Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано при испытаниях и при техническом диагностировании машин. Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что при проведении испытаний в условиях эксплуатации подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач. В опоры двигателя устанавливают преобразователи (1) силы. В картер сцепления монтируют датчик (2) частоты вращения коленчатого вала, к которым присоединяют измерительное устройство (3). Пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры, а затем проводят испытания, при которых фиксируют параметры разгона. При проведении испытаний в условиях эксплуатации начинают движение на транспортном средстве, увеличивая скорость до момента включения прямой передачи. Устанавливают подачу топлива в двигатель, обеспечивающую минимальную устойчивую частоту вращения коленчатого вала при движении транспортного средства на прямой передаче. Резко включают максимальную подачу топлива, с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала. Фиксируют частоту вращения коленчатого вала и усилия, возникающие в опорах, до момента достижения транспортным средством максимальной скорости движения на прямой передаче. В каждом интервале измерения вычисляют среднюю частоту вращения коленчатого вала, среднее усилие и средний крутящий момент на каждой опоре и суммарный крутящий момент на опорах. По полученным значениям суммарного крутящего момента на опорах и средней частоты вращения коленчатого вала в каждом интервале измерения вычисляют эффективную мощность двигателя. Строят аппроксимирующую зависимость эффективной мощности от времени измерения, на полученной кривой находят максимальное значение, которое принимают за номинальную эффективную мощность исследуемого двигателя. Технический результат заключается в снижении трудоемкости и повышении оперативности диагностирования. 2 ил.

 

Изобретение относится к области испытания и технического диагностирования машин, в частности к способу определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Существующие способы определения эффективной мощности ДВС, основанные на измерении угловой скорости вращения коленчатого вала при поочередном отключении части цилиндров и ускорения коленчатого вала в процессе свободного разгона двигателя требуют вывода его работы в тестовый режим. Точность измерений известных технических решений оценки мощности по величине перемещения рейки топливного насоса или давлению наддува воздуха снижается при наличии неисправностей системы питания двигателя или изменении условий эксплуатации транспортного средства.

Известен способ определения мощностных показателей двигателей внутреннего сгорания бестормозным методом [1], при котором в картер маховика устанавливают первичный преобразователь частоты вращения коленчатого вала, соединяют его с измерительным устройством, пускают и прогревают двигатель до рабочей температуры охлаждающей жидкости и масла и подготавливают прибор к измерению. Устанавливают максимальную подачу топлива, измеряют максимальную частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу, выключают подачу топлива и при достижении минимальной частоты вращения резко переводят рычаг топливоподачи в положение максимальной подачи топлива, регистрируя при этом параметры разгона, в соответствии с которыми определяют эффективную мощность двигателя.

В качестве недостатков данного способа стоит отметить сложность конструкции применяемого электронного прибора типа ИМД-Ц (измеритель мощности двигателя цифровой), необходимость проведения подготовительных работ для его калибровки, а также высокая погрешность определения мощности двигателей с наддувом воздуха во впускной коллектор. К тому же, процесс измерения мощности двигателя данным способом в условиях эксплуатации машины сложно реализовать.

Известен способ определения индикаторной мощности при стендовых испытаниях многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом [2], согласно которому при работе на заданном режиме для определения эффективной мощности двигателя при всех работающих цилиндрах дополнительно измеряют давление воздуха перед компрессором, давление отработавших газов после турбины, расход воздуха двигателем и давление наддувочного воздуха, переводят двигатель в режим работы с частью цилиндров и измеряют аналогичные показатели давления воздуха, отработавших газов и расхода воздуха, затем переводят двигатель на заданный режим работы со всеми включенными цилиндрами и изменяют давление воздуха перед компрессором и давление отработавших газов после турбины до совпадения значений расхода воздуха двигателем и давления наддувочного воздуха при работе на всех цилиндрах и части цилиндров и с учетом этого определяют значение эффективной мощности, которое используют для расчета индикаторной мощности.

Недостатками данного способа являются необходимость учета большого количества показателей, в частности давления воздуха перед компрессором, давление наддувочного воздуха, расход воздуха и давление газов. Перевод двигателя на тестовый режим требует поочередного отключения каждого из цилиндров, что не позволит оценить мощность двигателя в условиях эксплуатации машины.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа [3], является способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания, при котором подготавливают к испытанию двигатель, монтируют на него первичные преобразователи, к которым присоединяют измерительное устройство, устанавливают максимальную частоту вращения коленчатого вала двигателя, выключают подачу топлива и при достижении минимальной частоты вращения резко переводят рычаг топливоподачи в положение максимальной подачи, а эффективную мощность двигателя определяют по среднему значению усилия, передаваемого двигателем через опоры раме транспортного средства в процессе разгона, используя полученную при первичном испытании аналитическую зависимость эффективной мощности двигателя от среднего значения измеренного усилия на опорах.

Основным недостатком данного способа является необходимость проведения предварительных испытаний для получения зависимости изменения мощности от средних максимальных усилий на опорах двигателя за цикл разгона.

Известно, что при работе двигателя раме транспортного средства передается обратный крутящий момент, равный по величине и обратный по направлению эффективному крутящему моменту. В отличие от эффективного крутящего момента его регистрация достаточно проста и может быть реализована посредством измерения создаваемого усилия на опорах двигателя.

Техническая задача - совершенствование способа определения эффективной мощности двигателя за счет снижения трудоемкости и повышения оперативности диагностирования.

Сущность изобретения заключается в следующем. При проведении измерений в условиях эксплуатации подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач, в опоры двигателя устанавливают преобразователи силы, в картер маховика монтируют датчик частоты вращения коленчатого вала, к которым присоединяют измерительное устройство, питающееся от бортовой сети транспортного средства. Пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры и начинают движение, увеличивая скорость транспортного средства до момента включения прямой передачи, устанавливают подачу топлива в двигатель, обеспечивающую минимальную устойчивую частоту вращения коленчатого вала при движении транспортного средства на прямой передаче. Резко переводят рычаг топливоподачи в положение максимальной подачи, с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала фиксируют частоту вращения коленчатого вала и усилия, возникающие в опорах, до момента достижения транспортным средством максимальной скорости на прямой передаче. В каждом интервале измерения вычисляют среднюю частоту вращения коленчатого вала, среднее усилие и средний крутящий момент на каждой опоре и суммарный крутящий момент на опорах, по полученным значениям суммарного крутящего момента на опорах и средней частоты вращения коленчатого вала в каждом интервале измерения вычисляют эффективную мощность двигателя, строят аппроксимирующую зависимость эффективной мощности от времени измерения, на полученной кривой находят максимальное значение, которое принимают за номинальную эффективную мощность исследуемого двигателя

Таким образом, возможно создать достаточно простой способ определения эффективной мощности двигателей внутреннего сгорания, применимый как при проведении испытаний, так и в условиях эксплуатации транспортного средства.

На фиг. 1 изображена схема сил и крутящих моментов, действующих на опоры и блок цилиндров двигателя в процессе разгона транспортного средства, где 1 - преобразователи силы; 2 - датчик частоты вращения коленчатого вала; 3 - измерительное устройство; Fi - усилие на i-й опоре двигателя, Н; Mi - крутящий момент на i-й опоре двигателя, Нм; М - суммарный крутящий момент на опорах двигателя, Нм; Ме - эффективный крутящий момент двигателя, Нм; ri - расстояние от оси вращения коленчатого вала до точки измерения усилий на i-й опоре, м. На фиг. 2 изображен способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания, где τ1, τ2, τ3…τm-2, τm-1, τm - временные граничные значения интервалов измерения, с; Δτ1, Δτ2…Δτk-1, Δτk, - продолжительность интервалов измерения, с; m - порядковый номер измерения; k - порядковый номер интервала измерения, n - частота вращения коленчатого вала, мин-1; - усилия на 1, 2, 3 и 4 опорах двигателя соответственно в момент измерения τm, Н; - средние значения усилий на 1, 2, 3 и 4 опорах двигателя соответственно в интервале измерения Δτk, Н; - cуммарный приведенный крутящий момент на опорах двигателя в интервале измерения Δτk; - частота вращения коленчатого вала в момент измерения τm; - средняя частота вращения коленчатого вала в интервале измерения Δτk; - эффективная мощность двигателя в интервале измерения Δτk.

Практически предложенный способ может быть реализован следующим образом.

При проведении измерений в условиях эксплуатации подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач, в опоры двигателя устанавливают преобразователи силы 1 (см. фиг. 1) таким образом, чтобы усилия Fi полностью воспринимались преобразователями, в картер сцепления монтируют датчик частоты вращения коленчатого вала 2. К преобразователям силы 1 и датчику частоты вращения коленчатого вала 2 присоединяют измерительное устройство 3, питающееся от бортовой сети транспортного средства. Пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры и начинают движение, увеличивая скорость транспортного средства до момента включения прямой передачи, устанавливают подачу топлива в двигатель, обеспечивающую минимальную устойчивую частоту вращения коленчатого вала при движении транспортного средства на прямой передаче и резко переводят рычаг топливоподачи в положение максимальной подачи. Измерительным устройством 3 с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала фиксируют частоту вращения коленчатого вала и усилия (см. фиг. 2), возникающие в опорах вследствие воздействия реактивного крутящего момента двигателя на раму, до момента достижения транспортным средством максимальной скорости на прямой передаче. Затем в каждом интервале измерения Δτk вычисляют среднюю частоту вращения коленчатого вала , среднее усилие и средний крутящий момент на каждой опоре двигателя, а также суммарный крутящий момент на опорах по формулам:

По полученным значениям суммарного крутящего момента на опорах и средней частоты вращения коленчатого вала в каждом интервале измерения вычисляют эффективную мощность двигателя исходя из условия, что вычисленный суммарный крутящий момент на опорах двигателя в k-м интервале измерения равен по величине и обратен по направлению эффективному крутящему моменту в этом же интервале:

строят аппроксимирующую зависимость эффективной мощности от времени измерения, на полученной кривой находят максимальное значение, которое принимают за номинальную эффективную мощность исследуемого двигателя.

В результате представляется возможным определять эффективную мощность двигателя непосредственно при эксплуатации транспортного средства, используя общедоступные и простые средства измерений и регистрации возникающих в опорах двигателя усилий.

Список источников

1. Алилуев В.А. Практикум по эксплуатации машинно-тракторного парка / В.А. Аллилуев, А.Д. Ананьин, А.Х. Морозов. - М.: Агропромиздат, 1987. - С. 26-31.

2. Пат. №2624894 РФ, МПК G01M 15/04, G01M 15/05. Способ определения индикаторной мощности при стендовых испытаниях многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом / В.Н. Бондарь, В.В. Егоров, О.И. Быстрое - №2016124057; заявл. 16.06.2016, опубл. 07.07.2017 г. Бюл. №19.

3. Пат. №2669224 РФ, МПК G01M 15/00, G01L 3/24. Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания / Ю.А. Гуськов, А.Ф. Курносов - №2017104068; заявл. 07.02.2017, опубл. 07.08.2018 г. Бюл. №22.

Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что при проведении испытаний в условиях эксплуатации подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач, в опоры двигателя устанавливают преобразователи силы, в картер сцепления монтируют датчик частоты вращения коленчатого вала, к которым присоединяют измерительное устройство, пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры, затем проводят испытания, при которых фиксируют параметры разгона, отличающийся тем, что при проведении испытаний в условиях эксплуатации начинают движение на транспортном средстве, увеличивая скорость до момента включения прямой передачи, устанавливают подачу топлива в двигатель, обеспечивающую минимальную устойчивую частоту вращения коленчатого вала при движении транспортного средства на прямой передаче, и резко включают максимальную подачу топлива, с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала, фиксируют частоту вращения коленчатого вала и усилия, возникающие в опорах, до момента достижения транспортным средством максимальной скорости движения на прямой передаче, в каждом интервале измерения вычисляют среднюю частоту вращения коленчатого вала, среднее усилие и средний крутящий момент на каждой опоре и суммарный крутящий момент на опорах, по полученным значениям суммарного крутящего момента на опорах и средней частоты вращения коленчатого вала в каждом интервале измерения вычисляют эффективную мощность двигателя, строят аппроксимирующую зависимость эффективной мощности от времени измерения, на полученной кривой находят максимальное значение, которое принимают за номинальную эффективную мощность исследуемого двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытания и измерения параметров, возникающих на частях системы судового валопровода. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности телеметрического комплекса в части регистрации параметров работы подвижных и неподвижных частей системы судового валопровода в различных условиях эксплуатации, а также технического диагностирования.

Изобретение относится к техническому обслуживанию автотранспортных машин, в частности к способам определения экологической безопасности технического обслуживания автомобилей, тракторов, комбайнов и других самоходных машин. При определении экологической безопасности технического обслуживания машин по удельной суммарной массе топливно-смазочных материалов (ТСМ), поступающих в почву, фиксируют ТСМ на экран по видам обслуживания отдельной марки машины в полевых условиях и по каждому виду обслуживания находят среднюю массу этих материалов на экране, размещенном под обслуживаемой машиной.

Изобретение относится к определению технического состояния лопаточных машин в процессе эксплуатации транспортного средства. Целью изобретения является повышение точности определения технического состояния турбокомпрессора.

Изобретение может быть использовано для анализа функционирования широкого класса технических систем, в частности, в ракетно-космической технике для контроля состояния жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) на переходных режимах огневых стендовых испытаний. Для принятия решений о возникновении неисправности, прекращении испытания и определении неисправного агрегата на переходных режимах стендового испытания статистической оценке на основе критерия Стьюдента подвергаются временные ряды значений градиентов изменения измеряемых параметров, обладающие свойством стационарности, обусловленное тем, что при стендовых испытаниях, проводимых по заданной циклограмме, на переходных режимах управление двигателем обеспечивается изменением угла привода агрегата управления по линейному закону.

Настоящее техническое решение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в ускорении процесса по подготовке к проведению исследований, а также внесении корректировок в систему управления без отрыва от процесса проведения исследований и испытаний.

Настоящее техническое решение относится к области предиктивной диагностики оборудования. Заявлен способ определения технического состояния жаровых труб газотурбинного двигателя, содержащий этапы, на которых: строят численную модель газотурбинного двигателя и определяют по ней предельно допустимые значения отклонений профиля температур выходных газов газотурбинного двигателя, при этом рассчитывают значения профиля температур выходных газов численной модели газотурбинного двигателя для возможных режимов работы газотурбинного двигателя, определяемых температурой, давлением и влажностью воздуха, подачей топлива, скоростью вращения свободной турбины, и дефектов; определяют реальные значения профиля температур выходных газов газотурбинного двигателя; осуществляют сравнение значений профиля температур выходных газов численной модели газотурбинного двигателя и реальных значений профиля температур выходных газов газотурбинного двигателя, посредством обученного классификатора, причем классификатор обучают на основе рассчитанных значений профиля температур выходных газов модели газотурбинного двигателя; при определении несоответствия значений профиля температур выходных газов численной модели газотурбинного двигателя и реальных значений профиля температур выходных газов газотурбинного двигателя обученный классификатор определяет состояние каждой жаровой трубы газотурбинного двигателя; в результате получают значения индикатора технического состояния каждой жаровой трубы газотурбинного двигателя и их остаточный ресурс.

Изобретение относится к стендовым испытаниям электрических ракетных двигателей. Система отвода теплоты при испытаниях электрических ракетных двигателей в вакуумных камерах, имитирующих космическую среду, включает теплоотводящий охлаждаемый экран и чиллер.

Изобретение относится к методикам продления срока эксплуатации аттракционов. Сущность способа продления срока эксплуатации аттракционов состоит в оценке наработки аттракциона, по данным ее учета эксплуатирующей организацией, а в случае отсутствия полных данных о наработке, с применением метода статистического анализа наработки за предыдущие временные интервалы, оценке срока службы, оценке технического состояния и остаточного ресурса, с применением неразрушающих методов контроля и принятия решения о продлении эксплуатации аттракциона методом экспертных оценок.

Способ относится к области диагностики технического состояния мобильных машин с двигателем внутреннего сгорания и электронным управлением при эксплуатации, в частности к способам накопления и оценки информации о работоспособности систем мобильных машин для проведения своевременного технического обслуживания и ремонта узлов и агрегатов двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к системе смазки двигателя внутреннего сгорания. Способ оценки смазывания трущихся друг о друга фрикционных компонентов смазываемой с помощью контура (5) смазочного средства установки (3), в частности, двигателя внутреннего сгорания или автоматической коробки передач, причем насос (9) для подачи смазки в контуре (5) смазочного средства приводится в действие с помощью образующего эту установку приводного двигателя или с помощью приводного двигателя (3), приводящего в действие эту установку.

Изобретение относится к испытаниям устройств вертолетов. Стенд для испытаний шлиц-шарниров автомата перекоса вертолета содержит раму (1) с закрепленным на ней нагружающим устройством, а также средства измерения. Рама (1) состоит из основания (2), тумбы (3) и стойки (4), на тумбе рамы (3) жестко закреплен кронштейн (5), на котором смонтирован гидравлический силовозбудитель (6), соединенный шарнирной тягой (12) с рычагом имитатора вала несущего винта (17). Корпус (7) силовозбудителя закреплен к кронштейну (5), а шток (8) соединен с тягой (12). В составе тяги (12) имеется датчик силы (13). Тяга (12) шарнирно соединена с рычагом имитатора (17) вала несущего винта. Имитатор (17) состоит из вала, блока подшипников качения, корпуса, крышки и рычага. Вал закреплен болтами к тумбе (3) рамы (1). Блок подшипников качения установлен внутренними кольцами на валу, а наружными кольцами внутри корпуса. Рычаг (16) зафиксирован к корпусу. На стойке (4) рамы (1) установлен кронштейн (31), на пазах которого закреплен болтовыми соединениями стакан (29). Достигается возможность воспроизведения нагрузок на шлиц-шарниры автоматов перекоса, которые характерны для различных режимов полета, сокращение времени испытаний и повышение точности задания нагрузок. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх