Способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям и регулированию двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективность использования двигателя внутреннего сгорания транспортного средства за счет повышения точности замера мощности двигателя с учетом конкретных условий эксплуатации транспортного средства и снижения трудоемкости замера результатов измерений и их обработки. Способ заключается в том, что замеряют величину радиуса r_k движителя транспортного средства, величину полного веса G транспортного средства, осуществляют нагрузочным тормозом изменение величины крутящего момента М_д двигателя. Замеряют величины крутящего момента М_д двигателя и чисел оборотов n двигателя. Измеряют расход топлива для каждой величины крутящего момента М_д двигателя и на их основе строят регуляторную характеристику зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя, определяют касательную силу тяги P_к движителя транспортного средства на радиусе r_k, по выражению Р_к=М_д·η_тр·i/r_k, где η_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии, i - передаточное число трансмиссии, определяют скорости движения V транспортного средства по выражению V=0,377·r_k·n/i, определяют максимальную касательную силу тяги Р_кmax; которую создают движители с полным весом G транспортного средства по выражению Р_кmax=ϕ_max·G, где ϕ_max - максимальный коэффициент сцепления движителей транспортного средства с почвой. Преобразовывают полученные данные в электрические сигналы. Формируют и направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости касательной силы тяги Р_к от величины крутящего момента М_д двигателя и зависимости скоростей V движения транспортного средства для различных передач транспортного средства от величины касательной силы тяги Р_к, после определения максимальной касательной силы тяги Р_кmax для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигналы в компьютер для определения соответствующей скорости V_max1 для максимальной касательной силы тяги Р_кmax по зависимости скорости V движения транспортного средства от величины касательной силы тяги Р_к и соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной касательной силы тяги Р_кmax из зависимости касательной силы тяги Р_к от крутящего момента М_д, после чего формируют и направляют сигналы в компьютер для определения мощности N_e для максимальной касательной силы тяги P_кmax по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя, причем в случае, если величина максимальной касательной силы тяги Р_кmax больше величины касательной силы Р_к1 для первой передачи, формируют и направляют в компьютер сигналы для определения мощности N_e1 и крутящего момента М_дн1 по выражениям N_e1=Р_кmax-V₁/270·η_тp1 и М_дн1=Р_кmax·r_k/η_тр1·i₁, где V₁ - скорость транспортного средства на первой передаче, i₁ - передаточное число трансмиссии на первой передаче, η_тр1 - коэффициент полезного действия трансмиссии на первой передаче, r_k - радиус движителя транспортного средства, сравнивают мощности, полученные расчетным путем и по регуляторной характеристике, и в случае несоответствия их величин регулируют число оборотов n двигателя и передаточное число i трансмиссии. 1 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к испытаниям и регулированию двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ определения мощности и других эксплуатационных параметров двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в проведении стендовых испытаний двигателя, изменении нагрузки на двигатель с помощью тормоза, построении регуляторной характеристики зависимости параметров двигателя от величины крутящего момента и определении ряда эксплуатационных параметров двигателя, таких как число оборотов, расход топлива и других (см. Гинцбург Б.Я. Тракторы и автомобили, Москва, ВСХНЗО, 1968, с.3-69).

Недостатком этого способа является то, что определение мощности производят без учета зависимости касательной силы тяги движителей транспортного средства для каждой передачи от величины крутящего момента двигателя, что позволяет определить только весьма приблизительную, оценочную величину мощности двигателя.

Известен способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, заключающийся в загрузке двигателя внутреннего сгорания, измерении частоты вращения вала двигателя при движении транспортного средства с допустимой тяговой нагрузкой и расчетной скорости и определении мощности из математического выражения, учитывающего число оборотов, коэффициент первичного момента и параметры гидротрансформатора (см. патент СССР № 1806336, МПК G 01 M 15/00, опубликованный 30.03.1993).

Известен способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде с нагрузочным устройством, заключающийся в изменении режима работы двигателя по нагрузке и подаче электрических сигналов на исполнительный орган, управляющий топливоподачей в двигатель (см. авторское свидетельство СССР № 486138, МПК F 02 D 37/00, опубликованное 09.01.1976).

Недостаток известных технических решений заключается в недостаточной точности замера мощности двигателя, поскольку не учитывается зависимость касательной силы тяги движителей транспортного средства для каждой передачи от величины крутящего момента двигателя топлива, а также не учитываются конкретные условия работы транспортного средства.

Задачей заявленного изобретения является повышение эффективности использования двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, что достигается следующим техническим результатом - повышением точности замера мощности двигателя с учетом конкретных условий эксплуатации транспортного средства и снижением трудоемкости замера результатов измерений и их обработки.

Указанный технический результат достигается тем, что способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства заключается в том, что замеряют величину радиуса r_k движителя транспортного средства - ведущего колеса или ведущей звездочки, величину полного веса G транспортного средства, осуществляют нагрузочным тормозом изменение величины крутящего момента М_д двигателя, при этом замеряют величины крутящего момента М_д двигателя и чисел оборотов n двигателя, установленных с помощью регулятора двигателя для каждой величины крутящего момента М_д, измеряют расход топлива для каждой величины крутящего момента М_д двигателя и на их основе строят регуляторную характеристику зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя, определяют касательную силу тяги Р_к движителя транспортного средства на радиусе r_k движителя транспортного средства, по выражению Р_к=М_д·η_тр·i/r_k, где η_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии, i - передаточное число трансмиссии, определяют скорости движения V транспортного средства по выражению V=0,377·r_k·n/i, определяют максимальную касательную силу тяги Р_кmax, которую создают движители транспортного средства с полным весом G транспортного средства по выражению Р_кmax=σ_max·G, где σ_max - максимальный коэффициент сцепления движителей транспортного средства с почвой, преобразовывают полученные данные в электрические сигналы, формируют и направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости касательной силы тяги Р_к от величины крутящего момента М_д двигателя и зависимости скоростей V движения транспортного средства для различных передач транспортного средства от величины касательной силы тяги Р_к, после определения максимальной касательной силы тяги Р_кmax для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигналы в компьютер для определения соответствующей скорости V_max1 для максимальной касательной силы тяги Р_кmax по зависимости скорости V движения транспортного средства от величины касательной силы тяги Р_к, и соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной касательной силы тяги Р_кmax из зависимости касательной силы тяги Р_к от крутящего момента М_д, после чего формируют и направляют сигналы в компьютер для определения мощности N_e для максимальной касательной силы тяги Р_кmax по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя, причем в случае, если величина максимальной касательной силы тяги Р_кmax больше величины касательной силы Р_к1 для первой передачи, формируют и направляют в компьютер сигналы для определения мощности N_e1 и крутящего момента М_дн1 по выражениям N_e1=Р_кmax·V₁/270·η_тр1 и М_дн1=Р_кmax·r_k/η_тр1·i₁, где V₁ - скорость транспортного средства на первой передаче, i₁ - передаточное число трансмиссии на первой передаче, η_тр1 - коэффициент полезного действия трансмиссии на первой передаче, r_k - радиус движителя транспортного средства, сравнивают мощности, полученные расчетным путем и по регуляторной характеристике, и в случае несоответствия их величин регулируют число оборотов n двигателя и передаточное число i трансмиссии.

На чертеже показаны графические зависимости, использованные в процессе реализации заявленного способа.

Заявленный способ может быть реализован на известном автоматизированном стенде с программным управлением, позволяющим моделировать работу двигателя на транспортном средстве. Такой стенд, как правило, содержит испытываемый двигатель внутреннего сгорания, динамометр, электрический или гидравлический тормоз, тахогенератор, устройство замера топлива, датчики различных параметров двигателя, компьютер (электронно-вычислительную машину) с устройством преобразования замеренных параметров в электрические сигналы и ввода их в компьютер. Такие стенды широко известны, например, из книги Стефановский Б.С. и др. Испытания двигателей внутреннего сгорания, М.: Машиностроение, 1972, с.43-49, или из патента СССР № 1729303, МПК G 01 M 15/00, опубликованного 23.04.1992, или патента РФ № 2053492, МПК G 01 M 15/00, опубликованного 27.01.1996, и могут быть использованы для реализации заявленного способа.

Способ регулирования эксплуатационных параметров двигателя внутреннего сгорания и транспортного средства по результатам определения мощности двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что замеряют величину радиуса r_k движителя транспортного средства - ведущего колеса или ведущей звездочки и величину полного веса G транспортного средства.

Далее осуществляют нагрузочным тормозом изменение величины крутящего момента М_д двигателя.

При этом замеряют величины крутящего момента М_д двигателя и чисел оборотов n двигателя, установленных с помощью регулятора двигателя для каждой величины крутящего момента М_д, измеряют расход топлива для каждой величины крутящего момента М_д двигателя и на их основе строят регуляторную характеристику зависимости А мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя (см. чертеж зависимость А - Ne=f(М_д)).

Определяют касательную силу тяги Р_к движителя транспортного средства на радиусе r_k движителя транспортного средства, по выражению Р_к=М_д·η_тр·i/r_k, где η_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии, i - передаточное число трансмиссии.

Определяют скорости движения V транспортного средства по выражению V=0,377·r_k·n/i.

Определяют максимальную касательную силу тяги Р_кmax, которую создают движители транспортного средства с полным весом G транспортного средства по выражению Р_кmax=ϕ_max·G, где ϕ_max - максимальный коэффициент сцепления движителей транспортного средства с почвой.

При движении колесного транспортного средства по сухой дороге, целине, стерне или сухому дерну величину коэффициента сцепления движителей транспортного средства с почвой (ϕ_max выбирают из диапазона 0,8...1,0.

Преобразовывают полученные данные в электрические сигналы, формируют и направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости Б касательной силы тяги Р_к от величины крутящего момента М_д двигателя (см. чертеж зависимость Б - Р_к=f(М_д)).

Таким же образом строят зависимости В скоростей V движения транспортного средства для различных передач транспортного средства от величины касательной силы тяги Р_к (см. чертеж зависимость В - V=f(М_д)).

После определения максимальной касательной силы тяги Р_кmax для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют в компьютер сигналы 1 (см. чертеж) для определения соответствующей скорости V_max1 для максимальной касательной силы тяги Р_кmax по зависимости В скорости V движения транспортного средства от величины касательной силы тяги Р_к.

Формируют и направляют в компьютер сигналы 2 (см. чертеж) для определения соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной касательной силы тяги Р_кmax из зависимости Б касательной силы тяги Р_к от крутящего момента М_д.

После чего формируют и направляют сигналы 3 (см. чертеж) в компьютер для определения требуемой мощности N_e для максимальной касательной силы тяги Р_кmax по величине крутящего момента М_д из регуляторной характеристики А зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя.

В случае, если величина максимальной касательной силы тяги Р_кmax больше величины касательной силы Р_к1 для первой передачи, формируют и направляют в компьютер сигналы для определения мощности N_e1 и крутящего момента М_дн1 по выражениям N_e1=Р_кmax·V₁/270·η_тр1 и М_дн1=Р_кmax·r_k/η_тр1·i₁, где V₁ - скорость транспортного средства на первой передаче, i₁ - передаточное число трансмиссии на первой передаче, η_тр1 - коэффициент полезного действия трансмиссии на первой передаче, r_k -радиус движителя транспортного средства.

После этого сравнивают мощности N_e1 и N_e, полученные расчетным путем, и по регуляторной характеристике А, и в случае несоответствия их величин регулируют число оборотов n двигателя и передаточное число i трансмиссии.

Таким образом, обеспечивается повышение точности замера мощности двигателя с учетом конкретных условий эксплуатации транспортного средства и снижение трудоемкости замера результатов измерений и их обработки.

Способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, заключающийся в том, что замеряют величину радиуса r_k движителя транспортного средства - ведущего колеса или ведущей звездочки, величину полного веса G транспортного средства, осуществляют нагрузочным тормозом изменение величины крутящего момента М_д двигателя, при этом замеряют величины крутящего момента М_д двигателя и чисел оборотов n двигателя, установленных с помощью регулятора двигателя для каждой величины крутящего момента М_д, измеряют расход топлива для каждой величины крутящего момента М_д двигателя и на их основе строят регуляторную характеристику зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя, определяют касательную силу тяги Р_к движителя транспортного средства на радиусе r_k движителя транспортного средства по выражению Р_к=М_д·η_тр·i/r_k, где η_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии, i - передаточное число трансмиссии, определяют скорости движения V транспортного средства по выражению V=0,377·r_k·n/i, определяют максимальную касательную силу тяги Р_кmax, которую создают движители транспортного средства с полным весом G транспортного средства по выражению Р_кmax=ϕ_max·G, где ϕ_max - максимальный коэффициент сцепления движителей транспортного средства с почвой, преобразовывают полученные данные в электрические сигналы, формируют и направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости касательной силы тяги Р_к от величины крутящего момента М_д двигателя и зависимости скоростей V движения транспортного средства для различных передач транспортного средства от величины касательной силы тяги P_к, после определения максимальной касательной силы тяги Р_кmax для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигналы в компьютер для определения соответствующей скорости V_max1 для максимальной касательной силы тяги Р_кmax по зависимости скорости V движения транспортного средства от величины касательной силы тяги Р_к и соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной касательной силы тяги Р_кmax из зависимости касательной силы тяги Р_к от крутящего момента М_д1, после чего формируют и направляют сигналы в компьютер для определения мощности N_e для максимальной касательной силы тяги Р_кmax по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя, причем в случае, если величина максимальной касательной силы тяги Р_кmax больше величины касательной силы Р_к1 для первой передачи, формируют и направляют в компьютер сигналы для определения мощности N_e1 и крутящего момента М_дн1 по выражениям N_e1=Р_кmax·V₁/270·η_тр1 и М_дн1=Р_кmax·r_k/η_тр1·i₁, где V₁ - скорость транспортного средства на первой передаче, i₁ - передаточное число трансмиссии на первой передаче, η_тp1 - коэффициент полезного действия трансмиссии на первой передаче, r_k - радиус движителя транспортного средства, сравнивают мощности, полученные расчетным путем и по регуляторной характеристике, и в случае несоответствия их величин регулируют число оборотов n двигателя и передаточное число i трансмиссии.