Стенд для исследования динамики двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к двигателест- роению и может быть использовано при ис- следовании динамики двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда за счет обеспечения возможности определения на нем амплитудно-частотной характеристики.

На фиг. 1 изображена общая схема стенда; на фиг.2 - сигналы в цепях нагружения стенда; на фиг.З - сигналы в цепях датчика момента; на фиг.4 - сигналы в каналах обработки информации; на фиг.5 - сигналы в цепях преобразователя перемещения рейки

топливного насоса; на фиг.6 - амплитудно- частотная характеристика дизеля.

Стенд содержит дизель 1, электротормоз 2 с обмоткой возбуждения 3 и обмоткой возбуждения 4, кинематически соединенный с валом дизеля 1, датчик 5 момента, установленный на валу дизеля, преобразователь 6 перемещения рейки топливного насоса дизеля, автотрансформатор 7, трансформатор 8, выпрямитель 9, сглаживающий фильтр 10, элементы 11 и 12 выделе-; ния синусоидальной составляющей преобразователи 13 и 14 амплитудного значения, делитель 15, выполненный в виде

ю N

XI

микросхемы с двумя входами,первым входом подключенный к преобразователю 13 амплитудного значения, вторым - к преобразователю 14 амплитудного значения, регистрирующий прибор 16, подключенный к выходу делителя 15, генератор синусоидальных сигналов 17, подключенный к обмотке возбуждения 4 электротормоза 2 посредством магнитного усилителя 18, при этом элемент 11 выделения синусоидальной составляющей крутящего момента на .валу дизеля подключен к выходу датчика 5 момента, элемент 12 выделения синусоидальной составляющем подключен к выходу преобразователя перемещения рейки топливного насоса дизеля, а обмотка возбуждения 3 электротормоза 2 подключена к выходу сглаживающего фильтра ТО,

Датчик 3 момента включает в себя два металлических диска 19 закрепленных неподвижно один относительно другого на валу,импульсные бесконтактные преобразователи 20, установленные вблизи вала, сумматор.21, выполненный на двух резисторах 22 и 23, выпрямитель 24, фильтр низких частот 25, резистор 26. Преобразователь перемещения рейки топливного насоса 6 включает в себя мультивибратор 27 на двух транзисторах, согласующий усилитель 28, конденсатор 29, катушку индуктивности 30, детектор амплитудно- модулированных колебаний 31, резистор 32. Каждый элемент выделения синусоидальной составляющей имеет конденсатор 33 и резистор 34. Каждый преобразователь амплитудного значения содержит конденсатор 35, диод 36, резистор 37 и фильтр низших частот 38. Магнитный усилитель 18 имеет обмотку 39 управления и обмотку переменного тока 40, выпрямитель 41,

Стенд работает следующим образом.

После запуска двигателя воздействием на рычаг управления регулятора частоты вращения устанавливают начальный скоростной режим, соответствующий максимальным оборотам вала ДВС. На обмотку 3 возбуждения электротормоза 2 посредством автотрансформатора 7, трансформатора 8, выпрямителя 9 и сглаживающего фильтра 10 подается напряжение постоянного тока (фиг.2а), а на обмотку 4 возбуждения от генератора 17 синусоидальных сигналов подается напряжение с фиксированной частотой (фиг,26), например, 0,5 Гц. На валу электротормоза 2 появляется момент, пропорциональный сумме напряжений, приложенных к обмоткам 3 и 4 возбуждения (фиг.2в).

Металлические диски 19 при работе дизеля проходят в щели преобразователей 20, в результате чего на электрических выводах преобразователей 20 датчика 5 момента

формируются прямоугольные импульсы одинаковой высоты и длительности, которые поступают на вход сумматора 21. Преобразователи 20 подключены к сумматору 21 таким образом, что их выходные сигналы

находятся в противофазе. В случае отсутствия момента на валу графики сигналов на входе сумматора 21 показаны на фиг.За. С появлением момента на валу возникает фазовое смещение выходных импульсных

процессов (фиг.Зб), при этом на выходе сумматора 21 появляется сигнал (фиг.Зв), который выпрямляется (фиг.Зг) и сглаживается (фиг.Зд). С помощью элемента 1.1 выделяется синусоидальная составляющая выходного сигнала датчика 5 момента, которая изображена на фиг.4а и при открытом диоде 36 конденсатор 35 заряжается с малой постоянной времени до значительной величины. В момент времени, когда

напряжение на конденсаторе 35 станет больше мгновенного значения измеряемого напряжения, диод 36 закроется. Затем конденсатор 35 разряжается.Так как постоянная времени разряда значительно больше.чем заряда, то разряжается конденсатор только на некоторую величину, что показано на фиг.4б. Поэтому в установившемся режиме конденсатор 35 практически заряжается до амплитуды входного на преобразователь 13 напряжения. Напряжение на резисторе 37 представляет собой синусоиду с постоянной составляющей, причем последняя равна практически амплитуде входного на преобразователь 13 напряжения (фиг.4в). Напряжение с резистора 37 сглаживается фильтром 38. Полученный сигнал поступает на первый вход делителя 15.

По истечении некоторого времени, когда прекратятся переходные процессы в дизеле, устанавливается гармоническое колебание рейки топливного насоса дизеля той же частоты, чти и синусоидальное колебание момента на его валу, но с другой амплитудой. Это колебание рейки топливного насоса измеряется бесконтактным преобразователем б перемещения рейки. Происходит это следующим образом. На выходе

мультивибратора 27 формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов(фиг.ба), которая посредством согласующего усилителя 28 поступает на последовательный резонансный контур,

образованный конденсатором 29 и катушкой индуктивности 30. Контур имеет амплитудно-частотную характеристику, изображенную на фиг.56, которая представляет из себя резонансную кривую. Резонансный контур из всего спектра частот входного периодического сигнала с прямоугольными импульсами (спектр изображен на фиг.бв), имеющего практически неограниченную полосу частот, .выделяет периодическую составляющую с такой частотой, которая равна резонансной частоте контура (фиг.56). Эта периодическая составляющая, выделенная резонансным контуром, изображена на фиг.бг. При изменении положения рейки топливного насоса меняется индуктивность резонансного контура, поэтому в соответствии с резонансной кривой (фиг.56) изменяется амплитуда периодической составляющей на выходе резонансного контура (фиг.бд). В изменении амплитуды и содержится вся информация о перемещении рейки топливного насоса дизеля. Для выделения изменения амплитуды периодической составляющей сигнал детектируется детектором 31, который выпрямляет сигнал, модулированный по амплитуде (фиг.5е), и устраняет высокочастотную периодическую составляющую. Поэтому на резисторе 32 появляется сигнал (фиг.би), пропорциональный перемещению рейки топливного насоса. Этот сигнал имеет постоянную составляющую, которая отделяется с помощью элемента 12 выделения синусоидальной составляющей. Далее преобразователем 14 амплитудного значения амплитуда синусоидальной составляющей перемещения рейки топливного насоса преобразуется в напряжение постоянного тока, по уровню практически равное амплитуде синусоидальной составляющей напряжения. Напряжение с резистора 37 сглаживается фильтром 38. Полученный сигнал поступает на второй вход делителя 15. Сигнал на выходе делителя 13 регистрируется прибором 16.

Затем изменяется частота выходного напряжения генератора 17 синусоидальных сигналов, например, устанавливается 0,6 Гц, но амплитуда этого напряжения сохраняется. Опять регистрируется показание прибора 16. Проделывается это 10-12 раз, всякий раз с новой заданной частотой выходного напряжения генератора 17 синусо- 5 идальных сигналов. По полученным отсчетам регистрирующего прибора 16 строится амплитудно-частотная характеристика дизеля. Примерный вид амплитудно- частотной характеристики дизеля

0 представлен на фиг.6.

Таким образом, на стенде обеспечййа- ется оперативное определение амплитудно- частотной характеристики дизеля, что повышает информативность стенда.

5 Формулаизобретения

Стенд для исследования динамики двигателей внутреннего сгорания, содержащий дизель, электротормоз с двумя обмотками возбуждения, кинематически соединенный

0 с валом дизеля, датчик момента, установленный на валу, преобразователь перемещения рейки топливного насоса дизеля, автотрансформатор, трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр, о т л и 5 чающийся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей, стенд снабжен двумя каналами обработки, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных элемента выделения

0 синусоидальной составляющей и преобразователя амплитудного значения, делителем с двумя входами, выполненными в виде микросхемы, первым входом подключенным к первому преобразователю амплитуд5 ного значения, вторым - к второму преобразователю амплитудного значения, регистрирующим прибором, подключенным к выходу делителя, генератором синусоидальных сигналов, подключенный к первой

0 обмотке возбуждения электротормоза посредством магнитного усилителя, при этом первый элемент выделения синусоидальной составляющей подключен к выходу датчика момента, второй элемент выделения сину5 соидальной составляющей подключен к выходу преобразователя перемещений рейки топливного насоса дизеля, а вторая обмотка возбуждения электротормоза подключена к выходу сглаживающего фильтра.

WWW

Сущность изобретения: позволяет повысить информативность стенда при исследовании дизеля за счет обеспечения возможности определения на нем амплитудно-частотной характеристики. После запуска дизеля на обмотку возбуждения электротормоза подается посредством автотрансформатора, трансформатора, выпрямителя, сглаживающего фильтра напряжение постоянного тока, а на обмотку возбуждения подается посредством магнитного усилителя от генератора синусоидальное напряжение различной частоты, но одинаковой амплитуды. На валу электротормоза появляется момент, величина которого пропорциональна сумме напряжений, приложенных к обмоткам возбуждения, На выходах датчика момента и преобразователя перемещения рейки топливного насоса появляются сигналы из постоянной составляющей и синусоидальной составляющей. Синусоидальные составляющие этих сигналов выделяются элементами и преобразуются преобразователями амплитудного значения в напряжение постоянного тока, уровень которого практически равен амплитуде подаваемого на эти преобразователи напряжения. Полученные сигналы подаются на делитель, выходной сигнал которого pern- стрируется прибором. Изменяя частоту выходного сигнала генератора, с помощью прибора регистрируют сигналы, по значениям которых строится амплитудно-частотная характеристика дизеля. 6 ил. С

.