ПЕРЕЙТИ К НАЧАЛУ СТРАНИЦЫ
Интернет магазин запчастей: +7 (495) 984 3220
Адреса доставки запчастей

Москва, Ленинградский проспект, 64, институт МАДИ


Московская область, Ленинградское ш. 34-й км. Полигон МАДИ

Поиск запчастей

Код запчасти:

Сортировать:   


Вход в магазин

Логин:

Пароль:


Ремонт и обслуживание


Каталоги запчастей


Свежие темы форума



Новости



Результаты опроса по BMW
Сколько Вы тратите на обслуживание своего в год?
Какой расход масла у Вашего авто?
Сколько лет Вашему авто?
С какой периодичностью (по пробегу) Вы обслуживаете свое авто?
Перейти на главную страницу сайта


ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ДАННЫХ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ИНДИЦИРОВАНИИ ДВС. Часть 2

28 июня 2019

И.А. Долгов, к.т.н. / А.В. Александров, к.т.н., ст. преп. Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

ВЛИЯНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ГРАФИКИ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ

На рис. 6 представлены частота вращения и угловое ускорение коленчатого вала при работе двигателя под нагрузкой (автомобиль движется по дороге) на двух различных скоростных режимах. На низкой частоте вращения (рис. 6а) ускорение коленчатого вала в целом отражает крутящий момент от газовых сил. Но при повышении частоты вращения (рис. 6б) на графике ускорения начинают прослеживаться периодические колебания. Чем выше частота вращения, тем интенсивнее эти колебания. Скорее всего, это колебания крутильной системы коленчатого, так как объяснить такое изменение ускорения действием момента от газовых сил проблематично. Из этого следует вывод, что рассматривать коленчатый вал как твёрдое тело можно только с определёнными допущениями. И представленные графики, строго говоря, отражают ускорение фрагмента коленчатого вала с закреплённым на нём инкрементным колесом.

Итак, говорить о корректности измерений и расчётов можно только при условии соблюдения равенства ε ∙ J* =M г + M пн + M и + M тр , но на расчётное ускорение коленчатого вала оказывают влияние и внутренние силы крутильной системы, неучтенные в этом равенстве. Для этой задачи тоже нужно найти корректное решение.

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТНОГО РЕЖИМА НА АМПЛИТУДНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА


Рисунок 6. Угловая скорость и ускорение коленчатого вала при работе ДВС с полной нагрузкой на различных скоростных режимах. Автомобиль BMW E87, двигатель N46, АКПП

Вернёмся к рис. 6. Можно отметить, что амплитудные значения угловой скорости и ускорения коленчатого вала на низкой частоте вращения имеют большие значения, чем на более высокой. Оба приведённых фрагмента отражают работу двигателя с максимальной нагрузкой, то есть с полностью открытой дроссельной заслонкой, а цикловое наполнение на высокой частоте выше, чем на низкой. Продолжительность активации топливных форсунок на рис. 6а составляет 11 мс, а на рис. 6б – 13,4 мс, соответственно, пиковые значения крутящего момента на более высокой частоте вращения тоже должны быть выше. Почему тогда максимальное ускорение коленчатого вала ниже? Причина этого, скорее всего, заключается в особенности работы гидротрансформатора. На более высокой частоте он становится «жёстче» и к коленчатому валу оказывается присоединена большая инерционная масса. Вспомним формулу для расчёта кинетической энергии при вращении E кин = J*ω 2 /2 — [Дж], где J* — момент инерции подвижных деталей ДВС, приведённый к оси вращения коленчатого вала, [кг*м 2 ]; ω — угловая скорость вращения вала, [с -1 ].

На рисунке 6а в процессе рабочего цикла частота вращения коленчатого вала изменяется на 130 мин -1 , на рисунке 6б – на 30 мин -1 . Если принять J* равной 0,2 кг*м 2 , то изменение кинетической энергии вращающихся деталей в первом случае составит порядка 350Дж, а во втором порядка 200 Дж. То есть, большая работа цикла создает меньшие изменения кинетической энергии вращающихся деталей, что не логично.

Из этого следует вывод, что J* является не константой для данного двигателя, а некой функцией, зависящей от скоростного и нагрузочного режимов. Это создает дополнительные сложности при использовании второго закона Ньютона для повышения точности расчетов при проведении индицирования двигателя в эксплуатационных условиях [2].

АНАЛИЗ ДАННЫХ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ РАБОТЕ ДВС НА ХОЛОСТОМ ХОДУ

При работе ДВС на холостом ходу M пн =0, что исключает эту составляющую из выражения для суммарного крутящего момента, действующего на вал: ∑M к = M г + M пн + M и + M тр . Момент от инерционных сил M и , как было отмечено, можно легко и достаточно точно рассчитать. Больше всего вопросов вызывает определение момента сил сопротивления M тр . Этот момент складывается из затрат на привод генератора, водяного и масляного насосов, привод распределительного вала и на преодоление трения во всех сочленениях ДВС. Аналитически рассчитать каждую из перечисленных составляющих весьма проблематично, а их суперпозицию и подавно. Соответственно, приходится выражать M т через компоненты, которые можно хоть как-то рассчитать: M тр = (M г + M и ) – ε ∙ J*, их графики представлены на рис. 7.


Рисунок 7. Баланс крутящих моментов при работе ДВС на холостом ходу; график M тр (t) — момент сил сопротивления, рассчитывался как разность графиков ( M г + M и ) — суммы моментов от газовой и инерционной сил и ε∙J* — произведения углового ускорения и момента инерции вращающихся масс.

При таком подходе график M тр (t) вбирает в себя все погрешности при расчёте и определении ускорения коленчатого вала и давления в цилиндрах ДВС, как-то объяснить именно такой его характер проблематично.

При рассмотрении задачи нужно учитывать, что даже на стационарном режиме протеканию рабочего процесса (изменению давления в цилиндре двигателя) в серии рабочих циклов свойственна некоторая нестабильность. Ускорение коленчатого вала, полученное в результате обработки сигнала ДПКВ, также имеет определенный разброс.


Рисунок 8. Баланс крутящих моментов при работе ДВС на холостом ходу в нескольких рабочих циклах

На рис. 8 представлены графики крутящих моментов в нескольких рабочих циклах. При анализе работы ДВС мы сталкиваемся со сложностью точного определения и ускорения коленчатого вала, и крутящего момента от газовых сил, и момента сил сопротивления.

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ ДВС

Но, возможно, наблюдаемый разброс результатов измерения и расчёта мгновенных значений можно компенсировать большим объемом статистических данных? Все обозначенные параметры неслучайны и имеют жёсткую физическую взаимосвязь. Мы предполагаем, что при помощи элементов нечеткой логики удастся улучшить методики расчёта и повысить сходимость равенства ε ∙ J* = M г + M пн + M и + M тр . Зависимость M тр (t) имеет сложный, но неслучайный вид. При регистрации давления в цилиндре можно определить все силы, действующие в ДВС. Теоретически, зная все факторы, оказывающие влияние на M тр , можно найти M тр (t) как функцию этих параметров.

Для оценки информативности ускорения коленчатого вала, полученного на основании обработки сигнала штатного ДПКВ, при анализе крутящего момента от газовых сил планируется провести серию экспериментов. В них будет меняться характер протекания рабочего процесса, то есть меняться значение крутящего момента от газовых сил, и нуж- но будет сопоставить эти изменения с изменением расчетного ускорения коленчатого вала.

Это требует выработки соответствующих параметров оценки получаемых результатов и критериев оценки значимости изменений этих параметров. Речь здесь идёт о больших выборках значений связанных между собой периодических функций. В дальнейшем, как уже говорилось, планируется разработать методику расчёта газовой силы на основании ускорения коленчатого вала, полученного в результате обработки ДПКВ.

ВЫВОДЫ

На сегодняшний день имеются массивы данных регистрации работы ДВС на холостом ходу: давление газов в цилиндре, рассчитанный на их основании крутящий момент и ускорение коленчатого вала, рассчитанное на основании сигнала ДПКВ. Ещё одним массивом данных является угол поворота коленчатого вала, так как вполне вероятно, что при одном и том же моменте от газовых сил, в зависимости от углового положения вала, ускорение будет различным.

На наш взгляд, этих данных достаточно для того, чтобы построить модель, выражающую зависимость давления газов в цилиндре от ускорения коленчатого вала, и проверить сходимость полученных данных. К большому сожалению, наш коллектив не обладает соответствующими компетенциями, чтобы реализовать планы построения таких математических моделей. Мы готовы к совместной работе с коллективами, способными помочь реализовать озвученные идеи.

В настоящий момент проведена серия экспериментов по индицированию автомобиля в движении, ведётся обработка полученных данных. Результаты будут опубликованы в следующих номерах журнала.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Долгов И. А. Мобильный комплекс для регистрации и обработки параметров работы автомобильного двигателя / И. А. Долгов, А. В. Александров // Журнал автомобильных инженеров. — 2017. — No 2 (103). — С. 11–17.
  2. Долгов И. А. Актуальность индицирования ДВС / И. А. Долгов, А. В. Александров // Журнал автомобильных инженеров. — 2016. — No 5 (100). — С. 19–23.
  3. Александров А. В. Методические основы разработки диагностического комплекса для оценки технического состояния автомобильных двигателей: дис. ... канд. техн. наук. — М.: МАДИ, 2013.
  4. Александров А. В. Методические основы разработки диагностического комплекса для оценки технического состояния автомобильных двигателей: автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М.: МАДИ, 2013.
  5. Александров А. В. Согласование параметров сигналов первичных преобразователей и проверка достоверности полученных данных при проведении углублённой диагностики двигателей внутреннего сгорания / А. В. Александров, И. А. Долгов // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). — 2012. — No 2. — С. 50–56.
  6. Дубинин А.И. Диагностирование пропусков сгорания в бензиновом двигателе в процессе расширения. / Дубинин А.И., Иванов И.Е., Алексеев И.В., Яковенко А.Л., Трофименко Ю.В. // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). — 2017. — No 4 (51). — С. 33-38.
  7. Плеханова А.А. Диагностирование пропусков сгорания в бензиновом двигателе по процессам во вторичной цепи катушке зажигания / Плеханова А.А., Дубинин А.И. // Автотранспортное предприятие. — 2010. — No 3. — С. 44-46.
Научные изыскания

  Способы оплаты
  Способы оплаты через электронные платежные системы
2005-2011 © Madi-AUTO
Все права защищены


Сделано в ТрэйдСофт

Москва, Ленинградский проспект, 64, МАДИ, ПЛТД.



Интернет магазин запчастей +7(495) 984-3220

Сервис и обслуживание +7(495) 507-0490

Кузовной цех +7(926) 602-2464



ICQ:
e-mail магазина запчастей: zakaz@madi-auto.ru

 

Rambler's Top100

TopList