Способ испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК G01M15/00 

И.(обретение относится к об.ласти испытаний двигателей внутреннего сгорания преимущественно на неустановившихся режимах f)ar )OTbi.

Ue.ib изобретенияприближение ре-

жимон работы двигателя на испытательном стенде к эксп.туатациокным режимам,

(лчцность изобретения заключается в том, что в условиях эксплуатации в течение достаточног о промежутка времени производят запись таких параметров двигателя, как момент сопротив.тения М, частоту вращения II, вибрационное перемепхение основания двигателя X, температуру К, давление р, относительную влажность (f, запыленность атмосферы с с тем, чтобы получить статистически представленные реализации случайно О процесса этих параметров в ус.ювиях эксплуатации.

В 11о, 1ученных реализациях выделяют временные участки работы двигателя на при- б, 1изителы1о установившихся режимах рабо- ты (или кусочно-стационарные участки).

Для каждо|-о из этих участков опреде- ,1Я1от математические ожидания параметров:

.г Н1., ,-in,(t)dt;

I1 6

т,„ ,(t)(lt; m,H)

1 о

m,,. i-Ip,(t|ilt;

1

.(t)dt;

- i

Kit;

где in,,,, m,,,, nij.,, in,,,., rry/, m, -- математические ожидания параметров п, m, k, р, ((: и Е соответственно;

Т -- продолжительность анализируемого кЕ)азистационарного участка;

t текущее значение времени.

Для вибрационного процесса перемещения .Х|Г| для каждого квазистационарного участка онреде. шют

X(t):iX,,,. sin(Vy + i), где ,

т.е. ква.зистационарный участок представляется в виде полигармонического процесса с дискретным спектром частот.

Длительность Т каждого квазистационарного участка является случайной величиной, lie распределение, как правило, подчиняется экспоненциальному закону. Определяются автокорреляционные функции характеристических параметров в кусочно-стационарных режимах:

R,, (т) 1 / П (п,(1) - т„,| (n,(t-f т) -т,„) dt; R,,,,(T) l/-n MM,(l) -т,„,1 lM,(t + T)-m,,,,|d H« ,-.(T)l/.SV,(t) -m,,| lm,(t+T) -т,„,)дт Rs-i(T) ,(t) m, k,(t+T) -m,dt; R..T) l/.WPMt)--mp, p,(t+T)- m,,ldt: R,,(T) l/Tn((t) - mv, q:,(t + T) -n,ldt; Rn(T)l/T(,(t) mj,| |c,(t-fT) mf,({.

где R„.(т), R,,,,(T), R.(T), R,,,(T), R,(T), R-jfr) автокорреляционные функции параметров п, m, k, р, (, : Rr,,j(T) взаимокорреляционная функция

п и m; t -- время.

Вычисляются матрицы переходных вероятностей для всех указанных параметров:

...P|

,

10 П

Р2|РИ...Р .

0

5

5

0

0

PlP2...P

где Р,, - вероятность события, состоящего в том, что параметр, изменяющий значение т, на i-M квазистационарном участке примет значение т, на j-м участке.

С помощью вычислительных статистических показателей с;|учайное изменение характерных параметров режимов работы двигателя в условиях эксплуатации: частоту вращения, момент сопротивления на валу двигателя, температуру, давление, относительную влажность, запыленность окружающей среды, в которой работает двигатель, можно представить в виде суммы двух случайных процессов, характеризующихся следуют и м и м одел я м и:

дискрет но-непрерывны и марковский процесс (однородная марковская цепь с дискретными состояниями и непрерывным временем с параметрами ггц. т„ц, гп/,.., nip,

Vr iTi:

непрерывный случайный процесс из- 0 менения параметров режима около их математических ожиданий Rn-(T), Rm (т), Rniri (т), R/,4(T. R(T), R,,(T), J,(T).

Случайное изменение вибрационных на- rpy:u)K можно представить в виде полигармонического процесса с дискретным спектром частот, пропорциональных частоте вращения вала двигателя, характеризующего скоростной режим двигателя.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из климатической камеры, в которой размещены иснытуемый двигатель с нагрузочным устройством и блоки 1 и 2 исполнительных устройств и датчиков, регулирующих параметры окружаю- 5 шей среды (блок 1), частоту вращения и нагрузку двигателя (блок 2). В устройство также входят командное устройство 4, обеспечивающее выдачу команд на пуск и остановку двигателя, генератор 5 сигналов векторного дискретно-непрерывного марковского процесса, генератор 6 непрерывных случайных сигналов, генератор 7 гармонических колебаний и генератор 8 сигналов случайных интервалов времени режимов работы двигателя (скоростных, нагрузочных, вибрационных и климатических процессов). 5Перед началом иснытаний в генератор

5 вводятся характеристики дискретно-непрерывного марковского процесса т„,, т„, т.., гПр., ГГЦ,, т, л, полученные на основе эксплуатационных данных; в генератор 6 -

ха()актеристикн R,,J(T). Р,„(т), Н,...,(г) Rt.(T), R,.(T), (T), (T); в генератор 7 - характеристики X,,,, Т,; в генератор S случайных временных интервалов -- :након распределения времени работы двигателя при различных скоростных, нагру;ючных, вибрационных и атмосферных режимах.

При испытании двигателя командное уст- poHCTEio 4 выдает команду V в генератор 5, который вырабатывает сигналы а, h, с, d для управления климатической камерой и сигнал W на унравление генератором 6. По команде W генератор 6 (}1ормирует сигналы е, k, f, и о для управления климатической камерой. Сигналы а и е поступают па исполнительное устройство, управляющее ве.аичипой температуры в исп|11тательной камере, и алгебраически складываются. Сиг нал) Ь и k, с и 1, (1 и о поступают соответственно на исполнительные устройства, управляющие барометрическим давлением, относител1 1К)й влажностью, запы. к-нностью атмосферы в ис- пытательпой камере и также алгебраически складываются. В к,1иматичес1-:ой камере coi- дается требуемый атмс.ч ферный режим работы двигате.тя. Командное устройство 4 выдает в генератор команду Г па 1Г, ск двигателя. Генератор 5 выдает сшпалы h, s д.:|я управлении двигателем и п;1гру:и)чиым механизмом 2 и сигнал g управления генератором 6. По команде f lenepaTOp 6 формирует сигналы р и I для управления двиг ателсм и нагрузочным механизмом. Сигналы s и р поступают на исполнительное устройство, унравляюпхее величиной момента сопротивления. | де алгебраически складываются. Сигналы h и t поступают на исполнительное у стройство, управляюп1ее частотой врап1ения двигателя, и в генератор 7 и также алгебраически складываются. На выходе генератора 7 формируется сигнал Y, поступающий на исгюлнительное устройство вибрационной платформы и управляющий ве,-(и- чи1К1Й отклонения н.патформы. на которой расположен двигате,1ь.

Через случайные промежутки времени генератор 8 выдает команды на генератор 5, по которым он фсормирует новые значения управляющих воздействий сигналов а, 1), с, d, h, s в соответствии с матрицей не|)еход1Пг1х вероятностей л. Си|-на, 1Ы К от датчика температуры, р от датчика давления, i( от датчика относитсмьной в.лажпости. ; от датчика запы,11е11ности, п от датчика частоты вран;ения и от датчика момента сопротивления поступают на генерато)ы 5 и 6. В генераторе 5 по эти.м сигнала.м вычисляются (})актические значения математичес л)стап1П1.мь В ()|1Г| мир,

.niMi.p , i I |||(|.11111скаяТсхрс.ч И. iU perK(i| ;)i K i ip .1 Л -1чик

Л;;1:.1 .-t I jO..iH I lipii/K 77i) lb.iii i-iii.4

151111HIII1 n4дарств1Ч111С1Г1) Kii niTi Ta iio .имам n.iunpcrciiiiii ч (iiK|)biTnii

M. i(i;i5, .MocKua, Ж , Ра 11к-кая iiaO.. .; ) i I IpoH И1)( НН(|-11оли| рафи,1 ч Kt)i. iipe;iii)HHriii,. i. Ужг(). 1. :. I IpnoK rn;isi. 1

ких ожидании температх ры, дав.1епия, относительной влажности, запылепности атмосферы в к,1иматическо11 камере, частоты вращения и момента сопротивления, а также фактическая матрица переходных вероятностей л. В случае и отклонения от заданных значений ироизводится поднастро| |ка генератора 5. В генераторе ti , 1яютс я фактические значения кор|)е, 1япиониых функций и в случае их отклонения от заданн1,1х зна0 чений производится ноднастройка генератора 6. Сигналы W и g подаются на генератор 6 для управления значениями корреляционных функций в зависимости от задаваемых математических ожиданий характер, ных параметров.

Таким образом, способ испытапи позволяет в наибольшей степени приблизить совокупность всех режимов работы двигателя при испытаниях на стендах к реа, ным экснлуатациопиым режимам. Обсспечи0 вая сокра1це)1ие сроков создания новых и М()дериизировапп1)1. двигателей, эксплуатационные испытапия двигателей можно заменить стендовыми испытаниями, при утом достигается по, П1ая автоматизапия стендов111Х испытаний двигате,тл внутреннего сгорания.

5

Формчла и:()п; 1 Г1 ни.ч

Способ испытапия двигате.тя внутреппего сгорания по авт. св. № 1 147945, отлпчающипQ ся тем, что, с целью пов1 11пения достове(1- ности путем приближеиия условий работы двигателя па испытател1 ном стенде к реальным, эксн.туатациоппым, двиг атель размещают в климатической камере и дополнительно задают математические ожидания температуры, давления, относительной в,таж- ности и запыленности воздуха в климатической камере е помощью математической модели, описьп5аемой многомерным дискретно-непрерывным марковским случайным процессом, и одповременные отклонения от ма0 тематических ожиданий изменения температуры, давления, относительпой в,1ажнос- ти и запыленности в виде случайных сиг- на.тов, п| )едстав,:1яемых автокорре,1яциопны- ми (пункциями параметров, по.тученных из условий эксплуатации, а также задают дис5 кретный спектр частот )ибрации в соответствии с заданной часготой вращения ва,1а двигателя и на отк,1оне- ний математических ожиданий на управляю- П1ие органы климатической камеры подают соответствующие сигналы па измепение тем0

пературы, дав,1ения, относите,тьнои в,таж- ности и запы,ценности воздуха.

И u)6pt Te ine .1яег ||)ибли uiп. режим работы двигат(.мя на иснытате/и.ном стенде к .1уатаииоиным режимам. Д.чя двигате. И) ра: ме1иак)т в к.пиматической камере (КК) и догюлнительно чадают математические ожидания (МО) т-ры, дав. 1ения, отиоеите.1Ы1()й в.1ажности и .чап1)1.ценности во:(духа с помощью математической моде,;1и и однов()С менные отк. юнения от МО и:(ме- нения т-ры. давления, относительной в,1ажносги и (аньменности в виде с,1учаины. си| - на,1ов, (1(),|ученны.х из ус. ювии TtKciKiyaTa- нии. Также :1адак)т дискретный спектр частой вибрации в соответствии с заданно частотой вращения ва, 1а двигате,)я и на ос- новаии ()тк,оне11ий от .МО на 11рав, 1Я)П1не npr:ini.i КК подают cHiii;.ibi па п.шенепие T-)i)i, дав,1е1П1Я, отн()сптел1,но(1 влажности и .(,1 нпости во.духа. При испытании двига- те.1я ,1ное устройство 4 выдает команду в reii(()p 5, кот() вырабатывает cniiia.ii) 1фав,1ения КК и си| на, 1 па уп- рав, 1енпе 1Ч не)ато|)()м 6, который формирует сп1на.1ы Д.чя управ.чепия КК. Сигналы носгупакгг на исно,чните, 1ьн111е устройства, унрав.чяюшие , барометрическим дав- , 1ением, относите,1Ы1ой в,важностью, запылеп- постьк) (1сферы в испытательной камере. Но команде lenepaTop С- форми пч т си|Д1а, 1Ы дли управ.чеппя дви1ателем и нагрузочным Me.ann3M(jM, которые поступают в гчп)е- ратор 7. Mc pe.i с.чучайные промежутки времени генератор 8 выдаег команды на генератор 5, но кото()ым он формирует новые .значения н|1ав,1яюпи1х сигна, 1ов. 1 и,1. (О (Л оо со No