СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ДВИГАТЕЛЯ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD OF DETERMINING WHEELED VEHICLE ENGINE TORQUE

Изобретение относится к способам испытаний двигателей внутреннего сгорания транспортных средств, в частности к способам определения крутящего момента двигателя колесного транспортного средства.
Известен способ измерения крутящего момента двигателя колесного транспортного средства, основанный на измерении длительности разгона на беговых барабанах (Воскобойников И.В. Техническое диагностирование лесозаготовительных машин. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 192 с.).
Недостаток известного способа заключается в необходимости проведения испытаний на специализированном диагностическом стенде с инерционным нагружением.
Изобретение направлено на обеспечение возможности определения крутящего момента двигателя колесного транспортного средства непосредственно при его эксплуатации в дорожных условиях.
Сущность изобретения заключается в том, что на ровном горизонтальном участке дороги, исключающем пробуксовывание ведущих колес, при включенной конкретной передаче коробки перемены передач проводятся два замера угловых ускорений коленчатого вала двигателя колесного транспортного средства при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне без груза и с грузом, а крутящий момент двигателя определяется как отношение произведения массы груза на квадрат радиуса колеса с учетом деформации шины на угловое ускорение коленчатого вала двигателя при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне без груза на угловое ускорение коленчатого вала двигателя при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне с грузом к произведению квадрата передаточного отношения коробки перемены передач на квадрат передаточного отношения главной передачи на квадрат передаточного отношения бортового редуктора на разность углового ускорения коленчатого вала двигателя при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне без груза и углового ускорения коленчатого вала двигателя при полностью выжатом акселераторе при свободном разгоне с грузом.
Новизна заключается в том, что крутящий момент двигателя колесного транспортного средства определяется по динамике угловых ускорений коленчатого вала двигателя колесного транспортного средства при его разгоне по горизонтальной поверхности на конкретной передаче с грузом и без него.
На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа определения крутящего момента двигателя колесного транспортного средства.
Двигатель внутреннего сгорания 1 через сцепление 2, коробку перемены передач 3, главную передачу 4, бортовые редукторы 5 соединен с ведущими колесами 6.
Реализуется предлагаемый способ определения крутящего момента двигателя транспортного средства следующим образом.
ш
α
гр
Полагая, что ДВС через кинематическую схему должен сообщать механическую энергию, необходимую для раскрутки четырех колес, каждое из которых имеет радиус с учетом деформации шины r и на каждое из которых в первом приближении приходится по 1/4 массы автомобиля с водителем М и массы М груза (в случае конкретного автомобиля и его загрузки это соотношение принимает другие значения), необходимо определение приведенного к оси вращения коленчатого вала момента инерции.
дв
к
α
к
ш
Согласно (Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 440 с.) приведенный момент инерции системы вращающихся масс есть момент инерции системы, состоящих только из элементов, вращающихся с угловой скоростью вала двигателя ω, но обладающих запасом кинетической энергии, равным запасу кинетической энергии действительной системы. Из условия неизменности кинетической энергии следует, что для системы, состоящей из соединенных через зубчатые передачи ДВС и вращающихся с угловой скоростью ω четырех колес, обладающих с учетом трения качения по поверхности и трения скольжения в опорах суммарным моментом инерции , с учетом скорости движения автомобиля V=ωr и полагая пренебрежимо малыми, по сравнению с остальными, действие воздушного сопротивления движению
mp
где J(ω) - приведенный к оси вращения коленчатого вала момент инерции агрегатов трансмиссии.
Искомый приведенный момент инерции системы:
КПП
ГП
БР
Передаточное отношение между ДВС и ведущим колесом равно произведению передаточного отношения коробки перемены передач (КПП) k, передаточного отношения главной передачи (ГП) k и, в случае наличия бортового редуктора (БР), передаточного отношения БР (k).
Тогда (2) можно представить в виде:
Зависимость крутящего момента на ведущих колесах от частоты вращения коленчатого вала двигателя, выраженная через угловые ускорения коленчатого вала и приведенный к оси вращения коленчатого вала момент инерции вращающихся масс транспортного средства, определяется:
Расчетное уравнение крутящего момента при разгоне автомобиля с водителем при работе двигателя по внешней характеристике (акселератор нажат до упора):
1
где ε(ω) - угловое ускорение коленчатого вала двигателя при разгоне автомобиля только водителем.
Расчетное уравнение крутящего момента при разгоне автомобиля с водителем и грузом при работе двигателя по внешней характеристике (акселератор нажат до упора):
2
гр
где ε(ω) - угловое ускорение коленчатого вала двигателя при разгоне автомобиля с водителем и грузом массой М.
Приравнивая (5) и (6), определяем сумму:
Подставляя (7) в (5), строим характеристику крутящего момента на ведущих колесах:
Подставляя (7) в (6), строим характеристику крутящего момента на ведущих колесах:
1
2
Таким образом, зная передаточные числа коробки перемены передач, главной передачи, бортового редуктора, радиус колеса с учетом деформации шины, массы груза и измеряя угловые ускорения коленчатого вала при разгоне колесного транспортного средства без груза ε(ω) и с грузом ε(ω), определяют крутящий момент двигателя колесного транспортного средства.
Предлагаемый способ определения крутящего момента двигателя колесного транспортного средства позволяет значительно сократить затраты на диагностическое оборудование и диагностические работы при сохранении на высоком уровне точности измерений.