Способ определения мощности дизельного двигателя Советский патент 1983 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к машинострое нию, а точнее к технике для испытания двигателя внутреннего сгорания как при стендовых испытаниях, так и в условиях эксплуатации.

Известен способ определения мощности дизельного двигателя путем перемножения значений углового ускорения, частоты вращения и момента инерции, приведенного к коленчатому валу двигателя, причем измерение углового ускорения производят при HONMнёшьной частоте -вращения и свободном разгоне двигателя с частью отключенных цилиндров при мгновенном увеличении подачи топлива flli

Недостатком способа является низкая достоверность, так как способ н6 отражает нормативных условий эксплуатации .

Целью изобретения является повышение достоверности определения мощности.

Поставленная цель достигается тем, что подачу топлива осуществляют импульсами с постоянной.длительностью и периодом следования, имеющими два значения амплитуды, чередующихся через каждый импульс, причем угловое ускорение измеряют на последнем импульсе при нагрузке со средним значением коэффициента вариации.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для реализации способа; на фиг.2 показаны импульсы подачи топлива, где под амплитудой подразу мевается перемещение рычага топливоподачи или величина расхода топлива.

10

Блок-схема включает общий пульт 1 управления, выходы которого связаны с блоком 2 измерения и индикации углового ускорения вала двигателя и блоке 3 настройки и автоматичес15кого управления режимом работы исполнительного механизма, выводы которого в свою очередь связаны с исполнительным механизмом 4 и блоком 2 измерения и индикации углово -о

20 ускорения. Исполнительный механизм 4 связан с двигателем 5 через топливный иасос 6 с регулятороКГ 7, а выход с регулятора 7 связан с блоком 3. Двигатель 5 связан с датчиком

25 8 частоты вращения вала.двигателя, выход которюго связан с блоком 2 измерения и индикации углового ускорения вала двигателя и блоком 3 настройки и автоматического управле30ния исполнительным механизмом. Способ реализуется следующим образом. Двигатель подготавливается для работы на требуемом режиме (, отключается часть цилиндров ), прогревается, а затем оператор подготавливает блоки 2 и 3 к работе . По индикатору амплитуды частоты вращения блока 3 и по сигналу с регулятора 7 определяется и устанавливается режим, номинальной частоты, а затем и требуемая амплитуда колебаний частоты вращения вала двигателя. После этого блок 3 переключают в режим автоматического управления и он управляет исполнительным механизмом по заданному закону. После перемещения рычага топливоподачи исполнительным механизмом до максимального значения он остается в этом положении до тех пор, пока сигнал с датчика 8 частоты не достигнет верхнего гииплитудного значения, после этого исполнительный механизм перемещает рычаг в сторону уменьшения до установленного уровня и остается: в этом положении до тех пор, пока сигнал с датчика 8 частоты не достигнет нижнего амплитудного значения. В таком режиме исполнитель ный механизм работает 10-15 с, после этого при движении в сторону увеличения рычага топливоподачи включаетс блок измерения и индикации углового ускорения вала двигателя. В это врем работа двигателя происходит на неустановившемся режиме с заданной амплитудой и периодом колебаний частоты вращения вала двигателя. Индика торные показатели работы двигателя стабилизируются. Они уменьшаются за счет уменьшения массового расхода топлива при колебаниях рейки топливного насоса с нелинейной характеристикой и за дчет деформации рабочего процесса при вращении вала двигателя с ускорением. Полные внутренние потери двигателя, как правило, возрастают ва счет увеличения потерь на насосные ходы и на трение. Поскольку для динамического режима нагружения был принят нормативный коэффициент вариации момента сопротивления, значение замеренной мощности будет отражать возможности двигателя при работе его с неустано вившейся нормативной нагрузкой. Обычно на установившемся режиме нагрузки между параметрами, характе ризующими работу двигателя и нагруз кой, имеются определенные функциональные зависимости. Для бестормозного динамического метода с частью отключенных цилиндров эти зависимое ти практически сохраняются и тогда будет справедливо выражение Ж ,-%Н 2-2в|ГА,,-«В„. где 3 - приведенный момент инерции двигателя ; т угловое ускорение коленчатого яала; Z - число цилиндров двигателя; ЕрИ Zg- число работающих и выключен-, ных цилиндров двигателя/ индикаторный момент одного цилиндра; момент внутренних потерь. Однако в эксплуатационных условиях индикаторная, а следовательно, и эффективная мощность снижаются и в первую очередь по причине уменьшения массового расхода топлива вследствие нелинейности регуляторной характеристики, деформации рабочего процесса изза вращения вала двигателя с ускорением. При изменении технического состояния двигателя появляется дополнительное изменение реализуемой эффективной мощности от эффекта взаимодействия технического состояния и вероятностного характера нагрузки, которая является функцией времени (наработки. Практически его трудно учесть поправочными коэффициентами. Кроме того, изменяются и внутренние потери двигателя вследствие нарушения теплового режима, изменения сопротивления насосных ходов и другие. Для фиксированной наработки (технического состояния ) наибольшее влияние неустановившейся нагрузки проявляется на режиме номинальной нагрузки и будет зависеть в основном от коэффициента вариации момента сопротивления. Следует заключить, что определение эффективной мощности возможной к реализации в эксплуатационных условиях, а следовательно, и оценки эффективности использования двигателя должно производиться на режиме двигателя идентичном эксплуатационному. Поскольку в эксплуатационных условиях коэффициент вариации момента сопротивления изменяется-в широких пределах (0-33%), то при имитации неустановившегося режима загрузки целесообразно воспользоваться нормативным коэффициентом вариации момента сопротивления (Vj 0,.167) . Коэффициент . вариации момента сопротивления при имитации неустановившейся нагрузки определяется по выражению Ч-1Г где 4(|д - среднее квадратичное отклонение момента сопротивления при нагружении/ MC - среднее за опыт значение момента сопротивления. Момент сопротивления и его среднее квадратичное отклонение создаются моментом внутренних потерь двигателя и моментом инерционных сил. Момент внутренних потерь двигателя определяется по выражениям Mgj,c() (3) ,2У„2/225г, (4) где id , Ъ - постоянные коэффициен-па для данной марки двигате ля; п - частота вращения коленча того вала двигателя; п - рабочий объем цилиндра, Т - коэффициенттактности. Момент инерционных сил определяет ся по выражению M O d f UJ/dt, (5) где f ц,( / pSinmt - функция изменения частоты вращения вала двигателя; Ар - амплитуда измене- ния частоты враще ния вала двигател т-чип частота периодиче кого процесса ; т - период процесса, С учетом выражений (2) и (5 полу чено выражение для определения коэфф циента вариации момента сопротивления при динамическом режиме нагружения ,X t n/3Cl Jf/ 0 cb)ZpM, (Ь) где К - коэффициент, определяемый амплитудой и частотой измене ния частоты вращения вала двигателя, номинальное значение момента одного цилиндра. Приравняв Vjuj. нормативному (/, 16 по выражению (6) можно определить режим нагружения при диагностировании двигателя (амплитуда и период изменения частоты вращения вала Двигателя ), Число повторностей воздейст ВИЙ определяется из условий, что в таком режиме двигатель до н.ачала измерения должен работать не менее 10-15 с. Параметры импульсов, а также их количество наперед заданы и постоянны для данного типа дизеля, т.е. являются нормированными. Так, для двигателя Д-240 были определены следующие параметры импульсов: амплитуда от 0,7 до 1,15 от номинального знаЧения, длительность и период следования 0,2 с,число импульсов 30. Технико-экономический эффект способа заключается в следующем: появляется возможность приблизить режим работы двигателя к эксплуатационному и за счет этого повысить достоверность информации о состоянии двигателя. Решение о дальнейшем Функционировании двигателя принимается по допускам па эффективную мощность в условиях неустановившихся нагрузок, повышается средняя за период эксплуатации фактическая мощность двигателя и, следовательно, производительность машинно-тракторного агрегата, работающего с этим двигателем. Формула изобретения Способ определения мощности дизельного двигателя путем перемножения значений углового ускорения, частоты вращения и момента инерции, приведенного к коленчатому валу двигателя, причем измерение углового ускорения производят при номинальной частоте вращения и свободном разгоне двигателя с частью отключенных цилиндров при мгновенном увеличении подачи топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности способа подачу топлива осуществляют импульсами с постоянной длительностью и периодом следования, имеющими два значения амплитуды, чередующихся через каждый импульс, причем угловое ускорение измеряют на прследнем импульсе при нагрузке со средним значением коэффициента вариации . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 243999, кл. Р 02 В 3/00, 1968.

0&f. /