Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания (две), преимущественно к автоматизированным системам для стендовых испытаний. Цель изобретения состоит в расширении диапазона регулирования и повьшении точности измерения крутящего момента ДВС путем его косвенного измерения с помощью датчиков тока якоря, частоты и ЭДС вращения машины постоянного тока, а также учета влияния помех, поступающих из цепей измерения токов якоря и возбуждения. Устройство содержит нагрузочную электрическую машину 1 постоянного тока, измеритель 3 тока якоря электрической машины, датчик 12 частоты вращения, регулятор 5 тока возбуждения. Кроме того, в него входят измеритель 6 тока возбуждения, программный блок 7, переключатель 14, сумматор 13, фильтр (Л к

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

451) 4 С 01 М 15/00 ь j ф л

Ь -«,ь р 1 l«v

1 ььь Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3896288/25-06 (22) 29.03.85 (46) 15.09.86. Бюл. М 34 (7 1) Филиал Научно-исследовательского и конструкторско-технологического института тракторных и комбайновых двигателей и Челябинский политехнический институт (72) Л.Л.Михальский, В.С.Жабреев, В.А.Куцевалов, С.П.Гладышев, П.Д.Лупачев, В.Л.Федяев и С.С.Софонов (53) 621.43.001.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11ь 1112254, кл. G 01 М 15/00, 1984. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сго„„80„„1257433 А 1 рания (ДВС), преимущественно к автоматизированным системам для стендовых испытаний. Цель изобретения состоит в расширении диапазона регулирования и повышении точности измерения крутящего момента ДВС путем его косвенного измерения с помощью датчиков тока якоря, частоты и ЭДС вращения машины постоянного тока, а также учета влияния помех, поступающих из цепей измерения токов якоря и возбуждения. Устройство содержит нагрузочную электрическую машину 1 постоянного тока, измеритель 3 тока якоря электрической машины, датчик 12 частоты вращения, регулятор 5 тока возбуждения. Кроме того, в него входят измеритель 6 тока возбуждения, программный блок 7, переключатель 14, сумматор 13, фильтр

1257

11, устройство 8 сравнения> блок 9 деления, измеритель 4 ЭДС вращения и блок 10 умножения. Напряжение, соответствующее моменту механических потерь М„„, поступает на сумматор 13 с выхода вычислителя 15 момента механических потерь. При определении крутящего момента ДВС (электрическая машина работает в генераторном режиме) напряжение с вычислителя 15 и переключателя 14 поступает на сумматор 13 в одинаковой полярности. Выходное напряжение сумматора пропорционально крутящему моменту ДВС. При определении момента проворачивания коленчатого, вала ДВС (электрическая

431 машина работает в двигательном режиме) полярность выходного напряжения .с вычислителя 15 с помощью переключателя 14 изменяется на противоположную. В сумматоре происходит вычитание выходного напряжения вычислителя

15 момента механических потерь из напряжения на выход фильтра 11, измеряющего электромагнитный момент. Таким образом, выходное напряжение сумматора 13 пропорционально моменту прокручивания коленчатого вала ДВС.

-Выход сумматора 13 соединен с программным блоком 7 и предложенный стенд используется для снятия скоростных характеристикДВС. 2 з.п, ф-лы.1ил.

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно к автоматизированным системам для стендовых испытаний.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования и повышение точности измерения крутящего момента путем его косвенного измерения с помощью датчиков тока якоря, 1О частоты и ЭДС вращения машины постоянного тока, а также учета влияния . помех, поступающих из цепей измерения токов якоря и возбуждения, На чертеже приведена функциональ15 ная схема стенда для испытания двигателя.внутреннего сгорания.

Стенд содержит нагрузочное устройство, представляющее собой электрическую машину 1 постоянного тока, со20 единенную с валом испытываемого двигателя 2 внутреннего сгорания.

В цепь якоря электрической машины

1 включен измеритель 3 тока якоря.

К зажимам якоря подключен измеритель

4 ЭДС вращения, на который в целях учета падения напряжения на активном сопротивлении якоря подается сигнал тока якоря.

В цепь возбуждения включен регулятор 5 и измеритель 6 тока возбуждения. Один из выходов регулятора 5 тока возбуждения связан с выходом ,измерителя тока возбуждения 6, а другой — с выходом программного блока 7.

Выход измерителя 3 подключен к устройству 8 сравнения, а выход измерителя 4 — к делительному входу блока 9 деления, вход которого соединен с выходом блока 10 умножения.

Один вход блока умножения связан с выходом фильтра 11, другой вход соединен с .сыходом датчика 12 частоты вращения. Выход блока деления.9 связан с вторым входом устройства 8 сравнения, выход которого является входом фильтра 11.

С валом электрической машины 1 связан датчик 12 частоты вращения, соединенный с входом сумматора 13 через переключатель 14 и вычислитель 15 момента механических потерь.

Второй вход сумматора 13 связан с выходом фильтра 11. Регулятор 5 имеет один вход управления, который подключен к программному блоку 7, к входам которого присоединены выходы измерителя 6 тока возбуждения . и сумматора 13.

Стенд работает следующим образом .

При измерении крутящего момента

ДВС электрическая машина служит его нагрузкой и работает в генераторном режиме. Крутящий момент при этом определяется как суммарный момент:

257431 4 (t) — помехи, возникающие на выходе блока деления 9; () @ (с) — помехи, возникающие, íà выходе датчика 12 частоты вращения.

Формулу (4), используя разложение в ряд Тейлора с учетом, что членами высших порядков можно пренебречь, преобразуем к виду:

10 г, (r) = a+I *(r)+I (r)+ д (с), е (2) Мм() Мо + Ке ° () ) где е*(с),g *(с) — приведенная помеха Де (t) f (с).

15 В результате на вход фильтра 11 поступает сигнал:

Кн ц (3) где К вЂ” коэффициент пропорциональм ности, зависящей от выбора размерности Я; ь — ЭДС вращения машины постоянного тока, 25 — ток якоря.

Измерение электромагнитного момента происходит следующим образом.

Напряжение, пропорциональное току якоря, с измерителя 3 поступает на 30 вход устройства 8 сравнения. Данный сигнал можно представить в виде: г (r) - К„ » +р»(с) °

35 где К» — коэффициент преобразования

p„(r) — помехи, возникающие на выходе измерителя тдка якоря в том случае, если измеритель — шунт, они составля- 40 ют 20-40Х от полезного.

С блока 9 деления на устройство 8 сравнения поступает сигнал:

r (e) " + Р (a) (4) 45

М К5 (К,е. ц + Д а (с)3, К С с

Ф где М

К е

kQQ

55 м* м где М вЂ” электромагнитный момент в

Зм машине постоянного тока, М„„- момент механических потерь.

Величина момента механических потерь может быть найдена из выражения: где М() — постоянная составляющая момента сопротивления, не зависящая от частоты вращения якоря;

К вЂ” коэффициент вязкого трения, Q †.частота вращения вала ДВС.

Электромагнитный момент определяется по формуле оценочное значение электромагнитного момента; коэффициент преобразования измерителя 4 ЭДС вращения коэффициент передачи (преобразования) датчика 12 частоты вращения; коэффициент передачи блока

Ф, 9 деления относительно М помехи, возникающие на выходе измерителя 4 ЭДС вра" щения;

М*-мК Кц

E (r) =r, (r)-г((с) =tC„1„- — — + +

))

1+. -- Р, (4) . . (5)

; Связь между входом и выходом фильтра определяется следующим выражением:

Т - -M* + К Е(с) (6)

dM* ) dt

1 где Тц — постоянная времени фильтра

11;

К вЂ” коэффициент усиления фильт Р ра 11.

При прохождении через фильтр аддитивная помеха отсеивается и с учетом (5) выражение (6) имеет вид:

҄— -М*(1+К = - — (,) +К К i». (7) (1с Ке

В статике в соответствии с выражением (7), электромагнитный оценочный момент равен:

При соблюдении условия: к 1

Кж К3 Кя и правильном выборе коэффициентов:

К4 К Ке — К вЂ” -.

Км

С учетом выражения (3) получаем:

Напряжение, пропорциональное второй составляющей формулы (1) и

12574

2. Стенд по п.1, шийся тем, что нения, блок деления, умножения выполнены держки. отличаюустройство сравфильтр и блок на элементах за3. Стенд по п ° 1, щий с я тем, что нения, блок деления, умножения выполнены умножителях. отличаю— устройство сравфильтр и блок на операционных

Составитель Н.Патрахальцев

Редактор К.Волощук Техред И.Beðåñ Корректор С.Шекмар

Заказ 4906/37 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соответствующее моменту механических потерь М, поступает на сумматор 13 ми с выхода измерителя момента механических потерь, преобразующего сигнал с датчика 12 частоты вращения по формуле (2) .

При определении крутящего момента

ДВС (электрическая машина работает в генераторном режиме) напряжение с блоков 15 и 14 поступает на сумматор 10

13 в одинаковой полярности, суммируясь с выходным сигналом М* фильтра

11. Выходное напряжение сумматора пропорционально крутящему моменту, ДВС поступает на программный блок 7. 15

При определении момента проворачивания коленчатого вала ДВС (электрическая машина работает в двигательном режиме) полярность выходного .нанряжения с вычислителя 15 с помощью 20 переключателя 14 изменяется на противоположную. В сумматоре происходит вычитание выходного напряжения вычис1 лителя момента механических потерь

15 из напряжения на выход фильтра 11, 25 измеряющего электромагнитный момент.

Таким образом, выходное напряжение сумматора t3 пропорционально моменту прокручивания коленчатого вала ДВС.

Выход сумматора 13 соединен с про- 30 граммным блоком 7, к предложенный стенд используется для снятия скоростных характеристик ДВС. Таким образоМ, уменьшение влияния за счет введения нелинейного фильтра на основе делителя и линейного фильтра, а также использование датчиков ЭДС и частоты вращения позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения крутящего момента или момента 40 прокручивания ДВС.

Формула и з о б р е т ения

1. Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий

31 Ь нагрузочную электрическую машину постоянного тока, измеритель -тока якоря электрической машины, датчик частоты вращения, регулятор тока возбуждения, измеритель тока возбуждеI ния, программный блок, вычислитель механических потерь, переключатель, сумматор, фильтр, устройство сравнения и блок деления, причем датчик частоты вращения через вычислитель механических потерь и переключатель связан с сумматором, выход которого соединен с программным блоком, подключенным к регулятору тока возбуждения и к измерителю тока возбуждения, выход измерителя тока якоря через устройство сравнения и фильтр связан параллельно с сумматором и ! . блоком деления, соединенным с входом устройства сравнения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона регулирования крутящего момента, в стенд включены измеритель

ЭДС вращения и блок умножения, включенный в связь фильтра с блокам деления, причем вход измерителя ЭДС вращения связан с измерителем тока якоря, выход — с делительным входом " блока деления, а датчик час- . тоты вращения связан с блокам умножения.