Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

ОП ИСАИИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеснубликК АТВЕРСКОМУ Св ВТЕЛЬСТВУ ополнительное к а(51)Ю. Кл 22) Заявлено 111279 (21) 2848979/25присоединением заявки Йф23) ПриоритетОпубликовано 300881.6 кзллетень Й 9. 1 М 150 4 есуяарственный комите СССР о аедам изобретений н открытий53) УДК 621.43 . 001 (088. 8) Дата опубликован писания 30,0 У 2) Авторы изобретения.Л. Михальский, С.П, Гладьааев, В.Н. Никул Ф,В. Кальянов и А.Д, Абатуров Г ный союзный ордена Трсследовательский траинский политехническ арст ауч н и Че дов огоорный иинстит(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕСГОРАНИЯ т я элинтеложеным мов ва, к ьнон д а ойств права упанал ой с вя. иолниположе (1) ните иен те ем,тщего ня Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствамдля испытания и контроля надежностии качества двигателей внутреннегосгорания, и дает воэможность имитировать в стационарных условиях эксплуатационные режимы, характерной особенностью которых является воспроизведение нагрузочного момента и частоты вращения двигателя,Известны стенды для испытаниядвигателя внутреннего сгорания, преимущественно на неустановившихся режимах, содержащие нагрузочное устройство, связанное с двигателем, блоки 15управления скоростью вращения и нагруэочным моментом, исполнительныеустройства управления положениемтопливодоэирующего органа и положением органа управления нагруэочным 20моментом, связанные с двигателем инагрузочным устройством соответственно, датчики нагруэочного моментаи скорости вращения, а также каналызадания нагрузочного момента и обратной связи по нему, задания скорости вращения и обратной связи по ней,причем нагруэочное устройство выполнено в виде электродвигателя-генератора постоянного тока, имеющего уси литель напряжения возбуждениродвигателя в качестве исполго устройства управления полоргана управления нагрузочнтом, датчик момента выполнендатчика тока якоря генераторвходам блока управления моментподключен канал задания скоросканал обратной связи по моментсоединенный с датчиком моментак выходу - исполнительное уструправления положением органа уления моментом, ко входам блокравления скоростью подключен кзадания момента и канал обратнзи по скорости, соединенный ском скорости, а к выходу - исптельное устройство управлениянием топливодоэирующего органаИзвестные стенды имеют сравно узкий диапазон воспроизведединамических нагрузок иэ-эа инонностн системы управления.. Цель изобретения -,расширапаэона воспроизводимых на сдинамических нагрузок.Укаэанная цель достигаетсячто стенд дополнительно содерждатчик положения топливодоэируоргана и датчик тока возбужденгенератора, причем датчик положениясвязан каналом обратной связи по положению топлинодозирующего органас блоком управления скоростью, адатчик тока возбуждения связан каналом обратной связи по току возбуждения с блоком управления моментом,при этом к блоку управления скоростьюдополнительно подключен канал задания момента, а к блоку управлениямоментом - канал задания скорости.Блок управления скоростью выполнен и виде последовательно соединенных устройства сравнения сигналовзадания скорости (и ) и обратнойсвязи по скорости, пропорциональноинтегрально-дифференциального регулятора, устройства сравнения выходного сигнала указанного регулятора,сигнала задания момента (М ) и3сигнала обратной связи по положениютоплинодозирующего органа, и пропорционального регулятора, а блок управления моментом - в виде последовательно соединенных устройства сравнения сигнала задания момента и обратной связи по моменту, пропорционально-интегрального регулятора токаякоря (1), устройства сравнениявыходного сигнала указанного регулятора, сигнала задания скорости и сигнала обратной связи по току возбуждения (1 ь), а также пропорциональноинтегрального регулятора тока возбувтения электродвигателяНа чертеже приведена блок-схемастенда,Стенд содержит блок 1 управленияза руэочным моментом, в который нходят сн"эанные последовательно устройство 2 сравнения сигнала задания иобратной связи по нагрузочному моменту, пропорционально-интегральныйрегулятор 3 тока якоря, устройство 4сравнения выходного сигнала регулятора 3 :игнала задания по скоростивращения и сигнала обратной снязипо току возбуждения, и пропорционально-интегральный регулятор тока возбуждения 5 электродвигателя генератора (Г-Д), Блок 1 связан с усилителем б напряжения ноэбуждения электродвигателя, соединенным с обмоткой7 возбуждения. Нагрузочное устройство выполнено н виде электродвигателягенератора, содержащего электродвигатель 8 постоянного тока, связанного с асинхронным генератором 9 трехфазного тока, и нагрузочный генератор10, .:жязанный с налом двигателявнутреннего сгорания 11 и электрически соединенный по общей якорной цепис электродвигателем 8, вращающимгенератор 9. В качестве исполнительного устройства управления положением органа упранления загрузочныммоментом служит усилитель б, к которому подключен датчик 12 тока возбуждения. В качестве датчика момента загрузки применен датчик 13 токаякоря, включенный в цепь между элек; -родвигателем 8 и генератором 10.Блок 14 управления скоростью вращениявыполнеи в виде последовательно сое 5 диненных устройств 15 сравнения сигналов задания скорости. и обратнойсвязи по скорости, пропорциональноинтегрально-дифференциального регулятора 16, устройства 17 сравнениявыходного сигнала укаэанного регулятора, сигнала задания момента и сигнала обратной связи по положениютоплинодоэирующего органа, и пропорционального регулятора 18. Выходрегулятора 18 подключен через испол 15 нительное устройство 19 управленияположением топливодозирующего органадвигателя к штатному регулятору 20двигателя 11. К устройству 15 сравнения подключен датчик 21 скорости20 вращения, а к устройству 17 сравнения - датчик 22 положения топлинодозирующего органаПостоянная величина времени пропорционально-интегрального регулято 25 ра 3 тока якоря выбирается равнойпостоянной времени цепи якоря. Постоянная времени пропорциональноинтегрального регулятора тока возбуждения 5 выбирается равной постояннойвремени контура регулирования скорости вращения. Постоянная времениинтегрирования пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора 15 выбирается равной постояннойвремени штатного регулятора 20, апостоянная времени форсирующего звена равна постоянной времени контурауправления положением топлинодозиующего органа,Стенд для испытания работает сле 40 дующим образом.Сигнал задания М по моментупоступает на вход блока 1 управления,где в устройстве 2 сравнивается сдействительным значением эагрузоч 4 ного момента, пропорционального токуякоря Г-Д. Сигнал рассогласонанияЕ т подается на вход регулятора 3,изменяя его по пропорционально-интегральному закону, что позволяет5 О компенсировать постоянную времениконтура регулирования тока обмоткивозбуждения двигателя Г-Д и выбратьоптимальную частоту среза контура,равной частоте среза контура положения топливодоэирующего органа,Выходной сигнал регулятора 3, являясь задающим по отношению контурауправления током возбуждения электродвигателем, сравнивается в устройстве 4 с сигналом обратной связи,) пропорциональным току возбуждения,От датчика 12 на зто же устройствоподается сигнал задания скоростивращения ш, что обеспечивает условие инвариантности управления моментад чагрузки по отношению к скорости60 формула изобретения 1. Стенд для испытания двигателявнутреннего сгорания, преимуществен д вращения. В результате сравнения сигнал рассогласования Ен подается на вход пропорционально-интегрального регулятора 5, что позволяет компенсировать постоянную времени цепи об 1 мотки возбуждения и выбрать частоту среза этого контура, равной частоте среза контура регулирования скорости вращения. Выходной сигнал регулятора 5 подается на усилитель 6 напряжения возбуждения электродвигателя Г-Д, О что влечет эа собой изменение якорного тока или загрузочного момента,Контур управления скоростью вращения работает следующим образом,Сигнал задания па скорости вращения ог сравнивается в устройстве 15 с действительной от датчика 21 и,результат Е 1 ч подается на регулятор 16, изменяющий его по пропорционально-интегрально-дифференциальному за" кону, Это позволяет компенсировать 20 постоянную времени контура управления перемещения топливодозирующего органа и инерционность дизеля с нагрузочных генератором, а также выбрать оптимальной частоту среза 25 этого контура; Далее выходной сигнал регулятора 16 сравнивается в устройстве 17 с сигналом отрицательной обратной связи по положению топливодоэирующего органа (от датчика 22). З 0 На это же устройство подается сигнал задания по нагрузочному моменту М, .что позволяет обеспечить инвариант- ность управления скорости вращения по отношению к моменту нагрузки З После этого выходной сигнал Е,н усиливается в регуляторе 18 и подается на исполнительное устройство 19, изменяющее подачу топлива и управляющее скоростью вращения двигателя внутреннего сгорания. Регулятор 1840 настраивается с таким расчетом, чтобы частота среза контура положения топливодоэирующего органа была равна частоте среза контура регулирования момента, 45Правильная настройка всех регуляторов позволяет оптимизировать про" цессы регулирования нагрузочньми режимами, обеспечивая минимум времени переходного процесса по каждому 0 параметру регулирования.Экономический эффект от использования стенда предлагаемой конструк ции складывается из сокращения сроков испытания двигателей внутреннего сгорания и от качественного эффекта (более высокие динамические характеристики нагрузочных режимов) расширения воэможности исследования, получаемой на предлагаемой конструкции. но на неустановившихся режимах,. со" держащий нагруэочное устройство, связанное с двигателем, блоки управ. ления скоростью вращения и нагрузоч"Э ным моментом, исполнительные устройства управления положением топливодоэирующего органа и положением органа управления нагруэочным моментом, связанные с двигателем и нагрузочных устройством соответственно, датчики нагрузочного момента и скорости вращения, а также канал задания нагрузочного момента и канал обратной связи по моменту, канал задания скорости вращения и канал обратной связи по скорости, причем нагрузочное устройство выполнено в виде электродвигателя-генератора постоянного тока, имеющего усилитель напряжения возбуждения электродвигателя в качестве исполнительного устройства управления положением органа управления нагрузочным моментом, датчик: момента вы" полнен в виде датчика тока якоря генератора, ко входам блока управления моментом подключен канал задания скорости и канал обратной связи по моменту, соединенный .с датчиком момента, а к выходу " исполнительное устройство управления положением органа управления моментом, ко входам блока управления скоростью подключен канал задания момента и канал обратной связи по скорости, соединенный с датчиком скорости, а к выходу - исполнительное устройство управления положением топливодозирующего органа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона воспроизводимых на стенде дин мических нагрузок, стенд дополнительно содержит датчик положения топливодозирующего органа и датчик тока возбуждения генератора, причем датчик положения связан каналом обратной связи по по" ложению топлиаодозирующего органа с блоком управления скоростью, а датчик тока возбуждения связан каналом обратной связи по току воэбулдения с блоком управления моментом, при этом к блоку управления скоростью дополнительно подключен канал задания момента, а к блоку управления моментом- канал задания скорости.2, Стенд по п. 1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что блок управления скоростью выполнен в виде последовательно соединенных устройства сравнения сигналов задания скорости и обратной связи по скорости, пропор- ционально-интегрально-дифференциального регулятора, устройства сравнения выходного сигнала указанного регулятора, сигнала задания момента и сигнала обратной связи по положению топливодозирующего органа, и пропорционального регулятора, а блок управления моментом - в виде последовательно соединенных устройства срав859851 Составитель Н. ПатрахальцевСереда Техред А, Савка Корректор Г, Решетник Редактор Подписнорственного комитета СССРэобретений и открытийЖ, Раушская наб д, 4/5 535/б ак лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 яения сигнала задания момента и обратной связи по моменту, пропорционально-интегрального регулятора тока.якоря, устройства сравнения выходного сигнала укаэанного регулятора,сигнала задания скорости и сигналаобратной связи по току возбуждения,а также пропорционально-интегральноТираж 9 ВНИИПИ Госу по делам 113035 Москваго регулятора тока возбуждения электродвигателя Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Стенды для испытания дизелей,Сборник НИИПНФОРМТЯЗМЩШ, М., 9 4-74-4,1974, с. 34-36.