发动机机械效率测量及倒拖试验系统技术方案

本发明专利技术为一种发动机机械效率测量及倒拖试验系统。它包括计算机，交流变频调速电机，变频调速器，智能联轴器，转矩转速功率测量仪，冷却水温度和机油温度监测仪，发动机燃油切断器，制动器／测功器，制动／测功控制仪，联轴器和电源控制柜等，且按附图组合连接而组成。本发明专利技术具有拖动功率大、调速范围宽、调速精度高、响应速度快、自动化程度高，且成本较低等特点。本发明专利技术既能测量有效功率，又能测量机械损失功率和机械效率，其用途十分广泛，是目前发动机测试的重要手段之一。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发动机测试技术，特别涉及一种发动机机械效率测量及倒拖试验技术，具体涉及一种机电一体化的交流变频调速传动的发动机机械效率测量及倒拖试验系统。在已有技术中，由于水力和电涡流等测功机，均不能倒拖发动机，因而发动机倒拖试验及其机械效率的测量，目前几乎都在进口的电力测功机上进行。但由于电力测功机技术含量高，国内尚无生产，进口价格十分昂贵，而国内目前仅很少单位拥有。对于大多数单位要做上述测量试验，只有去拥有电力测功机的单位做试验。这在人力、物力、财力上花费都很大，而严重影响着发动机的研究和开发。采用通过扭矩仪加上电动机倒拖，也可以用于上述测量试验，目前有两种方案一是直流电机调速传动方案，例如北京理工大学采用7．5KW／110V直流电机、TDGC-3／0．5型调压器，和TR-5转矩转速传感器及配套显示仪表，用于FG-1型风冷柴油机摩擦、磨损试验等。其优点是直流调速性能好，精度和快速性都能满足要求。缺点是直流电机的电刷和换向器为易损件结构，限制了它的使用环境，特别是限制了最高转速和容量的提高，如20KW以上的直流电机，最高转速低于3600r／min，并且需要经常维护和检修；二是交流转差率调速传动方案。它以低同步串级调速或电磁离合器调速为主要形式。如上海内燃机厂的可控硅电力测功机，采用绕线异步电机摇摆式结构，和南通常通公司为我公司装配车间设计的倒拖装置，采用Y180L-4异步电机，和YCT250-4B电磁离合器(调速范围1320-132r／min)。其优点是价格便宜，缺点是调速范围狭窄，最高转速小于3000r／min，调速精度不高，不能快速响应，只能用于要求不高的小功率发动机的启动、摩合场合。本专利技术的目的旨在提供一种具有拖动功率大，调速范围宽，调速精度高，响应速度快，自动控制工况，自动测量数据，既可以作为测功机使用，测量发动机有效功率；也可以作为倒拖试验设备，测量发动机机械损失功率以及测量发动机机械效率的测量发动机机械效率及倒拖试验系统，以克服已有技术长期不曾解决的问题，满足日益增长的市场和科研开发的需求。人们已经熟知，发动机机械效率的测量关键在于如何测量发动机机械损失功率，而我们已知计算发动机机械效率的公式是η={Ne／(Ne+Nm)}×100％Ne为发动机有效功率Nm为发动机机械损失功率发动机有效功率Ne，就是我们通常用测功机测到的发动机的功率。这是大家都熟悉的。所以发动机机械效率的测量，归根到底是一个如何测量发动机机械损失功率Nm的问题。而人们已经掌握的测量发动机机械损失功率有几种方法，本专利技术选择了倒拖法。本专利技术主要的创新部分在于发动机倒拖装置那一部分。而研究发动机倒拖试验的重要意义在于一是降低磨擦损失是个世界性研究课题。目前，各国都在致力于节能和环保研究，降低磨擦损失成为内燃机行业重要的研究工作内容之一。文献表明，汽油机磨擦损失每降低10％，经济性可改善3-5％，动力性也相应提高。柴油机也近如此。发动机倒拖试验是研究发动机磨擦损失最好的方法。二是发动机的实际工作过程相当复杂，影响的因素十分多，至今尚有一系列问题有待于进一步研究和探讨。实践表明，采用倒拖的方法研究发动机的工作过程，可以将喷油和燃烧两大复杂因素排除在外，从而突出其它因素的影响，使得工作过程简化而易于研究。其成果反过来对发动机实际工作过程的研究十分有帮助。有鉴于上述理性认识，本专利技术实现其目的总体技术构思，主要包括以下几个方面的内容①将发动机有效功率测量装置与机械损失功率测量装置组合为一整体；②有一个着火工况转为倒拖工况的切换装置；③用倒拖法和温度测控，模拟同转速、同温度参数下的发动机着火工况的实际机械损失；④有一个能实现大功率拖动和超同步转速下运行的变频调速传动系统，从而达到模拟发动机超过3000r／min以上运行的目的；⑤有一个冷却水和机油辅助加热器和冷却水温度和机油温度监测仪，保证测取有效功率和机械损失功率的温度参数差别在±1℃范围内；⑥有一个保证各部分协调动作，准确快速的计算机测控装置。附附图说明图1，所给出的是本专利技术一种组合形式的框图。附图2，所给出的是本专利技术另一种组合形式的框图。以下结合附图，对本专利技术实现其目的的技术方案作具体描述。本专利技术实现其目的采取的技术方案之一，请参阅附图1。它包括计算机1，交流变频调速电机3，变频调速器4，智能联轴器5，转矩／转速／功率测量仪6，冷却水温度和机油温度监测仪7，发动机燃油切断器8，制动器／测功器9，制动／测功控制仪10，联轴器11和电源控制器12。而所说的交流变频调速电机3，由导线3-4与变频调速器4呈电气连接，而变频调速器4，通过接口和导线4-1，与计算机1通讯连接。所说的制动器／测功器9，由导线9-10与制动／测功控制仪10电气连接；制动／测功控制仪10通过接口和导线10-1，与计算机1通讯连接。所说的智能联轴器5，由导线5-6与转矩／转速／功率测量仪6电气连接，转矩／转速／功率测量仪6通过接口和导线6-1，与计算机1通讯连接。所说的发动机燃油切断器8，由接口和导线8-1与计算机1通讯连接，所说的冷却水温度和机油温度监测仪7，经由接口和导线7-1与计算机1通讯连接，所说的交流变频调速电机3，通过联轴器11，与制动器／测功器9两者间呈轴连结，而所说的制动器／测功器9与智能联轴器5，两者间呈轴连结，而所说的电源控制柜12，则通过其导线分别与计算机1、交流变频调速电机3、变频调速器4、智能联轴器5、转矩／转速／功率测量仪6、冷却水温度和机油温度监测仪7、发动机燃油切断器8、制动器／测功器9、制动／测功控制仪10呈电气连接。在本专利技术总体技术构思下实现其目的的另一个技术方案是所说的转矩／转速／功率测量仪6，冷却水温度和机油温度监测仪7，发动机燃油切断器8，制动／测功控制仪10等装置可以集成化，其功能由计算机1和相应的传感器和执行器来完成，请参阅附图2。它包括有计算机1、交流变频调速电机3、变频调速器4、智能联轴器5、制动器9、联轴器11、电源控制柜12等所组成，而所说的交流变频调速电机3，由导线3-4与变频调速器4电气连接，而变频调速器4通过接口和导线4-1与计算机1通讯连接，制动器9通过接口和导线9-1，与计算机1电讯连接，智能联轴器5通过接口和导线5-1，与计算机1电讯连接，电源控制柜12，则分别通过导线与计算机1，交流变频调速电机3、变频调速器4、智能联轴器5、制动器9等电气连接。本专利技术所采用的倒拖交流变频调速电机3为交流电机，调速传动为交流变频调速传动。根据调速范围，调速精度和响应速度等综合技术指标，其交流变频调速电机3可分别选用50HZ或60HZ标准普通异步电动机，或交流变频调速异步电动机，或交流主轴电动机，或交流同步电动机，或无换向器电机。而计算机1除采用PC机外，也可以采用虚拟仪器或单板计算机。本专利技术优选的是386及其以上的计算机。而变频调速器4，采用通用变频调速器。同时，根据不同的控制精度，也可以分别选用带闭环速度控制的u／f变频器，或具有转矩控制功能的u／f变频器，或带速度传感器的矢量控制变频器，或不带速度传感器的矢量控制变频器。若选用无换向器电机，则应选用配套的无换向器电机变频调速器。为了提高变频调速器的抗干扰和降低变频调速器本身产生的干扰。可视实情增加进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机机械效率测量及倒拖试验系统，其特征在于，包括有计算机（１），交流变频调速电机（３），变频调速器（４），智能联轴器（５），转矩／转速／功率测量仪（６），冷却水温度和机油温度监测仪（７），发动机燃油切断器（８），制动器／测功器（９），制动／测功控制仪（１０），联轴器（１１）和电源控制柜（１２）等所组成，所说的交流变频调速电机（３），由导线（３－１）与变频调速器（４）电气连接，而变频调速器（４）通过接口与导线（４－１），与计算机（１）通讯连接，所说的制动器／测功器（９），由导线（９－１０）与制动／测功控制仪（１０）电气连接，而制动／测功控制仪（１０）通过接口和导线（１０－１）与计算机（１）通讯连接，所说的智能联轴器（５），由导线（５－６）与转矩／转速／功率测量仪（６）电气连接，而转矩／转速／功率测量仪（６）通过接口和导线（６－１）与计算机（１）通讯连接，所说的发动机燃油切断器（８），由接口和导线（８－１）与计算机（１）通讯连接，所说的冷却水温度和机油温度监测仪（７），通过接口和导线（７－１）与计算机（１）通讯连接，所说的交流变频调速电机（３），通过联轴器（１１），与制动器／测功器（９）两者间呈轴连结，而所说的制动器／测功器（９）与智能联轴器（５），两者间呈轴连结，而所说的电源控制柜（１２），则由导线分别与计算机（１）、交流变频调速电机（３）、变频调速器（４）、智能联轴器（５）、转矩／转速／功率测量仪（６）、冷却水温度和机油温度监测仪（７）、发动机燃油切断器（８）、制动器／测功器（９）、制动／测功控制仪（１０）呈电气连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龚立新，蒋承杰，吕国培，徐毅，季律人，龚青，
申请(专利权)人：常柴股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]