Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК G01M15/00 

11, устройство 8 сравнения, блок 9 деления, измеритель 4 ЭДС вращения и блок 10 умножения. Напряжение, соответствующее моменту механических потерь М,р, поступает на сумматор 13 с выхода вычислителя 15 момента механических потерь. При определении крутящего момента ДВС (электрическая машина работает в генераторном режиме) напряжение с вычислителя 15 и переключателя 14 поступает на сумма.- тор 13 в одинаковой полярности. Выходное напряжение сумматора пропорционально крутящему моменту ДВС. При определении момента проворачивания коленчатого .вала ДВС (электрическая

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС), преи гущественно к автоматизированным системам для стендовых испытаний.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования и повышение точности измерения крутящего момента.путем его косвенного измерения с помощью датчиков тока якоря, qactoTu и ЭДС вращения машины постоянного тока, а также учета влияния помех, поступающих из цепей измерения токов якоря и возбуждения.

На чертеже приведена функциональная схема стенда для испытания двигателя .внутреннего сгорания.

Стенд содержит нагрузочное устройство, представляющее собой электрическую машину 1 постоянного тока, соединенную с валом испытываемого двигателя 2 внутреннего сгорания,

В цепь якоря электрической машины 1 включен измеритель 3 тока якоря. К зажимам якоря подключен измеритель 4 ЭДС вращения, на который в целях учета падения напряжения на активном сопротивлении якоря подается сигнал тока якоря,

В цепь возбуждения включен регулятор 5 и измеритель 6 тока возбуждения. Один из выходов регулятора 5 тока возбуткдения связан с выходом .измерителя тока возбуждения 6, а

машина работает в двигательном режиме) полярность выходного напряжения -с вычислителя 15 с помощью переключателя 14 изменяется на противоположную. Б сумматоре происходит вьтчита- ние выходного напряжения вычислителя 15 момента механических потерь из напряжения на выход фильтра 11, измеряющего электромагнитный момент. Таким образом, выходное напряжение сумматора 13 пропорционально моменту прокручивания коленчатого вала ДВС. Выход сумматора 13 соединен с программным блоком 7 и предложенный стенд используется для снятия скоростных характеристик ДВС, 2з.п. ф-лы.1и

0

5

другой - с выходом программного блока 7.

Выход измерителя 3 подключен к устройству 8 сравнения, а выход измерителя 4 - к делительному входу

блока 9 деления, вход которого соединен с выходом блока 10 умножения. Один вход блока умножения связан с выходом фильтра 11, другой вход соединен с .выходом датчика 12 частоты вращения. Выход блока деления.9 связан с вторым входом устройства 8 сравнения, выход которого является входом фильтра 11.

С валом электрической машины 1 связан датчик 12 частоты вращения, соединенный с входом сумматора 13 через переключатель 14 и вычислитель 15 момента механических потерь. Второй вход сумматора 13 связан с вы- ходом фильтра 11. Регулятор 5 имеет один вход управления, который подключен к программному блоку 7, к входам которого присоединены выходы измерителя 6 тока возбуждения . и сумматора 13.

Стенд работает следующим образом. При измерении крутящего момента ДВС электрическая машина служит его нагрузкой и работает в генераторном

режиме. Крутящий момент при этом определяется как суммарный момент:

5

МБМм

тп

(1)

где М - электромагнитный момент в 3«

машине постоянного тока,

момент механических потерь. Величина момент а механических потерь может быть найдена из выраже- ния:

MM. о

к,.со,

где Mj - постоянная составляющая мо- мента сопротивления, не зависящая от частоты вращения якоря;

Kg - коэффициент вязкого трения, СО -.частота вращения вала ДВС. Электромагнитный момент определяется по формуле

м - « со

(3)

где К„ - коэффициент пропорциональffl

ности, зависящей от выбора размерности О ,

t ЭДС вращения машины постояного тока, 1д - ток якоря.

Измерение электромагнитного момента происходит следующим образом. Напряжение, пропорциональное току якоря, с измерителя 3 поступает на вход устройства 8 сравнения. Данный сигнал можно представить в виде:

r,(t) - K,.i (t).

. 35

де К л - коэффициент преобразованияj j,(c) - помехи, возникающие на выходе измерителя тдка якоря в том случае, если измеритель - шунт, они составля- 40 ют 20-40% от полезного. С блока 9 деления на устройство 8 равнения поступает сигнал:

. ...,(ош«

.

де М - оценочное значение электромагнитного момента;

Kg - коэффициент преобразования

измерителя 4 ЭДС вращения; 50

( - коэффициент передачи (преобразования) датчика 12 частоты вращения;

Кл - коэффициент передачи блока

9 деления относительно 55 (t) - помехи, возникающие на выходе измерителя 4 ЭДС вращения;

5

20

25

30

О

15 -(с) - помехи, возникающие на выходе -блока деления 9;

(у(с) - помехи, возникающие, на выходе датчика 12 частоты вращения.

Формулу (4), используя разложение в ряд Тейлора с учетом, что членами высших порядков можно пренебречь, преобразуем к виду:

r,(t)-.co.(t)-bg(t)-He(t),

где9.,(г),{ (t) - приведенная поме t-GJ-vУЧ

ха е (t),y (t). В результате на вход фильтра 11 поступает сигнал:

g(t)r(t)-rg(t)K .

()-- 1(5)

Связь между входом и выходом фильтра определяется следующим выражением:

Т. -« е(

где Тдд - постоянная времени фильтра

11-,

Кф - коэффициент усиления фильтра 1 1 .

При прохождении через фильтр аддитивная помеха отсеивается и с учетом (5) выражение. (6) имеет вид:

35

40

«

т dM dT

(o.K.K,,i,.(7)

В статике в соответствии с выражением (7), электромагнитный оценочный момент равен:

и КуК. . е

Ч - - -

При соблюдении условия:

Kfl

KIP C,)

Q

правильном выборе коэффициентов:

Кф. Кд. Kg

к

к.

ы

С учетом выражения (3) получаем: М М 9«

Напряжение, пропорциональное второй составляющей формулы (1) и

соответствуюп1ее моменту механических потерь М, поступает на сумматор 13 с выхода измерителя момента механических потерь, преобразующего сигнал с датчика 12 частоты вращения по фор муле (2).

При определении крутящего момента две (электрическая машина работает в генераторном режиме) напряжение с блоков 15 и 14 поступает на сумматор 13 в одинаковой полярности, суммируясь с выходным сигналом М фильтра 11, Выходное напряжение сумматора пропорционально крутящему моменту, две поступает на программный блок 7.

При определении момента проворачивания коленчатого вала ДВС (электрическая машина работает в двигательном режиме) полярность выходного напряжения с вычислителя 15 с помощью переключателя 14 изменяется на противоположную. Б сумматоре происходит вычитание выходного напряжения вычислителя момента механических потерь 15 из напряжения на выход фильтра 11 измеряющего электромагнитный момент. Таким образом, выходное напряжение сумматора 13 пропорционально моменту прокручивания коленчатого вала ДВС.

Выход сумматора 13 соединен с про г;раммным блоком 7, и предложенный стенд используется для снятия скоросных характеристик ДВС. Таким образом, уменьшение влияния за счет введения нелинейного фильтра на основе делителя и линейного фильтра, а также использование датчиков ЭДС и частоты вращения позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения крутящего момента или момента прокручивания ДВС. Формула изобретения

1. Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий

Редактор К.Волощук

Составитель Н.Патрахальцев

Техред И.ВересКорректор С.Шекмар

Заказ 4906/37 Тираж 778Подписное

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

нагрузочную электрическую машину постоянного тока, измеритель -тока якоРЛ электрической машины, датчик частоты вращения, регулятор тока возбуждения, измеритель тока возбуждения, программньш блок, вычислитель механических потерь, переключатель, сумматор, фильтр, устройство сравнения и блок деления, причем датчик частоты вращения через вычислитель механических потерь и переключатель связан с сумматором, выход которого соединен с программным блоком, подключенным к регулятору тока возбуждения и к измерителю тока возбуждения, выход измерителя тока якоря через устройство сравнения и фильтр связан параллельно с сумматором и

. блоком деления, соединенным с входом устройства сравнения, отличаю. - щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона регулирования крутящего момента, в стенд включены измеритель ЭДС вращения и блок умножения, включенный в связь фильтра с блоком деления, причем вход измерителя ЭДС вращения связан с измерителем тока якоря, выход - с делительным входом блока деления, а датчик частоты вращения связан с блоком умножения.

2. Стенд по п.1, о т л и ч а ю - Щ и и с я тем, что устройство сравнения, блок деления, фильтр и блок умножения выполнены на элементах задержки.

3. Стенд ПОП.1, отличающийся тем, что устройство сравнения, блок деления, фильтр и блок умножения выполнены на операционных умножителях,

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания (две), преимущественно к автоматизированным системам для стендовых испытаний. Цель изобретения состоит в расширении диапазона регулирования и повьшении точности измерения крутящего момента ДВС путем его косвенного измерения с помощью датчиков тока якоря, частоты и ЭДС вращения машины постоянного тока, а также учета влияния помех, поступающих из цепей измерения токов якоря и возбуждения. Устройство содержит нагрузочную электрическую машину 1 постоянного тока, измеритель 3 тока якоря электрической машины, датчик 12 частоты вращения, регулятор 5 тока возбуждения. Кроме того, в него входят измеритель 6 тока возбуждения, программный блок 7, переключатель 14, сумматор 13, фильтр (Л к