Спосіб визначення ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна автомобіля

Реферат: Спосіб визначення ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна автомобіля полягає в тому, що при складанні автомобіля на конвеєрі, при мінімальній частоті холостого ходу двигуна, миттєво збільшують подачу палива до максимального значення й, при досягненні номінальної частоти обертання колінчатого вала, вимірюють кутове прискорення півосей з навантажувальними елементами, які не мають контакту з поверхнею. Ефективний крутний момент і ефективну потужність двигуна автомобіля визначають перемножуванням ефективною крутного моменту й кутової швидкості вала двигуна, за результатами раніше проведеного вибігу трансмісії й двигуна із установленими на півосях зазначених махових мас. UA 77838 U (12) UA 77838 U UA 77838 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до транспортної техніки, а саме - до способів перевірки технічного стану транспортних засобів. Відомий спосіб визначення ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння, який полягає в тому, що в умовах експлуатації, при мінімальній частоті обертання вала на холостому ходу двигуна, миттєво збільшують подачу палива до максимального значення. А по досягненню номінальної частоти обертання вала двигуна, вимірюють кутове прискорення колінчатого вала. При цьому рейку паливного насоса фіксують у положенні, що відповідає заданій частоті обертання вала двигуна. При досягненні цієї величини вимірюють кутове прискорення колінчатого вала двигуна для того, щоб по перевищенню значення прискорення й моменту інерції вала двигуна визначити крутний момент двигуна при заданому режиму, а потужність двигуна визначають множенням крутного моменту на задану частоту обертання колінчатого вала двигуна [Патент № 2266527, Кл. G01L 3/24; G01М 15/00, 2005. Аналог]. Недолік способу - труднощі визначення потужності двигуна, установленого на транспортному засобі, оскільки неможливо точно виміряти кутову швидкість колінчатого вала двигуна через вплив втрат па тертя в трансмісії. Крім цього, відсутні точні значення наведеного моменту інерції трансмісії транспортного засобу. Відомий спосіб визначення ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна автомобіля, що полягає в тому, що при складанні автомобіля на конвеєрі, при мінімальній частоті холостого ходу двигуна, миттєво збільшують подачу палива до максимального значення й, при досягненні номінальної частоти обертання колінчатого вала, вимірюють кутове прискорення півосей з навантажувальними елементами, а потім диференціюють кутову швидкість і визначають ефективний крутний момент за результатами раніше проведеного вибігу, наведеного до навантажувальних елементів півосей моменту інерції обертових мас двигуна й трансмісії, моментів сухого й рідинного тертя в трансмісії, після чого визначають потужність двигуна перемножуванням ефективного крутного моменту на кутову швидкість вала двигуна [Патент України № 69235, Кл. G01L 3/24 (2006.01); G01М 17/00. Найближчий аналог]. У цьому аналогу як навантажувальні елементи півосей є ведучі колеса автомобіля, що не мають контакту із поверхнею, які знімають з фланців півосей і встановлюють на них при кожному вимірі. У результаті цього з'являється можливість виміру потужності двигуна, установленого на транспортному засобі, але точність виміру ефективної потужності двигуна недостатня через те, що попередній вибіг трансмісії й двигуна здійснюють двічі, із установленими ведучими колесами й без них, а значення моменту інерції ведучих коліс визначають по довіднику. Як відомо, величина моменту інерції колеса може змінюватися в широких границях внаслідок різного зношування протектора, неоднорідності матеріалу шин й широких допусків на розміри шин. Неточність виміру моментів інерції ведучих коліс знижує точність визначення ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна. Технічна задача корисної моделі - підвищення точності визначення ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна при діагностуванні автомобіля в стаціонарних умовах. Технічний результат - підвищення точності діагностики технічного стану транспортного засобу. Технічну задачу й результат досягаються таким чином. При визначенні ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна при складанні автомобіля на конвеєрі, при мінімальній частоті холостого ходу, миттєво збільшують подачу палива до максимального значення. При досягненні номінальної частоти обертання колінчатого вала, вимірюють кутове прискорення півосей з навантажувальними елементами. Потім диференціюють кутову швидкість і визначають ефективний крутний момент за результатами раніше проведеного вибігу, а також наведеною до навантажувальних елементів півосей моменту інерції обертових мас двигуна й трансмісії, моментів сухого й рідинного тертя в трансмісії. Після цього визначають потужність двигуна перемножуванням ефективного крутного моменту на кутову швидкість вала двигуна. Новим є те, що на півосі як навантажувальні елементи встановлюють махові маси, які не контактують із поверхнею й мають точно певні моменти інерції ведучих коліс. Здійснюють раніше проведений вибіг трансмісії й двигуна із приєднаними й від'єднаними від півосей маховими масами. Ефективний крутний момент і ефективну потужність двигуна автомобіля визначають перемножуванням ефективного крутного моменту за результатами раніше проведеного вибігу трансмісії й двигуна (із установленими на півосях зазначеними маховими масами) і кутової швидкості вала двигуна. Ознаки корисної моделі необхідні й достатні для здійснення способу й досягнення технічного результату. 1 UA 77838 U 5 10 15 20 25 30 Причинно-наслідковий зв'язок нових ознак і результату, що досягається, полягає в наступному: - установлення на півосях як навантажувальних елементів махових мас, дозволило усунути неточність моментів інерції ведучих коліс (використовуваних як навантажувальні елементи в прототипі), які встановлюють на автомобілі при складанні на конвеєрі; - проведення попереднього вибігу трансмісії й двигунами із приєднаними й від'єднаними від півосей маховими масами, дозволило уточнити розрахунок наведеного моменту інерції обертових мас трансмісії й двигуна, а також моментів сухого й рідинного тертя в трансмісії та визначати ефективний крутний момент й ефективну потужність двигуна автомобіля; - перемножування ефективного крутного моменту на кутову швидкість вала двигуна за результатами раніше проведеного вибігу трансмісії й двигуна із установленими на півосях зазначеними маховими масами, дозволило більш точно визначити наведений момент інерції обертових мас трансмісії й двигуна, моментів сухого й рідинного тертя в трансмісії й уточнити величину ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна. На кресленні показаний вимір ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна автомобіля з установкою на фланцях півосей як навантажувальних елементів махових мас. Для визначення ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна автомобіля до фланців півосей приєднують фланці карданних валів 1, які утворюють глуху муфту 2. Карданні вали 1 приводять в обертання датчики кутової швидкості 3, які пов'язані з ними через пружні муфти 4. До зубчастих муфт 5, закріплених на валах 1, приєднують із можливістю від'єднання від зазначених валів махові маси 6. Гальма 7 загальмовують махові маси 6 при від'єднанні їх від карданного вала 1. Датчиком кутової швидкості 3 подають сигналу к на комп'ютер (не показаний). Запускають двигун автомобіля 8, прогрівають його до нормальної робочої температури води й масла й установлюють мінімальну частоту обертання вала двигуна, потім миттєво збільшують подачу палива й розганяють трансмісію й півосі заднього мосту до заданої кутової швидкості к й виключають двигун, наприклад, припиненням подачі палива, вимиканням зчеплення або переходом на нейтральну передачу в коробці передач. Комп'ютер із кроком t  t  t1 знімає з датчиків 3 кутові швидкості значення швидкостей 2 к1(t1) і к 2 ( t 2 ) . Ці значення диференціюємо в комп'ютері й одержуємо значення d к 2 . dt Становимо рівняння динаміки обертового руху при вибігу  (Iпр  Iк )  к  K 0  K 1к , dк1 й dt (1) де Iпр - наведений момент інерції трансмісії автомобіля 8; 35 40 Iк - сумарний момент інерції двох махових мас 6;  к ;к - кутова швидкість і кутове прискорення зважених махових мас 6. K 0 - момент опору в трансмісії, обумовлений силами сухого тертя й наведений до махових мас 6; K 1 - коефіцієнт пропорційності між моментом грузлого (рідинного) тертя в трансмісії, наведений до махових мас 6, і їхнім кутовим швидкостям. Розділивши ліву й праву частину (1) на Iпр , одержимо рівняння парціальних прискорень K0 K1  к . Iпр  Iк Iпр  Iк Для моментів часу t1 й t 2 ( t 2 - t1 =t - крок часу). K0 K1   к1( t 1 )   I  I  I  I к1( t 1 ); пр к пр к   K0 K1  ( t )     к 2 ( t 2 ).  к2 2 Iпр  Iк Iпр  Iк   к   2 (2) (3) (4) UA 77838 U Вирішуючи систему двох рівнянь із двома невідомими, визначимо   K0  ( t )  к 2 ( t 2 )  к1( t 1 )  к 2 ( t 2 )  к1 1  A 1; Iпр  2Iк к 2 ( t 2)  к1( t 1 ) (5)   K1  ( t )  к 2 ( t 2 )  к1 1  A 2. (6) Iпр  2Iк к 2 ( t 2 )  к1( t 1 ) Одержуємо масив значень A 1 і A 2 при послідовному по парному складанні й рішенні рівнянь (3) і (4) по формулах (5) і (6). Середнє значення параметрів A 1 і A 2 A1  1 n  A 1i ; n i 1 (7) 1 n (8)  A 2i . n i 1 Число реалізацій залежностей від часу Твиб вибігу й кроку часу t Т n  в иб . (9) t Крок часу t необхідно вибирати таким чином, щоб у межах цього кроку можна було зробити малі кроки  для чисельного диференціювання кутової швидкості к. Для того, щоб розділити параметри K 0 й Iпр , а також K 1 і Iпр необхідно провести другий цикл вибігу трансмісії A2  5 10 автомобіля 8, але при цьому необхідно за допомогою зубчастої муфти 5 від'єднати махові маси 6, при цьому датчик 3 кутової швидкості з'єднаний безпосередньо з віссю фланця провідної півосі. Рівняння (3) і (4) у цьому випадку буде мати вигляд K0 K1  ' ' ' '  (10) к1( t 1 )   I  I  2I  I  I  2І к1( t 1 ); пр к м пр к м   K0 K1 ' ' ( t ' )    к2 2  к 2 ( t '2 ); (11)  Iпр  Iк  2Iм Iпр  Iк  2Ім  де Iм - момент інерції маховика. Рішення рівнянь (10) і (11) маємо у вигляді; (12)  ' K1 ' ( t ' )  к 2 ( t '2 )  к1 1  B2; . ' ' ' ' Iпр  Iк  2Iм к 2 ( t к 2 )  к1( t 1 )  K0 I  I  A 1;  пр к  K0   В1; Iпр  Iк  2Ім  й (13) (14)  K1 I  I  A 2 ;  пр к  K1   В2;  Iпр  Iк  2Ім  (15) Рішення систем рівнянь (14) і (15) маємо в наступному вигляді: 2Ім Iпр  Ік  ; А1 1 В1 K0  2Ім 1 1  В1 А1 ; K1  A 2 (Iпр  Ік )  (16) (17) 2Ім А 2 . А1 1 В1 (18) 3 UA 77838 U Визначивши параметри Iпр , K 0 , K 1 можна діагностувати двигун, визначивши ефективний крутний момент і ефективну потужність. Для цього склали рівняння динаміки розгону махових мас 6 при максимальній (до упору педалі) подачі палива.  (Iпр  Iк )к  Ме u 0 uк  K 0  K 1к , (19) 5 де Me - ефективний крутний момент двигуна; u 0 - передаточне число головної передачі; u к - передаточне число коробки передач. Звідси знаходимо ефективний крутний момент i ефективну потужність двигуна  (Iпр  Iк )к  K 0  K 1к , Me  u 0 uк 10 (20) 2 (21)  Ne  Me e  Me к u0uк  (Іпр  Ік )к к  K 0 к  K1к . Спосіб дозволяє більш точно проводити комп'ютерний вимір ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна в умовах виробництва за рахунок використання замість ведучих коліс махових мас, що мають постійні моменти інерції. Він може знайти застосування в навчальному процесі, а також у центрах сервісного обслуговування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 Спосіб визначення ефективного крутного моменту й ефективної потужності двигуна автомобіля, який полягає в тому, що при складанні автомобіля на конвеєрі, при мінімальній частоті холостого ходу двигуна, миттєво збільшують подачу палива до максимального значення й, при досягненні номінальної частоти обертання колінчатого вала, вимірюють кутове прискорення півосей з навантажувальними елементами, які не мають контакту з поверхнею, а потім диференціюють кутову швидкість і визначають ефективний крутний момент за результатами раніше проведеного вибігу, наведеного до навантажувальних елементів півосей моменту інерції обертових мас двигуна й трансмісії, моментів сухого й рідинного тертя в трансмісії, після чого визначають потужність двигуна перемножуванням ефективного крутного моменту на кутову швидкість вала двигуна, який відрізняється тим, що на півосі як навантажувальні елементи встановлюють махові маси з точно певним моментом інерції ведучих коліс, здійснюють попередній вибіг трансмісії й двигунами із приєднаними й від'єднаними від півосей маховими масами, а ефективний крутний момент і ефективну потужність двигуна автомобіля визначають перемножуванням ефективною крутного моменту й кутової швидкості вала двигуна, за результатами раніше проведеного вибігу трансмісії й двигуна із установленими на півосях зазначених махових мас. 4 UA 77838 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5