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

Изобретение относится к матино- строенио, в частности к двигателестроению, а именно к стендам для и.с- пытания двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - упрощение кон- струкции новьш1ение надежности и экономичности стенда.

На фиг. 1 представлена функциональная схема автоматизированного стенда для испытаний двигателя внутреннего сгорания, на фиг, 2 - временная диаграмма напряжения: а - ,на выходе формирователя импульсов;,б - на выходе дифференцирующей цени; в - на выходе интегратора; г - на выходе вычитающего элемента; д - на выхде компаратора; на фиг, 3 - зависимость тормозного момента, создаваемого асинх1)онной электромашиной с короткозамкнутым ротором, от часто- ;ты вращения. .

Автоматизированный стенд для испытаний двигателя внутреннего сгорания содержит регулируемую передачу 1 установленную между валом испытуемого двигателя 2 -и валом электромашинного нагрузочного устройства 3, в статорной цепи которого установлен блок .4 измерения мощности, датчик 5 частоты вра1дения. установленный на валу двигателя 2, и блок 6,регулировки нагрузки, подключенный первым входом к выходу датчнка 5, вторым входом - к выходу блока 4, а выходом - к регулируемой передаче 1,

Блок 6 регулировки нагрузки содержит вычитагош.ий элемент 7, блок 8 опорных напряжений, нелинейный преобразователь 9, последовательно соединенные формирователь 1-0 импульсов, дифференцирующую цeпг: И, интегратор 12, выход последнего подключен к неинвертирующему входу ком- ларатора 13,,а выход компаратора 13 через ключевой каскад 14 и фильтр 15 верхних частот подключен к выходу блока б регулировки нагрузки, выход нелинейного преобразователя 9 и выход блока 8 опорных напряжений соединены с входами вычитающего элемента 7, а выход последнего - с инвертирующим входом компаратора 13, причем вход формирователя 10 и вход нелинейного преобразователя являются входами блока 6 регулировки нагрузки.

5

0

5

Автоматизированный стенд для испытаний, двигателя внутреннего сго- ранияя-работает следующим образом.

При включении стенда иснытуемый двигатель 2 приводит во. враш.ение входной вал регулируемой передачи I и датчик 5 частоты вращения. Нагрузочная электромашина 3 приводнт- ся во вращение выходным валом регулируемой передачей 1. Момент сил, создаваемый электромашиной 3, имеет, как известно, нелинейную зависимость от частоты вращения, приведенную на фиг. 3. Для регулировки нагрузочного момента используется регулируемая передача 1, выполненная, например, в виде порошковой электромагнитной муфты. Изменяя ее передаточное число, осуществляется изменение величины частоты вращения U на валу электромашины 3, что согласно графику, изображенному на фиг. 3, приводит к изменению нагрузочного момента N на валу электро- ма1Й-1ны 3.

Автоматическая регулировка и стабилизация величины нагрузочного момента, осуществляется блоком 6 регулировки нагрузки. На первый вход блока б поступает сигнал с выхода датчика 5 частоты вращения, выполненного, например, в виде генератора синусоидального нанряжения,этот сигнал поступает на вход формирователя 10 импульсов, представляющий собой ограничитель нанряжения. Последний формирует на своем выходе прямоугольные импульсы (фиг. 2ni). Эти импульсы, пройдя через диффе- 0 ренцирующую цепь 11, преобразуются в последовательность импульсов малой длительности (фиг, 2) синхронизированные с импульсами на выходе формирователя 10 импульсов, Сиг- ,нал с выхода дифференцирующей цепи 51 поступает на вход интегратора 12, который на своем выходе фор мирует последовательность пилообразных напряжений (фиг. 2), синхро- низованнт к своим входным сигналом. Полученньй сигнал поступает на не- инвертирую1ций вход компаратора 13, Для формирования сигнала на инвертирующем входе компаратора 13 используются блоки 4, 7-9, Блок 4 измерения мощности нагрузки формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный мощности нагрузки,-который поступает через нелинейнь Й преобра0

5

5

0

5

зователь 9 на первый вход вычитающего элемента 7. Характеристика нелинейного преобразователя 9 выбирается таким образом, чтобы линеаризовать нелинейность характеристики электромашины 3 (фиг, З) в рабочей зоне (от W до W), Наличие нелинейного преобразователя 9 приводит к увеличению точности регулировки нагрузки, однако его применение не является обязательным. На второй вход вьгчитающего элемента 7 поступает опорное напряжение с выхода блока 8 опорных напряжений. Вычитающий элемент 7 формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный разнице своих - входных сигналов, который поступает на инвертируюпшй вход компаратора 13 (фиг. 22.),.

Компаратор 13 в зависимости от разницы сигналов на своих входах формирует на своем выходе тельньтй или отрицательный сигнал со стандартной амплитудой (фиг. 2(j-), Полученный сигнал усиливается по току клзочевым каскадом 14 и поступает через фильтр 15 верхних частот на управляющий вход регулируемой передачи 1. Фильтр 15 верхних.частот обеспечивает увеличение напряжения на управляющем входе регулируемой передачи I при увеличении частоты импульсов на своем входе и соответственно при увеличении частоты вращения двигателя, что обеспечивает установку передаточного числа регу- лирз емой передачи 1 таким образом, чтобы величина W попала в середину рабочей зоны электромашины 3 (фиг.З Если в силу как1- х-либо причин величина мощности нагрузки уменьшилась относительно заданной, то умены а- етс я напряжение на выходах блоков 4, 9, 7 и соответственно на инвертирующем входе компаратора 13, При этом увеличивается часть периода, в течение которого напряжение на неинвертирующем входе компаратора 3 больше, чем на инвертирующем. Поэтому значение постоянной составляЕощей сигнала на выходе блоков 13-15 увеличивается (фиг. 2(),Это приводит к увеличению напряжения на управляющем входе регулируемой передачи 1 (фиг. 3), что приводит к увеличению мощности нагрузки и, таким образом, к ее стабилизация.

803754

Аналогично протекают процессы при увеличении мои ности нагрузки. Таким образом, реализация изобретения позволяет упростить конструк5 цию, повысить надежность и экономичность стенда за счет замены сложной по конструкпии, малонадежной и низкоэкономичной электромасгины с фазным ротором на электроматину с коротfO козамкнутьм ротором. Кроме того, за счет введения отрицательной обрат - ной связи по нагрузке с применением щиротно-импульсной модуляции возрастает точность регулирования нагрузки.

/5 Применение п иротно-импульсной модуляции сигнала управления передачей 1 минимизирует потери мощности н цепи управления, работающей в ключевом режиме.

20

Формула изобретения

Автоматизированный стенд для ис- цытания двигателя внутреннего сго25 рания, содержащий регулируемую передачу, нагрузочное устройство в виде электрической машины, датчик частоты вращения, датчик нагрузки и блок регулирования нагрузки, выполненный

30 в виде блока опорного напряжения, числительного элемента, нелинейного преобразователя и кo шapaтopa, причем регулируемая передача размещена между валами двигателя и электричесог кой маи1ины и связана с выxoдo 5 компаратора блока регулирования нагрузки, к входу компаратора блока регулирования нагрузки подключен выход датчика частоты, а к входу нелиней- 40 преобразователя, связанного через вычислительный элемент с компаратором, подключен выход датчика нагрузки, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью упроп1ения конструк ции, повтпения надежности и экономичности стенда, блок регулирования нагрузки дополнительно содеркт;т формирователь импульсов, дифференпиру- ющую цепь и интегратор, включенные

последовательно в связь датчика частоты с компаратором 5 а также фильтр верхних частот и ключевой каскад, включенные в связь выхода компаратора с регулируемой передачей, а датчик нагрузки выполнен в виде измерителя мощности в цепи статора электрической мащины нагрузочного устройства.

М

Щ OTg

- urфае. J

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания и позволяет упростить конструкцию стенда, повысить его надежность и экономичность. В стенде двигатель 2 через регулируемую передачу., выполненную, например, в виде электри-, ческой поропжовой муфты, связан с нагрузочным устройством 3, Датчики частоты 5 и нагрузки позволяют осуществлять связь режима работы через блок 6 регулирования нагрузки с дом регулируемой передачи . 1 . При ра . боте двигателя управление его мом осуществляется управлением от блока 6 передачей. 3 ил. С SS SC о© о 00 чЗ Сд