RU2135970C1

RU2135970C1 - Device for measuring of engine power

Info

Publication number: RU2135970C1
Application number: RU96102295A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Кузькин; В.В. Пухов
Original assignee: Калининградский государственный технический университет
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1999-08-27

Abstract

FIELD: engine production. SUBSTANCE: goal of invention is achieved by introduced precision plungers which are mounted in hydraulic cylinders, and by supplying hydraulic system with high pressure pump and pressure release valve. Pressure gauge has zero inertia and is connected to processor. Precision plungers are connected by means of levers to housing of hydraulic brake, which is driven in direction of engine torque in the course of engine operations. EFFECT: automatic measurement of engine power in dynamic load without additional calculations. 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению. The invention relates to engine building.

Известно устройство для измерения мощности двигателя, содержащее гидротормоз с корпусом и основанием и измеритель частоты вращения двигателя (Л. Я. Волчок "Методы измерения в двигателях внутреннего сгорания", 1955, с. 26-31). A device for measuring engine power, containing a hydraulic brake with a housing and a base and a meter for engine speed (L. Ya. Volchok "Measurement methods in internal combustion engines", 1955, S. 26-31).

К недостаткам данного устройства следует отнести ненадежность его измерений, а также отсутствие возможности регистрации мгновенных значений мощности и необходимости проведения расчетов для определения мощности. The disadvantages of this device include the unreliability of its measurements, as well as the inability to register instantaneous power values and the need for calculations to determine power.

К основным задачам, которые решали авторы в процессе создания устройства, следует отнести повышение надежности измерений, а также обеспечение мгновенного автоматического измерения мощности двигателя без дополнительных расчетов в режиме его динамического погружения. The main tasks that the authors solved in the process of creating the device include improving the reliability of measurements, as well as providing instant automatic measurement of engine power without additional calculations in the mode of dynamic immersion.

Поставленные задачи достигаются тем, что устройство дополнительно снабжено прецизионными плунжерами, которые установлены в гидроцилиндрах, гидравлическая система снабжена насосом высокого давления, а также клапаном для сброса давления, причем измеритель давления выполнен безинерционным и соединен с процессором. Прецизионные плунжеры посредством рычагов соединены с корпусом гидротормоза. Корпус гидротормоза при работе стремится повернуться в направлении крутящего момента двигателя. Величина этого поворота ограничена зазорами между рычагами и образующими пазов в ограничителях, жестко прикрепленных к основанию (раме) гидротормоза, т.е. величина возможного поворота корпуса определена разностью ширины пазов в ограничителях и толщины рычага (зазор а', а'' на фиг. 2). The tasks are achieved in that the device is additionally equipped with precision plungers that are installed in the hydraulic cylinders, the hydraulic system is equipped with a high pressure pump, as well as a pressure relief valve, and the pressure meter is non-inertial and connected to the processor. Precision plungers are connected via levers to the hydraulic brake housing. The hydraulic brake housing during operation tends to turn in the direction of engine torque. The value of this rotation is limited by the gaps between the levers and the forming grooves in the stops, rigidly attached to the base (frame) of the hydraulic brake, i.e. the magnitude of the possible rotation of the housing is determined by the difference in the width of the grooves in the stops and the thickness of the lever (clearance a ', a' 'in Fig. 2).

Прецизионные плунжеры шарнирно прикреплены к рычагам. Эти плунжеры входят в гидравлические цилиндры, которые шарнирно соединены с рамой (основанием) корпуса гидротормоза. Шарнирные соединения обеспечивают отсутствие заклинивания прецизионных втулок в гидравлических цилиндрах. Внутрь этих цилиндров с помощью насоса высокого давления перед работой гидротормоза подается под давлением рабочая жидкость, под действием которой рычаги занимают некоторое среднее положение в ограничителях, т.е. такое положение, когда зазоры между рычагами и образующими паза в ограничителях вверху и внизу примерно равны между собой (величина этих зазоров в выполненной установке составляет 20-25 мм). Precision plungers are pivotally attached to levers. These plungers enter hydraulic cylinders that are pivotally connected to the frame (base) of the hydraulic brake housing. Swivel joints ensure that precision bushings do not jam in hydraulic cylinders. Inside these cylinders, using a high-pressure pump, a hydraulic fluid is supplied under pressure before the hydraulic brake is operating, under the influence of which the levers occupy a certain middle position in the limiters, i.e. such a situation when the gaps between the levers and the groove forming in the stops at the top and bottom are approximately equal to each other (the size of these gaps in the installation made is 20-25 mm).

При работе гидротормоза крутящий момент, создаваемый двигателем и передаваемый на корпус гидротормоза, уравновешивается силами давления жидкости в гидравлических цилиндрах. Эти силы давления жидкости P_Ж создают усилие P, равное произведению P_Ж на площадь Г_пл. Эти усилия P, действующие на плече L, и уравновешивают создаваемый двигателем крутящий момент М_КР, т.е.:
M_КР = 2PL,
где L - плечо действия силы P, т.е. расстояние от оси вращения ротора гидротормоза до оси гидравлического цилиндра (см. фиг. 1).During the operation of the hydraulic brake, the torque generated by the engine and transmitted to the hydraulic brake housing is balanced by the forces of the fluid pressure in the hydraulic cylinders. These fluid pressure forces P _F create a force P equal to the product P _F by the area G _pl . These forces P acting on the shoulder L, and balance the torque M _KR created by the engine, i.e.:
M _KR = 2PL,
where L is the arm of action of the force P, i.e. the distance from the axis of rotation of the rotor of the hydraulic brake to the axis of the hydraulic cylinder (see Fig. 1).

В свою очередь величина давления жидкости в над (под) плунжерных полостях в гидроцилиндрах измеряется безынерционным измерителем давления, установленным в гидравлической системе, состоящей из насоса высокого давления, прецизионных плунжеров гидравлических цилиндров, клапана для сброса давления и соединительных трубопроводов. In turn, the magnitude of the fluid pressure in the above (sub) plunger cavities in the hydraulic cylinders is measured by a non-inertia pressure meter installed in a hydraulic system consisting of a high pressure pump, precision plungers of hydraulic cylinders, a pressure relief valve and connecting pipelines.

Кроме того, устройство снабжено измерителем частоты вращения, сигнал от которого вместе с сигналом от измерителя давления поступает в процессор, после чего результаты обработки сигналов поступают в блок отображения информации. In addition, the device is equipped with a speed meter, the signal from which together with the signal from the pressure meter enters the processor, after which the results of the signal processing are sent to the information display unit.

На фиг. 2 представлена схема предлагаемого устройства. Устройство имеет гидравлический тормоз с корпусом 1, к которому крепятся рычаги 2, и к ним шарнирно крепятся прецизионные плунжеры 4, входящие в гидроцилиндры 5, которые, в свою очередь, шарнирно прикреплены к неподвижному остову (раме) корпуса гидротормоза. С помощью насоса высокого давления 6 при закрытом клапане 7 внутрь гидроцилиндров перед работой гидротормоза подается рабочая жидкость, обеспечивающая перемещение рычагов в среднее положение в пазах, жестко закрепленных ограничителем 3 (когда зазор а' примерно равен а'', что в выполненном устройстве составляет величину 20 мм). При работе гидротормоза, нагружающего двигатель, мощность которого и должна быть определена, корпус гидротормоза стремится повернуться в направлении стрелки (см. фиг. 1) и это усилие, воспринимаемое поршнями 4, приводит к увеличению давления в цилиндрах 5, что фиксируется измерителем давления 8. Устройство снабжено также измерителем частоты вращения 9 двигателя (ротора гидротормоза), процессором 10 и блоками 11 и (или) 12 отображения результатов (дисплей, индикатор). In FIG. 2 presents a diagram of the proposed device. The device has a hydraulic brake with a housing 1, to which levers 2 are attached, and precision plungers 4 included in the hydraulic cylinders 5, which, in turn, are pivotally attached to the fixed frame (frame) of the hydraulic brake housing, are pivotally attached to them. Using the high-pressure pump 6 with the valve 7 closed, the working fluid is supplied inside the hydraulic cylinders before the hydraulic brake is operating, which ensures that the levers move to the middle position in the grooves rigidly fixed by the limiter 3 (when the clearance a 'is approximately equal to a' ', which in the performed device is 20 mm). During operation of the hydraulic brake loading the engine, the power of which must be determined, the hydraulic brake housing tends to rotate in the direction of the arrow (see Fig. 1) and this force, perceived by the pistons 4, leads to an increase in pressure in the cylinders 5, which is recorded by a pressure meter 8. The device is also equipped with a speed meter 9 of the engine (hydraulic brake rotor), a processor 10 and blocks 11 and (or) 12 for displaying the results (display, indicator).

Мощность N, развиваемая двигателем, определяется на основании следующих известных зависимостей:
N-M_КРn/159,2 (кВт),
где М_КР - крутящий момент, развиваемый двигателем, H м;
n - частота вращения двигателя, с^-1, фиксируемая измерителем частоты вращения 9.The power N developed by the engine is determined based on the following known relationships:
NM _KR n / 159.2 (kW),
where M _KR - torque developed by the engine, H m;
n is the engine speed, s ^-1 , recorded by the speed meter 9.

В свою очередь
М_КР = 2PL,
где p - усилие на плунжере, создаваемое рабочей жидкостью, находящейся под давлением в гидроцилиндрах, H;
L - плечо силы P, равное расстоянию между осью вращения ротора гидротормоза и осью гидроцилиндров, м.In its turn
M _KR = 2PL,
where p is the force on the plunger created by the working fluid under pressure in the hydraulic cylinders, H;
L is the arm of force P equal to the distance between the axis of rotation of the rotor of the hydraulic brake and the axis of the hydraulic cylinders, m

Усилие P определяется на основании фиксируемого измерителем давления 8 давления рабочей жидкости З путем его перемножения на площадь прецизионного плунжера Г_ПЛ.The force P is determined on the basis of the pressure of the working fluid 3 fixed by the pressure gauge 8 by multiplying it by the area of the precision plunger G _PL .

P = P_Ж Г_ПЛ
Все расчеты реализуются в блоке (процессоре) 10, а результаты расчетов высвечиваются на индикаторе 12 или дисплее 11.P = P _W D _PL
All calculations are implemented in the block (processor) 10, and the calculation results are displayed on the indicator 12 or display 11.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед работой гидротормоза в гидроцилиндры 5 с помощью насоса высокого давления 6 с невозвратным клапаном подается рабочая жидкость (в выполненной конструкции в качестве рабочей жидкости используется смесь дизельного топлива и масла). Под действием давления жидкости прецизионные плунжеры, перемещаясь относительно цилиндров, поворачивают гидротормоз таким образом, что рычаги 2 занимают примерно среднее положение в ограничителях поворота 3. При работе двигателя с нагружающим его гидротормозом гидротормоз под действием крутящего момента, развиваемого двигателем, стремится повернуться в направлении этого момента (см. стрелку на фиг. 1), воздействуя через плунжеры на рабочую жидкость в гидравлических цилиндрах, что приводит к увеличению давления жидкости, находящейся в замкнутом пространстве (клапан 7 сброса давления закрыт, невозвратный клапан насоса высокого давления разделяет объемы гидравлической системы устройства и самого насоса высокого давления, протечки в прецизионном зазоре практически отсутствуют) в силу того, что жидкость практически несжимаема. Большему моменту развиваемого крутящего момента соответствует большее значение давления жидкости, которое (давление) фиксируется измерителем давления 8, подающим соответствующий сигнал к процессору 10. Сюда же (к процессору 10) поступает сигнал от измерителя частоты вращения 9. Эти сигналы обрабатывается в процессоре, который выдает сигнал на блоки отображения результатов 11, 12, которые показывают численную величину развиваемой двигателем мгновенной мощности. Before the operation of the hydraulic brake, the hydraulic cylinders 5 are supplied with a working fluid (using a high pressure pump 6 with a non-return valve) (a mixture of diesel fuel and oil is used as the working fluid in the completed design). Under the influence of fluid pressure, precision plungers, moving relative to the cylinders, rotate the hydraulic brake in such a way that the levers 2 occupy approximately the middle position in the rotation limiters 3. When the engine is operating with the hydraulic brake loading it, the hydraulic brake tends to rotate in the direction of this moment (see arrow in Fig. 1), acting through the plungers on the working fluid in the hydraulic cylinders, which leads to an increase in the pressure of the fluid in open space (pressure relief valve 7 is closed, the non-return valve of the high pressure pump separates the volumes of the hydraulic system of the device and the high pressure pump itself, there are practically no leaks in the precision gap) due to the fact that the liquid is practically incompressible. A larger moment of the developed torque corresponds to a larger value of the liquid pressure, which (pressure) is fixed by a pressure meter 8, which supplies the corresponding signal to the processor 10. The signal from the speed meter 9 also arrives here (to the processor 10). These signals are processed in the processor, which gives a signal to the result display blocks 11, 12, which show the numerical value of the instantaneous power developed by the engine.

Claims

A device for measuring engine power, comprising a hydraulic brake with a housing and base and an engine speed meter, characterized in that a processor, display units of the measurement results and a hydraulic system comprising a high pressure pump with a non-return valve, an inertialess liquid pressure meter and a valve for pressure relief, and the hydraulic brake is equipped with levers attached to the body and precision plungers installed in the hydraulic cylinders, while the precision plungers are hinged o are attached to levers, and hydraulic cylinders are pivotally attached to the base of the hydraulic brake, their cavities are connected to the hydraulic system, and the outputs of the pressure meter and engine speed meter are connected to a processor connected to the display units of the measurement results.