Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1985 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания и обкатки двигателей внутреннего сгорания.

Известны стенды испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие два исполнительных механизма, датчик частоты вращения, нелинейный элемент, вычитающий элемент и нагрузочное устройство.

Известен также стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочное устройство двигателя, датчики момента и частоты вращения, первый и второй вычитающие элементы, усилительно-преобразовательный блок, нелинейный преобразователь, блок управления и исполнительные механизмы по частоте и нагрузке, причем датчик момента через усилительнопреобразовательный блок соединен с вторым вычитающим элементом, связанным с исполнительным механизмом по нагрузке, датчик частоты через первый вычитающий элемент и нелинейный преобразователь соединен с исполнительным механизмом по частоте, а блок управления свдэан с первым и вторым вычитающими элементами 1.

Однако известный стенд не позволяет избавиться от сложного по конструкции нагрузочного устройства, управление им требует сложного оборудования, а повыщение эффективности испытаний и приработки ограничено возможными видами режимов.

Цель изобретения - упрощение конструкции стенда и сокращение продолжительности приработки двигателя, т.е. повышение эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочное устройство на валу двигателя, датчики момента и частоты вращения, первый и второй вычитающие элементы, усилительно-преобразовательный блок, нелинейный преобразователь, блок управления и исполнительные механизмы по частоте и нагрузке, причем датчик момента через усилительно-преобразовательный блок соединен с вторым вычитающим элементом, связанным с исполнительным механизмом по нагрузке, датчик частоты через первый вычитающий элемент и нелинейный преобразователь соединен с исполнительным механизмом по частоте, а блок управления связан с первым и вторым вычитающими элементами, дополнительно содержит выпрямительный мост, третий вычитающий элемент, реэистивный делитель напряжения, счетный триггер, первый и второй электронные ключи и интегратор, а исполнительный механизм по нагрузке выполнен в виде двух электромагнитов, которые подключень соответственно к первому и второму электронным ключам, связанным с выходами счетного триггера, подключенного к третьему вычитающему элементу, соединенному через резистивный делитель напряжения с вторым вычитающим элементом, причем выпрямительный мост и интегратор последовательно включены в связь усилительно-преобразовательного блока с вторым вычитающим элементом, а третий вычитающий элемент связан с выходом выпрямительного моста.

Стенд может иметь нагрузочное устройство, выполненное в виде маховика.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого стенда для испытания двигателя внутреннего сгорания.

Стенд содержит нагрузочное устройство 1, механически связанное с выходным валом испытуемого двигателя 2 и выполненное в виде маховика, последовательно соединенные датчик 3 частоть вращения, первый вычитающий элемент 4, нелинейный преобразователь с зоной нечувствительности и исполнительный механизм 6 по скорости, подсоединенный к рычагу топливодозирующего органа двигателя, куда также подсоединен исполнительный механизм v по нагрузке, выполненный в виде двух электромагнитов 7 и 8. Кроме того, стенд содержит последовательно соединенные датчик 9 нагрузочного момента, усилительно-преобразовательный блок 10, выпрямительный мост 11, интегратор 12, второй вычитающий элемент 13, причем выход последнего подключен

0 к первой клемме электромагнитов 7 и 8, к вторым клеммам которых подключены первый 14 и второй 15 электронные ключи соответственно. К управляющим входам элеКтронных ключей 14 и 15 подсоединены прямой и инверсной выходы счетного триггера 16,

5 к входу которого подключен выход выпрямительного моста 11 через третий вычитающий элемент 17. К входу первого вычитающего элемента 4 подсоединены выходы блока 18 управления, а второй выход последQ него подключен к входу второго вычитающего элемента 13 и входу резистивного делителя 19 напряжения.

Выход последнего подсоединен к входу третьего вычитающего элемента 17.

Устройство работает следующим обра5 зом.

При работе испытуемого двигателя 2, механически связанного с датчиком 3 частоты вращения, последний вырабатывает на своем выходе сигнал, пропорциональный по величине частоте вращения вала двига° теля 2. Этот сигнал поступает на вход первого вычитающего элемента 4, где он сравнивается с напряжением установки, поступающим с блока 18 управления. Если образовавшийся сигнал рассогласования больше зоны нечувствительности нелинейного преобразователя 5, то последний подает сигнал на выход исполнительного механизма 6 по скорости, который перемещает рычаг топлйводозирующего органа двигателя 2 в направлении, соответствующем уменьшению сигнала рассогласования, что приводит к стабилизации частоты вращения двигателя 2. Для создания нагрузочного момента, обеспечивающего приработку двигателя, стенд снабжен цепью обратной связи, состоящей из блоков 7-9. Момент, создаваемый вращающимся телом, определяется по формуле J3$4 Jf где ЗэФФ- эффективный момент инерции; ускорение. Поекольку для двигателя величину можно считать постоянной, то величину М - прямо пропорциональной ускорению его выходного вала. Предположим, что двигатель 2 находится в некотором стационарном режиме, которому соответствует некоторое значение частоты вращения и практически равный нулю нагрузочный момент. Тогда сигнал с выхода датчика 9 не поступает. Отсутствует также сигнал на выходе их блока 10, моста 11 и интегратора 12. В связи с этим на выходе вычитающего элeJVIeнтa 13 присутствует весь сигнал установки, поступающий с блока 18 управления. Этот сигнал поступает на электромагниты 7 и 8. Если в счетном триггере 16 была записана логическая единица,то сигнал с выхода этого триггера включает электронный ключ 14, который замыкает цепь электромагнита 7, т.е. рычаг топливодозирующего органа двигателя находится в положении, соответствующем включению электромагнита 7. Однако на вход счетного триггера 16 поступает отрицательный сигнал рассогласования вследствие отсутствия сигнала на выходе моста 11 и наличия сигнала с блока 18 управления, прощедщего через делитель 19 на вход вычитающего элемента 17. Поскольку счетный вход триггера 16 имеет распознавание по логическому нулю, то триггер переключается и таким образом своими выходными .сигналами переключает электронные ключи 14 и 15, что приводит к переключению электромагнитов 7 и 8 и передвижению рычага топливодозирующего органа двигателя. За счет этого создается ускорение (замедление) вращения вала двигателя, образуется сигнал на выходе датчика нагрузочного момента, пропорциональный .величине . Этот сигнал преобразуется блоком 10 в напряжение, а с помощью выпрямительного моста 11 - в однополярное напряжение, которое, пройдя через интегратор 12, преобразуется в постоянное напряжение и вычитается с помощью вычитающего элемента 13 из напряжения, исходящего из блока 18 управления. Полученное напряжение поступает на электромагниты 7 и 8, что приводит к автоматическому регулированию величины перемещения рычага топливодозирующего органа двигателя и соответственно к автоматическому регулированию и стабилизации средней величины модуля нагрузочного момента. Переключение триггера 16 в рабочем режиме происходит следующим образом. При переключении электромагнитов 7 и 8 происходит образование напряжения на выходе моста 11. Из этого сигнала вычитается напряжение установки, исходящее с делителя 19, с помощью вычитающего элемента 17. Полученный сигнал на выходе элемента 17 в момент переключения электромагнитов 7 и 8 соответствует логической единице, в связи с чем триггер 16 не переключается. Далее этот сигнал начинает падать в связи со снижением величины -ЖГ-- Когда нагрузочный момент упадет до некоторой величины, задаваемой делителем 19, напряжение на выходе вычитающего элемента 17 снижается до напряжения, соответствующего логическому нулю, что приводит к переключению триггера 16 и электромагнитов 7 и 8, после чего весь процесс повторяется. Таким образом, изобретение позволяет упростить конструкцию стенда путем замены громоздкого и дорогостоящего нагрузочного устройства на маховик. Кроме того, сокращается продолжительность приработки, так как приработка механизмов под воздействием знакопеременных нагрузок намного производительнее, чем приработка с постоянной нагрузкой.

1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий нагрузочное устройство двигателя, датчики момента и частоты вращения, первый и второй вычитающие элементы, усилительно-преобразовательный блок, нелинейный преобразователь, блок управления и исполнительные механизмы по частоте и нагрузке, причем датчик момента через усилительно-преобразовательный блок соединен с вторым вычитающим элементом связанным с исполнительным механизмом по нагрузке, датчик частоты через первый вычитающий элемент и нелинейный преобразователь соединен с исполнительным меКЕСОЮЗЙг Я .« ii TErivno1U -р- i-i4НС Ай Lt KJliii TEKA ханизмом по частоте, а блок управления связан с первым и вторым вычитающими элементами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, он дополнительно содержит выпрямительный мост, третий вычитающий элемент, резистивный делитель напряжения, счетный триггер, первый и второй электронные ключи и интегратор, а исполнительный механизм по нагрузке выполнен в виде двух электромагнитов, которые подключены соответственно к первому и второму электронным ключам, связанным с выходами счетного триггера, подключенного к третьему вычитающему элементу, соединенному через резистивный делитель напряжения с вторым вычитающим элементом, причем выпрямительный мост и интегратор I последовательно включены в связь усилительно-преобразовательного блока с вто(Л рым вычитающим элементом, а третий вычитающий элемент связан с выходом выпрямительного моста. 2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что нагрузочное устройство выполнено в виде маховика. со Од 1C