Способ определения мощности дизельного двигателя

Способ определения мощности дизельного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>987442

> (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 1494,81 (21) 3276883/25-06 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 070183. Бюллетень N9 1

Дата опубликования описания 10.01.83

f$))+ К 3

С 01 М 15/00

Государственный комнтет

СССР

w делам изобретений и открытнй (53) УДК 621.436.2 (088. 8) Ленинградский ордена Трудового КраснЪгеДнйММй, .-, сельскохоэяйственный ииститут

l (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к машиностроению, а точнее к технике для испытания двигателя внутреннего сгорания какпри стендовых испытаниях, так и в ус5 ловиях эксплуатации.

Известен способ определения мощности дизельного двигателя путем перемножения значений углового ускорения, частоты вращения и момента 10 инерции, приведенного к коленчатому валу двигателя, причем измерение углового ускорения производят при номинальной частоте .вращения и свободном разгоне двигателя с частью отключенных цилиндров при мгновенном увеличении подачи топлива 1 .

Недостатком способа являвтся низкая достоверность, так как способ не отражает нормативных условий эксплуатации.

Целью изобретения является повышение достоверности определения мощности °

Поставленная цель достигаетая тем, что подачу топлива осуществляют импульсами с постоянной длительностью и периодом следования, имекхяими два значения амплитуды, чередующихся через каждый импульс, причем угловое ускорение измеряют на последнем им- 30 пульсе при нагрузке со средним значением коэффициента вариации.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для реализации способа на фиг.2 показаны импульсы подачи топлива, где под амплитудой подразу мевается перемещение рычага топливоподачи или величина расхода топлива.

Блок-схема включает общий пульт

1 управления, выходы которого связаны с блоком 2 измерения и индикации углового ускорения вала двигателя и блоком 3 настройки и автоматического управления режимом работы исполнительного механизма, выводы которого в свою очередь связаны с исполнительным механизмом 4 и блоком 2 измерения и индикации углового ускорения. Исполнительный механизм

4 связан с двигателем 5 через топливный насос 6 с регулятором- 7, а выход с регулятора 7 связан с блокем

3. Двигатель 5 связан с датчиком

8 частоты вращения вала .двигателя, выход которого связан с блоком 2 измерения и индикации углового ускорения вала двигателя и блоком 3 настройки и автоматического управления исполнительным механизмом.

937442

Способ реализуется следующим образом.

Дви га тель подгота вли вае тся для работы на требуемом режиме (отключается часть цилиндров ), прогревается, а затем оператор подготавливает блоки 2 и 3 к работе . По индикатору амплитуды частоты вращения блока 3 и по сигналу с регулятора 7 определяется и устанавливается режим.гчоминальной частоты, а затем и тре- буемая амплитуда колебаний частоты вращения вала двигателя. После этого блок 3 переключают в режим автоматического управления и он управляет исполнительным механизмом по заданному закону. После перемещения 15 рычага топливоподачи исполнительным механизмом до максимального значения он остается в этом положении до тех пор, пока сигнал с датчика 8 частоты не достигнет верхнего амплитудного 20 значения, после этого исполнительный механизм перемещает рычаг в сторону уменьшения до установленного уровня и остается в этом положении до тех пор, пока сигнал с датчика 8 частоты .3$ не достигнет нижнего амплитудного .значения. В таком режиме исполнительный механизм работает 10-15 с, после этого при движении в сторону увеличения рычага топливоподачи включается3ц блок измерения и индикации углового ускорения вала двигателя. В это время работа двигателя происходит на неустановившемся режиме с заданной амплитудой и периодом колебаний час- щ тоты вращения вала двигателя. Индика" торные показатели работы двигателя стабилизируются. Они уменьшаются за счет уменьшения массового расхода топлива при колебаниях рейки топ- 0 ливного насоса с нелинейной характеристикой и за счет деформации рабочего процесса при вращении вала двигателя с ускорением. Полные внутренние потери двигателя, как правило, возрастают еа счет увеличения потерь 45 на насосные ходы и на трение.

Поскольку для динамического режи ма нагружения был принят нормативный коэффициент вариации момента сопротивления, значение замеренной мощности будет отражать воэможности двигателя при работе его с неустано вившейся нормативной нагрузкой.

Обычно на установившемся режиме нагрузки между параметрами, характе- 55 риэуквдими работу двигателя и нагрузкой, имеются определенные функциональные зависимости. Для бестормозного динамического метода с частью отключенных цилиндров эти зависимос- 60 ти практически сохраняются и тогда будет справедливо выражение

Bbl

at =Z>M; 4вн=(Z 2в) И ) ВН » )

65 где 3 — приведенный мОмент инерции двигателя; — угловое ускорение коленчато4ЯШ

< 1 го ала;

Z — число цилиндров двигателя;

Z u Zs- число работающих и выключенных цилиндров двигателя;

М;„- индикаторный момент одного цилиндра;

М „- момент внутренних потерь.

Одйако в эксплуатационных условиях индикаторная, а следовательно, и эффективная мощность снижаются и в первую очередь по причине уменьшения массового расхода топлива вследствие нелинейности регуляторной характеристики, дефОрмации рабочего процесса изза вращения вала двигателя с ускорением. При изменении технического состояния двигателя появляется дополнительное изменение реализуемой эффективной мощности от эффекта взаимодействия технического состояния и вероятностного характера нагрузки, которая является функцией времени (наработки).

Практически его трудно учесть поправочными коэффициентами. Кроме того, изменяются и внутренние потери двигателя вследствие нарушения теплового режима, изменения сопротивления насосных ходов и другие.

Для фиксированной наработки (технического состояния ) наибольшее влияние неустановившейся нагрузки проявляется на режиме номинальной нагрузки и будет зависеть в основном от коэффициента вариации момента сопротивления.

Следует заключить, что определение эффективной мощности возможной к реализации в эксплуатационных условиях, а следовательно, и оценки эффективности использования двигателя должно производиться на режиме двигателя идентичном эксплуатационному. Поскольку в эксплуатационных условиях коэффициент вариации момента сопротивления изменяется .в широких пределах (0-33%), то при имитации неустановившегося режима загрузки целесообразно воспользоваться нормативным коэффициентом вариации момента сопротивления(V =0,.167). Коэффициент с вариации момента сопротивления при имитации неустановившейся нагрузки определяется по выражению бм у„с= с 1 (2) с где игл — среднее квадратичное отклос нение момента сопротивления при нагружении г

Мс — среднее за опыт значение момента сопротивления.

Момент сопротивления и его среднее квадратичное отклонение создаются моментом внутренних потерь двигателя и моментом инерционных сил.

987442

Момент внутренних потерь двигателя определяется по выражениям

)4З„=С(а+Ьп) (3)

c"-71Ь,2 Чп2/225 Гр (4 ) где а Ь - постоянные коэффициенты для данной. марки двигателя; 10

n - частота вращения коленчатого вала двигателя; „ — рабочий объем цилиндра, коэффиццент тактности.

Момент инерционных сил определяется по выражению

8; = 3 (dfш ® jd< где f „(1) =A>sinmt - функция изменения частоты вращения вала двигателя;

А„ — амплитуда измене" ния частоты вращения вала двигателя;

m=- 2У/T - частота периодического процесса;

Т вЂ” период процесса.

С учетом выражений (2) и (5) получено выражение для определения коэффициента вариации момента сопротивления при динамическом режиме нагру- -30 жения

Vgc (Ap/3(К37/60+бЬ Ц 1 р)" н, (Ь) где К - коэффициент, определяемый амплитудой и частотой измене- 35 ния частоты вращения вала двигателя, Мй- номинальное значение момента одного цилиндра.

ПРиРавнЯв У ноРмативномУ(Чм =0,167) 40 по выражению (6) можно определить м режим нагружения при диагностировании двигателя (амплитуда и период изменения частоты вращения вала дви- гателя ). Число повторностей воздейст- 45 вий определяется из условий, что в таком режиме двигатель до начала измерения должен работать не менее

10-15 с.

Параметры импульсов, а также их количество наперед заданы и постоянны для данного типа дизеля, т.е. являются нормированными. Так, для двигателя Д-240 были определены следующие параметры импульсов: амплитуда от 0,7 до 1,15 от номинального зна чения, длительность и период следования 0,2 с,число импульсов 30.

Технико-экономический эффект способа заключается в следующем: появляется воэможность приблизить режим работы двигателя к эксплуатационному и за счет этого повысить достоверность информации о состоянии двигателя. Решение о дальнейшем функционировании двигателя принимается о допускам на эффективную мощность в условиях неустановившихся нагрузок, повыаается средняя за период эксплуатации фактическая мощность двигателя и, следовательно, производительность машинно-тракторного агрегата, работающего с этим двигателем.

Формула изобретения

Способ определения мощности дизельного двигателя путем перемножения значений углового ускорения, частоты вращения и момента инерции, приведенного к коленчатому валу двигателя, причем измерение углового ускорения производят при номинальной частоте вращения и свободном разгоне двигателя с частью отключенных цилиндров при мгновенном увеличении подачи топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности способа подачу топлива осуществляют импульсами с постоянной длительностью и периодом следования, имеющими два значения амплитуды, чередующихся через каждый импульс, причем угловое ускорение измеряют на последнем импульсе при нагрузке со средним значением коэффициента вариации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 243999, кл. Р 02 В 3/00, 1968 °

Составитель Ю. Филин

Редактор О. Юрковецкая Техоеп О.Неце Корректор С. Шекмар

Заказ 10282/28, Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ ГосударсТвенного коьмтета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушакая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4