Способ испытаний двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1985 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к способам испытаний двигателей внутреннего сгорания, преимущественно на неустановившихся режимах работы. Известен способ испытания двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в тсж, что задах т математические якидания частот вращения вала двигателя, момента сопротивления на выходном валу и одновременные отклонения от математических ожиданий частоты вращения и момента соп ротивления в ввде случайных сигналов связанных по взаю окорреляционной функции, равной ее значению в уелоВИЯХ эксплуатации СО 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 постоян ными и изменяются с определенной законс 4ерностыо. Цель изобретения - приближение режимов работы двигателя при испытаниях на исгалтательном стенде к рёаль нь1м эксштуатацйонньн 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 сопротивлен на выходном валу и одновременные от лонения от математических ожиданий частоты и момента сопротив ления в виде случайных сигналов, св занных по взаимокорреляционной функ ции, равной ее значению в условиях эксплуатаоди, математические ожидания частоты вращения и момента сопротив ления задают с помощью математической модели, описываемой многомерным дискретно-непрерывным марковским случайньм процессом, с параметрами, nojry4eHHbiMH из условий эксплуатации , . ;На чертеже представлена схема стенда для реализации способа. Стенд состоит из двигателя с нагрузочным устройством 1 которое обеспечивает также выдачу команды на пуск двигателя, генератора 2 сиг налов векторного дискретно-непрерыв ного марковского процесса, генерато ра 3 непрерывных случайных сигналов генератора 4 случайных 1штервалов 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 рукоя-Лси управления судовьм 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 дискретньм 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 указанн1 1И 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 вселяют временные участки работы двигателя на приблизительно установившихся режимах работы 3 (кусочно-стационарные участки), пу ки, реверсы и т.п.). Для каждого из этих участков , i-ro) определяют математические ожидания параметров Т,г где MM,- , шпл - математические ожи дания параметров М и п соответственно в каждом характерн режиме i Т- - продолжительность анализируемого кус но-стационарного участка; t - текущее значение времени. Длительность Tj каждого кусочн стационарного участка является слу чайной величиной. Ее распределение подчиняется экспоненциальному либо .как правило, нормальному закону. Определяются корреляционные фун ции характеристических параметров в кусочно-стационарных режимах .,w4jh(t)-n,,() i -ТГ (bC)-m.rii; M,( -T:S v b%OlM(,.ii, - о где R.(6), RMi(), Rr,Mi() - авто корреляционные функции параметров им и их.взаимокорреляционная функция соответственноV t- время Вычисляют матрицу переходных вероятностей 11 f« Р 01 Р П2 РПП где PJ. - вероятность события, сос тоящего в том, что часто та вращения и момент соп ротивления, имеющие знана i-M ку чения т. сочно-стационарном участ ке, примут значения т„|, М„ на J-M участке. 454 . 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 т., т„, П; векторный непрерывный случайный процесс изменения характеристических параметров режима около их математических ожиданий с параметрами R „,-(), Rmj(f), )Такое представление эксплуатадионных режимов позволяет более детально и адекватно по сравнению с известными способами уч&стъ последовательность их 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-непрерьгоного марковского процесса т , , П, полученные на основе эксплуатационных данных. Аналогично в генератор 3 вводятся характеристики (r),Rj,j(r), Н„ДО. В генератор 4 временных интервалов вводится закон распределения времени работы двигателя на различных режимах. При включении в работу генератор 2 вьщает команду и на пуск двигателя, после чего вьщает сигналы h, S для управления двигателем и нагрузочным устройством и сигнал на управление геяераторсм 3. По команде 5 генератор 3 формирует сигналы и и для управления двигателем и нагрузочн устройством. Сигналы р и s алгебраически складываются и поступают на исполнительное устройство, управляющее частотой вращения вала двигателя. Сигналы h и € также алгебраически складываются и поступают на исполнительное устройство, управляющее величиной номевта сопротивления. Через случайные лрстежутки времени генератор 4 вьщает кома1зды на генератор 2, по которЕм он формирует новые 5П значения управлякяцих воздействий h и SB соответствии с матрицей переходных вероятностей П. Сигнал п от датчика частоты врап{ения и сигнал М от датчика мсмента сопротивле ния поступают на генераторы 2 и 3. )В генераторе 2 по этим сигналам вычисляются фактические значения мате матических ожиданий частоты вращени и момента сопротивления, а также фактическая матрица переходных вероятностей. В случае их отклонения от заданных значений Производится поднастройка генератора. В генераторе 3 вычисляются фактические значения корреляционных функций ив 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 предлага емому способу при испытаниях на стенде задшот математические ожидания частоты вращения и момента содмеры. 5 ротивления двигателя с помощью математической модели, описываемой многомерным дискретно-непрерывным марковским случайным процессом. Статисти- . ческие показатели зтого процесса (уровни математических ожиданий, матрица переходных вероятностей, закон распределения времени работы на кусочно-стационарных режимах) принимаются равными их значениям В условиях эксплуатации. Предлагаемый способ испытаний позволяет приблизить режимы работы двигателя при испытаниях на стенде к реальным эксплуатационньм режимам. Тем самым обеспечивается возможность сокращения сроков создания новых и модернизированных двигателей (эксплуатационные испытания опытной партии двигателей можно заменить стендовыми испытаниями), повьшения их технического уровня благодаря тому, что разработчик непосредственно на испытательном стенде имеет возможность выявлять эксплуатационные недостатки двигателя и, следовательно, оперативно принимать необходимые

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.