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

Серія навантажувальних характеристик двигуна визначалася в режимах з частотами обертання nд = 1200, 1500, 1800, 2100 та 2400 хв-1 та на п’яти рівнях значень розрідження у впускному трубопроводі Дрк = 4; 20,5; 37; 53,5; 70 кПа.

Порівняння результатів, отриманих на математичній моделі та під час стендових випробувань (табл.1) вказує на розбіжності в значеннях витрати палива 6,1 %, середньої швидкості – 3%, пройденого шляху – 2,69%, тривалості випробування – 0,3%, що дає підстави вважати математичну модель адекватною. 

 

Таблиця 1

Показники роботи автомобіля ВАЗ 2106, отримані при дослідженнях на математичній моделі та під час стендових випробувань

 

П’ятий розділ присвячується результатам експериментальних досліджень і розрахункам на математичній моделі. 

Під час визначення режимів спрощеного циклу, було отримано значення показників, які характеризують роботу двигуна ВАЗ 2106 в режимах розробленого циклу (табл. 2). 

 

Таблиця 2

Режими роботи двигуна ВАЗ 2106 у спрощеному випробувальному циклі

 

Графічне зображення показників, які визначають режими роботи двигуна автомобіля ВАЗ 2106 у спрощеному випробувальному циклі показано на рис. 5. Витрати палива та викиди шкідливих речовин визначені за режимами Європейського та спрощеного їздових циклів наведено в табл. 3. Результати, отримані в розрахункових циклах: Європейському та 11  режимному достатньо близькі – розбіжність між показниками паливної економічності складає 4,3 %, а між екологічними показниками: оксиду вуглецю – 10,3 %, вуглеводнів – 10,5 %, оксидів азоту – 3,2 %.

 

Таблиця 3

Показники роботи автомобіля ВАЗ 2106 за змодельованим стандартним та спрощеним циклами

 

Експериментальні дослідження двигуна за спрощеним випробувальним циклом та стендові дослідження автомобіля за Європейським їздовим циклом показали, що розбіжність по витраті палива складає 4,4%. 

Отже, за режимами розробленого циклу з певною похибкою можна визначати паливну економічність і екологічні показники автомобілів.

Можливість використання режимів спрощеного випробувального циклу для визначення технічного стану двигуна встановлювалась під час експериментальних досліджень, проведених при випробуваннях технічно справного двигуна ВАЗ 2106 та з різними несправностями систем запалювання і живлення за режимами розробленого спрощеного випробувального циклу із визначенням паливної економічності та екологічних показників.

Технічний стан двигуна ВАЗ 2106 визначався порівнянням екологічних показників та витрати палива, отриманих для цього ж двигуна з штучно внесеними в системи живлення і запалювання несправностями та технічно-справного двигуна при випробуваннях за спрощеним 11-режимним циклом.

Типові несправності системи живлення двигуна   підвищення рівня палива в поплавцевій камері карбюратора, нещільності між клапаном поплавцевого механізму і сідлом, зміна пропускної здатності повітряних жиклерів, засмічення повітряного фільтра, тощо   імітовано прикриттям повітряної заслінки карбюратора на величину, що створювала зростання розрідження у впускному трубопроводі в режимі мінімальної частоти обертання холостого ходу на величину 1,5 кПа. Перелічені несправності системи живлення призводять до порушення оптимального співвідношення кількостей повітря і палива, які поступають в циліндри двигуна, яке має істотно змінюватися для забезпечення найкращих показників двигуна в різних режимах. Збагачення суміші, яке має місце при цьому, призводить до підвищення викидів продуктів неповного згоряння оксиду вуглецю СО та вуглеводнів CmHn з відпрацьованими газами, при суттєвому зниженні оксидів азоту NOx. Зміна екологічних показників та паливної економічності технічно справного двигуна та з імітованими прикритою повітряною заслінкою карбюратора несправностями показана на рис. 6. Одна з характерних несправностей системи запалювання – відхилення кута випередження запалювання від оптимального – імітувалась встановленням

 

Таблиця 4

Результати випробувань двигуна ВАЗ–2106: справного та з різними несправностями при випробуваннях за спрощеним циклом

 

Що стосується зменшення кута випередження запалювання, це призвело до збільшення витрати палива та вуглеводнів в 1,04 рази та зменшенні викидів оксиду азоту – в 1,4 рази при майже незмінних викидах оксиду вуглецю порівняно з експериментально відтвореним 11-режимним циклом на технічно-справному двигуні. 

Таким чином, по відхиленню показників роботи двигуна можна оцінювати не лише його технічний стан, а й прогнозувати які несправності мають місце. При цьому для порівняння можливо використовувати експериментальні дані, отримані при випробуванні технічно справного двигуна за спрощеним випробувальним циклом або розраховані з використанням експериментальних характеристик.

Для перевірки можливості використання методики визначення режимів спрощеного випробувального циклу для інших моделей двигунів, було обрано двигун МеМЗ 245 легкового автомобіля ЗАЗ-1102 “Таврія”, для якого експериментальні характеристики визначено раніше на кафедрі “Двигуни і теплотехніка” НТУ. Розрахунок параметрів, що визначають режими роботи двигуна МеМЗ 245, а саме крутного моменту Мк і частоти обертання колінчастого вала nд, проводився виходячи зі швидкості руху Va автомобіля за розробленим спрощеним випробувальним циклом (рис. 5). За крутним моментом Мк та експериментальними характеристиками визначалось розрідження у впускному трубопроводі Дpк. Режими спрощеного випробувального циклу для двигуна автомобіля “Таврія” наведено в табл. 5. 

Розбіжності між вказаними показниками, отриманими для автомобіля ЗАЗ-1102 “Таврія” з двигуном МеМЗ-245 за випробувальними циклами: змодельованим Європейським та спрощеним, наведено в табл. 6. Розрахунки витрати палива і шкідливих викидів автомобіля ЗАЗ-1102 “Таврія” на математичній моделі та за режимами спрощеного випробувального циклу вказують на