Способ испытаний двигателя внутреннего сгорания

 

СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что задают математические ожидания частоты вращения ва.ла двигателя , мсжента сопротивления на выходном валу и одновременные отклонения от математических ожиданий частоты вращения и момента сопротивления в виде случайных сигналов, связанных по взаимокорреляционной функции , равной ее значение в условиях эксплуатации, отличающийся тем, что, с целью приближения режимов работы двигателя к реальным эксплуатационным , математические ожидания частоты вращения и мсжента сопротивления с помощью математической модели, описьгааемой многомерным дискретно-непрерывным марковским случайным процессом, с параметрами , полученными в условиях эксплуатации .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 1 ц G 01 M 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3679001/25«06 (22) 26.12.83 (46) 30.03.85. Бюл. В .12 (72) М.И.Левин, А.С.Петров, И.Л.Шегалов и В.В.Романовский (7t) Центральный научно-исследовательский дизельный институт (53) 621.43.001.5(088.8) (5á) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 429302, кл. С 01 М 15/00, 1978. (54) (57) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что задают математические ожидания частоты вращения вала двигателя, момента сопротивления на выходном валу и одновременные откло„„SU„„1147945 А

1 нения от математических ожиданий частоты вращения и момента сопротивления в виде случайных сигналов, связанных по взаимокорреляционной функции, равной ее значению в условиях эксплуатации, отличающийся тем, что, с целью приближения режимов работы двигателя к реальным эксплуатационным, математические ожидания частоты вращения и момента сопротивления задают с помощью математической модели, описываемой многомерным дискретно-непрерывным марковским случайным процессом, с параметрами, полученными в условиях эксплуатации.

t147945

М

Изобретение относится к способам испытаний двигателей .внутреннего сгорания, преимущественно на неуста-, новившихся режимах работы.

Известен способ испытания двига5 теля внутреннего сгорания, заключающийся в том, что задают математические ожидания частоты вращения вала двигателя, . момента сопротивления на выходном валу и одновременные отклонения от математических ожиданий частоты вращения и момента со » ротивления в виде случайных сигналов. связанных по взанмокорреляционной функции, равной ее значению в условиях эксплуатации З ).

Недостатком данного способа является то, что он не устанавливает закон изменения математических ожиданий частоты вращения вала и момента сопротивления, хотя в условиях эксплуатации они не остаются ностоянными и изменяются с определенной закономерностью.

Цель изобретения — приближение .режимов работы двигателя при испытаниях на испытательном стенде к реальным эксплуатационным режимам.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу испытаний дви)гателя внутреннего сгорания, заключающемуся в том, что задают математические ожидания частоты вращения вала двигателя, момента сопротивления на выходном валу и одновременные отк- лонения от математических ожиданий 35 . частоты вращения и момента сопротивления в виде случайных сигналов, связанных по взаимокорреляционной функции, равной ее значению в. условиях эксплуатации, математические ожидания 40 частоты вращения и момента сопротивления задают с помощью математичес- кой модели, описываемой многомерным дискретно-непрерывным марковским случайным процессом, с параметрами, полученными нз условий эксплуатации.

На чертеже представлена схема стенда для реализации способа.

Стенд состоит кз двигателя.с на- 50 грузочным устройством 3, которое обеспечивает также выдачу команды на пуск двигателя, генератора 2 сигналов векторного дискретно-непрерывного марковского процесса, генерато- 55 ра 3 непрерывных случайных сигналов, генератора 4 случайных интервалов времени.

Анализ результатов регистрации в условиях эксплуатации параметров работы дизеля (главных судовых, тепловозных и т.д.), таких как частота вращения вала, нагрузки и т.д., показывает, что имеет место ступенчатое изменение параметров, характеризующих режим работы дизеля, вызванное переключением, перестановкой органа управления (переключение контроллера, перестановка рукояч ки управления судовьи дизелем, пуск, остановка, сброс и наброс нагрузки дизель-генератора и т.п.). При этом уровни параметров режима и длительность работы на каждом режиме являются случайными. При неизменном.положении органов упавления имеет место колебание режимов, вызванное, например, изменением профиля пути для двигателей наземного транспорта, волнением моря, перекладкой руля и т.,п. для судовых .дизелей. Эти колебания режимов также являются случайными во времени.

Закономерности такого случайного изменения во времени характеристических параметров режима работы двигателей состоят в следующем.

Ступенчатое изменение параметров представляет собой однородную марковскую случайную цепь событий с.дискретными состояниями и дискретным временем. Колебание параметров режима при неизменном положении органов управления представляет собой стационарный эргодический, случайный процесс.

Отсюда следует, что для задания на испытательном стенде эксплуатационных режимов работы двигателей необходимо обеспечить на стенде изменение параметров режима в соответствии с указанньми закономерностями.

Для осуществления способа в условиях эксплуатации двигателей производят одновременную запись характеристических параметров режима, например частоты вращения вала и момента сопротивления М, в течение достаточно длительного времени .с тем, чтобы получить статистически представительные реализации случайного изменения этих параметров в условиях эксплуатации. В полученных реализациях вйделяют временные участки работы двигателя на приблизительно установившихся режимах работы

1147

3 (кусочно-стационарные участки), . ки, реверсы и т. п. ) .

Для каждого из этих участков

i- ãî) определяют математические . ожидания параметров т;

L — н,.(C)dC; а .= —" h,(t)dt

1 1 о т, Rm(«l=- (a.(«(-т„,)(п (q «)-т .) «

f) .l

Кт. («l- —, (М («)- „ДМ,(««)-m )Ck;

1 о

Т

Я (и)= — -(a («l т„,)(М (« «I- „,,) И, 1

Ь 40

r e R „; ((), м;(т), ) „м;(") — автокорреляционные функции параметров п и. М и их.взаимокорреляционная функция. соответственно;

Ф вЂ” время. iS

Вычисляют матрицу переходных вероятностей .

Р(1 Рц

P z P za

61 Р l«2 т ° 1 ° ° P .... ° Pz

a t a a° P tlfl

Р;.. вЂ, вероятность события, сос-. тоящего в том, что частота вращения и момент сопротивления, име)(нацие значения а„;, m м.,íà i-м кусочно-стационарном участке, примут значения m

М » на «1-м участке. где где Ир<;, mn, — матейатические ожидания параметров М и и соответственно в каждом характерном режиме

Т

1 — продолжительность f5 анализируемого кусочно-стационарного участка, t — текущее значение ° времени. 20

Длительность Т,, каждого кусочностационарного участка является случайной величиной. Ее распределение подчиняется экспоненциальному либо, .как правило, нормальному закону.

Ойределяются корреляционные функции характеристических параметров в кусочно-стационарных режимах

945 4

С помощью вычисленных параметров случайное изменение характеристических параметров режима работы двигателя в условиях эксплуатации можно представить в виде суммы двух случайных процессов, характеризующихся следующими математическими моделями: векторный дискретно-непрерывный марковский процесс (однородная марковская цепь событий с дискретными состояними и дискретным временем) с параметрами m», ая:, П; векторный непрерывный случайньпФ процесс изменения характеристических параметров режима около их математических ожиданий с параметрами R„,-(e) м((В

) ((м(("")

Такое представление эксплуатационных режимов позволяет более де- тально и адекватно по сравненью с известными способами учесть последовательность Мх изменения (включая остановки, пуски, последовательность переключения органов управления и т.п.) в условиях эксплуатации.

Способ реализуется следующим образом.

Перед началом испытаний в генератор 2 вводятся характеристики векторного дискретно-непрерывного марковского процесса m„,, М„;, П, полученные на основе эксплуатациоцных данных.

Аналогично в генератор 3 вводятся характеристики К„,.(т), К„ (Ф), К„„ а).

В генератор 4 временных интервалов вводится закон распределения времени работы двигателя на различных режимах.

При включении в работу генератор 2 выдает команду и на пуск дви" гателя, после чего вццает сигналы h, s для управления двигателем и нагрузочиым устройством и сигнал на управление генератором 3. По команде генератор 3 формирует сигналы р и Й для управления двигателем и нагрузочных устройством. Сигналы р и а алгебраически складываются и поступают на исполнительное устройство, управляющее частотой вращения вала двигателя. Сигналы h и Ф также алгебраически складываются и поступают на исполнительное устройство, управляющее величиной момента сопротивления.

Через случайные промежутки времени генератор 4 вццает команды íà геаератор 2, по которьи он формирует новые

1347945

Редактор И.Рыбченко

Заказ 1567!35 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и:открытий

133035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент™, г.ужгород, ул.Проектная, 4 значения управляющих воздействий h и s в соответствии с матрицей переходных вероятностей П. Сигнал и от датчика частоты вращения и сигнал И от датчика момента сопротивления поступают на генераторы 2 и 3. В генераторе 2 по этим сигналам вычисляются фактические значения математических ожиданий частоты вращения и момента сопротивления, а также фактическая матрица переходных вероятностей. В случае их отклонения от заданнык значений производится поднастройка генератора. В генераторе 3 вычисляются фактические значения корреляционных функций и в случае их отклонения от заданных значений производится перенастройка генератора 3, Сигнал (подается на генератор 3 для управления значениями корреляционных функций в зависимости оТ задаваемых математических ожиданий характеристических параметров.

Таким образом, согласно предлагаемому способу при .испытаниях на стенде задают математические ожидания частоты вращения и момента сопротивления двигателя с помощью математической модели, описываемой многомерным дискретно-непрерывным марковским случайным процессом. Статисти- .

5 ческие показатели этого процесса (уровни математических ожиданий, матрица переходных вероятностей, закон распределения времени работы на кусочно-стационарных режимах)

1ц .принимаются равными их значениям в условиях эксплуатации.

Предлагаемый способ испытаний позволяет приблизить режимы работы двигателя при испытаниях на стенде

15 к реальным эксплуатационньм режимам.

Тем самым обеспечивается возможность сокращения сроков создания новых и модернизированных двигателей (эксплуатационные испытания опытной пар20 тии двигателей можно заменить стендовыми испытаниями), повышения .их технического уровня благодаря тому, что разработчик непосредственно на испытательном стенде имеет возмож25 ность выявлять эксплуатационньа недостатки двигателя и, следовательно, оперативно принимать необходимые меры.

Составитель Н. Патрахальцев

Техред Л.Коцюбняк Корректор Е.Рошко