Способ определения основных характеристик двигателя и трансмиссии автотранспортного средства
METHOD TO DEFINE MAIN CHARACTERISTICS OF VEHICLE ENGINE AND TRANSMISSION GEAR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области инерционных испытаний автомобиля и может использоваться для осуществления контроля технического состояния и диагностики двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий автотранспортных средств.
Уровень техники
Известен энергетический способ определения момента инерции двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что со ступицей снятого ведущего колеса автотранспортного средства, смазочное и трансмиссионное масло двигателя внутреннего сгорания которого прогреты до рабочей температуры, механически соединяется вал электродвигателя, а момент инерции двигателя внутреннего сгорания определяется исходя из разности момента инерции системы вращающихся масс «вал электродвигателя, агрегаты трансмиссии, коробка перемены передач, двигатель внутреннего сгорания» при включенной прямой передаче коробки перемены передач и момента инерции системы вращающихся масс «вал электродвигателя, агрегаты трансмиссии, коробка перемены передач» при включенной прямой передаче коробки перемены передач и отключенном сцеплении, установленных в результате определения затрат активной энергии, потребленной электродвигателем на процесс увеличения частоты вращения от нулевой до номинальной системы вращающихся масс «вал электродвигателя, агрегаты трансмиссии, коробка перемены передач, двигатель внутреннего сгорания» при включенной прямой передаче коробки перемены передач и системы вращающихся масс «вал электродвигателя, агрегаты трансмиссии, коробка перемены передач» при включенной прямой передаче коробки перемены передач и отключенном сцеплении (Пат. 2438111 Российская Федерация, МПК G01M 15/04. Энергетический способ определения момента инерции двигателя внутреннего сгорания / Егоров А.В. (RU), Егоров В.Н. (RU), Машкин А.В. (RU); патентообладатель Егоров А.В. (RU), Егоров В.Н. (RU), Машкин А.В. (RU). №2008109681/28; заявл. 11.03.2008; опубл. 27.12.2011).
Недостатком известного способа является необходимость демонтажа колеса автомобиля и выполнения операции присоединения вала электродвигателя к ступице, что значительно повышает трудоемкость и увеличивает временные затраты на проведение испытания двигателя и не позволяет использовать данный способ на линиях инструментального контроля технического состояния автотранспортных средств.
Известен способ определения момента инерции двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что на фланец коленчатого вала устанавливается диск с эталонным моментом инерции. Измеряется угловое ускорение системы вращающихся масс «диск с эталонным моментом инерции, двигатель внутреннего сгорания». Далее диск с эталонным моментом инерции демонтируется и определяется угловое ускорение системы вращающихся масс «двигатель внутреннего сгорания». А момент инерции двигателя внутреннего сгорания определяется как отношение произведения углового ускорения системы вращающихся масс системы «диск с эталонным моментом инерции, двигатель внутреннего сгорания» на момент инерции диска с эталонным моментом инерции к разности углового ускорения системы вращающихся масс «двигатель внутреннего сгорания» и углового ускорения системы вращающихся масс «диск с эталонным моментом инерции, двигатель внутреннего сгорания» (Пат. 2408000 Российская Федерация, МПК G01M 15/04. Способ определения момента инерции двигателя внутреннего сгорания / Егоров А.В. (RU), Егоров В.Н. (RU), Машкин А.В. (RU); патентообладатель Егоров А.В. (RU), Егоров В.Н. (RU), Машкин А.В. (RU). - №2008110456/06; заявл. 18.03.2008; опубл. 27.12.2010).
Недостатком известного способа является необходимость демонтажа двигателя с автотранспортного средства, что значительно повышает трудоемкость, увеличивает временные затраты на проведение испытания двигателя и не позволяет использовать данный способ на линиях инструментального контроля технического состояния автотранспортных средств. Также измерение углового ускорения связано со значительными погрешностями, в сравнении с измерением угловой скорости.
Раскрытие изобретения
Изобретение направлено на обеспечение возможности определения основных характеристик двигателя и трансмиссии автотранспортного средства.
Технический результат заключается в снижении трудоемкости и времени выполнения диагностических работ и повышении производительности труда на линиях инструментального контроля технического состояния автотранспортных средств за счет отсутствия необходимости проведения демонтажа каких-либо агрегатов или узлов автомобиля при его испытании; повышении точности измерения характеристик двигателя и трансмиссии за счет измерения при испытаниях всего лишь двух параметров - угловой скорости вращения ведущих колес и мгновенного расхода топлива двигателем; снижении материальных затрат, связанных с обслуживанием испытательного стенда за счет отсутствия необходимости наличия нагрузочного устройства; расширении номенклатуры получаемых по результатам испытаний характеристик двигателя и трансмиссии.
Технический результат достигается тем, что барабаны стенда выступают в роли присоединенной массы с известным моментом инерции, трансмиссия и ведущие колеса автомобиля выступают в роли нагрузки на двигатель, двигатель выступает в роли источника энергии для вращающихся масс, параметры определяются в режимах «выбег - выбег - разгон», аппаратная часть испытательного стенда производит обработку измеряемых параметров по определенному алгоритму.
Осуществление изобретения
Автотранспортное средство, моторное и трансмиссионное масла которого прогреты до рабочей температуры, устанавливают ведущими колесами на беговые барабаны стенда инерционного типа, в конструкции которого предусмотрены устройство для вывешивания ведущих колес и общий для обеих секций барабанов стенда ролик, с помощью которого осуществляется измерение угловой скорости вращения ведущих колес. Далее испытания выполняют в следующей последовательности:
1. Беговые барабаны стенда раскручивают двигателем до оборотов, соответствующих его номинальной мощности, и переводят в режим выбега выключением зажигания в двигателе. На выбеге выполняют измерение угловой скорости вращения ведущих колес и, поскольку беговые барабаны стенда выступают в роли присоединенной массы с известным моментом инерции, определяют суммарный момент внутренних сил сопротивлений в автомобиле, приходящийся на момент инерции беговых барабанов, при включенном сцеплении.
2. Беговые барабаны стенда вновь раскручивают двигателем до оборотов, соответствующих его номинальной мощности, и переводят в режим выбега выключением сцепления. На выбеге выполняют измерение угловой скорости вращения ведущих колес и, поскольку беговые барабаны стенда выступают в роли присоединенной массы с известным моментом инерции, определяют суммарный момент внутренних сил сопротивлений в автомобиле, приходящийся на момент инерции беговых барабанов, при выключенном сцеплении.
3. Ведущие колеса автомобиля вывешивают при помощи устройства.
4. Ведущие колеса автомобиля раскручивают двигателем до оборотов, соответствующих его номинальной мощности, и переводят в режим выбега выключением зажигания в двигателе. На выбеге выполняют измерение угловой скорости вращения ведущих колес и, поскольку известен суммарный момент внутренних сил сопротивлений в автомобиле, приходящийся на момент инерции беговых барабанов, при включенном сцеплении, определяют суммарный момент инерции автомобиля при включенном сцеплении. Затем, зная суммарный момент инерции автомобиля при включенном сцеплении и угловую скорость вращения ведущих колес, определяют суммарный момент внутренних сил сопротивлений в автомобиле при включенном сцеплении.
5. Ведущие колеса автомобиля вновь раскручивают двигателем до оборотов, соответствующих его номинальной мощности, и переводят в режим выбега выключением сцепления. На выбеге выполняют измерение угловой скорости вращения ведущих колес и, поскольку известен суммарный момент внутренних сил сопротивлений в автомобиле, приходящийся на момент инерции беговых барабанов, при выключенном сцеплении, определяют суммарный момент инерции автомобиля при выключенном сцеплении. Затем, зная суммарный момент инерции автомобиля при выключенном сцеплении и угловую скорость вращения ведущих колес, определяют суммарный момент внутренних сил сопротивлений в автомобиле при выключенном сцеплении.
6. Двигателем при полной подаче топлива производят разгон ведущих колес до оборотов, соответствующих его номинальной мощности. При разгоне выполняют измерение угловой скорости вращения ведущих колес и мгновенного расхода топлива двигателем (с помощью установленного датчика или бортового компьютера), и, поскольку суммарный момент инерции автомобиля при включенном сцеплении известен, определяют тяговый момент на ведущих колесах автомобиля.
По завершению испытаний производят математическую обработку определенных характеристик и получают следующие основные характеристики двигателя и трансмиссии автотранспортного средства:
1. Эффективный крутящий момент двигателя путем сложения характеристик тягового момента на ведущих колесах автомобиля и суммарного момента внутренних сил сопротивлений в автомобиле при выключенном сцеплении.
2. Индикаторный крутящий момент двигателя путем сложения характеристик тягового момента на ведущих колесах автомобиля и суммарного момента внутренних сил сопротивлений в автомобиле при включенном сцеплении.
3. Момент внутренних сил сопротивлений в двигателе как разность суммарного момента внутренних сил сопротивлений в автомобиле при включенном сцеплении и суммарного момента внутренних сил сопротивлений в автомобиле при выключенном сцеплении.
4. Механический КПД двигателя как отношение момента внутренних сил сопротивлений в двигателе к индикаторному крутящему моменту двигателя.
5. Индикаторный КПД двигателя как отношение индикаторного крутящего момента двигателя к мгновенному расходу топлива.
6. Эффективный КПД двигателя как произведение его механического КПД и индикаторного КПД.
7. Эффективная мощность двигателя как произведение эффективного крутящего момента двигателя и угловой скорости вращения его коленчатого вала.
8. Удельный эффективный расход топлива как отношение мгновенного расхода топлива к эффективной мощности двигателя.
9. Момент инерции двигателя как разность суммарного момента инерции автомобиля при включенном сцеплении и суммарного момента инерции автомобиля при выключенном сцеплении.
10. Момент внутренних сил сопротивлений в трансмиссии.
11. Эффективный КПД трансмиссии как отношение суммарного момента внутренних сил сопротивлений в автомобиле при выключенном сцеплении к эффективному крутящему моменту двигателя.
12. Тяговый момент на ведущих колесах автомобиля.
13. Эффективный КПД автомобиля как произведение эффективного КПД двигателя и эффективного КПД трансмиссии.
Сравнивая результаты текущих испытаний автомобиля с ранее полученными соответствующими характеристиками, определяют величины отклонений и делают заключение об изменении технического состояния двигателя и трансмиссии.