[发明专利]测量柴油发动机当量转动惯量的系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于测量柴油发动机当量转动惯量的系统及方法，系统包括传动设备、小型调速电机、电机控制模块、转速测量模块、轴功测量模块和数据处理模块；传动设备两端分别与柴油发动机输出轴和小型调速电机转轴相连；电机控制模块根据传动设备的传动比和转速测量模块反馈的转速驱动电机平稳起动、调速和制动；轴功测量模块对柴油机被电机加速拖动过程中其运动总成接受的动能进行测量；数据处理模块根据加速过程起止转速值和轴功值计算柴油发动机当量转动惯量；本发明采用调速电机倒拖柴油发动机的方式，通过测量加速时间段内柴油机运动总成接受的动能，准确测算柴油发动机的当量转动惯量，具有测量精度高、设备便携、易操作等优点。

技术领域

本发明涉及一种柴油发动机当量转动惯量测量系统及方法，尤其涉及一种用于精确测量工业现场柴油发动机当量转动惯量的系统及方法，属于机电一体化技术领域。

背景技术

在柴油发动机功率测试方法中，有一种通过测量空载柴油发动机加速功率来表征输出功率的方法，即无负荷测功法，因其设备体积小携带方便，能够用于现场柴油发动机功率测试。该方法在测量过程中，需要准确测定柴油发动机的当量转动惯量，以此推算出其最大输出功率。但是，在实际运用过程中发现，运用该方法测定的当量转动惯量的随机性误差较大，严重影响功率评定结果的准确性，因而并未得到推广应用。

柴油发动机当量转动惯量是指柴油发动机内部的曲柄连杆机构、配气机构及其他运动件对输出轴中心线的转动惯量的总和，通常柴油发动机使用说明书中没有包含这个参数。由于柴油发动机内部各运动件形状及运动规律复杂，若是分别计算各有关运动件转动惯量，再求和得出总转动惯量，计算起来非常困难繁琐且精度不高。国内、外发表了一些关于柴油发动机当量转动惯量的测量方法，但均存在一定的局限性。吉林工业大学刘仪《用附加质量法确定发动机运动件的总转动惯量》文章中的附加质量法是以“有无附加转动惯量时平均机械损失扭矩相同”为前提，这种假设的正确性及稳定性实际上很难保证，测量精度和重复性都不高；山东工业大学吴波《内燃机转动惯量试验推算方法的研究》和天津大学胡玉平《一种确定内燃机的总转动惯量的试验方法》两篇文章中的瞬时转速法是以平均机械损失扭矩代替瞬时机械损失扭矩，测试精度受转速高低影响较大，且操作繁琐，可实现性差；专利“柴油发电机组运动件转动惯量的测试设备及方法”，申请号201010529442.7，仅仅适用于柴油发电机组，对柴油发动机单机的情况并不适用。因此，现有的几种测量方法均不能满足工业现场柴油发动机当量转动惯量测量的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种用于测量柴油发动机当量转动惯量的系统及方法。本发明通过电机拖动柴油机至某一恒定转速，测量加速时间段内柴油机运动总成接受的动能，准确测算出柴油发动机的当量转动惯量，从而实现了不同类型柴油发动机当量转动惯量的准确、快速测定，为柴油机最大功率的现场测试提供了技术手段。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于测量柴油发动机当量转动惯量的系统，其特征在于：包括传动设备、调速电机、电机控制模块、转速测量模块、轴功测量模块和数据处理模块；

传动设备两端分别与待测柴油发动机输出轴和调速电机转轴进行机械连接，将调速电机产生的动力和运动传递给柴油发动机；

电机控制模块用于控制调速电机工作参数，在待测柴油发动机当量转动惯量测量过程中驱动调速电机工作；

转速测量模块用于实时检测待测柴油发动机输出轴端转速信号并传输给电机控制模块，电机控制模块根据传动设备的传动比和转速反馈信号纠正反馈量与输入量之间的偏差；

轴功测量模块用于测量柴油发动机在调速电机拖动下，加速旋转过程中其运动总成接受的动能；

数据处理模块用于获取、记录待测柴油发动机每次加速过程中的起止转速值和轴功值，并根据每次记录的数据计算分析柴油发动机的当量转动惯量。