Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

09) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3151) С 01 М 15/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ У 33Л,Л.МихаКальянов кий дственное объедироению "НАТИ"ехнический инстивидетельство СССРМ 15/00, 1978. ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАГОРАНИЯ, содержащий ическую машину измеритель тока якоашины, датчик частоятор тока возбуждека возбуждения, вычислитель механиумматор, причем датия через вычисли(54)(57) 1, СТЕНДТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГОнагрузочную злектпостоянного тока,ря электрическойты вращения, регуния, измеритель тпрограммный блок,ческих потерь и счик частоты враще ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-произвпение по трактороси Челябинский политтут(56) 1. АвторскоеВ 759894, кл, С 01 тель механических потерь и переключатель связан с сумматором, выход которого соединен с. программным блоком, подключенным к регулятору тока возбуждения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения крутящего момента путем учета влияния помех, поступающих из цепей измерения тока якоря, и тока возбуждения, ондополнительно содержит фильтр, устройство сравнения и делитель, причем выход измерителя тока якоря через устройство сравнения и фильтр связан параллельно с сумматором н делителем, соединенным с выхо" дом измерителя тока возбуждения ивходом устройства сравнения.2. Стенд по п, 1, о. т л и ч а ю - щ и й с я тем, что устройство сравнения, делитель и фильтр выполнены на операционных усилителяхИ3, Стенд по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что устройство сравнения, делитель и фильтр выполнены на элементах задержки.Изобретение относится к областииспытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно к автоматизированным системам для стендовыхиспытаний. 5Известны стенды для испытаниядвигателя внутреннего сгорания, содержащие нагрузочную электрическуюмашину постоянного тока, измерительтока якоря электрической машины,10датчик частоты вращения, регулятортока возбуждения, измеритель токавозбуждения, программный блок, вычислитель механических потерь, пере-ключатель и сумматор, причем датчикчастоты вращения через вычислительмеханических потерь и переключательсвязан с сумматором, выход которогосоединен с программным блокам, подключенным к регулятору тока возбуждения Г 13.Однако при известном выполнениистендов точность измерения крутящегомомента является недостаточной, таккак здесь не учитывается влияние по 25мех, поступающих с выходов измерителей тока якоря и тока возбуждения,например помехи при использовании вкачестве датчика тока якоря шунтадостигают 20-402 от полезного сигнала. 0Кроме того, при использовании блокаумножения на его выходе имеем мультипликативную помеху, которая даетпостоянную составляющую на вход сумматора 35Целью изобретения является повышение точности измерения крутящего момента путем учета влияния помех, поступающих из цепей измерения токаякоря и тока возбуждения,40 Укаэанная цель достигается тем, что стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий на-грузочную электрическую машину по стоянного тока, измеритель тока якоря электрической машины, датчик час- . тоты вращения, регулятор тока возбуж-. дения, измеритель тока возбуждения, программный блок, вычислитель механических потерь, переключатель и сумматор, причем датчик частоты вращения через вычислитель механических потерь и переключателв связан с сумматором, выход которого соединен с программным блоком, подключенным к регулятору тока возбуждения, дополнительно содержит фильтр, устройство сравнения и делитель, причем выход измерителя тока якоря через устройство сравнения и фильтр связанпараллельно с сумматором и делителем,соединенным с выходом измерителя тока,возбуждения и входом устройствасравнения,При этом устройство сравнения, делитель и фильтр могут быть выполненына операционных усилителях или наэлементах задержки.На чертеже приведена функциональная схема стенда для испытания двигателя внутреннего сгорания.Стенд содержит нагрузочное устройство, выполненное в виде соединенной с валом испытываемого двигателя 1электрической машины 2 постоянноготока. В цепь якоря электрической маши-ны 2 включен измеритель 3 тока якоря,а в цепь возбуждения - измеритель 4отклонения тока возбуждения и регулятор 5 тока возбуждения, Выход измерителя 3 подключен к устройству б сравнения, а вход измерителя 4 к делителю 7, вход которог соединен с выходом фильтра 8. Второй вход устройства 6 сравнения соединен с выходомделителя , а выход устройства б сравнения - с входом фильтра 8, причемустройство сравнения, делитель ифильтр реализованы в интегральном исполнении.С валом электрической машины 2связан датчик 9 частоты вращения,подсоединенный к входу сумматора 10через переключатель 11 и вычислитель 12 механических потерь. Второйвход сумматора 10 соединен с выходомфильтра 8. Регулятор 5 имеет одинвход управления, который подключенк программному блоку 13. Один извходов программного блока 13 соединенс выходом, сумматора 10.Стенд работает следующим образом.При измерении крутящего моментаДВС электрическая машина служит егонагрузкой и работает в генераторномрежиме. Крутящий момент при этом определяется как суммарный моментМкр Мз +Мр (1) где Мз - электромагнитный моментв машине постоянного тока;Мр - момент механических потерь.Величина момента механических потерь может быть получена, исходя из мощности механических потерьРм =Вп+В п, (2)= В +ВИ . (3)и ъ5Электромагнитный момет определяется по формулеМа р =СьФ Я (4)где С - постоянный коэффициент;Ф - магнитный поток; 101 я - ток якоря,При использовании регулятора тока возбуждения, обеспечивающего изменение тока в пределах не более +102,с, достаточной степенью точности можно 15принятьФ=К 1 в, (5)где К - постоянный коэффициент;1 - ток возбуждения.С учетом выражений (4) и (5) имеем 20Ма в Км 1 в 1 я(6)где К - постоянный коэФФициент.Измерение на стенде первой составляющей формулы (1) и соответствующей электромагнитному моменту 25происходит следующим образом. Напряжение, пропорциональное току якоря,с измерителя 3 поступает на входустройства 6 сравнения. Данный сигнал можно представить с учетом помех З 0в видег-, Ю = Кя 1 р+ияЮ (7)где Кр - коэффициент передачи измери. -теля тока якоря;Ив(И" помехи, возникающие на выхо-Зде измерителя, в случае еслидатчик тока якоря - шунт,они могут достигать 20-407.от полезного сигнала.С делителя 7 на устройство 6 срав нения поступает сигнал видаМКг=- - -5- +и ь)(8)Кв 1 в М где М - оценочное значение электромагнитного момента;45Кв - коэффициент передачи измерителя тока возбуждения;п 09- помехи, возникающие на выходе измерителя тока возбуждения; 50К - коэффициент передачи делителя относительно Мп - помехи, возникающие на выходе делителя.При разложении в ряд Тейлора отно сительно ивЫ и учитывая, ччто знаменатель Кв 1 изменяется незначительно и соизмерим с К М"мегде МЪкс 22544смаксимальное значение измеряемого момента, членами высших порядков малости можно пренебречь и формула (8) имеет видМ". Кгд = -- =+ и М+ Р (м 1 (9)К, 1,Ч ф где и(1" приведенная помеха иЯ .В результате на вход фильтра 8 поступает сигналМ Кя=г(О -Р) =(К 1; - -Ф )+К, 1,+и (+1 -(и,Ю+п,(с) . (10)Связь между входом и выходом фильтра 8 характеризуется следующим выражением;Т. М =-М +К, Я(Ц, (11) где Ку - коэффициент усиления Фильтра 8;Т - постоянная Фильтра.При прохождении через фильтр 8 аддитивная помеха отсеивается и с учетом (10) выражение (11) имеет вид.Т,М =-М+К., - -1+К .К .(12) В статике можно записать выражение для электромагнитного моментаКЧ Кя 1 я КвМ в в(13)К, 1 в+К КчПринимая во внимание, что коэффициент усиления фильтра К, выбран достаточЧно большой, имеемКя КвМ = - 1 1Если выбратьД- =К, (15)К фимеем полную аналогию формул ( 14) и (6), т.е. на выкоде фильтра 8 снимаем величину пропорционально электро. магнитному моменту.Напряжение, пропорциональное второй составляющей формулы (1) и соответствующее моменту механических потерь М, поступает на сумматор 10 с выкода измерителя момента механических потерь, преобразующего сигнал с датчика 9 частоты вращение по форм;ле (3) . При определении крутящего момента ДВС (электрическая машина работает в генераторном режиме) напряжения с измерителей 3 и.4, а также с блоков 8 и 12 поступают на сумматор 10 в одинаковой полярности и в ней сум-мируются. Выходное напряжение сумма-,тора пропорционально крутящему моменту ДВС.При определениимомента провора" чивания коленчатого вала ДВС (элект- рическая машина работает в двигатель ном режиме). полярность выходного напряжения с вычислителя 12 с помощью переключателя 11 изменяется на противоположную.1 ОВ сумматоре происходит вычитание иэ выходного напряжения фильтра 8 выходного напряжения измерителя 12. Выходное напряжение сумматора 10 пропорционально моменту проворачива" 15 ния коленчатого вала ДВС. Вькод сумматора 10 заводят на программный блок и предлагаемый стенд использует. ся для снятия скоростных характерис-, тик ДВС. 20 Таким образом, уменьшение влияния помех эа счет введения нелинейного фильтра на основе делителя и линейного фильтра позволяет повысить точность измерения крутящего момента.Программный регулятор, нелинейный фильтр, измеритель механических потерь и сумматор могут быть также реализованы на ЗВИ. Предлагаемый стенд реализован в виде макетного образца.Экономический эффект от внедрения изобретения обусловлен более точным определением характеристики двигателя, что позволяет более достоверно проводить испытания, определять ресурс объекта испытания и в конечном итоге сократить сроки поставки на производство доведенных конструкций двигателей.аз 6448/2 филиал ППП иПатеит ах 822 Подписно