Автоматический стенд для обкатки двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02B79/00 G01M15/00 

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к устройствам для обкатки двигателей, и может быть использовано для технологической приработки и контрольных измерений в процессе испытаний ДВС после их сборки и ремонта.

Цель изобретения - оптимизация процесса приработки двигателя внутреннего сгорания по времени и расходу топлива.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого стенда; на фиг. 2 - график оптимального процесса приработки при колебательных свойствах системы.

Автоматический стенд для прира- Сютки и испытания карбюраторного двигателя 1 внутреннего сгорания (ДВС), обладающего приведенным моментом J, инерции подвижных частей, содержит электромашину 2, на валу которой закреплен дополнительный нагрузочный маховик с суммарным моментом J инерции. Между валами ДВС 1 и электромашины 2 установлен буферный торсион 3, обладающий жесткостью С на кручение относительно угла ч, ч закругки.

Вал ДВС 1 кинематически связан с датчиком тахометра 4 и ротором первого сельсин-датчика 5, который совместно со вторым сельсин-датчиком 6,

сд ел

СО

соединенным с валом электромашины 2, нагружен на дифференциальный сельсин- приемник 7. На валу дифференциального сельсин-приемника 7 установлены механизм 8 управления органом 9 подачи топлива и регистратор 10 в виде потенциометра многоканального самопишущего устройства, к которому подключен и датчик тахометра . Механизм 8 управления выполнен в виде винтовой передачи и регулировочного рычага тяги дроссельной заслонки органа 9 подачи топлива и механически контактирует с одним из концевых выключате- лей блока 11 коммутации электромагнитных реле блока 12 Ьлокировки питания и электроснабжения, который снабжен соответствующим переключателем режимов. Через блок 12 реле ста- торы сельсин-датчиков 5 и 6 подключены к источнику переменного напряжения и„, а ДВС 1 и электромашина 2 - к источнику постоянного напряжения U . Кроме того, регулировочный рычаг механизма 8 управления снабжен упорами-ограничителями максимальной и минимальной подачи топлива со своими концевыми выключателями блока 11 коммутации, положение которых совмест но с регулировкой рычага тяги органа 9 подачи топлива определяет программу работы стенда.

Автоматический стенд работает следующим образом.

При включении реле пуска блика 12 оно подает напряжение U на статоры сельсин-датчиков 5 и 6 и на регистратор 10, в результате чего включается электромашина 2, которая при вра- щении вала ДВС 1 с отключенным по топливу питанием и зажиганием закручивает на определенный угол буферный торсион 3. Вращение вала ДВС 1 в режиме холодной приработки будет проходить до тех пор, пока момент сил трения между прирабатываемыми частями ДВС не уменьшится на столько, что пропорциональный им угол ч5, закрутки торсиона, отработанный сельсин-датчиками 5 и 6, заставит повернуться на такой же угол вал дифференциального сельсин-приемника 7, который через механизм 8 управления воздействует на первый концевой выключатель блока 11 коммутации электромагнитных реле блока 12, обеспечивающих подачу топлива и зажигания на ДВС 1 и отключение электромашины 2

5

д

5

0

5

после пуска двигателя 1 внутреннего сгорания, в результате чего стенд автоматически переключается на горячую приработку ДВС 1 в режиме холостого хода с циклической частотой wt вращения коленвала, которая определяется положением упора ограничителя минимальной подачи топлива дроссельной заслонки.

Характеристики сил трения в ДВС 1 и крутизна тяговой характеристики самого ДВС 1, зависящая от компрессии, регулировки клапанов и зажигания ДВС 1, имеют большой технологический разброс даже для однотипных ДВС, поэтому оптимальный процесс горячей приработки для каждого конкретного ДВС должен быть различным. Для этого в конструкции автоматического стенда предусмотрена положительная обратная связь, позволяющая каждому ДВС самому выбирать соответствующий ему оптимальный режим горячей приработки. Действие такой обратной связи запаздывающих позиционных сил основано на эффекте возникновения отрицательного трения, которое компенсирует обычное трение между деталями ДВС 1 и вызывает возникновение автоколебаний нарастающей амплитуды.

По истечению времени Тх горячей приработки в режиме холостого хода диссипативные потери мощности в системе уменьшаются постоянно так, что величина компонентов сил трения , пропорциональных первой степени скорости, становится отрицательной и на результирующей характеристике момента Мг сил трения появляется падающий участок отрицательного трения. Поэтому циклическое движение системы становится неустойчивым и возникают синусоидальные автоколебания (фиг.2). По мере приработки двигателя участок отрицательного трения монотонно увеличивается, что вызывает соответствующее возрастание амплитуды синусоидальных колебаний мощности W двигателя, а следователь-но, и амплитуды колебаний угла « закрутки торсиона по закону оптимальной приработки, у которого скорость нарастания амплитуды определяется внутренними процессами в самом ДВС 1. Как только амплитуда этих колебаний достигнет величины номинальной мощности W H обкатанного ДВС, рычаг тяги дроссельной заслонки в механизме 8 управления

дойдет до упора ограничителя максимальной подачи топлива и приведет в действие соответствующий концевой 1выключатель блока 11 коммутации, от которого сработает реле остановки блока 12, производящего отклонение подачи топлива и электроснабжение стенда, т.е. его автоматическую остановку и окончание процесса приработки. Расшифровка полученных при этом на регистраторе 10 графиков скорости вращения, вращающего момента, пропорционального углу закрутки торсиона, а также текущей мощности двигателя позволяет оперативно вести диагностику его работы и качество сборки по индивидуальной реализации оптимального процесса приработки.

Кроме того, введение в конструкцию стенда буферного торсиона, образующего с нагрузочным маховиком упруго- инерционный рекуператор, исключает резкие перегрузки ДВС в режиме холодной приработки и связанные с этим задиры и другие дефекты на прирабатываемых деталях. Одновременно повыша- ется коэффициент полезного действия, рекуперации энергии топлива при горячей обкатке ДВС, которое расходуется в основном лишь на преодоление сил трения между прирабатываемыми поверхностями деталей ДВС и образование на них упорядоченных структур, что существенно снижает расход топлива и времени, затрачиваемых на весь цикл приработки, который автоматически оптимизируется индивидуально для каждого конкретного ДВС за счет синхрон

5

0

но следящей обратной связи, упрощающей регулировку и конструкцию стенда.

Формула изобретения

Автоматический стенд для обкатки двигателей внутреннего сгорания, содержащий станину, установленный на ней испытуемый двигатель с нагрузочным устройством в виде маховика, закрепленного на валу электромашины, тахометр, связанный с валом двигателя, механизм управления органом подачи топлива, выполненный в виде винтовой передачи и регулировочного рычага, снабженного упорами-ограничителями максимальной и минимальной подачи топлива с концевыми выключателями, подключенными к блоку реле блокировки питания и электроснабжения стенда, отличающийся тем, что, с целью оптимизации процесса обкатки двигателя по времени и расходу топлива, стенд снабжен торсионным валом,первым и вторым сельсин-датчиками, дифференциальным сельсин-приемником и многоканальным регистратором, причем торсионный вал установлен между валами двигателя и маховика электро- машины, на концах торсионного вала установлены сельсин-датчики, выходы iкоторых подключены к дифференциальному сельсин-приемнику, выходной вал которого кинематически связан через винтовую передачу и регулировочный рычаг механизма управления с первым каналом регистратора, второй и третий каналы которого подключены к тахометру и выходу блока реле блокировки питания и электроснабжения стенда.

5

5

U4

Изобретение позволяет оптимизировать процесс приработки двигателя по времени и расходу топлива. Это достигается за счет снабжения стенда, содержащего испытуемый двигатель с нагрузочным устройством в виде маховика на валу электромашины, торсионным валом, установленным между валами двигателя и маховика, сельсин-датчиками, закрепленными на концах торсионного вала и подключенными к обмоткам дифференциального сельсин-приемника, а выходной вал последнего связан через винтовую передачу и регулировочный рычаг механизма управления с первым каналом регистратора, второй и третий каналы которого подключены к тахометру и выходу блока реле блокировки питания и электроснабжения стенда. Введение новых элементов позволяет за счет действия запаздывающих позиционных сил в двигателе реализовать в процессе обкатки эффект отрицательного трения, который вызывает автоколебания нарастающей амплитуды и компенсирует трение между деталями двигателя. 2 ил.

W

фигЛ