Государственный союзный ордена Трудового Кр научно-исследовательский тракторный инс и Челябинский политехнический институт (71) Заявители (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для испытания и контроля надежности и качества двигателей внутреннего сгорания, и дает воэможность имитировать в стационарных условиях эксплуатационные режимы, характерной особенностью которых является воспроизведение нагрузочного момента и частоты вращения двигателя.

Известны стенды для испытания двигателя внутреннего сгорания, преимущественно на неустановившнхся режимах, содержащие нагруэочное устройство, связанное с двигателем, блоки l5 управления скоростью вращения и на груэочным моментом, исполнительные устройства управления положением топливодоэирующего органа и положением органа управления нагруэочным 20 моментом, связанные с двигателем и нагрузочным устройством соответственно, датчики нагруэочного момента и скорости вращения, а также каналы задания нагрузочного момента и об- 25 ратной связи по нему, задания скорости вращения и обратной связи по ней, причем нагруэочное устройство выполнено в виде электродвигателя-генератора постоянного тока, имеющего уси- 30 лнтель напряжения возбуждения электродвигателя в качестве исполнительного устройства управления положением органа управления нагрузочным моментом, датчик момента выполнен в виде датчика тока якоря генератора, ко входам блока управления моментом подключен канал задания скорости и канал обратной связи по моменту, соединенный с датчиком момента, а к выходу вЂ” исполнительное устройство управления положением органа управления моментом, ко входам блока управления скоростью подключен канал задания момента и канал обратной связи по скорости, соединенный с датчиком скорости, а к выходу вЂ” исполнительное устройство управления положением топливодоэирующего органа (1).

Известные стенды имеют сравнительно узкий диапазон воспроизведения динамических нагрузок нэ-эа инерционности системы управления. . Цель изобретения -,расширение диапазона воспроизводимых на стенде динамических нагрузок. укаэанная цель достигается тем, что стенд дополнительно содержит датчик положения топливодоэирующего органа и датчик тока возбуждения

859851 генератора, причем датчик положения связан каналом обратной связи по по. ложению топлинодозирующего органа с блоком управления скоростью, а датчик тока возбуждения связан каналом обратной связи по току возбуждения с блоком управления моментом, при этом к блоку управления скоростью дополнительно подключен канал задания момента, а к блоку управления моментом вЂ” канал задания скорости.

Блок управления скоростью выполнен и виде последовательно соединенных устройства сравнения сигналов задания скорости (My) и обратной связи по скорости, пропорциональноинтегрально-дифференциального регулятора, устройства сравнения выходного oèãíàëà указанного регулятора, сигнала задания момента (М ) и

3 сигнала обратной связи по положению топлинодозирующего органа, и пропорционального регулятора, а блок управления моментом вЂ” н виде последовательно соединенных устройства сраввЂ” нения сигнала задания момента и обратной связи по моменту, пропорционально-интегрального регулятора тока якоря (j+ ), устройства сравнения выходного сигнала указанного регулятора, сигнала задания скорости и сигнала обратной связи по току возбуждения (iь), а также пропорциональной:- .reãрального регулятора тока нозбужзтен: я электродвигателя °

На чертеже приведена блок-схема стенда.

Стенд содержит блок 1 управления за: руэочным моментом, н который нходят связанные последовательно устройство 2 сравнения сигнала задания и обратпой связи по нагрузочному моменту, пропорционально-интегральный

p:-гулятор 3 тока якоря, устройство 4

c„.:eHHeí.я ныходноо сигнала регулятора 3,. игнала задания по с корости нрашсния и сигнала обратной снязи по току возбуждения, и пропорционально-интегральный регулятор тока возбуждения 5 электродвигателя генера=.îðà (Г-Д) ° Блок 1 связан с усилителем 6 напряжения возбуждения электродвигателя, соединенным с обмоткой

7 возбуждения. Нагрузочное устройство выполнено н виде электродвигателягенератора, содержащего электродвигатель 8 постоянного тока, связанного с асинхронным генератором 9 трехфазно).-о тока, и нагрузочный генератор

l0 .жязанный с налом двигателя внутреннего сгорания 11 и электрически ссединенный по общей якорной цепи с электродвигателем 8, вращающим генератор 9. В качестве исполнительного устройства управления положением органа упранления загрузочным моментом служит усилитель 6, к ко",орому подключен датчик 12 тока возбуждения. В качестве датчика момента загрузки применен датчик 13 тока якоря, включенный в цепь между элек;вЂ” родвигателем 8 и генератором 10.

Блок 14 управления скоростью вращения выполнеи в виде последовательно сое диненных устройств 15 сравнения сигналов задания скорости. и обратной связи по скорости, пропорциональноинтегрально-дифференциального регулятора 16, устройства 17 сравнения выходного сигнала укаэанного регулятора, сигнала задания момента и сигнала обратной связи по положению топлинодоэирующего органа, и пропорционального регулятора 18. Выход регулятора 18 подключен через испол15 нительное устройство 19 управления положением топливодозирующего органа двигателя к штатному регуляzopy 20 двигателя 11. К устройству 15 сраввЂ” нения подключен датчик 21 скорости

2О вращения, а к устройству 17 сравнения вЂ” датчик 22 положения топлинодозирующего органа.

Постоянная величина времени пропорционально-интегрального регулятоgg ра 3 тока якоря выбирается равной постоянной времени цепи якоря. Постоянная времени пропорциональноинтегрального регулятора тока возбуждения 5 выбирается равной постоянной времени контура регулирования скорости вращения. Постоянная времени интегрирования пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора 15 выбирается равной постоянной времени штатного регулятора 20, а постоянная времени форсирующего звена равна постоянной времени контура управления положением топлинодози.>ующего органа.

Стенд для испытания работает сле4Я дующим образом.

Сигнал задания М по моменту поступает на вход блока 1 управления, где в устройстве 2 сравнивается с действительным значением эагрузоч4 ного момента, пропорционального току якоря Г-Д. Сигнал рассогласонания

Е подается на вход регулятора 3, изменяя его по пропорционально-интегральному закону, что позволяет о компенсировать постоянную времени контура регулирования тока обмотки возбуждения двигателя Г-Д и выбрать оптимальную частоту среза контура, равной частоте среза контура положения топливодоэирующего органа.

Выходной сигнал регулятора 3, являясь задающим по отношению контура управления током возбуждения электродвигателем, сравнивается в устройстве 4 с сигналом обратной связи, р) пропорциональньил току возбуждения.

От датчика 12 на зто же устройство подается сигнал задания скорости вращения ш, что обеспечивает условие иннариантности управления момента

gg чагрузки по отношению к скорости

859851

Формула изобретения

1. Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, преимуществен- д вращения. В результате сравнения сигнал рассогласования Eн подается на вход пропорционально-интегрального регулятора 5, что позволяет компенсировать постоянную времени цепи об(мотки возбуждения и выбрать частоту среза этого контура, равной частоте среза контура регулирования скорости вращения. Выходной сигнал регулятора

5 подается на усилитель 6 напряжения возбуждения электродвигателя Г-Д, !О что влечет эа собой изменение якорного тока или загрузочного момента.

Контур управления скоростью вращения работает следующим образом.

Сигнал задания па скорости вращения use сравнивается в устройстве

15 с действительной от датчика 21 и,результат Е ч подается на регулятор

16, изменяющий его по пропорционально-интегрально-дифференциальному закону. Это позволяет компенсировать 20 постоянную времени контура управления перемещения топливодозирующего органа и инерционность дизеля с нагрузочных генератором, а также выбрать оптимальной частоту среза Q5 этого контура. Далее выходной сигнал регулятора 16 сравнивается в устройстве 17 с сигналом отрицательной обратной связи по положению топливодоэирующего органа (от датчика 22). 30

На это же устройство подается сигнал задания по нагрузочному моменту М>, .что позволяет обеспечить инвариантность управления скорости вращения по отношению к моменту нагрузки

После этого выходной сигнал Е,ц усиливается в регуляторе 18 и подается на исполнительное устройство 19, изменяющее подачу топлива и управляющее скоростью вращения двигателя внутреннего сгорания. Регулятор 18 40 настраивается с таким расчетом, чтобы частота среза контура положения топливодоэирующего органа была равна частоте среза контура регулирования момента. 45

Правильная настройка всех регуляторов позволяет оптимизировать процессы регулирования нагрузочньмк режимами, обеспечивая минимум времени переходного процесса по каждому $0 параметру регулирования.

Экономический эффект от использования стенда предлагаемой конструк ции складывается из сокращения сроков испытаия двигателей внутреннего сгорания и от качественного эффекта (более высокие динамические характеристики нагрузочных режимов) расширения воэможности исследования, получаемой на предлагаемой конструкции. но на неустановившихся режимах,. содержащий нагруэочное устройство, связанное с двигателем, блоки управления скоростью вращения и нагрузоч-Э ным моментом, исполнительные устройства управления положением топливодоэирующего органа и положением органа управления нагруэочным моментом, связанные с двигателем и нагрузочных устройством соответственно, датчики нагрузочного момента к скорости вращения, а также канал задания нагрузочного момента к канал обратной связи по моменту, канал задания скорости вращения и канал обратной связи по скорости, причем нагрузочное устройство выполнено в виде электродвигателя-генератора постоянного тока, имеющего усилитель напряжения возбуждения электродвигателя в качестве исполнительного устройства управления положением органа управления нагрузочным моментом, датчик. момента выполнен в виде датчика тока якоря генератора, ко входам блока управления моментом подключен канал задания скорости и канал обратной связи по моменту, соединенный .с датчиком момента, а к выходу " исполнительное устройство управления положением органа управления моментом, ко входам блока управления скоростью подключен канал задания момента и канал обратной связи по скорости, соединенный с датчиком скорости, а к выходу вЂ” исполнительное устройство управления положением топливодозирующего органа, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона воспроизводимых на стенде дин мических нагрузок, стенд дополнительно содержит датчик положения топливодозирующего органа и датчик тока возбуждения генератора, причем датчик положения связан каналом обратной связи по положению топлиаодозирующего органа с блоком управления скоростью, а датчик тока возбуждения связан каналом обратной связи по току воэбу.кдения с блоком управления моментом, при этом к блоку управления скоростью дополнительно подключен канал задания момента, а к блоку управления моментомканал задания скорости.

2. Стенд по п. 1, о т л н ч а юшийся тем, что блок управления скоростью выполнен в виде последовательно соединенных устройства сравнения сигналов задания скорости и обратной связи по скорости, пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, устройства сравнения выходного сигнала указанного регулятора, сигнала задания момента и сигнала обратной связи по положению топливодозирующего органа, и пропорционального регулятора, а блок управления моментом вЂ” в виде последовательно соединенных устройства срав859851

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор Ю. Середа Техред A Савка Корректор Г, Решетник

Тираж 907 Подпи с ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7535/63

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 яения сигнала задания момента и обратной связи по моменту, пропорционально-интегрального регулятора тока.. якоря, устройства сравнения выход.ного сигнала укаэанного регулятора, сигнала задания скорости и сигнала обратной связи по току возбуждения, а также пропорционально-интегрального регулятора тока возбуждения электродвигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Стенды для испытания дизелей.

Сборник НИИПНФОРМТЯЖМфй, М., к 4-74-4, 1974, с. 34-36.

Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

Испытательный стенд для стартера двигателя внутреннего сгорания // 855419

Устройство для диагностики двигателявнутреннего сгорания // 853463

Способ работы стенда для испытания лопаточных машин // 852045

Способ установки заданного режимаработы двигателя внутреннего сгорания" // 851150

Стенд для испытания модельных ра-бочих колес нагнетателей // 851149

Отметчик мертвой точки поршнядвигателя внутреннего сгорания // 851148

Стенд для испытания двигателя внутреннегосгорания // 850027

Стенд для испытания бульдозерногооборудования // 847130

Стенд для испытания камер сгораниятурбореактивных двигателей // 847129

Способ измерения скоростного напора газового потока и устройство для измерения тяги реактивного двигателя // 2100788

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к испытаниям реактивных двигателей, и может быть использовано в способах и устройствах для измерения тяги для повышения их точности

Способ определения технического состояния элементов системы регулирования и защиты паровых турбин // 2100791

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при контроле работоспособности элементов системы регулирования и защиты паровых турбин

Устройство контроля наличия воды в топливной системе двигателя внутреннего сгорания и датчик для устройства контроля (варианты) // 2102716

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления и диагностики дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания

Способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин по вибрации корпуса // 2103668

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин, а конкретно, к способам диагностики и прогнозирования технического состояния машин, и может быть использовано для диагностики технического состояния машин, образующих машинные комплексы, путем анализа данных вибрации, потребления тока, его напряжения, расхода рабочего тела, температуры машины, обеспечивая своевременное отклонение действительного состояния машин от рабочего состояния и бесперебойную работу всего комплекса

Стенд для исследования напряженно-деформированного состояния основных деталей двигателей внутреннего сгорания // 2105963

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания

Способ контроля, диагностирования и компенсации отказов в системах управления двигателей двухдвигательной авиационной силовой установки // 2106514

Стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания // 2107175

Изобретение относится к обкатке и испытанию вновь изготовленных и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущих мостов автомобилей

Стенд для испытаний жидкостных ракетных двигателей // 2111373

Изобретение относится к ракетостроению и может быть использовано при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД)

Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины // 2111469

Способ оптимизации диаметральных зазоров между штампованным поршнем и цилиндром двигателя в холодном состоянии // 2112951

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при усовершенствовании условий смазки и оптимизации конструктивных параметров деталей цилиндро-поршневой группы ДВС