|
 |
Información de la redacción
Combinación de dinamómetro para accionamientos de vehículos
Introducción
Como desarrollador y fabricante de controles, la empresa Weinlich entró en
contacto con la técnica de control y medición para ensayos de frenos y
comprobaciones de potencia en vehículos por el año 1970. Sobre la base de las
experiencias adquiridas, la empresa ofrece desde 1980 bancos de prueba de la
potencia de motores (dinamómetros) de desarrollo propio que presentan las
siguientes características constructivas esenciales:
- construcción independiente de fundamento
- separación de gran alcance del soporte para el componente a ensayar del dinamómetro
- reducción del esfuerzo mecánico por medio de funciones de cálculo en el procesamiento de las señales de medición
Los dinamómetros llevan en su mayoría el ordenador MP de Weinlich, un dispositivo de microprocesador especializado en el procesamiento de señales de medición en dinamómetros y en el control de éstos.
El representante más frecuente de los dinamómetros de freno con ordenador MP es la serie constructiva MP con frenos de corriente de Foucault con refrigeración por aire. En combinación con los soportes de motor del sistema modular de carro RWB son utilizados para el servicio de motores de combustión para vehículos, para mediciones y pruebas fuera del vehículo. Los soportes de motor RWB son convenientes para motores de turismos y de vehículos utilitarios de tipo ligero. Figura 1 representa tal combinación.
En la engine expo 2001 de Stuttgart, Weinlich presentó una combinación nueva compuesta por dos dinamómetros de freno MP y un soporte de motor RWB (Figura 2), que abre el terreno para más aplicaciones.
Tarea
Sobre la base de contactos mantenidos con clientes, y al preparar motores para el servicio en dinamómetros para clientes han resultado varios motivos para modificar la combinación conocida de dinamómetro y soporte de motor RWB. Estos motivos pueden ser resumidos bajo dos titulares:
1. Se hace más difícil montar y poner en funcionamiento los motores de forma aislada.
Ejemplos:
- Las ruedas volantes, que ya no consisten solamente en un disco macizo, ya no permiten en su mayoría realizar un abridado directo de acoplamientos de amortiguación probados en bancos de prueba, sino que exigen el guiado a través del árbol de entrada de la posterior caja de cambios.
- Las unidades compuestas por el motor, la caja de cambios y el divisor de fuerza ya sólo van suspendidas en tres puntos, de los que solamente uno se encuentra en el motor.
- Son raros los casos en los que el motor y la caja de cambios disponen de un circuito conjunto para el aceite de lubricación.
2. La tarea de medición exige el sistema completo de accionamiento o no tiene que ver con el motor, sino con el sistema de transmisión accionado por el motor.
Ejemplos:
- Medición del ruido aéreo emitido por el motor con caja de cambios abridada y divisor de fuerza.
- La exactitud de las mediciones en el motor puede estar afectada al sustituir la caja de cambios por un dinamómetro, ya que la interacción de las vibraciones dentro de todo el accionamiento y por consiguiente también la influencia de la caja de cambios sobre el motor no pueden ser simuladas a través del dinamómetro y los elementos de unión entre el dinamómetro y el motor.
Solución
Fundamentalmente, el procedimiento para resolver las tareas y dificultades mencionadas consiste en hacer funcionar el motor no de forma aislada, sino junto con todo el sistema de transmisión, sustituyéndose cada rueda de accionamiento por un dinamómetro.
Contra esta solución ha de esperarse la objeción que de esta manera no se mide la potencia real del motor, sino una potencia reducida por las pérdidas desconocidas de transmisión.
Sin embargo, en nuestros días los bancos de prueba de la potencia de motores se utilizan sólo en pocos casos para determinar el consumo específico o tal vez la potencia máxima de un motor, sino que en la mayoría de los casos solamente proporcionan condiciones reproducibles para otras observaciones o comprobaciones.
Pero incluso si se desea conocer la potencia exacta, será en algunos casos la medición de la potencia en los cubos de las ruedas la que más se acerque a la realidad, ya que se toma en consideración que las pérdidas en la caja de cambios dependen de las correspondientes posiciones. Un ejemplo sería la predicción del consumo de un vehículo.
La solución presentada también es apoyada por el hecho de que en algunas ocasiones sólo se emplean bancos de prueba de potencia sobre ruedas porque las dificulates mencionadas, o simplemente el importante esfuerzo que exigen las adaptaciones en el motor para la fijación y la puesta en servicio sin caja de cambios, se oponen a un ensayo en un banco de prueba de la potencia de motores.
Las desventajas de un banco de prueba de la potencia sobre ruedas en
comparación con la solución presentada (limitación de la potencia debido al
bandaje si no se usan diámetros extermos para las ruedas, importante aumento de
la inseguridad de medición debido al bandaje, en general peores condiciones de
observación y trabajo) son obvias.
La idea de sustituir cada rueda por un dinamómetro no es nueva, pero sí que lo es su realización por medio de dinamómetros MP y un soporte de motor RWB según el dibujo.
Para este fin se ha completado la versión de serie MP por
- dispositivos de fijación en las subconstrucciones de los dinamómetros para un carril de unión,
- el propio carril de unión
- así como superficies de fijación con roscas de fijación para piezas adaptadores para alinear y sujetar las unidades de apoyo de rueda.
El carril de unión asegura la posición correcta de los dos dinamómetros y del
soporte de motor uno respecto al otro.
Figura 2 y Figura 3 demuestran que el sistema modular de carro RWB presenta la suficiente versatilidad para poder montar el motor y el bloque abridado de caja de cambios de una manera muy distinta a la indicada en la Figura 1, es decir con un giro de 90°.
El pupitre de operación y la palanca del gas pueden ser dispuestos de tal manera que sea posible manejar el pedal de embrague y la palanca de cambio de marchas de la forma habitual.
El motor y el bloque de engranaje abridado pueden y deberían ser fijados mediante los soportes originales.
Las unidades de apoyo de rueda con las bridas de fijación de rueda forman el punto de conexión con el accionamiento de los dinamómetros:
La unidad de apoyo de rueda ofrece a través de su superficie de atornillado y las roscas de fijación para la pinza portapastillas de frenado la posibilidad más sencilla para efectuar la alineación y fijación en el montante de un dinamómetro.
Un disco de adaptación une la brida de fijación de rueda con la mitad del árbol articulado del dinamómetro en el lado de accionamiento.
La disposición indicada ha sido comprobada con dos equipamientos separados de
control con el ordenador MP. No se han presentado problemas de regulación a
pesar de la acción conjunta de dos regulaciones que trabajan independientemente
entre sí y que están unidas una con la otra a través del engranaje diferencial.
Las combinaciones de dinamómetro serán suministradas con un equipo de control basado en el probado ordenador MP. Adicionalmente a la especificación conjunta de valores nominales del número de revoluciones para ambos dinamómetros, también se puede introducir la relación deseada de números de revoluciones de los dos dinamómetros, por lo cual es posible simular además de los trayectos rectos también trayectos de curva con curvas estrechas y anchas, pudiéndose realizar de esta manera también una carga definida del engranaje diferencial.
Conclusión
La combinación de dinamómetros presentada puede ser suministrada con frenos de corriente de Foucault con refrigeración por aire de diferentes tamaños, y es conveniente para el servicio de accionamientos con motores de combustión de pistones para turismos, pequeños automóviles utilitarios y vehículos parecidos.
La combinación de dinamómetros debería ser igualmente apropiada para el servicio de accionamientos híbridos con motores de combustión de pistones.
No ha de esperarse ninguna limitación del principio constructivo a dos dinamómetros para un eje de accionamiento, por lo cual también deberían ofrecer cómodas posibilidades de trabajo p. ej. los montajes de prueba para accionamientos por todas las ruedas.
El dibujo demuestra además que en el lugar del accionamiento de vehículo montado de forma aislada, por regla general, también se podría encontrar un vehículo cuyos cubos de rueda accionadores tendrían que ser conectados con los dinamómetros.
El principio constructivo presentado no se limita a dinamómetros de freno con frenos de corriente de Foucault con refrigeración por aire. Los soportes de motor RWB también dan buenos resultados con otras versiones constructivas de dinamómetro.
Sin embargo, el principio constructivo presentado también amplía el área de
aplicación de frenos de corriente de Foucault con refrigeración por aire para el
ensayo de accionamientos para turismos y vehículos parecidos en dos aspectos:
1. El servicio con elevadas prestaciones ya no se limita a mediciones de poca duración.
Un ejemplo:
Combinación de dos dinamómetros MP 400S,
150 km/h de velocidad simulada del vehículo con un supuesto diámetro de neumáticos de 0,6 mEn este estado de servicio, la combinación de dinamómetros puede ser sometida a una carga continuada de 270 kWr.
2. Los frenos de corriente de Foucault con refrigeración por aire presentan un par de inercia relativamente elevado si se compara con otras versiones de dinamómetro. A pesar de ello, su efecto en el lugar de las ruedas del vehículo es inferior que el de la masa de un vehículo muy ligero. Por consiguiente, no hay límites para la simulación de procesos de aceleración, incluso en una combinación de dinamómetro con los robustos frenos de corriente de Foucault con refrigeración por aire.
El futura demostrará si el prinicipio constructivo también puede ser utilizado
de forma provechosa para el servicio de accionamientos de vehículos utilitarios
más grandes.