Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

(19) 111) 1 М 15/ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОС ПО ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТ(7 1) Филиал Научно-исследовательского и конструкторско-технологическогоинститута тракторных и комбайновыхдвигателей и Челябинский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРВ 1112254, кл. С 01 М 15/00, 1984.(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(52) Изобретение относится к областиспытаний двигателей внутреннего сг рания (ДВС), преимущественно к автоматизированным системам для стендовыхиспытаний. Цель изобретения состоитв расширении диапазона регулированияи повышении точности измерения крутящего момента ДВС путем его косвенногоизмерения с помощью датчиков токаякоря, частоты и ЭДС вращения машиныпостоянного тока, а также учета влияния помех, поступающих из цепей измерения токов якоря и возбуждения. Устройство содержит нагрузочную электрическую машину 1 постоянного тока, измеритель 3 тока якоря электрическоймашины, датчик 12 частоты вращения,регулятор 5 тока возбуждения. Крометого, в него входят измеритель 6 тока возбуждения, программный блок 7,переключатель 14, сумматор 13, фильтр1257 11, устройство 8 сравнения, блок 9 деления, измеритель 4 ЭДС вращения и блок 10 умножения. Напряжение, соответствующее моменту механических потерь М, поступает на сумматор 13 с выхода вычислителя 15 момента механических потерь. При определении крутящего момента ДВС (электрическая машина работает в генераторном режиме) напряжение с вычислителя 15 и переключателя 14 поступает на сумматор 13 в одинаковой полярности, Выходное напряжение сумматора пропорционально крутящему моменту ДВС. При определении момента проворачивания коленчатого, вала ДВС (электрическая 431машина работает в двигательном режиме) полярность выходного напряжения с вычислителя 15 с помощью переключателя 14 изменяется на противоположную. В сумматоре происходит вычитание выходного напряжения вычислителя15 момента механических потерь из напряжения на выход фильтра 11, измеряющего электромагнитный момент. Таким образом, выходное напряжение сумматора 13 пропорционально моменту прокручивания коленчатого вала ДВС. Выход сумматора 13 соединен с программным блоком 7 и предложенныйстенд используется для снятия скоростных характеристикДВС. 2 з.п, ф-лы,1 ил, Изобретение относится к областииспытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно к автоматизированным системам для стендовыхиспытаний.Целью изобретения является расширение диапазона регулирования и повышение точности измерения крутящегомомента путем его косвенного измерения с помощью датчиков тока якоря,1 Очастоты и ЭДС вращения машины постоянного тока, а также учета влияния .помех, поступающих из цепей измерения токов якоря и возбуждения,На чертеже приведена функциональ 15ная схема стенда для испытания двигателя.внутреннего сгорания.Стенд содержит нагрузочное устройство, представляющее собой электрическую машину 1 постоянного тока, со 20единенную с валом испытываемого двигателя 2 внутреннего сгорания.В цепь якоря электрической машины1 включен измеритель 3 тока якоря.К зажимам якоря подключен измеритель254 ЭДС вращения, на который в целяхучета падения напряжения на активном сопротивлении якоря подается сигнал тока якоря.В цепь возбуждения включен регулятор 5 и измеритель 6 тока возбуждения, Один из выходов регулятора 5тока возбуждения связан с выходом,измерителя тока возбуждения 6, а другой - с выходом программного блока 7,Выход измерителя 3 подключен кустройству 8 сравнения, а выход измерителя 4 - к делительному входублока 9 деления, вход коТорого соединен с выходом блока 10 умножения.Один вход блока умножения связан свыходом фильтра 11, другой вход соединен с .сыходом датчика 12 частотывращения. Выход блока деления.9 связан с вторым входом устройства 8сравнения, выход которого являетсявходом фильтра 11.С валом электрической машины 1связан датчик 12 частоты вращения,соединенный с входом сумматора 13через переключатель 14 и вычислитель 15 момента механических потерь.Второй вход сумматора 13 связан с выходом фильтра 11. Регулятор 5 имеетодин вход управления, который подключен к программному блоку 7, к входам которого присоединены выходы измерителя 6 тока возбуждения и сумматора 13.Стенд работает следующим образом.При измерении крутящего моментаДВС электрическая машина служит егонагрузкой и работает в генераторномрежиме. Крутящий момент при этомопределяется как суммарный момент: М."- М + М(с) - помехи, возникающие на выходе блока деления 9;ш(с) - помехи, возникающие,на выходе датчика 12 частоты вращения.Формулу (4), используя разложениев ряд Тейлора с учетом, что членамивысших порядков можно пренебречь,преобразуем к виду:10, (с) = - + - " ы+),(с)+ц(с)+ к (с),е где М - электромагнитный момент вЗммашине постоянного тока,М- момент механических потерь.Величина момента механических потерь может быть найдена из выраже ния:(2) Ммд Мо + Кеэ гдее(с), (с) - приведенная помеха Де (с), д, (с) 15 В результате на вход Фильтра 11поступает сигнал: М"сдК КцЕ(с)=г, (с)-гс)=к(- -- 20 +, у, ц., Связь между входом и выходом фильтра определяется следующим выражением:25 30 с, (с) К+ р(с),35 коэффициент преобразования помехи, возникающие на выходе измерителя тдка якоря в том случае, если измеритель - шунт, они составляют 20-407 от полезного.а 9 деления на устройство 8 поступает сигнал: где КВ статике в соответствии с выражением (7), электромагнитный оценоч ный момент ранен: М)к ю С бло сравнени(р К- ко об то когде М - постоянная составляющая момента сопротивления, не зависящая от частоты вращенияякоря,Кв - коэффициент вязкого трения,Я в .частота вращения вала ДВС.Электромагнитный момент определяется по формуле Кн ц (3)где К - коэффициент пропорциональккности, зависящей от выбораразмерности Я;- ЭДС вращения машины постоянного тока,д - ток якоря.Измерение электромагнитного момента происходит следующим образом,Напряжение, пропорциональное токуякоря, с измерителя 3 поступает навход устройства 8 сравнения. Данныйсигнал можно представить в виде:- коэффициент преобразованияизмерителя 4 ЭДС вращенияэффициент передачи (преразования) датчика 12 часты вращения;эффициент передачи блокаУ,9 деления относительно Мпомехи, возникающие на выходе измерителя 4 ЭДС вра"щения; Т -М + К Ис) (6)ЙМк) йс где Тч - постоянная времени фильтра11;К - коэффициент усиления фильт 9ра 11.При прохождении через фильтр аддитивная помеха отсеивается и с учетом (5) выражение (6) имеет видф Т - -М 1+К =д -(,) +К К 1. (7)Кеф ри соблюдении условия н -- в -- к етом выражения (3) получаем:М М ,.Напряжение, пропорционально орой составляющей формулы (112574 2. Стенд по п.1,щ и й с я тем, чтонения, блок деления,умножения выполненыдержки. отличаю- устройство сравфильтр и блокна элементах за 3. Стенд по п1, щ и й с я тем, что нения, блок деления, умножения выполнены умножителях. отличаю -устройство сравфильтр и блокна операционных Составитель Н.ПатргхальцевРедактор К.Волощук Техред И.Верес Корректор С.Шекмар Заказ 4906/37 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 соответствующее моменту механических потерь М , поступает на сумматор 13мис выхода измерителя момента механических потерь, преобразующего сигнал с датчика 12 частоты вращения по формуле (2) .При определении крутящего момента ДВС (электрическая машина работает в генераторном режиме) напряжение с блоков 15 и 14 поступает на сумматор 10 13 в одинаковой полярности, суммируясь с выходным сигналом М фильтра 11. Выходное напряжение сумматора пропорционально крутящему моменту, ДВС поступает на программный блок 7. 15При определении момента проворачивания коленчатого вала ДВС (электрическая машина работает в двигательном режиме) полярность выходного нанряжения с вычислителя 15 с помощью 20 переключателя 14 изменяется на противоположную. В сумматоре происходит вычитание выходного напряжения вычислителя момента механических потерь 15 из напряжения на выход фильтра 11, 25 измеряющего электромагнитный момент. Таким образом, выходное напряжение сумматора 13 пропорционально моменту прокручивания коленчатого вала ДВС.Выход сумматора 13 соединен с про граммным блоком 7, к предложенный стенд используется для снятия скоростных характеристик ДВС. Таким обра- зоМ, уменьшение влияния за счет введения нелинейного фильтра на основе делителя и линейного фильтра, а также использование датчиков ЭДС и частоты вращения позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения крутящего момента или момента 40 прокручивания ДВС.Формула изобретения1. Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий 31 Ьнагрузочную электрическую машину постоянного тока, измеритель -тока якоря электрической машины, датчик частоты вращения, регулятор тока возбуждения, измеритель тока возбужде 1ния, программный блок, вычислитель механических потерь, переключатель, сумматор, фильтр, устройство сравнения и блок деления, причем датчик частоты вращения через вычислитель механических потерь и переключатель связан с сумматором, выход которого соединен с программным блоком,подключенным к регулятору тока возбуждения и к измерителю тока возбуждения, выход измерителя тока якорячерез устройство сравнения и фильтрсвязан параллельно с сумматором иблоком деления, соединенным с входомустройства сравнения, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности измерения и расширениядиапазона регулирования крутящегомомента, в стенд включены измерительЭДС вращения и блок умножения, включенный в связь фильтра с блокам деления, причем вход измерителя ЭДС вращения связан с измерителем тока якоря, выход - с делительным входом "блока деления, а датчик час- .тоты вращения связан с блокам умножения,