Стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания.

Известны стенды для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие нагрузочное устройство, выполненное в виде электрической машины, механически связанной с валом испытуемого двигателя, а электрически - с электрической сетью СП,

Однако такие стенды не позволяют воспроизводить высокодинамические режимы нагружения, соответствующие эксплуатационным Кроме того, утилизация энергии испытываемого двигателя путем передачи ее в промьшленную сеть возможна лишь в узком диапазоне скоростных режимов о

Известны стенды для обкатки и испытания Двигателя внутреннего сгорания, содержащие нагрузочное устройство, выполненное в виде электрической нагрузочной машины переменного тока, цепь измерения и регулирования частоты вращения вала двигателя, выполненную в виде датчика частоты вращения, блока регулирования частоты и формирователя частоты, связанных последовательно, цепь измерения и регулирования момента двигателя, выполненную в виде датчика момента двигателя, блока регулирования момента и формирователя момента , связанных последовательно, переключатель и исполнительный механизм нагрузки, причем электрическая нагрузочная машина механически связана с валом испытуемого двигателя, а электрически с электрической сетью, исполнительный механизм нагрузки связан с цепями регулирования частоты и момента. Такие стенды позволяют воспроизводить динамические режимы нагружения для испытуемых двигателей и обеспечив.ают передачу эНерги-и в электрическую сеть в широком диапазоне испытательных режимов L21.

Однако в таких стендах регулирование момента нагрузки на валу испытуемог.о двигателя осуществляется посредством измерения и регулирования электрической мощности, передаваемой нагрузочным (синхронным) генератором переменного тока, что не обеспечивает высокой точности воспроизведения момента нагрузки„ Кроме тйго, стенды сложны, содержат вращающийся преобразователь электрической энергии, состоящий из двух машин постоянного и одной машины переменного тока. Наличие в стенде дополнительных передач существенно ограничивает возможность использования стенда для обкатки и испытаНИИ мощных двигателей внутреннего сгоранияо

Недостатком стенда является также необходимость осуществления достаточно сложной операции по синхронизации нагрузочного генератора с электрической сетью.

Цель изобретения - повышение эффективности путем расширения функциональных возможностей и области применения, а также упрощение конструкции стенда.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащем нагрузочное устройство, выполненное в виде электрической нагрузочной машины переменного тока, цепь измерения и регулирования частоты вращения вала двигателя выполненную в виде датчика частоты вращения, блока регулирования частоты и формирователя частоты, связанных последовательно, цепь измерения и регулирования момента двигателя, выполненную в виде датчика момента двигателя, блока регулирования момента и формирователя момента, связанных последовательно, переключатель и исполнительный механизм нагрузки, причем электрическая нагрузочная машина механически связана с валом испытуемого двигателя и электрически - с электрической сетью, а исполнительный механизм связан с цепями измерения и регулирования частоты и момента, исполнительный механизм нагрузки выполнен в виде статичесKoio преобразователя частоты со звеном постоянного тока, содержащего первый и второй тиристорные преобразователи, включенные последовательно в цепь связи электрической нагрузочной машины с электрической сетью а связи исполнительного механизма нагрузки с цепями измерения и регулирования частоты и момента выполнены в виде соединения формирователя частоты через первые контакты переключателя с первым и вторым тиристорными преобразователями и соединения формирователя момента через вторые контакты переключателя с первым и вторым тиристорными преобразователями „

На чертеже приведена принципиальная схема стендас

Вал испытуемого двигателя 1 внутреннего сгорания механически соединен с валомэлектрической нагрузочной машины 2 переменного тока

Статический преобразователь частоты со звеном постоянного тока содержит первый 3 ивторой 4 тиристорные преобразователи. Обмотка статора электрической машины 2 подключена к первому силовому входу статического преобразователя 3 Второй силовой вход статического преобразователя - силовой вход переменного тока тиристорного преобразователя 4, присоединен к шинам электрической сети 5 . Канал регулирования частоты вращения вала двигателя 1 внутреннего сгорания содержит датчик 6 частоты вращения например,(тахогенератор), блок 7 регулирования частоты вращеНИН 7 (состоящий, например, из датчика частоты вращения и собственно регулятора), формирователь 8 частоты, выходы которого через -переключатель 9 присоединены к управляющим входам первого 3 и второго 4 тиристорных преобразователей. Канал регулирования момента на валу испытуемого двигателя 1 внутреннего сгорания содержит датчик 10 момента, блок 11 регулирования момента (состоящий, например, из зада чика момента и собственно регулятор момента), формирователь 12, выходы которого через переключатель 9 присоединены к управляющим входам первого 3 и второго 4 тиристорных преобразователей. Устройство работает следующим образом. В режиме холодной обкатки двигателя 1 внутреннего сгорания переклю чатель 9 устанавливают в положение и подключают канал регулирования ча тоты вращения к управляющим входам тиристорных преобразователей 3 и 4о При этом формирователь 8 обеспечива ет работу тиристорного преобразователя 3 в инверторном цикле и тиристорного преобразователя 4 в выпpя IИ тельном режиме„ Электрическая энергия из промышленной электрической сети 5 передается через преобразова тели 4 и 3 к электрической машине 2 переменного тока, которая работает в двигательном режиме. Электромагнитный момент электрической машины приближенно определяется следующим выражением , где Ф - магнитный поток синхронной машины, сш - фазовый ток в обмотке статора, Оэ9ф - коэффициент мощностиf К - коэффициент. Управляя углами зажигания тиристоров преобразователя 3, регулируют величину cosif 1 cosvf). Управляя углами зажигания тиристоров преобразователя 4, регулируют величину электромагнитного момента Мэ так, чтобы Мэм fc/ где Мс.- момент сопротивления вращения, создаваемый двигателем 1 внутреннего сгорания, осуществляют разгон двигателя внутреннего сгорания до заданной частоты вращения. Для создания нагрузочного момента на вашу работающего двигателя 1 внутреннего сгорания переключатель 9 переводят в положение II, чем отключают формирователь 8 и присоединяют к управляющим входам тиристсрмых преобразователей 3 и 4 канал регулирования момента нагрузки. При этом формирователь 12 обеспечивает работу тиристорного преобразователя 3 в выпрямительном режиме, а тиристорного преобразователя 4 - в инверторном режиме, электрическая энергия нагрузочной машины 2 переменного тока, работающей в режиме генератора, через тиристорные преобразователи 3 и 4 передается в промышленную электрическую сеть 5. Величина нагрузочного момента на валу двигателя 1 внутреннего сгорания, создаваемая электрической машиной, определяется выражением (1), но знак созф в этом режиме противоположен знаку режима обкатки. Регулируя электромагнитный момент электрической машины 2 путем управления углами зажигания тиристоров преобразователей 3 и 4, изменяют соотношение между вращающим моментом, развиваемым двигателем 1 внутреннего сгорания, и электромагнитным моментом электрической машины Miac-M3 4J где 2 - момент инерции вращающихся масс стенда, связанных с варлом испытуемого двигателяJ п -. частота вращения вала, t - время.

СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ И ИСПЫТАНИЯ .ДВИГАТЕГЯ- ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ,. Содержащий нагрузочное устройстйо, выполненное в виде электрической нагрузочной машины переменного тока, цепь изг рения и регулирования частоты вращения вала двигателя, выполненную в виде датчика частоты вращения, блока регулирования частоты и Фо «фователя частоты, связанных последовательно, цепь измерения и регулирования момента двигателя, выполненную в виде датчика момента двигателя, блока регулирования момента и формирователя момента, связанных последовательно, переключатель и исполнительный механизм нагрузки, причем ,электрическая нагрузочная машина механически связана с валом испытуемого двигателя и электрически - с электрической сетью, а исполнительный механизм нагрузки связан с цепями измерения и регулирования частоты и момента, отличающий ся тем, что, с целью повышения эффективности путемрасширения функциональных возможностей и области применения, исполнительный механизм нагрузки выполнен в виде статического преобразователя частоты со звеном постоянного тока, содержащего первый и второй ts тиристорные преобразователи, вклю(Л ченные последовательно в цепь связи электрической нагрузочной машины с электрической сетью, а связи исполнительного механизма нагрузки с цепями измерения и регулирования частоты и момента выполнены в виде соединения формирователя- частоты через первые контакты переключения с первым и вторым тиристорными преобразоа вателями и соединения формирователя х момента через вторые цонтакты переключателя с первым и вторым тиристор 1 ными преобразователямио ел х1