Способ испытаний двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

1 : .

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания, в частности к способам задания режимов работы двигателей на испытательном стенде, и является усовершенствованием способа по авт.св. ISf 1147945.

Целью изобретения является повышение точности испытаний.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующая предлагаемый способ.

Устройство содержит испытательный стенд 1, состоящий из двигателя и элемента нагрузки, блок 2 управления, связанный со стендом 1 и первым генератором 3 сигналов векторного дискретно-непрерывного марковского процесса, выход которого подключен к входу второго генератора 4 случайных сигналов, вычислительного блока 5 и третьего генератора 6 слу чайных интервалов времени режимов работы двигателя 6.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно в условиях эксплуатации двигателей внутреннего сгорания производят одновременную запись

10

15

параметров нагрузочного режима и режимов систем автоматического управления и регулирования (например, система автоматического управления и регулироватш частотой вращения двигателя, система автоматического уп равления и регулирования температурой охлаждакяцей воды): момента сопротивления на валу двигателя (М), заданного значения частоты вращения двигателя (п), заданного значения температуры охлаждающей воды (t). Также одновременно производят запись процессов изменения показателей эффективности работы систем автоматического управления и регулированияj например, точность поддержания (отклонение от) заданного значения частоты вращения («Г), точность поддер- жани.я температуры охлаждающей воды ((ft °). При этом параметры снимаются в виде сигналов в соответствукшщх датчиков: датчика момента сопротивления, задатчика частоты вращения, задатчика температуры, датчиков показателей эффективности. Так, в качестве датчиков точности используют устройство, состоящее из элемента сравнения, к входам которого подклю- .JQ чены выходы задатчика и датчика соответствующего параметра.

Запись параметров производится в течение промежутка времениj достаточного для получения статистически

называемые квазистационарные участки) . Для каждого из этих участков определяют математические ожидания параметров

I

т„ 1- M,(t)dt,

б т;

т,

i- 1 n;(t)dt;

О

т;

тг (

(1)

т

i, V U.(t)dt;

о 1

т- (t)dt, . 1л

Д® ™ hi f(«

20

25

m

га

rf4

- математические ожидания параметров М, п, Л1, t , rft соответственно j продолжительность всего процесса;

продолжительность анализируемого квазистационарногоучастка;

текущее значение времени. Длительность Т- каждого квазистаТ Т- t представительных реализаций случай- дионарного участка является случайного процесса этих параметров в уело-ной величиной. Ее распределение под- виях эксплуатации. В полученных ре-чиняется экспоненциальному или нор- ализациях вьщеляют временные участкимальному закону. Определяют авто- и

работы двигателя на приблизительно установившихся режимах работы (так

называемые квазистационарные участки) . Для каждого из этих участков определяют математические ожидания параметров

I

т„ 1- M,(t)dt,

б т;

т,

i- 1 n;(t)dt;

О

т;

тг (

(1)

т

i, V U.(t)dt;

о 1

т- (t)dt, . 1л

Д® ™ hi f(«

Q

0

5

m

га

rf4

- математические ожидания параметров М, п, Л1, t , rft соответственно j продолжительность всего процесса;

продолжительность анализируемого квазистационарногоучастка;

текущее значение времени. Длительность Т- каждого квазистаТ Т- t 40

взаимокорреляционные функции параметров на квазистационарных режимах:

Изобретение позволяет повысить точность испытаний. Для этого дополнительно задают математические ожидания показателей эффективности функционирования систем автоматического управления и регулирования (САУР) двигателя в виде случайных сигналов, связанных по математической модели, йписываемой многомерньм дискретнонепрерывным марковским процессом, и отклонения от математических ожчца- ний в виде случайных сигналов, связанных по авто- и взаимокорреляцкон- ным функциям с параметрами, полученными в условиях эксплуатации двигателя. Измеряют показатели эффе.ктив- ности САУР испытываемого двигателя и по заданным сигналам и измеренным показателям эффективности осуществляют коррекцию положения настроечных органов САУР. В качестве показателей эффективности функционирования САУР используют параметры точности поддержания заданного значения частоты вращения коленчатого вала двигателя и точности поддержания т-ры охлаж- дающей жидкости. Точность испытаний повышается за счет приближения совокупности всех режимов работы двигателя при испытаниях к реальным эксплуатационным режимам, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.. Ф

KM; ГО

--:;; ) - m.)(M,() -m.)dt ,

Vb(t) - m.)(n(t+C) - m,.)dt

о

Trt

тНт- - «.iXM.Ct) - i

0

4fr

-, X () - m,. )(t() - m.o )dt ,

i , - L Д 1t ;

Т

rr i

-LT- (tMfc) - m.. )(M.(t+ D) - m..)dt ;

.-tilt i M

T;°C

К

(fn

,(C) 1 (crn,(t) - nij.),(cfn,(t+0 - -,

(C)

т.-г

т, -t

(rfn.(t) - m)(n,(t+t) - щ )dt ,

(2)

1 ; - ;

т. -- () - ( - m,,4,)dt ,

I 0

1 -T- r - - t .

л

), к„;(:),

Kt ;(O, К,;(О,

) - автокорреляци- 10 онные функции

параметров М,

п, t , fn, R.,v,() ),

RfTniwi взаимокорреля- 15

ционные фунции;

V,P

- n и М, t и М,

rfn и п, t

соответственно.

Вычисляют матрицы переходных ве- 20 роятностей для математических ожиданий параметров М, п, t , , Л

(3)

где р.. - вероятность события, соЧ

стоящего в том, что параметр, имеющий значение m ; на i-oM квазистационарном участке, примет значение m : на J-OM участке. С помощью вычисленных статистических показателей случайное изменение параметров нагрузочного режима и настроечных режимов систем автоматического управления и регулирования двигателя в условиях эксплуатации, например таких, как момента сопротивлений, заданной частоты вращения, заданной температуры охлахадающей воды, точности поддержания частоты вра щёния и точности поддержания температуры охлаждающей воды, представляю в виде суммы двух случайных процессов, характеризующихся следующими математическими моделями:

. вектортый дискретно-непрерывный марковский процесс (однородная марковская цепь событий с дискретными состояниями и непрерывным временем)

m

м

m

m

о.

ti

с параметрами н,

(ft tл„ „

векторный непрерывный случайный

процесс изменения параметров режима около их математических ожиданий

0

5

0

5

0

35

40

д

50

55

к,(О, к,(с), R.,.,(c), К,с, (Г), ,

Rt,(O, KdV;(O, R/n.nXO, К.. (С),

).

Перед началом испытаний в генератор 3 вводятся характеристики дискретно-непрерывного марковского процесса ii ; тпиа , nit«-,m,j ., полученные на основе эксплуатационных данных, аналогично в генератор А вводятся характеристики KW,-(J;), К„ДС)-, .COi Kt, (C)i Rtv()i K,n;(), ,M,(-r)i KdV.CO; Rrft fXO. в генератор 6 случайных временных интервалов вводятся параметры закона распределения времени работы двигателя при различных режимах. В вычислительный блок 5, представляющий серийно вьтускаемую ЭВМ, вводят стандартные, программы по статистическому анализу, по обработке и планированию активного эксперимента.

При включении в работу блок 2 управления выдает команду И на пуск двигателя и в генератор 3, который выдает сигнал S для управления элементом нагрузки и управляющие сигналы h, а системы автоматического управления и регулирования частотой вращения двигателя и температурой охлаждакщей воды соответственно. Генератор 3 выдает сигналы Ь и с, поступающие в вычислительный блок 5 и задакщие настроечный режим работы систем автоматического управления и регулирования частотой вращения двигателя и температурой охлаждающей воды. Генератор 3 также выдает сигнал g на управление генератором 4. По команде g генератор 4 формирует сигнал р для управления элементом нагрузки и управляющие сигналы 1, d систем /автоматического управления и регу- лиравания частоты вращения двигателя и температуры охлаждакнцей воды. Сигналы s и р алгебраически скла- дьшаются и поступают на исполнительное устройство, управляюцее величиной момента сопротивления, сигналы h и 1, а и d алгебраически складываются и поступают на испсхлнн- тельные устройства задатчиков частоты вращения и температуры систем автоматического управления и регулирования частотой вращения двигателя и температурой охлаждающей воды соответственно.

Генератор 4 фopмlipyeт также сигналы 1, f, поступаюпще в вычислительный блок 5. Сигналы Ь и 1, с и f. на входе вычислительного блока 5 алгебраически складываются и представляют собой случайные процессы, статистические характеристики которых аналогичны статистическим характеристикам процессов изменения показателей эффективности работы j(например, точности поддержания заданного 3Ha4emiH) систсь азтоьгати- ческого управления и регулирования соответственно частоты вращения и температуры охлаждающей воды в условиях зксплуатахдан. Во время испыта- ния двигателя с датчиков показателей эффективности работы снимаются сигналы г и J, которые подают в вычислительный блок 5s где сравнивают с сигналами Ь + 1 и с f f 4 &.1числительный блок 5 определяет статические характеристики разностных сигналов, производит опыты по планированию активного эксперимента, про- извода1Т проверку воспроизводимости опытов, проводит регрессионный анализ и определяет уравнение регрессии производит проверку значимости коэффициентов уравнения регрессии, проверку адекватности уравнения регрес™ сии, оптимизацию и определяет значения регулировочных параметров систем автома гического управления и регулирования. С помощью выходных сигналов т и k блока 5 через исполнительные устройства задают положение настроечных органов систем a:JTo- матического зшравления и регулирования частоты вращещш и температуры охлаждающей воды в соответствии с каждым опытом планирования эксперимента. Блок 5 задает с помощью выходных сигналов положение настроечных /органов таким, что качество работы систем автоматического управления и регулирования двигателя на стенде максимально точно соответствует условиям эксплуатации. Через -случайные промежутки времени Т генератор 6 выдает команды на генератор 3, по которым он формирует новые значения

управляющих воздействий s

0

5

0

5

0

5

9

5

а

с

lit II

, h ,

, . В соответствии с матрицей переходных вероятностей F. При этом изменяется сигнал g, управляющий генератором 4. Генераторами 3, 4 и 6 производится автоматическая подстройка в случае отклонения статистических характеристик выходных сигналов от заданных значений.

Таким образом, предлагаемый способ испытаний позволяет приблизить совокупность всех режимов работы двигателя (нагрузочных систем автоматического упра&пения и регулирования) при испытаниях на стенде к реальным эксплуатационным режимам Тем самым обеспечивается возможность сокращения сроков создания новых и модернизированных двигателей.

Формула изобретения

W 147945, отлича.ющийся тем, что, с целью повышения точности испытаний, дополнительно задают математические ожидания показателей эффективности функционирования систем автоматического управления и регулирования двигателя в виде случайных сигналов, связанных по математической модели, описываемой многомерным дискретно-непрерывным марковским -процессом, и отклонения от математических ожиданий в виде случайных сигналов, связанных по авто- и взаимокорреляционным функциям с параметрами, полученными в условиях эксплуатации двигателя, измеряют показатели эффективности систем автоматического управления и регулирования испытываемого двигателя и по заданным сигналам и измеренным показателям эффективности осуществляют коррекцию положения настроечных органов систем автоматического управления и регулирования.

2.Способ поп,1, отличающийся тем, что в качестве показателей эффективности функционирования систем автоматического управления и регулирования используют параметры точности поддержания заданного значения частоты вращения коленчатого вала двигателя и точности поддержания температуры охлаждаищей жидкости.