Способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания тягового транспортного средства

Способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания тягового транспортного средства

Реферат

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. - М.: ВСХНЗО, 1968, c.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, опубликованного 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 учитывает зависимости 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 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 тягового 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, строят регуляторную характеристику зависимости мощности N_e от величины крутящего момента М_д двигателя по результатам испытаний, определяют силу тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства по выражению Р_кр=М_д·(η_тр·i/r_k)-P_fmax, где η_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии, i - передаточное число трансмиссии, P_fmax - максимальная сила сопротивления качению тягового транспортного средства, определяемая по выражению P_fmax=f_max·G, где f_max - максимальный коэффициент сопротивления качению, G - полный вес тягового транспортного средства, определяют коэффициент буксования δ тягового транспортного средства, преобразуют полученные значения в электрические сигналы, направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости силы тяги на крюке Р_кр от крутящего момента М_д двигателя для различных передач транспортного средства и зависимость коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства, после чего определяют максимальную силу тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства, которую создают движители тягового транспортного средства с полным заданным весом, формируют и направляют сигналы в компьютер для определения коэффициента буксования из зависимости коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства, для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигналы в компьютер для определения соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной силы тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства из зависимости силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства от крутящего момента М_д, далее формируют и направляют сигнал в компьютер для определения мощности N_e1 для максимальной силы тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя, сравнивают полученную величину мощности N_e1 с величиной мощности N_e из паспортных данных двигателя и в случае несоответствия между этими величинами регулируют число оборотов n двигателя и передаточное число i трансмиссии.

Коэффициент буксования δ определяют путем замера на заранее заданном расстоянии S величины чисел оборотов n_кр движителей (колес или звездочек) с правой и левой сторон тягового транспортного средства при его движении с полным весом и величины чисел оборотов n_кх движителей (колес или звездочек) с правой и левой сторон тягового транспортного средства при его холостом ходе, усреднения полученных значений чисел оборотов при движении тягового транспортного средства с полным весом до величины n_крср и при холостом ходе тягового транспортного средства до величины n_кхср и вычисления коэффициента буксования δ по выражению δ=(n_крср-n_кхср)/n_крср.

На чертеже представлены 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 тягового 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.

Проводят испытание двигателя с использованием нагрузочного тормоза, изменяют величину крутящего момента М_д двигателя с помощью нагрузочного тормоза, посредством датчиков замеряют величины крутящего момента М_д двигателя, число оборотов n двигателя, установленные с помощью регулятора двигателя для каждой величины крутящего момента М_д, измеряют расход топлива для каждой величины крутящего момента М_д двигателя.

Преобразовывают полученные данные в электрические сигналы, направляют сигналы в компьютер и на их основе строят регуляторную характеристику А зависимости мощности N_e от величины крутящего момента М_д двигателя по результатам испытаний (см. зависимость А - N_e=f(М_д) на чертеже).

Определяют силу тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства по выражению Р_кр=М_д·(η_тр·i/r_k)-P_fmax, где η_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии, i - передаточное число трансмиссии, r_k - радиус движителя тягового транспортного средства, ведущего колеса или ведущей звездочки тягового транспортного средства, P_fmax - максимальная сила сопротивления качению тягового транспортного средства, определяемая по выражению P_fmax=f_max·G, где f_max - максимальный коэффициент сопротивления качению, G - полный вес тягового транспортного средства.

Коэффициент буксования δ определяют путем замера на заранее заданном расстоянии S величины чисел оборотов n_кр движителей (колес или звездочек) с правой и левой сторон тягового транспортного средства при его движении с полным весом и величины чисел оборотов n_кх движителей (колес или звездочек) с правой и левой сторон тягового транспортного средства при его холостом ходе. Далее усредняют полученные значения чисел оборотов при движении тягового транспортного средства с полным весом до величины n_крср и при холостом ходе тягового транспортного средства до величины n_кхср и вычисляют коэффициент буксования δ по выражению δ=(n_крср-n_кхср)/n_крср.

Преобразуют полученные значения в электрические сигналы, направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости Б силы тяги на крюке Р_кр от крутящего момента М_д двигателя для различных передач транспортного средства (см. зависимость Б - Р_кр=f(М_д) на чертеже). Строят зависимость В коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства (см. зависимость В - δ=f(М_д) на чертеже).

После чего определяют, например расчетом, максимальную силу тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства, которую создают движители тягового транспортного средства с полным заданным весом.

Далее формируют и направляют сигналы 1 (см. чертеж) в компьютер для определения допустимого коэффициента буксования из зависимости В коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства.

При этом формируют и направляют сигнал 2 (см. чертеж) в компьютер для определения соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной силы тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства из зависимости Б силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства от крутящего момента М_д.

После этого формируют и направляют сигнал 3 в компьютер для определения мощности N_e1 для максимальной силы тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя.

Далее сравнивают полученную величину мощности N_e1 с величиной мощности Ne из паспортных данных двигателя и в случае несоответствия между этими величинами 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.

1. Способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания тягового 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, строят регуляторную характеристику зависимости мощности N_e от величины крутящего момента М_д двигателя по результатам испытаний, определяют силу тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства по выражению Р_кр=М_д·(η_тр·i/r_k)-P_fmax, где η_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии, i - передаточное число трансмиссии, P_fmax - максимальная сила сопротивления качению тягового транспортного средства, определяемая по выражению P_fmax=f_max·G, где f_max - максимальный коэффициент сопротивления качению, G - полный вес тягового транспортного средства, определяют коэффициент буксования δ тягового транспортного средства, преобразуют полученные значения в электрические сигналы, направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости силы тяги на крюке Р_кр от крутящего момента М_д двигателя для различных передач транспортного средства и зависимость коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства, после чего определяют максимальную силу тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства, которую создают движители тягового транспортного средства с полным заданным весом, формируют и направляют сигналы в компьютер для определения коэффициента буксования из зависимости коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства, для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигналы в компьютер для определения соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной силы тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства из зависимости силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства от крутящего момента М_д, далее формируют и направляют сигнал в компьютер для определения мощности N_e1 для максимальной силы тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики зависимости мощности двигателя N_e от величины крутящего момента М_д двигателя, сравнивают полученную величину мощности N_e1 с величиной мощности N_e из паспортных данных двигателя и в случае несоответствия между этими величинами регулируют число оборотов n двигателя и передаточное число i трансмиссии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент буксования δ определяют путем замера на заранее заданном расстоянии S величины чисел оборотов n_кр движителей (колес или звездочек) с правой и левой сторон тягового транспортного средства при его движении с полным весом и величины чисел оборотов n_кх движителей (колес или звездочек) с правой и левой сторон тягового транспортного средства при его холостом ходе, усреднения полученных значений чисел оборотов при движении тягового транспортного средства с полным весом до величины n_крср и при холостом ходе тягового транспортного средства до величины n_кхср и вычисления коэффициента буксования δ по выражению δ=(n_крср-n_кхср)/n_крср.