Автоматический стенд Советский патент 1991 года по МПК G01M15/00 F02B79/00 

Изобретение относится к двигателест- роению, в частности к устройствам для приработки двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в качестве нагрузочного устройства при бестормозных испытаниях двигателей.

Целью изобретения является снижение расхода топлива и времени приработки двигателя.

На фиг.1 представлена схема стенда; на фиг.2 - графики изменения частоты вращения (о) и момента на валу двигателя (М) в процессе испытаний по времени.

Стенд для бестормозных испытаний и приработки двигателя 1. обладающего приведенным моментом инерции h подвижных частей, содержит пусковую электрическую

машину 2, на валу ротора которой закреплен маховик с суммарным моментом инерции 2. Двигатель 1 снабжен датчиком частоты вращения коленчатого вала и соединен с стендовым механизмом 3 регулирования подачи топлива в двигатель. Вал двигателя 1 кинематически связан с маховиком на валу машины 2 через шестерни дифференциала 4, у которого короб 5 водила сателли гов механически соединен с торцом спиральной цилиндрической пружины 6, закрепленной противоположным торцом в корпусе дифференциала 4. С одним из витков пружины 6 контактирует профилированный ролик 7, установленный с возможностью поворота на валу 8 управления и образующий с пружиной винтовую

передачу Вал 8 установлен в корпусе дифференциала 4 с возможностью осевого перемещения. Вал 8 связан с механизмом 3 регулирования топливоподачи, например карбюратором, в направлении увеличения поде ш топлива при увеличении угла р поворота водила сателлитов и закрутки пружи- ны б, определяемого разностью углов поворота вала двигателя (р и вала электромашины р2, и соединен с блоком 9 ре- гистрации, снабженным концевым выключателем блокировки топливоподачи и электроснабжения стенда.

Автоматический стенд работает следующим образом.

Уравнение вращения вала двигателя с нагрузочным маховиком и пружиной записывается в виде

К

iryi- -(р2(,-Мт :

бательную степень свободы относительно координаты /з, тогда как второй степени свободы соответствует лишь циклическое вращение полуосей двигателя и маховика с постоянной скоростью.

Амплитуда А колебаний координаты f представляет гармоническую функцию

cos( Р 1 t + а),

(6)

где + 1) определяется соотношением вращающего и тормозящего моментов.

Тормозной момент является нелинейной функцией скорости р , обусловленной наличием воздушного, вязкого и пограничного трения

(7)

г 1

Изобретение относится к двигателест- роению. Цепью изобретения является снижение расхода топлива и времени приработки двигателя. Оптимизация процесса приработки и его контроля достигается путем возбуждения резонансных автоколебаний индивидуально для каждого двигателя. Автоматический стенд бестормозных испытаний и приработки двигателя внутреннего сгорания содержит станину с датчиком частоты вращения и нагрузочным устройством двигателя в виде маховика, за- креппенного на валу пусковой электромашины и кинематически связанного с механизмом управления органом подачи топлива, выполненным в виде винтовой передачи, соединенной с регистрирующим устройством и концевым выключателем блокировки топливоподачи и электроснабжения стенда. Связь двигателя с нагрузочным маховиком выполнена через шестерни дифференциала, у которого коробка водила сателлитов соединена с торцом неподвижной спиральной пружины, образующей с моментами инерции двигателя и маховика колебательную систему, а с профилированным роликом вала механизма управления - винтовую передачу положительной обратной связи с органом подачи топлива. 2 ил. М 1C

+ $()0. (1)

где MB и Мт - соответственно вращающий и тпрмозной моменты, приложенные к двигателю

Общее решение уравнения является суммой общего решения однородного уравнен чя и частного решения неоднородного уравнения

Из общего оешения однородного урав- НРНИЯ получим частотное уравнение

lll2P4-ЈOl+l2)

Р, уВДШТ. 1 4 I, 12I

(2)

Р2-0.

а само решение получается в следующем виде

Ai cos (Pit +a) + с + ал ;

( Aicos( PI t 4-«)+c +Mi, (4) где к - г-- отношение амплитуд колебаний

дьигателч и маховика,

/.,« ,0) ,с - соответственно амплитуда, фаза, циклическая частота вращения и постоянная интегрирования, определяемые конкретными начальными условиями

Поскольку блоком 9 регистрации отсчитывается угол р , пропорциональный повороту торца пружины 6, то, вычитая первое /равнение из второго, получим вместо выражения (1) одно дифференциальное уравнение ДЛЯ1/1

. й

Из этих уравнений видно что рассматриваемая система имеет только одну коле

25

30

35

40

Вращающий момент, создаваемый обратной связью S, пропорционален упругой силе пружины 6, действующей с некоторым запаздыванием во времени т , обусловленной инерционностью органа топливоподачи и термодинамических процессов в самом двигателе I

Мв S р(,-г).(8)

Разлагая координату p(i- r) в степенной ряд Тейлора

#t -г) КО-(0 т+Й у (9)

и считая т малой величиной, ограничимся двумя первыми чгенами разложения. Тогда после подстановки выражений (7), (8) и (9) в уравнение (5) получим новое дифференциальное уравнение колебаний системы

(5

г н

у + (Р1 + )

У-00)

0

5

у которого собственная частота Р крутильных колебаний будет несколько отличаться от исходной на величину относительной обратной связи S/h

Амплитуда установившихся колебаний р- Аоо cosP t ,(11/

соответствующих уоавнг чию (10) по методу энергетического баланса, при правой части уравнения (10), равной

+г2 ,(12)

где

: n h определяется выражением

h

(13)

Згз r I 3R3 Таким образом непосредственно после

пускг двигатель 1 некоторое время tH работает в режима холостого хода так как коэффициент RI силы трения пропорциональной первой степени скопости, превышает глубину обратной сьязи Sr Поэтому корень вы ражения (13) получаетгя мнимый и автоколебания в системе отсутствуют. По мере приработки частей двигателя 1 коэффициента RI и RT сил трения уменьшаются и в системе возникают автоколебания о нр- оастающей амплитудой и частотой-, практически равной резонансной ччстоте системы Р В результате со с сроны маи:тны 2 двигателю 1 прикладываете нагрузочном момеьт М

MH (14)

который часть пгрирла lopMOGt воащениз двигателя , а часть периодь ускоряет его тем самым имитируя работу лоигателя во время движения автомобиля нэ 3том Про- лорционал но этому моменту проислсдят крутильные автоколебоН я коооби1 3 сгтеп- литов закручивающие ;i npv IMU/ С которая за счет повороте одного из спои/ -итков, контактирую иих с роликом 7, перемещает его вмрстр с валом Я управления синхронно с крутильными колебаниями пружины 6 Причем, чем бл чже расположен обкатываемый роликом ,MIOK прухи - Ц п v ее нцу закрепленному в корч. се д1 Ьфедеы нала 4 тем меньше чепъ шнг обгат юй связи S и масштаб регистрации момента Мн,

Таким образом в процессе обкатки дои гатель нагружается переменным мопентом нагрузки амплитулт котооого увелич вает- ся по мере приработки детялей дчигателя (фиг 2)

Как только амплитуда перемещений вала 8 управления достигнет величины соответствующей максимальному моменту Ммакг полностью обкэ-анного двигателя 1, сработает концевой выклочатель 9 который автоматически отключит и пливо- подачу и зпектрсснэбжение стенда т е ,

процесс обкатки по истечении -Фдмени t прекратится.

Полученные грзфпги эстоты оращя ния () и нагрузочного мом н а М. могут быть

ИСПОЛЬЗОВаНЫ ДЛЯ Э 1 Д, ,,ПKИ

и оценки качества сроркис дп4гат т 1, так как время холостого хода двигателя t, и оп- тимгльной приработки t« индивидуальны для каждого дьигател и опр ЗДС :ются из- менениями моментов сил тренич R про ;ессе приработки пвиг&тепя

Ф О ( Г у 1 oGj-CT HHC1

Артоматичс ч о.енд для Ссс opN.t-з- пых испыта1Нн г приработки двигателей

внутреннего сгпр и, содержащий станину, углачоьленмый in ней испытуемый двига- теть, снабжзн 1Ь и дтчш лп „сто вращения блок ре-и;тгап чгнцспым ьыключатепг-чТО ЛИЕОП чи -зг- , оснабжения стендя идгрузгчн VCTPOI г г гиде маховика угтг:нов Hinro ил i - ковоп электромашинь мсхани регули звания подачи оплив в деигагы ь -тически соединенн ni еэлом упрлрл ия ротивоположнь и гоьс i тс i с кгнцевым выключатгпем о л и ч ю щ и и с я тем. что с иепьюсним- зния расход топлива и времени приоабо чи стг нд дополнительно содержит диффеоенц чал выполненный в виде ведущей

и вегсг ой шесте пен сатеттитных зубчатых колес, размещенныл в коробп, жестко связанном с РОДИГГ ю и г . п бч- тых колес, и пружин сщгч w % n ппуге, на валу упоавясни0 устанп н с мо-чноСТЬЮ ПОБОРОВ фОфИЛИрОП ь ПОЛИК.

взаимодействующий с одниг РИТЧОВ поу жш ы. один конец которой за t плс н п корпусе а другой мохани- ски соединен с коробпм вал упр впенир vrTrt опп и ч корпуср г возможностью огепого перемещения, причем nafi редупдей легтерни дмфференциатч соединен с яалом двигателя, а вал ведомой шестерни связан с валом электромашины и маховика

CJ M

M

max ь)«

oJ,

тел

Ј

Фиг. 2