ki.

4. ábra – A mérőrendszer felépítése

4. ábra – A mérőrendszer felépítése

  • t1 – olajhőmérséklet-mérő
  • t2 – hűtővíz be
  • t3 – hűtővíz ki
  • t4 – friss levegő be
  • t5 – turbótöltőből kilépő levegő hőmérséklete
  • t6 – levegő-levegő visszahűtő utáni levegő hőmérséklete
  • t7 – levegő-víz visszahűtő utáni levegő hőmérséklete
  • t8 – gázolaj-hőmérséklet
  • p1 – olajnyomás
  • p2 – füstgáz ellennyomás
  • p3 – szívási nyomás
  • p4 – feltöltési nyomás
  • l1 – légszűrő
  • K – füstérték-mérő
  • M – minta a füst összetételhez
  • T – töltés állítás
  • FM – fogyasztásmérő
  • Ko – turbókompresszor

A mérésekhez használt motor bemutatása

A Nyíregyházi Egyetem tulajdonát képezi egy John Deere gyártmányú dízelmotor (3. ábra), amelynek jellemzői az alábbiak:

Gyártási hely: Moline (Franciaoszrág)
Típusjele: JD 4045HL480
Gyártási kódszáma: CD4045L045325
Névleges motorteljesítménye: 104 kW (139 LE)/2400 f/min
Legnagyobb nyomatéka: 480 Nm/1600 f/min
Feltöltési rendszere: Borg Warner gyártmányú változó geometriájú turbófeltöltés, visszahűtött levegőbevezetés, elektronikus vezérlés esetén EGR rendszerű füstgáz visszavezetés, maximális feltöltési nyomás 1,3 bar
Hengerelrendezése: 4 hengeres álló kivitelű, nedves persely megoldás
Henger/löket méretek: Ø 106 mm L = 127 mm
Lökettérfogata: 4,5 ℓ
Kompresszióviszony: 19,0:1
A motor befoglaló méretei: 

  • hossza:    860 mm
  • szélessége:    612 mm
  • magassága:    1039 mm

A motor súlya: 491 kg
Környezetvédelmi megfelelősége: TIER 3 követelmények kielégítése. A Common Rail rendszer befecskendezési nyomása változtatható, maximálisan 1975 bar kétfázisú befecskendezéssel
Levegőellátó rendszere: 

  • függő elhelyezésű szelepek
  • 2 db szívószelep
  • 2 db kipufogószelep

oldalt elhelyezett vezérmű tengelyről vezérelve, a 2 db szívó és a 2 db kipufogószelep egy-egy szelep-emelőszárral van mozgatva himbán keresztül
Hűtési rendszere: Kétvízkörös, termosztát szabályozású. A hűtővíz üzemi hőmérséklettartománya 82-95 °C.
Olajozási rendszere: nyomóolajozású

  • üzemi olajnyomása: 1,5 – 3,5 bar
  • használt olaj minősége: John Deere 10 W 30

A motor fajlagos fogyasztásával kapcsolatos mérések mérőrendszerei

A motor olajozási rendszere

Ebben a körben a motor olajnyomását és annak hőmérsékletét mérjük. A nyomás mérésére a motor olajnyomás-mérő csatlakozójánál van kialakítva egy mérési hely, s az így mért olajnyomás a fékgép berendezés jelátalakítóján keresztül a kijelző monitoron állandóan ellenőrizhető, illetve az adatátviteli és rögzítő rendszer meghatározott időnként eltárolja a mért adatokat. Az eltárolt adatok a motor fordulatszámának függvényében numerikus adathalmazban vagy jelleggörbeként (phat = f(n) megjeleníthetők.

A motorolaj hőmérsékletét a fékgép rendszerébe beintegrált hőmérsékletméréssel az olajnyomáshoz hasonlóan folyamatosan mérhető. Feldolgozása az olajnyomáshoz hasonlóan történik. A mérések idejére a motorhoz JD 10 W 30 típusjelű olajat használunk. A motorolaj szűrőjét az olajcserével egyidőben cseréljük.

A hajtóanyag-ellátás és fogyasztásmérés

A fékteremben a fékezendő motor hajtóanyaga egy 4 m magasan elhelyezett 300 ℓ-es tartályban van tárolva. A mérés az ENERGOTEST gyártmányú tömegmérő rendszerrel történik, amelynek kalibrálása ± 0,5% pontosságú. A berendezés alkalmas meghatározott tömegű vagy idő alatti gázolaj elfogyasztásának mérésére. A fogyasztásmérésnél az idő alapú mérést vesszük figyelembe, amelyet minden mérési ponthoz 120 s időre állítunk be. Az órás és fajlagos fogyasztás jellemző munkaponti értékeit a tárolt adatokból a próbapad számítógépes rendszere számítja. A mérőrendszeren a hajtóanyag csak a beállított mérési idő alatt folyik át. A mérési időn kívül a mérőrendszert megkerülve jut el a gázolaj a motor tápszivattyújához. A tápszivattyútól a nagynyomású Common Rail rendszerű szivattyúig a betáplált gázolajat egy fogaskerekes rendszerű feltöltő szivattyú nyomja be, amely három henger radiális dugattyú elhelyezésű szabályzott nyomású és szállítású kivitelben készült. Az adagnagyság meghatározását a motort vezérlő elektronika végzi. A mérések pontossága érdekében a gázolajat 25oC állandó hőmérsékleten tartjuk, amelyet az adott esetben lamellás kivitelű levegő-gázolaj hőcseréléssel 25 ± 2,5oC hőmérséklettel sikerül betartani. A gázolaj visszahűtését a visszafolyó ágban végezzük. A gázolaj szűrését a motor saját szűrőrendszere biztosítja.

A motor levegőellátása

A motor egy állítható lapátozású turbófeltöltővel van felszerelve, amelynek állító mechanizmusát a feltöltő levegő nyomása szabályozta. A levegőellátás kiépítését az 5. ábra mutatja.

5. ábra – A mért motor levegőellátó rendszere

5. ábra – A mért motor levegőellátó rendszere

A levegő szűrését centrifugális légmozgású száraz papírbetétes szűrő végzi. A beszívott levegő jellemzői megegyeznek a környezeti levegőével. A turbófeltöltőből kilépő levegő hőmérsékletét szabályozni lehet, melyet egy külön erre a célra tervezett klímaberendezés lát el. Ezzel a berendezéssel a levegő motoroldali belépési hőmérséklete 10–50 °C között szabályozható ±2 °C-os ingadozással egy percen belül. Huzamosabb ideig tartó mérések során a beállított érték ingadozás mentes. A fékteremben használt mérőműszerek pontossága megfelelt az ENSZ-EGB 49. számú előírásában foglaltaknak.

A motor hűtővízrendszere

A motor saját hűtővízrendszerének hőcserélője és a fékgép hűtővízrendszere egymással sorba kapcsolva épült meg a 6. ábra szerint.

6. ábra – A motor hűtővíz ellátása

6. ábra – A motor hűtővíz ellátása

A motorba a belépő és a kilépő hűtővíz hőmérsékletet az M jelű keverőszelep keveri ki a beállítási értéknek megfelelően, míg a motorból kilépő víz hőmérsékletét a motor saját termosztátja szabályozza.

Az általános mérések módszere

A méréseket a következő metodika alapján végezzük:
A fékgép számítógépes rendszerét automatikus ciklusprogramra állítjuk. A ciklusprogram szerint a motor legnagyobb fordulatszámánál (2350 1/min) kezdi a mérést. Az egyes mérési pontok beállításához a program automatikusan 50 fordulattal csökkenti a fordulatszámokat. A terhelést a terhelésállítóval 100%-ra állítjuk az egész mérési folyamata alatt. A mérést a legnagyobb (2350 1/min) fordulatszámtól 1000 1/min-ig végeztük mindig 50 fordulattal csökkentve. A munkapontokra való ráállást a vezérlőprogram automatikusan végzi. A mérési pont stabilizálódása után automatikusan kezdődik a mérés, amelynek ideje 120 s. A mérési idő alatt a fékgép méri az elfogyasztott hajtóanyag mennyiségét, és 10 s-ként a motor nyomatékát, amiből a fordulatszám ismeretében számítja a teljesítményt. A mérési idő alatti mérések átlagát adja meg a jellemző értékeként. A fékgép mérőrendszerébe bekötött összes érzékelő a ciklusidőre jellemző mérési adatok átlagát adja meg és az rögzíti mért értékként.
Beállítjuk a motorra megadott 90 °C üzemi hőmérsékletet, amit a kilépő hűtővíznél elhelyezett hőmérsékletérzékelő a fékgép adatgyűjtő rendszerében folyamatosan méri és rögzíti.
Az üzemi hőmérsékletre való melegítés után a motornál elérhető legnagyobb fordulatszámot állítjuk be 100%-os terhelésre. A munkapontok mérését a legnagyobb fordulatszámtól (2350 1/min) 1000 1/min-ig végezzük.

Lajtos István
Nyíregyházi Egyetem
Műszaki és Agrártudományi Intézet

Hozzászólás a cikkhez