СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к испытаниям двигателя внутреннего сгорания, в частности к стендам для обкатки двигателей, и может быть использовано при создании нагружающих устройств испытательных стендов двигателя внутреннего сгорания.
Известен стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания, который содержит асинхронную электрическую машину с фазным ротором, трехфазный мостовой выпрямитель, конденсатор, трехфазный мостовой инвертор, согласующий трансформатор, содержащий первичную, вторичную и дополнительную обмотки, каждая из которых состоит из трех обмоток, систему автоматического управления, датчик скорости вращения, датчик крутящего момента, двигатель внутреннего сгорания (А.с. №1583766. Стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания. Ю.В.Дробышев, Л.Ю.Цвирко, опубл. 07.08.1990, БИ №29).
Недостатком стенда является малый диапазон регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания, поскольку процесс регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания реализуется посредством подачи встречной ЭДС в роторную цепь асинхронной машины с фазным ротором (данный способ ограничивает диапазон регулирования скорости машины в соотношении порядка 1/3).
Известен стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочное, регулирующее и программное устройства, датчики показателей работы двигателя внутреннего сгорания, блок управления, задатчик нагрузок, содержащий генераторы прямоугольных, линейно изменяющихся, синусоидальных или других программных
нагружений, устройство сравнения и усиления, коммутирующее устройство, которое выполнено с элементами типа оптронов для обеспечения гальванической развязки между блоком управления и задатчиком нагрузок, причем нагрузочное устройство выполнено в виде асинхронного электродвигателя, вал которого механически соединен с валом испытуемого двигателем внутреннего сгорания, на валу которого установлены датчик скорости вращения двигателя внутреннего сгорания и датчик крутящего момента двигателя внутреннего сгорания (А.с. №1553872. Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания. А.М.Эпельзафт, А.А.Брожат. Опубл. 30.03.1990, БИ №12).
Недостатком стенда для испытания двигателя внутреннего сгорания является малый диапазон регулирования скорости вращения и низкий момент нагружения двигателя внутреннего сгорания. Процесс регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания реализуется посредством подачи встречной ЭДС в роторную цепь асинхронной машины с фазным ротором (данный способ ограничивает диапазон регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания в соотношении порядка 1/3, хотя при в реальных условиях эксплуатации диапазон регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания равен соотношению порядка 1/8).
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом стенда для испытания двигателя внутреннего сгорания является расширение диапазона регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания при одновременном увеличении его нагрузочного момента и функциональных возможностей, а именно возможность проведения холодной обкатки реставрированного двигателя внутреннего сгорания и осуществление его нагружения различными по величине крутящими моментами.
Технический результат достигается тем, что в стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий нагрузочное и регулирующее устройства, блок управления, датчик скорости вращения двигателя внутреннего сгорания, датчик крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, причем нагрузочное устройство выполнено в виде асинхронного электродвигателя, вал которого механически соединен с валом испытуемого двигателем внутреннего сгорания, на валу которого установлены датчик скорости вращения двигателя внутреннего сгорания и датчик крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, дополнительно введен преобразователь частоты, который соединен, первым входом - с выходом блока управления, вторым входом - с выходом датчика скорости вращения, третьим входом - с выходом датчика крутящего момента, четвертым входом - с питающей сетью, выходом - со статорной цепью асинхронного электродвигателя, а регулирующее устройство содержит N регулируемых дешифраторов, N элементов памяти, генератор тактовых импульсов, кнопки сброса и пуска, причем регулирующее устройство имеет N выходов, каждый из которых является выходом N-го регулируемого дешифратора соответственно и связан с соответствующим входом блока управления, первый вход каждого N-го регулируемого элемента памяти соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй вход каждого N-го элемента памяти соединен с кнопкой сброса, вход генератора тактовых импульсов соединен с кнопкой пуска.
На фиг 1 представлен испытательный стенд двигателя внутреннего сгорания. Испытательный стенд двигателя внутреннего сгорания содержит асинхронный электродвигатель 1, двигатель внутреннего сгорания 2, датчик скорости вращения 3, датчик крутящего момента 4, частотный преобразователь 5, блок управления 6, регулирующее устройство 7, регулируемые дешифраторы 8, 9, и N-ый регулируемый дешифратор 10, элементы памяти 11, 12, и N-ый элемент памяти 13,
генератор тактовых импульсов 14, кнопка пуска 15 и кнопка сброса 16, вал 17 асинхронного электродвигателя 1, ротор 18 асинхронного электродвигателя 1 и статор 19 асинхронного электродвигателя 1.
На фиг.2 представлена диаграмма работы испытательного стенда.
Стенд работает следующим образом. На стенде можно проводить два режима работ: холодную обкатку реставрированного двигателя внутреннего сгорания и испытание двигателя внутреннего сгорания посредством нагружения его различными по величине крутящими моментами.
1
2
m
1
2
m
1
1
В режиме холодной обкатки двигатель внутреннего сгорания 2 вращается асинхронным электродвигателем 1 с различными регулируемыми скоростями n, n...n с регулируемыми временными уставками t, t...t(фиг.2). Пуск стенда на режим холодной обкатки осуществляется пусковой кнопкой 15 после предварительного нажатия на кнопку сброса 16. При этом генератор тактовых импульсов 14 на счетные выходы 1 элементов памяти 11, 12 и 13 подает запускающие импульсы. При этом срабатывает элемент памяти 11 и регулируемый дешифратор 8, с выхода которого на вход 1 блока управления 6 поступает импульс, на основании которого блок управления 6 формирует первый уровень n скорости вращения асинхронного электродвигателя 1. Одновременно элемент памяти 11 производит подсчет количества тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора тактовых импульсов 14. При совпадении числа импульсов в элементе памяти 11 с пороговым числом, установленном в регулируемый дешифратор 8, на вход 1 блока управления 6 с выхода регулируемого дешифратора 8 подается управляющий импульс, который фиксирует первый отрезок временной уставки t. При этом открывается следующий вход блока управления 6, что приводит к
2
увеличению скорости вращения двигателя внутреннего сгорания до уровня n.
Регулируемые дешифраторы можно перестраивать на любую длительность временной уставки.
Для изменения скоростного режима асинхронного электродвигателя 1 применено частотное управление согласно соотношения:
где
f - частота нагружения вала;
p - число пар полюсов асинхронного электродвигателя 1.
1
m
1
2
m
Последующие ступени управления работой асинхронного электродвигателя осуществляются аналогично первой ступени. Так, при дальнейшей работе стенда возможно формирование по аналогии N-участков скоростного режима обкатки на холостом ходу двигателя внутреннего сгорания (фиг.2) с регулировкой времени t...t (уставка регулируемых дешифраторов 8, 9, 10) и уровня скорости n, n...n(осуществляется задатчиками частот блока управления 6).
1
2
m
1
2
m
В режиме нагружения двигателя внутреннего сгорания различными по величине крутящими моментами M, М...M (фиг.2) стенд работает следующим образом. Запускается двигатель внутреннего сгорания, и его скоростной режим регулируется положением заслонки карбюратора (или системы впрыска). Далее пускается асинхронный электродвигатель 1 через частотный преобразователь 5, причем загрузка двигателя внутреннего сгорания крутящими моментами М, M...M осуществляется посредством встречными крутящими моментами, развиваемыми асинхронным электродвигателем 1, крутящий момент которого по
1
2
m
1
2
m
направлению противоположен крутящему моменту двигателя внутреннего сгорания 1. Временной режим t, t...t формируется так же, как и в режиме холостой обкатки. В режиме нагружения двигателя внутреннего сгорания различными по величине крутящими моментами M, М...Mзадаются теми же задатчиками, что и в режиме холодной обкатки.
Применение предлагаемого стенда позволяет расширить диапазон регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания, увеличить его нагрузочный момент, а также проводить холодную обкатку реставрированного двигателя внутреннего сгорания и осуществлять его нагружения различными по величине крутящими моментами.