Розробка спрощеного випробувального циклу для перевірки технічного стану бензинових двигунів легкових автомобілів в умовах експлуатації

Отримано числові значення витрати палива автомобілем ВАЗ 2106 з двигуном ВАЗ 2106 при його русі за режимами Європейського їздового циклу.

Визначено режими, які складатимуть спрощений випробувальний цикл для визначення технічного стану двигунів ВАЗ 2106 та МеМЗ 245.

Результати досліджень використано ДП “ДержавтотрансНДІпроект”.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем розроблено методику визначення режимів спрощеного випробувального циклу для перевірки технічного стану бензинового двигуна легкового автомобіля в експлуатаційних умовах, уточнено математичну модель щодо визначення паливної економічності та шкідливих викидів автомобіля за режимами Європейського їздового циклу, визначено режими спрощеного випробувального циклу та проведено всі розрахунки. З участю здобувача проведено експериментальні дослідження бензинового двигуна ВАЗ 2106 та автомобіля ВАЗ 2106.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були представлені на щорічних науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу і студентів НТУ в 2004 2005 рр. м. Київ; на Міжнародній конференції “Управління безпекою на автомобільному транспорті” в 2004 р. в ДП “ДержавтотрансНДІпроект” м. Київ; на IV Міжнародній науковій конференції студентів та аспірантів “Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів” м. Донецьк в 2005 р; на VIIІ Міжнародній науково-технічній конференції “Автомобильный транспорт: проблемы и перспективы” м. Севастополь в 2005 р; на Міжнародній конференції “Metody obliezeniowe i badawcze w pozwoju pojazdow samochodowych i maszyn roboczych samojezdnych” м. Жешув, 2005 р.

Публікації. Матеріали дисертаційної роботи опубліковані в дев’яти статтях, вісім з яких в фахових виданнях, та трьох тезах доповідей.

Обсяг і структура дисертаційної роботи. Робота складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел, який налічує 116 найменувань і додатків. Повний обсяг дисертації становить 171 сторінку (з них 120 сторінок основного тексту, 32 рисунки, 36 таблиць).

 

 

У вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульовані мета, задачі, об’єкт і предмет дослідження, викладені наукова новизна, практичне значення, інформація про апробації та публікацію основних положень дисертації. 

У першому розділі розглянуто і проаналізовано дію автомобільного транспорту на людину і довкілля, вплив режимів роботи бензинових двигунів на кількість шкідливих речовин та паливну економічність автомобіля; проведено аналіз наукових досліджень щодо впливу несправностей автомобіля на показники роботи двигунів автомобіля в умовах експлуатації. Відзначено, що з метою підвищення паливної економічності та екологічних показників необхідно проводити систематичні перевірки технічного стану двигунів автомобілів в умовах експлуатації. Повну інформацію про технічний стан двигуна і автомобіля можна отримати під час перевірки транспортних засобів за їздовими циклами, які включають найбільш вживані в умовах експлуатації неусталені режими. 

Виконано порівняльний аналіз методик діагностування транспортних засобів за витратою палива та екологічними показниками і методів контролю екологічних показників автомобілів. Показано, що використання підходу заміни неусталених режимів їздового циклу усталеними, які характеризуються “середніми точками” режимів, можна застосовувати при складанні випробувальних циклів для перевірки технічного стану та діагностування двигунів транспортних засобів, що дозволить значно скоротити обсяг експериментальних робіт та об’єктивно визначати ефективність заходів щодо підвищення паливної економічності та зниження шкідливих викидів автомобілів. Разом з тим, в проведених раніше дослідженнях, “середні точки” окремих режимів визначались за результатами експериментів. Тому визначення таких точок для автомобілів різних моделей є трудомістким і вимагає значних матеріальних витрат та наявності відповідного обладнання. 

Обрано метод розробки спрощеного випробувального циклу заміною неусталених режимів Європейського їздового циклу набором усталених з використанням математичної моделі руху автомобіля. 

Другий розділ присвячений розробці загальної методики створення спрощеного випробувального циклу для перевірки технічного стану двигуна легкового автомобіля в експлуатаційних умовах (рис.1), яка передбачає ряд теоретичних та експериментальних досліджень. Одним з основних питань, яке вирішувалось при розробці методики, є вибір їздового циклу, який в повній мірі імітує режими руху легкових автомобілів з бензиновими двигунами в умовах експлуатації. На сьогодні відомо багато різновидів випробувальних циклів для випробування автомобілів на паливну економічність і викиди шкідливих речовин. Одним з них є міський Європейський їздовий цикл, який обрано для дослідження паливної економічності та шкідливих викидів легкового автомобіля з бензиновим двигуном. Необхідно зазначити, що при випробуваннях легкових автомобілів режими цього циклу аналогічні режимам міського циклу, який регламентовано ГОСТ 20306–90 “Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний”.

Третій розділ присвячується уточненню математичної моделі для визначення тягово-швидкісних, економічних і екологічних показників легкового автомобіля з бензиновим двигуном при відтворенні його руху за міським Європейським їздовим циклом, а також принципам визначення спрощеного випробувального циклу. За основу прийнята математична модель системи “водій-автомобіль-дорога”, розроблена в Національному транспортному університеті. Уточнення полягає у внесенні в модель руху автомобіля моделі бензинового двигуна ВАЗ 2106, отриманої в результаті опрацювання експериментальних даних та розробці принципів заміни неусталених режимів руху усталеними.

Рис. 1. Загальна структура методики створення спрощеного випробувального циклу для перевірки технічного стану бензинового двигуна легкового автомобіля в експлуатаційних умовах

 

Математична модель для визначення паливної економічності і екологічних показників легкового автомобіля з бензиновим двигуном при відтворенні його руху за міським Європейським їздовим циклом представлена системою диференціальних і алгебраїчних рівнянь.

Для прикладу рівняння, які описують період розгону автомобіля при зблокованому зчепленні, який широко використовується в міському Європейському їздовому циклі, мають вигляд:

 

де зТ   ККД трансмісії; 

д – коефіцієнт врахування мас, які обертаються; 

rд – динамічний