Способ стендовых испытаний двигателей преимущественно стартерного типа и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания двигателей стартерного типа, предназначенных для пуска двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение точности результатов испытаний двигателей с быстроизменяющимися во времени характеристиками за счет формирования закона нагружения, близкого к реальным условиям и уменьшения времени разгона испытуемого двигателя до момента достижения установившихся показателей работы. Поставленная цель достигается тем, что приводят во вращение вал испытуемого двигателя 1 и соединенный с ним вал электромагнитного тормоза 2 и разгоняют их, измеряют частоту вращения валов и вырабатывают управляющее напряжение. В момент достижения первой эталонной частоты вращения накопитель 9 энергии подключают к обмотке возбуждения электромагнитного тормоза 2. После достижения второй эталонной частоты вращения в момент, когда управляющее напряжение блока 7 управления превысит напряжение на накопителе 9 энергии, управляющее напряжение посредством коммутатора 14 подключают к обмотке возбуждения электромагнитного тормоза 2 и обеспечивают установившееся значения второй эталонной частоты вращения и крутящего момента испытуемого двигателя. При достижении установившегося значения упомянутых показателей двигателя формируют команду на измерение величину крутящего момента, развиваемого испытуемым двигателем, расхода и давления воздуха на входе в пневмодвигатель. При реализации способа с помощью предлагаемого устройства время достижения установившихся показателей испытуемого двигателя приближается к теоретически возможному, следствием чего является повышение точности результатов испытаний.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4712399/06 (22) 30.06.89 (46) 23.07.91. Бюл. М 27 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) В.Б.Трубачев, А,В.Глатерман, Е.Н.Зайченко и С.И.Гаврилин (53) 621.436,001.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 775651, кл. G 01 М 15/00, 1980. (54) СПОСОБ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ

ДВИГАТЕЛЕЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО

СТАРТЕРНОГО ТИПА. И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

„„,Ы„„1665251 А1. (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания двигателей стартерного типа, предназначенных для пуска двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение точности результатов испытаний двигателей с быстроизменяющимися во времени характеристиками за счет формирования закона нагружения, близкого к реальным условиям, и уменьшения времени разгона испытуемого двигателя до момента достижения установившихся показателей работы. Поставленная цель достигается тем, что приводят во вращение вал испытуемого двигателя 1 и соединенный

1665251 с ним вал электромагнитного тормоза 2 и разгоняют их, измеряют частоту вращения валов и вырабатывают управляющее напряжение, В момент достижения первой эталонной частоты вращения накопитель 9 энергии подключают к обмотке возбуждения электромагнитного тормоза 2, После достижения второй эталонной частоты вращения в момент, когда управляющее напряжение блока 7 управления превысит напряжение на накопителе 9 энергии, управляющее напряжение посредством

1 коммутатора 14 подключают к обмотке возбуждения электромагнитного тормоза 2 и

1 обеспечивают установившееся значение

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания двигателей стартерного типа, предназначенных для пуска двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение точности результатов испытаний двигателей с быстросменяющимися во времени характеристиками за счет формирования закона нагружения, близкого к реальным условиям, и уменьшения времени разгона испытуемого двигателя до момента достижения установившихся показателей работы.

На фиг, 1 приведены временные диаграммы процесса разгона и нагружения испытуемого двигателя в идеализированном случае (а), в случае одновременного разгона и нагружения (б), в случае нагружения при достижении эталонного значения частоты вращения (в), в случае применения предлагаемого способа (г); на фиг. 2 — принципиальная схема стенда для испытания пускового пневмодвигателя; на фиг, 3 — функциональная схема устройства стенда; на фиг. 4 — функциональная схема устройства, вариант.

Способ заключается в следующем.

Перед началом испытаний двигателя стартерного типа вал двигателя соединяют с валом тормозного устройства и заряжают накопитель энергии. Затем с помощью пускового устройства приводят во вращение вал испытуемого двигателя совместно с ва лом тормозного устройства, измеряют частоту вращения вала двигателя и при достижении первой эталонной частоты вращения, равной 0,96 — 0,97 номинальной вели10

35 второй эталонной частоты вращения и крутящего момента испытуемого двигателя.

При достижении установившегося значения упомянутых показателей двигателя формируют команду HB измерение величины крутящего момента, развиваемого испытуемым двигателем, расхода и давления воздуха на входе в г;невмодвигатель. При реализации способа с помощью предлагаемого устройства время достижения установившихся показателей испытуемого двигателя приближается к теоретически возможному, следствием чего является повышение точности результатов испытаний. 2 с. и 4 з,п.ф-лы, 4 ил. чины установившегося режима, нагружают тормозное устройство путем подключения его к накопителю энергии. После достижения второй эталонной частоты, т.е. номинальной частоты вращения установившегося режима, когда воздействие накопителя энергии вследствие его разряда становится потенциально меньше воздействия, необходимого для поддержания установившегося режима работы испытуемого двигателя, на тормозное устройство подают управляющее воздействие, вырабатываемое блоком управления, и тем самым обеспечивают установившиеся значения второй эталонной частоты вращения и крутящего момента испытуемого двигателя. Затем измеряют показатели двигателя согласно программе испытаний.

Стенд, реализующий предлагаемый способ, содержит испытуемый двигатель 1, электромагнитный тормоз 2, датчик 3 частоты вращения, датчик 4 крутящего момента, измерительное устройство 5, устройство 6 пуска двигателя, блок 7 управления, второй источник 8 постоянного тока, накопитель 9 энергии, выполняемый в виде последовательно соединяемых зарядного устройства

10 и конденсаторной батареи 11, дозирующее устройство 12, ключ 13, коммутатор 14, компаратор 15, Электромагнитный тормоз 2 выполнен с обмоткой возбуждения, подключенной через коммутатор к выходам блока 7 управления и ключа 13, подключаемого к конденсаторной батарее 11, управляющий вход ключа 13 через компаратор 15 связан с выходом датчика 3 частоты вращения, Блок

7 управления своими входами соединен с выходами датчика 3 частоты вращения, источника 8 постоянного тока и устройства 6

1665251

10

25

40

55 пуска двигателя. Выход последнего связан также через дозирующее устройство 12 с входом ключа 13.

Дозирующее устройство 12 выполнено в виде последовательно соединенных схемы 16 задержки и второго ключа 17 с управляющим входом, связанным с разрядным резистором 18.

Зарядное устройство 10 выполнено в виде последовательно соединяемых источника 19 высокого напряжения и зарядного резистора 20.

Устройство 6 пуска двигателя содержит первый источник 21 постоянного тока, орган

22 пуска, пневматический вентиль 23 с управляемым клапаном 24, последовательно соединяемые компрессор 25, воздушный ресивер 26 и редукционный клапан 27. Орган 22 пуска снабжен двумя выходами, первый из которых совмещен с выходом устройства 6 пуска двигателя, а второй связан с управляемым клапаном 24 вентиля 23.

Пневматический вентиль 23 включен в связь редукц энного клапана 24 и испытуемого двигатег я 1.

Канал связи датчика 4 крутящего момента и измерительного устройства 5 дополнительно содержит второй компаратор

28, фильтр 29 низкой частоты, схему 30 совпадения и реле 31 времени. Датчик 4 крутящего момента подключен к первому входу второго компаратора 28 и через фильтр 29 низкой частоты — к его второму входу, выход второго компаратора 28 подключен к первому входу схемы 30 совпадения и через реле 31 времени — к ее второму входу, выход последней соединен с дополнительным входом измерительного устройства 5.

Устройство, реализующее предлагаемый споСоб, работает следующим образом.

До начала испытаний конденсаторную батарею 11 заряжают от источника 19 высокого напряжения. Посредством компрессора 25 ресивер 26 заполняют сжатым воздухом. С помощью редукционного клапана 27 задают давление перед вентилем

23. Переключателем блока 7 управления задают значение второй эталонной частоты вращения испытуемого пневмодвигателя, при которой необходимо определить мгновенную величину развиваемого им крутящего момента. По команде "Пуск" открывают посредством пускового органа 22 и клапана

24 вентиль 23. Одновременно сигнал поступает на дозирующее устройство 12. Сжатый воздух поступает в пневмодвигатель 1, вал которого начинает вращаться совместно с ротором электромагнитного тормоза 2. При этом обмотка возбуждения электромагнитного тормоза обесточена и пневмодвигатель увеличивает частоту вращения, преодолевая лишь инерцию вращающихся масс.

Во время разгона пневмодвигателя до первой эталонной частоты вращения, равной

96 — 97% от значения второй эталонной частоты вращения, с помощью дозирующего устройства 12 осуществляют частичную разрядку конденсаторной батареи 11 до величины, необходимой и дОстаточной для быстрого возникновения в обмотке возбуждения тормоза 2 тока такой величины, чтобы тормозной момент был близок по величине крутящему моменту пневмодвигателя на данной частоте вращения и при установленном давлении воздуха на входе в пневмодвигатель.

При достижении первой эталонной час тоты вращения срабатывает компаратор 15 и посредством ключа 13 подключают подготовленную конденсаторную батарею 11 к обмотке электромагнитного тормоза через коммутатор 14. В обмотке тормоза высокое напряжение конденсаторной батареи создает тормозной ток. Напряжение на батарее быстро падает. За время разряда конденсаторной батареи частота вращения вала пневмодвигателя достигает значений второй эталонной частоты. С помощью датчика 3 измеряется частота вращения валов испытуемого двигателя и тоомоза и в управляющем блоке вырабатывается управляющее напряжение, В момент, когда напряжение на конденсаторной батарее 11 становится меньше управляющего напряжения, вырабатываемого блоком 7 управления, коммутатор 14 отключает от обмотки тормоза конденсаторную батарею I1 и подключает к этой обмотке большее из напряжений, а именно то, которое вырабатывает блок 7 управления. Этот блок, вступая в работу и регулйруя величину тока, поддерживает значение второй эталонной частоты вращения вала испытуемого двигателя, Безынерционное переключение коммутатора не вызывает кратковременного обрыва цепи тока обмотки возбуждения.

Элементы 28 — 31 анализируют текущее состояние процесса достижения установившихся значений частоты вращения и крутящего момента, развиваемого пневмодвигателем (фиг. 4). Если в течение времени, определяемого реле 31 времени, напряжение на выходе датчика 4 изменяется не более чем íà 1%, на измерительное устройство 5 со схемы 30 совпадения поступает команда на запоминание текущего значения крутящего момента, тем самым обеспечивается точная фиксация момента

1665251 достижения установившихся показателей работы пневмодвигателя. B этот момент формируют также команды на измерение с помощью устройства 5 давления воздуха на входе в пневмодвигатель и расхода воздуха.

При использовании предлагаемых спо1 оба и устройства время ту т достижения установившихся значений второй эталонной частоты (Ayc ) вращения и крутящего моМента (MycT) приближается к теоретически озможному.

Следствием уменьшения величины tycT является повышение точности определения развиваемого испытуемым двигателем крутящего момента, расхода воздуха и авления его на входе в испытуемый двиатель.

Формула изобретения

1, Способ стендовых испытаний двигателей,преимущественно стартерного типа, заключающийся в том, что приводят во ращение вал испытуемого двигателя и соединенный с ним вал тормозного устройства, измеряют частоту вращения валов двигателя и вырабатывают управляющее воздействие на тормозные устройства, а осле достижения установившегося значеия крутящего момента испытуемого двиràòåëÿ измеряют его показатели, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности результатов испытаний, перед их началом заряжают накопитель энергии и заДают два эталонных значения частоты враения испытуемого двигателя, которые оответствуют величинам 0,96-0,97 и 1,0 от оминальной частоты вращения, затем в моент достижения первой эталонной частоты агружают тормозное устройство путем одключения его к накопителю энергии, а

r1ocne достижения второй эталонной частоты, когда воздействие наполнителя энергии вследствие его разряда станет потенциально меньше управляющего воздействия, последнее подают на тормозное устройство и тем самым обеспечивают установившееся значение второй эталонной частоты вращения и крутящего момента испытуемого двигателя.

2. Устройство для стендовых испытаний двигателей, преимущественно стартерного типа, содержащее тормозное устройство, вал которого соединен с валом испытуемого двигателя, датчик частоты вращения вала двигателя, датчик крутящего момента, связанное с датчиками измерительное устройство и устройство пуска двигателя, содержащее источник постоянного тока и

55 орган пуска, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности результатов, тормозное устройство выполнено в виде электромагнитного тормоза с обмоткой возбуждения, а стенд дополнительно снабжен блоком управления с тремя входами, вторым источником постоянного тока, накопителем энергии, выполненным в виде посл едовател ь но соеди ненн ых зарядного устройства и конденсаторной батареи, дозирующим устройством, ключом с управляющим входом, коммутатором с двумя входами и компаратором, причем накопитель энергии совместно с выходом дозирующего устройства подключен к второму входу коммутатора, выход которого связан с обмоткой возбуждения электромагнитного тормоза, первые два входа блока управления подключены соответственно к выходам датчика частоты вращения и второго источника постоянного тока, третий вход блока управления и вход дозирующего устройства соединены с выходом устройства пуска двигателя, вход компаратора подключен к выходу датчика частоты вращения, а

его выход подсоединен к управляющему входу ключа, 3. Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что дозирующее устройство выполнено в виде последовательно соединяемых схемы задержки и второго ключа с управляющим входом, связанным с разрядным резистором, причем вход схемы задержки совмещен с входом дозирующего устройства, а выход ключа — с выходом дозирующего устройства.

4. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что зарядное устройство выполнено в виде последовательно соединяемых источника высокого напряжения и зарядного резистора, причем выход последнего совмещен с выходом зарядного устройства.

5. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что устройство пуска двигателя дополнительно содержит пневматический вентиль с управляемым клапаном, последовательно соединяемые компрессор, воздушный ресивер и редукционный клапан, а орган пуска снабжен двумя выходами, причем первый выход органа пуска совмещен с выходом устройства пуска двигателя, его вход подключен к первому источнику постоянного тоха, второй выход органа пуска связан с управляемым клапаном пневматического вентиля, а сам вентиль включен в связь редукционного клапана и испытуемого двигателя, 6. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно дополнительно содержит второй компаратор сдвумя входами, фильтр

1665251

6а" низкой частоты, схему совпадения с двумя входами и реле. времени, а измерительное устройство снабжено дополнительным входом, причем датчик крутящего момента дополнительíо подключен к первому входу 5 второго компаратора и через фильтр низкой частоты — к его второму входу, выход второго компаратора подключен к первому входу схемы срвпадения и через реле времени — к ее второму входу, выход последней соединен с дополнительным входом измерительного устройства.

1665251

Составитель М,Горохов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2386 Тираж 357 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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