Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к стендам для испытания двигателей внутреннего сгорания .

Цель изобретения - повышение эффективности испытаний.

На чертеже представлена блок-схема стенда.

Стенд содержит маховик 1, испытуемый двигатель 2, датчик 3 частоты вращения, первый вычитающий элемент 4, нелинейный преобразователь 5, исполнительный механизм 6 по частоте вращения, первьй 7 и второй 8 электромагниты, датчик 9 нагрузочного момента, усилительно-преобразовательный блок 10, выпрямительный мост 11, третий 12 и четвертый 13 вычитающие элементы, интегратор 14, усилитель 15, второй 16 вычитающий элемент, делитель 17 напряжения, блок 18 управления, счетный триггер 19, первый 20 и второй 21 электронные ключи.

Маховик 1 соединен с выходным валом испытуемого двигателя 2 и при положительном и отрицательном ускорениях вала двигателя он создает соответственно положительный и отрицательный моменты нагрузки на валу двигателя. Датчик 3 частоты вращения последовательно соединен с первым вычитающим элементом 4, нелинейным преобразователем 5 и исполнительным механизмом. 6, подсоединен й1м к рычагу топливодозирующего органа двигателя (не показан), с которым соединен и исполнительный механизм по нагрузке, выполненный в виде первого 7 и второго 8 электромагнитов.

Датчик 9 последовательно соединен с усилител1-но-преобрлзовательным блоком 10 и ;,111рями гельиым мостом 1 1 , выход которого no;ihvi;o .-en к первым входам треп.его 2 и четвертого 13 вычитакчцих 3Ju N:eH-: ir.; . M,i.4i):i последне- г О через iini erp;i: oj i .-мелиш. л с

(Л

ел

ел

ю

ел

00

входом усилителя 13 и первым входом второго вычитающего элемента 16. Вто рой вход четвертого вычитающего элемента 13 подключен к выходу усилителя 15. Второй вход второго вычитающего элемента 16 соединен с входом делителя 17 напряжения и вькодом блока 18 управления.

Выход делителя 17 соединен с вторым входом третьего вычитающего элемента, выход которого подключен к входу счетного триггера 19. Выходы последнего соединены соответственно с входами первого 20 и второго 21 электронньпс ключей. Выходь этих ключей соединены с зажимами обмоток, соответственно с первым 7 и вторым 8 электромагнитами, общая, клемма которых подключена к выходу второго вычитающего элемента 16.

Стенд работает следующим образом.

При работе испытуемого двигателя 2 датчик 3 вырабатывает сигнал, прока 9 , усилительно-преобразовательного блока 10 и выпрямительного моста 11 равны нулю, вследствие чего напряжение на выходах четвертого вычитающего элемента 13 и интегратора 14 также равно нулю. При этом на втором входе второго вычитающего элемента 16 имеется ненулевой сигнал (пред10 ставляющий собой задание нагрузочного момента), который без изменения поступает на выход этого элемента и на общий залсим обмоток первого 7 и второго 8 электромагнитов, срабаты15 ваняе которых зависит от состояния счетного триггера 19.

Если триггер находится в единичном состоянии, то сигнал 1 поступает на вход первого электронного

20 ключа 20, который включает первый электромагнит 7. Он перемещает орган топливоподачи в сторону увеличения цикловой подачи, благодаря чему частота вращения вала двигателя увеличи30

35

порциональный частоте вращения двига- 25 вается и появляется положительный мотеля и,, поступающий на одии из входов мент нагрузки, затрачиваемый на уско- первого вычитающего элемента 4, на. другой вход которого поступает сиг нал задания скоростного режима, вырабатываемый блоком 18 управления. Еы- ходное напряжение с первого вычитающего элемента 4 подается на вход нелинейного преобразователя 5.

Если это входное напряжение меньше зоны нечувствительности, то на выходе нелинейного преобразователя 5 сигнал отсутствует, испытательный механизм 6 не воздействует на рычаг топливодозирования и скоростной режим работы двигателя не изменяется и соответствует случаю, когда скоростной режим двигателя весьма близок к режиму, заданному блоком 18 управления.

Если сигнал рассогласования на выходе первого вычитающего элемента 4 превышает зону нечувствительности нелинейного преобразователя 5, последний вырабатывает сигнал, воздей50

ствующий на исполнительный механизм 6 частоты вращения, в результате чего изменяется цикловая подача .топлива в сторону увеличения или уменьшения. В результате стенд обеспечивает стабилизацию частоты вращения двигателя на уровне, задаваемом блоком 18 управления.

При работе двигателя на установившемся режиме выходные сигналы датчирение маховика 1. Выпрямительный мост 11 также формирует положительное напряжение, пропорциональное моменту нагрузки и поступающее на первые входы третьего и четвертого вычитающих элементов.

В момент равенства выходного сигнала выпрямительиого моста I1 и выходного напряжения делителя 17 сигнал на выходе третьего вычитающего элемента 12 равен нулю, что приводит к переходу счетного триггера 17 в другое, (в данном примере - нулевое) состояние и .изменению состояния первого 20 и второго 21 электронных ключей. Второй электромагнит 8 срабатывает и перемещает орган топливоподачи в сторону уменьшения цикловой по- 45 дачи, что приводит i замедлению вращения вала двигателя и возникновению отрицательного момента нагрузки. Абсолютное его значение максимально в первые моменты переходного процесса, а затем уменьшается.

40

При этом датчик 9 и усилительно- преобразовательный блок 10 вырабатывают отрицательные пропорциональные gg моменту нагрузки сигналы. Выпрямительный мост 11 формирует положительное напряжение, соответствующее модулю момента. Уменьшаясь, выходной сигнал выпрямительного моста 11 в не

ка 9 , усилительно-преобразовательного блока 10 и выпрямительного моста 11 равны нулю, вследствие чего напряжение на выходах четвертого вычитающего элемента 13 и интегратора 14 также равно нулю. При этом на втором входе второго вычитающего элемента 16 имеется ненулевой сигнал (пред10 ставляющий собой задание нагрузочного момента), который без изменения поступает на выход этого элемента и на общий залсим обмоток первого 7 и второго 8 электромагнитов, срабаты15 ваняе которых зависит от состояния счетного триггера 19.

Если триггер находится в единичном состоянии, то сигнал 1 поступает на вход первого электронного

20 ключа 20, который включает первый электромагнит 7. Он перемещает орган топливоподачи в сторону увеличения цикловой подачи, благодаря чему частота вращения вала двигателя увеличи25 вается и появляется положительный момент нагрузки, затрачиваемый на уско- 0

5

5 вается и появляется положительный момент нагрузки, затрачиваемый на уско-

50

рение маховика 1. Выпрямительный мост 11 также формирует положительное напряжение, пропорциональное моменту нагрузки и поступающее на первые входы третьего и четвертого вычитающих элементов.

В момент равенства выходного сигнала выпрямительиого моста I1 и выходного напряжения делителя 17 сигнал на выходе третьего вычитающего элемента 12 равен нулю, что приводит к переходу счетного триггера 17 в другое, (в данном примере - нулевое) состояние и .изменению состояния первого 20 и второго 21 электронных ключей. Второй электромагнит 8 срабатывает и перемещает орган топливоподачи в сторону уменьшения цикловой по- 5 дачи, что приводит i замедлению вращения вала двигателя и возникновению отрицательного момента нагрузки. Абсолютное его значение максимально в первые моменты переходного процесса, а затем уменьшается.

0

При этом датчик 9 и усилительно- преобразовательный блок 10 вырабатывают отрицательные пропорциональные gg моменту нагрузки сигналы. Выпрямительный мост 11 формирует положительное напряжение, соответствующее модулю момента. Уменьшаясь, выходной сигнал выпрямительного моста 11 в некоторый момент времени совпадает с напряжением на делителе 17, в результате чего сигнал рассогласования на выходе третьего вычитающего элемента 12 падает до нуля и изменяет состояние счетного триггера 19 на противоположное.

Второй электронный ключ 21 закрывается. Первый электронный ключ 20 открывается и работа стенда повторяется. Момент перехода двигателя из режима разгона в режим выбега и обратно определяется моментом перехода счетного триггера 19 из одного состояния в другое, которое зависит от ВЫХОДНОГО сигнала делителя 17.

При наличии сигнала на выходе выпрямительного моста 11 на выходе четвертого вычитающего элемента 13 возникает напряжение, поступающее на вход интегратора 1А. Последний формирует нарастающий во времени сигнал, поступающий через усилитель 15 на второй вход четвертого вычитающего элемента 13, где он вычитается из выходного сигнала выпрямительного моста 11. При постоянстве выходного сигнала выпрямительного моста 11 на интегратор 14 подается уменьшакяцееся во времени напряжение, благодаря чему скорость роста сигнала на выходе интегратора 14 уменьшается, приближаясь к нулю.

Величина времени установления сигнала интегратора 14, охваченного отрицательной обратной связью через усилитель 15 и четвертый вычитающий элемент 13, определяется коэффициентом передачи усилителя 15 и постоянной интегрирования. Эта величина выбирается большей времени между моментами перехода счетного триггера 19 из одного состояния в другое и, следовательно, большей интервалов времени между моментами перехода двигателя из режима разгона в режим выбега и обратно.

Выходной снгнал выпрямительного моста 11, поступая на первый вход второго вычитающего элемента 16, четвертый вычитающий элемент 13, интегратор 14 и усилитель 15, сглаживается и представляет собой напряжение, пропорциональное среднему значению модуля момента нагрузки двигателя. Во втором вычитаюп;ем элементе 16 это напряжение вычитается из сигнала уставки нагрузочного момента, формируемого блоком 18 управления, и разностный сигнал, представляющий собой отклонение фактического нагрузочного момента от заданного, поступает на общий зажим первого 7 и второго 8 электромагнитов, которые срабатывают в соответствии с состоянием счетного

0 триггера 19 и изменяют положение органа топливоподачи, уменьшая или увеличивая цикловую подачу.

Предлагаемый стенд позволяет автоматически регулировать величину пере5 мещения органа топливоподачи и стабилизировать среднюю величину модуля момента нагрузки на уровне, близком к задаваемому блоком управления.

0 Формула изобретения

Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий маховик, датчики момента и частоты вра5 щения, исполнительный механизм по частоте, нелинейный преобразователь, усилительно-преобразовательный блок, блок управления, выпрямительный- мост, интегратор, первый, второй и третий

0 вычитающие элементы, делитель напряжения, счетный триггер, первьй и второй электронные ключи и первый и второй электромагниты, причем вьпсод датчика частоты последовательно соеди2 нен с первым вычитающим элементом, нелинейным преобразователем и исполнительным механизмом по частоте, связанным с испытуемым двигателем и с первым и вторым электромагнитами, ко0 торые подключены соответственно к

первому и втором электронным ключам, соединенным с выходами счетного триггера, подключенного к третьему вычитающему элементу, второй вход ко горо5 го через делитель напряжения соединен с вторым входом второго вычитающего элемента, выход которого соединен с первым и. вторым электромагнитами, а первый вход - с выходом интегратора,

Q датчик момента последовательно соединен с усилительно-преобразовательным блоком, выпрямительным мостом и первым входом третьего вычитакяцего элемента, вход блока управления соединен

g с первым вычитающим элементом, а выход - с вторым входом второго вычитающего элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности испытаний, стенд

Изобретение позволяет повысить эффективность испытаний путем автоматического регулирования величины перемещения органа топливоподачи и стабилизации средней величи1Ш модуля момента загрузки двигателя в соответствии с величинами, заданныь11 блоком управления. Для этого стенд дополнительно содержит вычитающий элемент и усилитель, имеющий на выходе напряжение, пропорциональное среднему значению модуля момента нагрузки двигателя j причем при отклонении сигнала момента от заданного происходят изменение положения органа топливоподачи и уменьшение или увеличение цикловой подачи топлива. 1 ил.