Определение нагрузки для стендовых испытаний бензинового двигателя в условиях, приближенных к реальным

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 08.02.2017 2017-02-08

Статья просмотрена: 316 раз

Библиографическое описание:

Литвинов, П. В. Определение нагрузки для стендовых испытаний бензинового двигателя в условиях, приближенных к реальным / П. В. Литвинов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 6 (140). — С. 55-61. — URL: https://moluch.ru/archive/140/39377/ (дата обращения: 29.08.2021).

В статье рассмотрено использование методики расчёта разгона автомобиля и имитация данного разгона в условиях стендовых испытаний бензиновых двигателей. Рассмотрены возможные варианты нагрузки, произведён примерный расчёт, представлены данные для дальнейших исследований.

Ключевые слова: расчёт разгона, бензиновый двигатель, параметры, ARDC

При развитии современного двигателестроения большое внимание уделяется испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Перед конструктором стоит задача, заключающаяся в условиях испытания, приближенных к реальным. В работах [1] указано использование европейского цикла NEDC для испытаний. Однако, многие критикуют данный цикл за недостоверность, в частности разгон до 50 км/ч, согласно данной методике длится 26 секунд [2, 3]. Поэтому были рассмотрены различные методики определения расхода топлива. Среди них была выбрана методика, разработанная в РФ, получившая название ARDC (Autoreview Driving Cycle), представленная на рисунке 1.

Рис. 1. Методика определения расхода топлива ARDC

В данной методике учитываются не только быстрый разгон, но и движение в городском режиме, в том числе в пробках, образующих ряд разгона и старта на участках рисунка 1. Подробнее преимущества данной методики были описаны в работах [2, 3].

Основываясь на цикле ARDC, была составлена методика расчёта разгона автомобиля, имитируемого в условиях стендовых испытаний [4]. Расчёт проводился при помощи программы Microsoft Excel.

Исходные данные для расчёта следующие:

− тип транспортного средства: микроавтобус;

− максимальная мощность двигателя: N_emax = 90 кВт;

− коэффициент коррекции мощности двигателя: K_p = 0.9;

− угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности: ω_n = 418,879 рад/с;

− максимальная угловая скорость двигателя: ω_max = 452,389 рад/с;

− минимальная угловая скорость двигателя: ω_min = 90,478 рад/с;

− среднестатистические коэффициенты, входящие в формулу для расчёта мощности двигателя: a = b = c = 1;

− суммарная сила тяжести транспортного средства: G_a = 34335 Н;

− КПД трансмиссии: η_m = 0,9;

− радиус качения колеса: r_k = 0,3697 м;

− постоянные коэффициенты, входящие в формулу для определения коэффициента учёта вращающихся масс: σ₁ = 1,04, σ₂ = 0,05;

− передаточное число раздаточной коробки: i_рк = 1;

− передаточное число главной передачи: i = 5,125;

− фактор обтекаемости: kF = 0,272 Н·с 2 /м 2 ;

− коэффициент сопротивления качению: f = 0,0125;

− уклон дороги: i = 0;

− число ступеней в коробке передач, на которых осуществляется разгон: m = 5;

Определение окружной силы на каждой передаче.

Угловую скорость двигателя выражаем через линейную скорость автомобиля:

(1)

Результаты расчёта угловой скорости сведены в таблицу 1

Угловая скорость врад/с

ω_e для i-той передачи

Значение

По формуле Р. С. Лейдермана, находим момент двигателя:

(2)

Результаты расчета момента двигателя сведены в таблицу 2.

Момент двигателя

М_е для i-той передачи*

Значение

Окружная сила на каждой передачи:

(3)

Результаты расчёта окружной силы сведены в таблицу 3.

Окружная сила двигателя

P_k для i-той передачи*

Значение

*Окружная сила в Н

Определение сил сопротивления.

Из формул 2 и 3 выразим:

(4)

(5)

(6)

Силы суммарного дорожного сопротивления (P_ψ) и сопротивления воздуха (P_w) выразим:

(7)

(8)

(9)

(10)

Результаты расчётов приведены в таблице 4.

Выражение сил сопротивления

-P_ψ-P_w для i-той передачи*

Значение

*Силы сопротивления в Н

Определение ускорения.

Ускорение автомобиля при разгоне определяется по формуле:

(11)

где δ — коэффициент учёта вращающихся масс.

Учитывая преобразования в формулах (4) — (10) ускорения автомобиля будет равно:

(12)

Коэффициент учёта вращающих масс определяют по эмпирической формуле:

(13)

Значения коэффициента учёта вращающихся масс для каждой передачи приведены в таблице 5.

Коэффициент учёта вращающихся масс

δ для i-той передачи

Значение

(14)

(15)

(16)

(17)

Значения данных показателей сведены в таблицу 6.

Значения показателей для выражения ускорения

Передача

A’

B’

C’

Учитывая формулы 15–17 ускорение будет равно:

(18)

Время разгона в интервалах изменения скорости ΔV определяется по формуле:

(19)

(20)

Значения данных параметров сведены в таблицу 7.

Значения времени разгона ипути

Передача

∆t, с

∆S, м

В момент переключения передач происходит замедление вращения двигателя:

(21)

где δ’ = σ₁ — коэффициент учёта вращающихся масс при переключении передач.

Падение скорости за время переключения для каждой передачи составит:

Читать еще: Что это дать просраться двигателю

(22)

Путь, пройденный за это время, составит:

(23)

Среднее значение ΔS_п при проверке должно быть приблизительно равно ΔS_п`.

(24)

Значения замедления вращения двигателя, атакже скорость ипуть, пройдённые за это время

Передача

j_п, м/с 2

ΔV_п, км

ΔS_п, м

По формуле (2.18) произведём вычисление ускорение автомобиля, и результаты вычислений занесём в таблицу 9.

Ускорение автомобиля

Ускорения для i-той передачи

Значение, м/с 2

Одной из главных характеристик, позволяющих судить о затратах мощности автомобиля, потребной для преодоления сопротивлений при его движении является мощностной баланс. В данной работе мощностной баланс определяется для нахождения нужного крутящего момента, чтобы воспроизвести устройством нагрузку двигателя, имитирующую параметры автомобиля ГАЗ-32213–288 («Газель-Бизнес»).

Для наглядности методики расчёт будет производиться для третьего участка графика, изображённого на рисунке 2.

Рис. 2. График разгона автомобиля с выбранным участком для расчёта

Скорость автомобиля примем равной 57 км/ч, взяв за основу выделенный участок цикла ARDC на рисунке 3. Массу автомобиля примем равной 3500 кг, что соответствует параметрам ГАЗ-32213–288 («Газель-Бизнес») при полной загрузке.

Рис. 3. Методика ARDC с выбранным участком для расчёта

Определим мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления качению колёс:

(25)

Для определения мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления воздуха, примем C_x = 0,025. Отсюда:

(26)

Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъёму, рассчитывается по формуле:

(27)

поскольку на заданном участке подъёма не имеется, то мощность в данном случае будет равна нулю.

Мощность, затрачиваемая на преодоление инерции:

(28)

Мощностной баланс будет равен

(29)

Переведём лошадиные силы в киловатты:

(30)

Крутящий момент для данной мощности, рассчитанный по методикам, описанным в работах [5] будет равен 212,2.

Из этого следует, что частота вращения двигателя должна быть равна 2925 об/мин, что создаст нужную нагрузку на коленчатом валу двигателя.

Вывод. Расчёты показали, что применение данной методики при стендовых испытаниях позволит приблизить условия испытания двигателя к реальным. Методика ARDC, описанная в данной и предыдущих работах позволит точнее определять затрачиваемые ресурсы на испытания и проводить их в точности с принципами эксплуатации современных автомобилей.

1. Салова Т. Ю., Боровиков А. В., Сивов А. А. Исследование показателей работы нейтрализаторов оксида азота бензинового двигателя 4Ч9,2/8,6 в условиях городского цикла // Технико-технологические проблемы сервиса. 2012. № 4(22). С. 6–9.

2. Ведрученко В. Р., Литвинов П. В. Анализ требований к нормативам выбросов вредных веществ // Архитектура, строительство, транспорт [Электронный ресурс]: материалы Международной научно-практической конференции. — Омск: СибАДИ, 2015. — С. 970–976 (дата обращения 17.01.2017).

3. Литвинов П. В. Анализ и применение методик определения расхода топлива / Пути совершенствования системы ремонта военных гусеничных и колесных машин. Материалы научно-практической конференции научного общества курсантов Омского автобронетанкового инженерного института и студентов вузов (военных кафедр) г. Омска // ОАБИИ. — Омск, 2015. — C. 99–104.

4. Расчёт параметров обгона: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / Сост. С. А. Назарко; СибАДИ. — Омск, 1988. — 30 с.

Колчин А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учебное пособие / А. И. Колчин, В. П. Демидов. — 4-е изд., стер. — М.: Высшая школа, 2008. — 496 с.

Добро пожаловать на Украинский Опель Омега клуб

Добро пожаловать в Украинский Омега Клуб,клуб поклонников автомобилей OPEL OMEGA!

Для того чтобы в полной мере использовать все возможности форума, Вам нужно зарегистрироваться, это не займет много времени. После регистрации Вы сможете :

Создавать новые темы ,отвечать пользователям,просматривать и скачивать фото
Подписываться на темы и разделы форума
Вы получите вашу собственную страницу профиля и сможете завести новых друзей
Отправлять личные сообщения другим пользователям.

Приятного вам общения на нашем форуме.

Сигнал нагрузки двигателя: что это и с чем его едят?

Авторизуйтесь для ответа в теме

#1 Listig

Группа: Пользователи

Сообщений: 3 224
89 благодарностей

Регистрация: 08.07.13

Возраст: 31

Имя: Максим
Страна:
Город Киев/Житомирская обл.
Авто: ООА ’90 C30XEI EVO 500
OOA ’87 C20NE Sedan
OOA ’89 C30SE Sedan

После самстоятельной диагностики своего двигателя и Мотроника 4.1 получил некоторые данные.

Двигатель работает вроде ровно, но моментальный расход большой. Проблема вот в чем: в списке данных ЭБУ нашел такую вещь как «сигнал нагрузки двигателя» в миллисекундах. По программе норма для МКПП и для этого двигателя — 1.6-2.4 мс, а у меня 2.6-2.8, иногда поднималось до 3 мс. Вопрос: что это за сигнал такой, и может ли он влиять на то, что у меня увеличенное время впрыска?

Читать еще: Двигатель 41790в технические характеристики

Скрины с диагностики:

Наверх
Имя или Цитата

#2 ПРОФАЙЛ УДАЛЕН

Группа: Администраторы

Сообщений: 15 749
599 благодарностей

Регистрация: 11.07.12

Возраст: Н/В

Имя: Александр
Страна:
Город РОВНО
Авто: КРУЗАК ДЛЯ БЕДНЫХ 🙂
НОМЕР ТОТ ЖЕ .

Увеличенное время впрыска может зависить от не правильной работы расходомера , расходомер попробуй подкинуть другой или почитай данные расходомера на другом авто.

Лямбда тоже влияет на время впрыска .

Наверх
Имя или Цитата

#3 Listig

Автор темы

Группа: Пользователи

Сообщений: 3 224
89 благодарностей

Регистрация: 08.07.13

Возраст: 31

Имя: Максим
Страна:
Город Киев/Житомирская обл.
Авто: ООА ’90 C30XEI EVO 500
OOA ’87 C20NE Sedan
OOA ’89 C30SE Sedan

Показания расходомера в норме, показания лямбды тоже в норме — 480-500 мВ это данные для правильной смеси. Расходомер подкидывали другой, с ним и показания данных те же, и работает двигатель так же.

Вопрос по времени впрыска будем решать чуть позже, когда выравняем давление топлива в рампе (сейчас пережата топливная трубка от бака к насосу), тут вопрос стоит что за сигнал такой — «сигнал нагрузки двигателя».

Погуглил по инету, такой сигнал чуть ли не в каждой машине в диагностических отчетах есть, вот только никто не пишет — как он считается (или с чего читается) и для чего нужен.

Наверх
Имя или Цитата

#4 Listig

Автор темы

Группа: Пользователи

Сообщений: 3 224
89 благодарностей

Регистрация: 08.07.13

Возраст: 31

Имя: Максим
Страна:
Город Киев/Житомирская обл.
Авто: ООА ’90 C30XEI EVO 500
OOA ’87 C20NE Sedan
OOA ’89 C30SE Sedan

Отвечу сам себе. Вот что удалось нарыть в буржуйских интернетах:

Motronic needs exactly three things to calculate LOAD.
1) A signal from the air meter, normalized to «Q» airflow in kg/hr
2) A measure of current engine rpm «n»
3) A programmed injector size constant «Ki» (K sub eye)
LOAD aka Tl (Tee sub ell) is calculated as:
Tl = Q / (n * Ki)
LOAD is not just a representation of cylinder filling, but the theoretical Injector Time Open (Ti, Tee sub eye) needed to reach stoich (Lambda= 1) with the current injector setup assuming that the motor is «perfect».

Мотронику нужны ровно три параметра для вычисления нагрузки на двигатель:

1) сигнал с ДМРВ приведенный к «Q» — килограмм/час

2) «n» — текущая скорость вращения коленвала

3) запрограммированная постоянная величина форсунки «Ki» (пропускная способность форсунки, обычно постоянная, меняться она может только если форсунка забита).

Нагрузка на двигатель — Tl — вычисляется по формуле:

Нагрузка на двигатель это не только степень наполнения цилиндра, но и еще теоретическое время впрыска Ti необходимое для приготовления стехиометрической смеси (идеальной топливно-воздушной смеси, при которой окислителя ровно столько, сколько необходимо для полного окисления горючего — при этом лямбда будет = 1 — это идеальные условия сгорания топлива) при текущей настройке форсунок, при этом считается, что двигатель находится в «идеальном состоянии».

Напишите, кто знает, правильно ли я понял, что сигнал нагрузки двигателя, это время впрыска форсунок, которое должно быть при текущих показателях.

Нормативные показатели работы узлов и агрегатов двигателя

Опции темы

Подписаться на эту тему…

Поиск по теме

Нормативные показатели работы узлов и агрегатов двигателя

Думаю, что уже и тут есть люди, которые пользуются программами и шнурками, работающими по к-line с одного сайта (не буду упоминать дабы не рекламить), для диагностики своих железных коней в условиях гаража.
Так вот интересно было бы собрать информацию по нормативам показателей, а то некоторые показатели выдаются, а какая у них норма не понятно.

Думаю, что была бы тема важна.

Ну или дайте лог файл с двигателя 7А :))

ну например
001 0101 Индикатор Check Engine Выкл
002 0101 Количество ошибок ECU 0,000 шт
004 0104 Расчетная нагрузка на двигатель 28,24 %
005 0105 Температура охлаждающей жидкости 80,00 °С
006 0106 Кратковременная топливная коррекция. Банк 1 1,530 %
007 0107 Долговременная топливная коррекция. Банк 1 -6,280 %
011 010B Абсолютное давление во впускном коллекторе 28,00 кПа
012 010B Расход воздуха на впуске (расчет по MAP) 3,036 гр/сек
013 010B Расход топлива мгновенный (расчет по MAP) 922,5 мл/час
014 010B Расход топлива мгновенный (расчет по MAP) 0,000 л/100км
015 010C Обороты двигателя 707,0 об/мин
016 010D Скорость автомобиля 0,000 км/час
017 010E Угол опережения зажигания 15,00 °
018 010F Температура воздуха на впуске 10,00 °C
022 0111 Положение дросельной заслонки 12,94 %
023 0114 U датчика кислорода №1. Банк 1 0,625 В
024 0114 Кратковременная топливная коррекция по датчику №1. -0,032 %
067 0136 O2S3_WR_lambda: Equivalence Ratio 0,000 %
068 0136 O2S3_WR_lambda: Current -128,0 мА
084 0143 Absolute load value 5039 %

Читать еще: Что такое восьми клапанный двигатель

Последний раз редактировалось Джек-потрошитель; 28.12.2010 в 05:35 .

Да и с двигателя 3S-FE тоже не помешает :))

Мертвый датчик кислорода 4А-ФЕ авенсис 99

Дата: 26.12.2010 Время: 17:28:36

Автомобиль: Протокол Toyota (ISO-14230)
Тип ECU: Powertrain (двигатель, коробка)
Кадр параметров реального времени

001 0101 Индикатор Check Engine Выкл Бит
002 0101 Количество ошибок ECU 0,000 шт
003 0103 Топливная система, статус Разомкнута, нагрузка —
004 0104 Расчетная нагрузка на двигатель 30,20 %
005 0105 Температура охлаждающей жидкости 91,00 °С
006 0106 Кратковременная топливная коррекция. Банк 1 -0,032 %
007 0107 Долговременная топливная коррекция. Банк 1 3,873 %
011 010B Абсолютное давление во впускном коллекторе 30,00 кПа
012 010B Расход воздуха на впуске (расчет по MAP) 3,724 гр/сек
013 010B Расход топлива мгновенный (расчет по MAP) 1252 мл/час
014 010B Расход топлива мгновенный (расчет по MAP) 0,000 л/100км
015 010C Обороты двигателя 852,3 об/мин
016 010D Скорость автомобиля 0,000 км/час
017 010E Угол опережения зажигания 3,500 °
018 010F Температура воздуха на впуске 25,00 °C
022 0111 Положение дросельной заслонки 9,412 %
024 0114 U датчика кислорода №1. Банк 1 0,480 В
025 0114 Кратковременная топливная коррекция по датчику №1. Банк 1 -0,032 %
212 01E1 Количество ошибок ECU по моде 13 0,000 шт
213 01E1 Количество ошибок ECU по моде 07 0,000 шт
217 01E4 Длительность импульса открытия форсунки 2,940 мс
218 01E4 Расход топлива мгновенный (расчет по Tфорсунки) 1052 мл/час
219 01E4 Расход топлива мгновенный (расчет по Tфорсунки) 0,000 л/100км
221 01E6 Idle Air Control Duty Ratio 30,11 %
228 01E8 Дросельная заслонка полностю закрыта Вкл Бит

M73 и параметр нагрузки

Добро пожаловать на ChipTuner Forum.

Опции темы

Версия для печати

LENID

Ральников

LENID

Ральников

demos

Аркадий

Дело было в диагностической программе. Вот данные снятые программой диагностики ВАЗ (первое число холостые обороты, второе при 3000 об/мин):

TMOT;Температура охлаждающей жидкости;°C; 88,5; 96
TANS;Температура впускного воздуха;°C; 46,5; 50
UB;Напряжение бортовой сети;В; 13,6; 13,5
WDKBA;Положение дроссельной заслонки;%; 0; 2
NMOT;Частота вращения коленчатого вала;об/мин; 760-800; 3000
ML;Массовый расход воздуха;кг/час; 9,7-10,1; 27
ZWOUT;Угол опережения зажигания;°п.к.в; 8-10; 42
RL;Параметр нагрузки;%; 22,9; 16
TI;Длительность импульса впрыска топлива;мсек; 4,3; 3,4
MOMPOS;Текущее положение регулятора холостого хода;шаг; 45-49; 100
DMDVAD;Параметр адаптации регулировки холостого хода;%; 3; 3
USVK;Сигнал датчика кислорода;В; 0,10-0,80; 0,1-0,8
FR;Коэффициент коррекции времени впрыска топлива по сигналу ДК; 1 1,05
TATEOUT;Коэффициент заполнения сигнала продувки адсорбера;%; 25; 90
LUMS;Неравномерность вращения коленвала;об/сек2; 3,5; 2,9
FZABG;Счетчик пропусков зажигания, влияющих на токсичность; 0 0
VSKS;Мгновенный расход топлива;л/час; 0,8-1; 2,5
FRA;Мультипликативная составляющая коррекции самообучения; 0,98; 98
RKAT;Аддитивная составляющая коррекции самообучения;%; -1,41; -0,98

Все параметры в норме, кроме УОЗ при 3000 оборотов. (Может дело в 92 бензине??

demos

. вопрос модератору: почему всё смешалось в одной теме.

1) Диагностика М73 организована через протокол БОШ М7.9.7, поэтому при диагностики М73 часть параметров пришлось формировать расчётным путём. Полного соответствия нет и поэтому к таким параметрам как: RL, FRA, адаптация ШД и т.д. и т.п. нужно относится философски.

2) «Заглохание при подъезде к перекрёстку» на М73 обусловлено следующим:
в тот момент, когда вы подъзжаете к перекрёстку на передаче и при этом слегка нажимаете на дроссель (до 2%), то система идентифицирует режим регулирования хх. (см. бит хх)
Т.к. трансмиссия, в этот момент, не отсоеденена от двигателя и подкручивает через колёса двигатель (а значит текущие обороты будут выше заданных), то система «посадит» ШД в 0(ноль).
Когда с «посаженным» ШД вы начинаете выжимать сцепление, то в вашем распоряжении воздух только тот, что идёт через перетечки на ДЗ, а его бывает недостаточно, чтобы в этот момент не заглохнуть.

Отсюда 2 вывода:

— в системе управления не предусмотрена функция ограничения min значения ШД (хотя, даже при имеющемся алгоритме «криво» калибровками это ,всётаки, можно организовать);
— в сложившейся ситуации, можно накрутить упор под дроссель, чтобы увеличить перетечки через ДЗ, но нельзя уходить за значения выше 0,7 вольта (по АЦП).

в качестве рекомендации: после того как вы завели двигатель советую поработать не менее 10 сек. на хх. Это требуется для проведения первой адаптации перетечек на дросселе.