Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

Союз Советских Социалистицеских Республик(22) Заявлено 11,04,77 (21) 2471128/25 соединением заявки М б О 1 М 15О О 1. 3)2 осударственнын комитет СССР но делам изооретеннй и открытий.08.79 коваиия описа 2) Авторы изобретени ко, В. Т. Загоруйко, А. Е, Пронкевич и В. А. Педько Государственный проектный институт "Т втоматпк) Заявитель 54) СТЕНД СПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Изобрсистемавенно атизированным й, преимушестнчтреннего сго носится к автом ни ендовых испытани аний пвигателя в м для ст для испи ия (ДВС) Известны сте треннего его ра шы для испытания двигателя соединенныеройство в ви. рания, содержашиля нагрузочное уси машины 1. с валом двигате де электрическоВ таких стен полнена баланси машина выт собой ус. б) цепромыш.внутреннего идах с поах электрическаярпой и представл ложненную модиленного типа. Мсгорания измер фикацию мацгин гцность двигател ся на таких с и датчика скоросн весового динамоме показаниям которыхош числяется мош 15 ти, по ностьНа ват ыи динамователей изгли другойавто матипроцеметр требует специальных ного усилия в элект оный сигнал, пеобх1 егпсграпии моши реобраз)чес мерен аналог одимыи длягсти или авм иапп 1 ап) нматичес и. Кроме ск праппспия процессо ьз л 1 м с)епле пельз кои У я изме 1 пц м пип 1 сть того,ВС.ком стенде сложно автомати испытаний, так как указанп(двигателя в неустановившемся режиме работы (при разгонах и замедлениях) .Известны стенды для испытания двигателей внутреннего сгорания, содержашпе соединенные с валом испытуемого двигателя нагрузочное устройство в виде электрической машины с фазным ротором и датчик частоты вращения. В цепь статора машины включены трансформатор тока и последовательно соединенные измеритель активной мошности, измеритель потерь в статоре, подключенный к трансформатору тока и регистратор (21.Недостатком такого стенда является поннженая, особенно для двигателей с фазным рото. ром, точность измерения, так как при модуляции КПД электрической машины в соответствующем блоке не учитывается зависимость КПД от скорости ротора при постоянном мо. менте сопротивления. Кроме того, известный стенд не обеспечивает измерения мошностп, под. водимой к валу электрической машины прп ее работе в генераторном режиме.Известны стенды для испытания двигателей о сгорания, содержашпе спсгпп)еппьс валом испытуемого двигателя нагруэочноеустройство в виде электрической машины сфазным ротором и датчик частоты вращения,выходы которого подключены к измерителю ме.ханической мощности, включенному в цепь рото.ра нагруэочного устройства, и к измерителю ме.ханических потерь, соединенному через переклю.чатель с автоматическим регистратором 131,Для повышения тощтОСтИ измерениЯ мощ.ности путем учета изменения коэффициента потерь от частоты вращения вала к измерителюпотерь в статоре подсоединен измеритель элект.рических потерь ротора через измеритель механических потерь, выполненный в виде двухтактно.го конденсаторного частотомера, соединенногос усилителем, нвгрузкбй которого служит нели.нейный делитель нитряжения, а датчик скороети связан с измерителями механических и электрических потерь.Однако на этом стенде, особенно прн испытании двигателя больнтой мощности, необходимообеспечить питание электрической машины через трехфазный стабилизатор напряжения. Впротивном случая отклонение питающего напряжения приводит к изменению ЭДС в фазнойобмотке заторможенного ротора, а следовательно, и к изменению вьтпрямланиого напряженияроторной цепи, Таким Образом, отсутствие стабилизатора при измерении ьянцности вызываетпогрептность, пропорциоиальную отклонениюнапряжения питающей сети от заданного (номинального) значения,Применение трехфазного, позволяющего рекуперацию электроэнергии стабилизатора напря.аления с коэффициентом стабилизации, обеспе.чнватощим высокую (класса О,5 и вьппе) точность измерения мощности, связано с определен.ными техническньпт трудностями и материальны.ми затратами, особенно для стабилизаторовбольшой мощности,Цель изобретения - распптрение диапазонаприменения стенда путем повьппення точностиизмерений н автоматического вычисления пока.зателей работы,Для этого в предлагаемом стенде к электрической машине нодктпочены измеритель ЭДС вобмотках статора, через трансформаторы токадвух фаз, и блок умножения, входы которогосоединены с выходами измерителя механической мощности и измерителя ЭДС, а выходыблока умножения и измерителя механическихпотерь соединены последовательно и подключены иа вход автоматического регистратора.На фиг. 1 дана функциональная схема описываемого стенда; на фиг, 2 - принципиальнаясхема измерителя ЭДС в обмотках статора;на фиг, 3 - принципиальная схема измерителямеханической мощности. Стенд содержит нагрузочное устройство, выполненное в Вице асинхронной электтрнческоймашины 1, соединенной с валом испьпуемогодвигателя 2 внутреннего сгоратптя и датчиком3 частоты вращения вала. В цепь ротора элект.рической машины 1 включен измеритель 4 механической мощности. Измеритель 5 механических потерь соединен с автоматическим регист.ратором 6. Датчик 3 частоты вращения валаподключен к измерителю 4 механической мощ.ности и измерителю 5 механических потерь, Вцепь статора электрической мапндньт 1 черезтрансформаторы тока ТТ 1, ТТ 2 дт.ух фаз ста.тора включен измеритель 7 ЭДС в обмоткахстатора. Выход последнего и выход измерителя4 механической мощности соединены со входами блока 8 умножип 1 Я, Выход которого соединен последовательно с Выходом измерителя 5механических потерь через пер --.зчатель 9 ро.да работы стенда к автома лчеь: Ч регистратору 6,Измеритель 7 фиг. 2) ЗДС В обмотках статора выполнен в виде 3-фазного трансформа.тора Тр, 1 напряжения, соединенного с выпрямителем 10, нагрузкой которого является высокоомньпт резистор Б 1, схемы суммированияфазных токов на резисторах В 2 ВЗ, 84, вы.пряьщтеля 11 напряжения, пропорциональногообразованной сумме, и нагруженного на резистор 85, при этом Выходы Выпрямителей 10 и11 включены последовательно Встречно на входусилителя 12.Измеритель 4 фиг. 3) механической мощносщ содержит выпрямитель фазного напряженияротора на диодах Д 1 - Дб, нагрузкой которогоможет быть управляемый инлертор или реостат.В цепь нагрузки Включен шунт Ши, соединенный с усилителем 13, нагрузкой которого явля.ется конденсаторный частотомер 14. Последнийсостоит из входного трансформатора Тр 2, выходные обмотки %2, й 3 которого через токоограничивающие резисторы В 6 и 8 7 соединеныс транзисторами Т 1 и Т 2, конденсаторов С 1 иС 2 и сопротивления нагрузки - резистора В 8.Измеритель механических потерь выполненв виде двухтактного транзисторного конденса.торного частотомера, усилителя и делителя нарезисторах, служащих нагрузкой усилителя.При измерении эксплуатационной мощностииспытуемого двигателя внутреннего сгоранияпутем измерения мощности на валу сочлененнойс ним электрической машины, работающей в генераторном режиме, мощность, подводимая квалу электрической машины, равнаР 1 = мх Рмп+ РАпгде Рх - полезная механическая мощность,Рп - мощность механических и вентиляционных потерь,(2) где У- электромагнитный момент,тз - угловая частоты вращения ротора.Рпц5фэв (3)где Р - мощность электрических потерь впцроторной цепи,8 - скольжение,со - угловая частота вращения магнитно. 1 Его потока статора.Рпц = Ев р. (4)где Е - ЭДС выпрямителя фазного напря.жения ротора,1 - выпрямленный ток ротора,Р13Ев=К, Е Р (5)где к, - коэффициент пропорциональности,зависящий от параметров выпрямителя;Е = Е Б- ЭДС обмотки вращающегося ро. Зфор гтора,при этомЕг юг Е у (6)где Е, - ЭДС в обмотках статора,Кг - коэффициент трансформации ЭДС. 1 фДобавочные потери обычно учитываются приближенно, в процентах от полезной мощностиэлектрической машины,Следовательно, общий коэффициент пропорциональности, постоянная величина, равенг, з 2 р 1И 4где Кз - коэффициент, учитывающий добавочные потери,3и, - частота вращения магнитного потока статора.С учетом вышеизложенного выражение (1)для мощности, подводимой к валу электрической машины, а следовательно, и для эксплуатационной мощности испытуемого двигателя примет следующий видР, = с и Хр Е, + Рми ) (8)где и - частота вращения ротора,Таким образом, в выражении (8) составляющая с. и 1 Е, пропорциональна сумме механнр 1ческой мощности Ри добавочных потерь Р В.В предлагаемом устройстве произведениес и 11 э реализовано измерителем 4 механическоймощности следующим образом На конденсатор- зеный частотомер 14 (фиг. 3), питание которогоосуществляется пропорциональным току ротора1 выходным напряжением усилителя 13, поРступают импульсы с датчика 3, частота которого пропорциональна частоте вращения ротораэлектрической машины 1.С выходного резистора Ва частотомера снимается напряжение, пропорциональное проиэвепению с и 1 Р, т,е. пропорциональное механической мощности без учета изменения ЭДГ вобмотках статора.Измерение ЭДС в обмотках статора (Е, )осуществляется измерителем 7 (фиг, 2), реализующим взаимозависимость-Е =О - 1 г, (9)где О, - подведенное напряежние питания,1, - ток в обмотке статора,Е, - полное сопротивление обмоткистатора, активная составляющаякоторого незначительно изменяетсявоздействием температуры.Первая составляющая - сигнал, пропорцио.нальный О получается на выходе выпрямителя 10.Вторая составляющая выражения (9) получена следующим образом. Через резистор В 4 проходит ток, пропорциональный сумме полученныхс ТТ 1 и ТТ 2 токов двух фаз. При этом резисторВвыполняется проводом из материала, который применен для обмотки статора, а сечениеего выбрано так, что изменение сопротивленияВот температуры окружающей среды и проходящего по нему тока равно изменению сопро.тивления обмотки статора от этих же факторов.Полученное напряжение пропорционачьно токутретьей фазы и учитывает все изменения токаи сопротивления статора. Следовательно, преоб.разованное выпрямителем 11 и выделенное нарезисторе В, напряжение пропорционально второй составляющей взаимозависимости (9) .Резисторы В, и В, соединены так, что выде.ленные на них напряжения включены последовательно встречно, разность этих напряжений, уси.ленная усилителем 12, пропорциональна ЭДС вобмотках статора.Выходнои сигнал измерителя механической мощности корректируется в зависимости от измененияЭДС в обмотках статора в блоке 8 умножения.Наодин из его входов поступает с измерителя 7сигнал, пропорциональный ЭДС в обмотках статора, а на второй - сигнал с измерителя 4, пропорциональный выражению с и 1 Р, Ъгким образом, на выходе устройства умножения получается сигнал, пропорциональный механическоймощности. Так как его выхоп соединен с вы.ходом измерителя 5 последовательно и согласно (переключатель 9 в положении А) на автоматический регистратор 6 поступает суммарныйсигнал, пропорциональный эксплуатационнойМощности испытуемого двигателя внутреннегосгорания.При изменении мощности, затрачиваемой напрокручивание коленвала испытуемого двигате.ля во время его холодной обкатки, электрическая машина 1 работает в режиме электродвига.теля.Полярность выходного сигнала измерителя 5механических потерь необходимо изменить, установив переключатель 9 в положение Б. В этомслучае на автоматический регистратор 6 наступает разность сигналов механической мощностии мощности механических потерь, т.е. сигнал,пропорциональный мощности прокручиванияколенвала,Наличие устройства умножения и измерителч 7 ЭДС в обмотках статора выгодно отличает предложенный стенд от известных. В нем, бла. годаря коррекции по изменяющейся ЭДС в обмотках статора, повышена точность измерения эксплуатационной мощности испьггуемых дзигателей и расширен диапазон применения путем устранения необходимости питания электрической машины через трехфазный стабилизатор,Предложенный стенд может быть использован для испьпания двигателей внутреннего сгорания практически любой мощности на всех моторо. строительных заводах и в научно-исследовательских организациях,Предложенный стенд позволяет использовать асинхронные электрические машины обьгщого исполнения вместо дорогостоящих балансирных машин с весоизмерительныМи устройствами. Исключается необходимость применения трех. фазных, обеспечивающих рекуперацию энергии стабилизаторов напряжения с высоким коэффициентом стабилизации. Формула изобретения Стенд для испытания двигателя внутреннегосгорания, содержащий соединенные с валом ис.3пытуемого двигателя нагрузочное устройство ввиде электрической машины с фаэным ротороми датяк частоты вращения, выходы которогоподключены к измерителю механической мощности, включенному в цепь ротора нагрузочнофго устройства, и к измерителю механическихпотерь, соединенному через переключатель с автоматическим регистратором, отличающийсятем, что, с целью расширения диапазона применения путем повышения точности измерений иавтоматического вычисления показателей работы,к электрической машине подключены измеритель ЭДС в обмотках статора, через трансформаторы тока двух фаз, и блок умножения, входы которого соединены с выходами измерителя механической мощности и измерителя ЭДС,а выходы блока умножения и измерителя ме.ханических потерь соединены последовательнои подключены на вход автоматического регистратора,Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе1. Райков П. Я. Испытание двигателей внутреннего сгорания. М. лВысшая школа", 1975.с. 99.2. Авторское свидетельство У 323675,681345 Составитель Н, ПатрахзльцевТехред Л.Алферова Корректор А.Грнценк едактор В Ди Заказ 5078 Подписноего комитета СССРй и открытийРаушская наб д, 4)5 Тираж 1090ИПИ Государственнделам изобретениМосква, Ж - 35,Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная