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

S

(Л

Целью изобретения является повышение качества испытаний путем приближения к реальным условиям. При осуществлении способа двигатель 1 выдает частоту вращения Ω_D , узел 3 формирования постоянной составляющей, выполненный в виде генератора с маховиком, выдает сигнал Ω_G , а узел 4 формирования переменной составляющей, выполненный в виде электродвигателя, выдает синусоидальный сигнал Ω _ON , которые суммируются в трехвальном дифференциальном механизме 2. В результате расширяется полнота испытаний, создаются условия для измения частоты и амплитуды в требуемом диапазоне. 6 ил.

х

XX

4

(t)r

uJr

сл

(оп

О)

со ю

00

у /

V t

Фиг.1

3150

Изобретение относится к сельско- хозлйстнениому машиностроению, в частности к технологии стендовых испытаний двигателеЛ внутреннего сгора- ПИЯ, прим(Пяе№,1х на тракторах и других сельс1 :охозя1 1ственньгх машинах, преим тдест1 енно на неустановившихся режимах.

П.елью изобретения является новыше- ние качества динамических иснытаний двигателя внутреннего сгорания.

фиг. I показан а функциональная схема стенда, реализующего нредлага- ем.1и способ; па фиг, 2 - кинемати- ческая схема дифференциальиого механизма : на фиг, 3 - процесс алгебраического с-пожения постоянной и иере- ментюй составляющих углоной скорости; на фиг. А - схема стенда для дииамическнх испытаний двигателя инутренпиго сгорания; на фиг, 5 - се- меГ1стпо амплитудно-частотных харак- терист гк дпнгателя внутреннего сгорания; па фиг. 6 - принц1тиальпая электричсская схема управления стендом для динамических испытаний

С функциональной точки зрения для динамических иснытаний состоит из испытуемого двигателя 1, сое- динительно-суммир:,1ощего элемента , узла 3 формирования постоянной сое тапппющей и узла 4 формироватп-п i: -.v меп ой состовляюш.. Функцион.- .. nafi схема поясняет принцип Henai.: г МОго формирования постоянной и uipe- м ;ПТ1ОГ( составляющих угловой скорости по д гухпоточному принципу. Постоян- Лк составля101;1ая необходимого уровня 1. соо гаотстпии с выбранноГ точкой мехаичтеской характеристики, на кото- )аГ; 1;редпола1 ается спять частотные ха рактири.стикп, задастся функциональным З злом 3, , 1 синусоидальная составляю- :.м треоуегмй частоты и амплитуды - ysjiotn 4. Эти составляющие алгебра- пчесхи складываются в соединитсльно- cyt-n-inpyiouteM элементе 2. Процесс алге- с pd i4cc;xorc сло7г;ения постоянной и по.- рс ;eннol ; составляющих угловой скороети, K0iv;a )5 качестве соадннительпо- сум прую|ьего элемента применяют ме- хаии л; с д1;уня степенями свободы, на- iipnwep трехэпенщ:; )еренциальный г- еха:-;;,-:-м, показан па (1 нг. 3. Принцин рабо Ъ; данного механизма состоит в том, что для передачи потока мощнос- т от двигателя 1 к генератору или иаоборст иеобходт мо создать момент

опоры на боковом звене, например, с помощью электродвигателя. В против- }юм случае боковое звено вращается, а скорость генератора (нри работающем двигателе 1) равна нулю.

При постоянной угловой скорости вала, соединенного с узлом 3, частота вращения вала генератораС0г 1 (в относительньгх единицах),и при заторможенном вале, соединенном с узлом А, частота вращения опорного зве наСл) приведенная угловая скорость вала испытуемого двигателя в относительных единицахСОа . При изменении угловой скорости сОдпВала, соединенного с узлом 4, по синусоидальному закону во времени угловая скорость вала, соединенного с двгп а- телем, содержит постоянную составляющую и синусоадально 11зм няющуюся 1тереме1и ую coc i авляюгцую.

Пример реали адим пр- ...лагаемого снособа рассма : -р1-вастсл на фиг, 4. Узел 3 формиропания пос1Ч;;анной составляющей состоит из электрогенератора 5, блока 6 формирования постоянной составляющей ч маховика 7. Узел 4 формирования переменной составляющей состоит из опорного электропривода 8 и блока 9 формирования перененной составляющей. Соедини- .|ттл о-сукмирующий элемент 2 реали- г н -рекпрльным дифференциальным м i:aни мoм. Технические средства для регисграиии н обработки опытных данных представлены измерителем 10 скорости и измерителем 11 момента.

Стенд работает следующим образом (фиг. 4).

После запуска и прогрева испытуемого двигателя внутреннего сгорания положением рейки топливного насоса устанавливают режим, на котором предстоит проводить динамические испытания. С помощ} ю опорного электропривода 8, переводя его в режим , создают момент опоры. При этом осуществляется разгон электрогенератора 5 до скорости, соответствующей рабоч точке механ1гческой характеристики.

Рабочий режим устанавливается блоком 6 формирования постоянной составляющей, воздействующим на обмотку вобуждения и якорную цепь электрогенератора 5. Динамические испытания начинаются после перевода опорного элетропривода в качающийся режим относительно значения угловой скорости бонового звена дифференциального механизма С0с,.

Изменением угловой скорости опорного электропривода по синусоидальному закону (уменьшением, увеличение или путем колебания вокруг значения (4,)достигается изменение передаточного отношения между звеньями, пр (.:оединепиыми к нагрузочному устройст ву (узел 3) и испытуемого двигателю 1. За счет этого при пост оянной ско- рости нагрузочного уст ; ийства получают колебание углодой скорости вала, присоединенного к испытуемому двига- телю 1, около заданно1-о постоянного значе1 Т1я, т.е. получают ji v cnyro вре- меннуто фуг г.цию уг ивой CKCf.ости.

Маховик 7 (фиг, 4) в даь.ном случа выполняет две задачи: стабилизацию постоянной составляющей угловой скорости нагрузочного устройства и соответственно постоянной составляющей угловой скорости испытуемого двигателя и ограничение прохождения коле- баний переменной составляющей угловой скорости на вал нагрузочного устройства. Эпо облегчает формирование к JxC aния углов м скорости вала 4cnf Tye iorr двига Ч ля при одно- временной стаби11:пации угловой скорости нагрузочного устройства,

Аьтлптуд; и частота переменной СОС1-авля1ощ(..Г задаются блокс-м 9 формирования и оп( рным электроприводом 8, Сформированное таким образом внешнее воздействие регистрируется измерителем 10 скорости вращения, а измеритель момента фиксирует реакцию двигателя на это воздействие в виде времен- ной функции развиваемого момента. На основе полученной информации строят амплитудно-частотные и фазочастот- ные характеристики для заданной точки механической характеристики испытуе- МОго двигателя.

С помощью блока формирования постоянной составляющей испытуемый двигатель переводится в скоростной режим, соответствующий следующей точке механической характеристики. Аналогичными действиями снимаются частотные характеристики для этого режима. Таким образом, для каждого испытуемого двигателя, имеющего в общем случае семейство существенно нелинейных механическ1те характеристик, может быть снято семейство чч- стотизгх характеристик, общий вид .

д (з

20 5 О

Q с

0 5

5

торых показан на фиг, 5 (где А - амплитуда, f - частота).

Пример реализации блоков формирования переменной и постоянной составляющих показан на принципиальной электрической схеме управления стендом, изображенной на фиг, 6.

Схема работает следующим образом.

При разгоне электрогенератора 5 момент опоры дифферепппапьного механизма, создаваемый опорным пект- роприводом 8, задается с помощью потенциометра Reo, принадлежащего блоку 6 формирования постоянной составляющей. С потенциометра Преподается .юстоячное напряжение на обмотку возбуждения опорного электропривода, величина которого определяет значение опорного момента. Установка рабочей точки механической характеристики устанавливается потенциометром и сопротивлением нагрузки электрогенератора Rj, которые также являются элементами блока 6.

Блок 9 формирования переменной составляющей имеет в своем составе блок питания опорного электроприпо- да, состоящий из автотрансформатора AT, выпрямителя В, а также генератора переменной частоты ПГЧ и потенциометра Rgnизменения переменной составляющей. С помощью блока питания задается значение тока якоря опорного электропривода, соответствующего требуемому моменту опоры. Генератором переменной частоты ГПЧ и потенциометром Rga, от которого подается переменное напряжение в обмотку 2 опорного электропривода, устанавливаются частота и амплитуда переменной составляющей угловой скорости испытуемого двигателя. При этом полностью исключается влияние динамических параметров устройства, задающего режим работы дизеля, на точность экспериментальных характеристик, В данном случае следует не уменьшать, а предельно увеличивать момент инерции нагрузочного устройства, например, установив маховик. Таким образом, большое значение момента инерции нагрузочного устройства формирующего постоянную составляющую является не недостатком, а преимуществом.

Независимое формирование постоянной и переменной составляющих углоной скорости расширяет полноту ис- iibiTaintA, Постоянная составляющая, которую можно регулировать в широких пределах, обеспечивает режим работы испытуемого двигателя в любой точке его механических характеристик. Независимое формирование переменной сос тавляюв;ей создает условия для изменения у последней частоты и амплитуды D требуемом диапазоне. Это обеспечивает полноту испытаний двигателя.

Формула изобретения

Способ динамических испытаний дви- гателя внутреннего сгорания путем воз дейстпия на его коленчатый вал уст- ройстззом, задающим режим работы двигателя, npifiBM воздействие создают в виде временной функции угловой ско- рости и нагрузки, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения качества испытаний путем приближения их условий к реальным эксплуатационным, временную функцию задают в виде, содержащем постоянную и переменную составляющие, каждую из которых формируют независимо одна от другой, а затем суммируют в механизме с двумя степенями свободы, выполненном в виде трехзвенного зубч,атого дифференциального механизма, при этом постоянную составляющую угловой скорости создают и стабилизируют нагрузочным устройством, содержащим генератор с маховиком, а переменную составляющую формируют генератором синусоидальных колебаний угловой скорости, включающим опорный электропривод, обеспечивающий изменение угловой скорости по гармоническому закону в диапазоне частоты и амплитуд, соответствующих спектру внешних воздействий на коленчатый вал двигателя в реальных условиях эксплуатапии.

Фиг.З

W

A

J 6

/

fi. /

kz:;

X

t

Л

Q

в

-4 9

срцг.

фиг.5

;l 1 I

о

CMli

щи2.6