РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА створення спрощеного випробувального циклу для перевірки технічного
стану двигуна ЛЕГКОВОГО автомобіля в експлуатаційних умовах
2.1. Використання математичних моделей для визначення витрати палива і
шкідливих викидів автомобілями
Найоб’єктивнішим шляхом визначення технічного стану двигуна автомобіля є
дослідження на підставі експериментальних випробовувань. Утім, з одного боку
такі дослідження є досить інформативними і вірогідними, а з іншого ? вимагають
складного обладнання, значного періоду часу для процесу підготовки та
проведення випробувань і суттєвих матеріальних витрат.
Тому в останній час все більшого поширення набувають розрахункові методи
визначення необхідних параметрів із застосуванням математичних моделей, які
описують рух автомобіля в різних експлуатаційних режимах.
Найбільш об’єктивні дані про технічний стан автомобіля можна отримати імітацією
всіх можливих режимів руху автомобіля. Тому доцільно проводити імітацію руху
автомобіля за їздовим циклом [95].
Можливість використання математичних моделей двигунів для оцінки економічності
і токсичності автомобілів при русі за їздовим циклом вперше була підтверджена
дослідженнями, проведеними в Московському автомобільно-дорожньому інституті
(МАДІ) [74]. Проведені розрахункові дослідження показали, що з використанням
економічних і токсичних характеристик двигуна і режимів його роботи при
виконанні автомобілем їздового циклу, встановленого ОСТ 37.001.054-74, можливо
отримати дані про витрату палива і викиди шкідливих речовин, близькі до
експериментальних.
В роботі [96], виконаній в НАМІ, розроблена методика і програма для визначення
витрати палива і викидів шкідливих речовин при випробуванні автомобілів за
будь-яким їздовим циклом. Згідно розробленій методиці для режимів їздового
циклу на основі рівняння тягового балансу визначають крутний момент двигуна та
частоту обертання. За цими параметрами, з використанням навантажувальних
характеристик двигуна, визначають годинну витрату палива і викиди шкідливих
речовин. З урахуванням часу роботи в окремих режимах, визначають витрату палива
і викиди шкідливих речовин за цикл.
Для оцінки забруднення автомобілями навколишнього середовища при русі в різних
умовах, в роботі [97] розроблена методика визначення кількості відпрацьованих
газів в режимах холостого ходу, розгону, усталеної швидкості і гальмування
двигуном. Ця методика дозволяє визначити загальні викиди відпрацьованих газів
автомобілем без врахування їх складу і ступеня шкідливості.
В роботі [98], запропоновано та експериментально перевірено спосіб розрахунку
викидів оксиду вуглецю автомобілем з бензиновим двигуном під час руху міською
магістраллю з використанням універсальної токсичної характеристики і заміряних
режимів роботи двигуна.
Аналіз досліджень щодо можливості використання математичних моделей двигунів
автомобілів показує, що в більшості досліджень в основу розрахунку покладено
такий принцип: замірюють чи задають режими руху автомобіля або режими роботи
його двигуна і виходячи з показників паливної економічності і токсичності
двигуна в цих режимах та їх тривалості розраховують витрату палива і шкідливі
викиди в окремих режимах.
Разом з тим, необхідно відзначити, що існує не багато робіт в яких створено
математичні моделі, які дозволяють визначати кількість шкідливих викидів
автомобілями в експлуатаційних умовах з урахуванням перехідних режимів роботи
двигунів. Переважно це методики розрахунку шкідливих викидів за заміряними
режимами роботи двигунів і їх токсичними характеристиками.
Методику дослідження експлуатаційних властивостей дорожніх транспортних засобів
у системі «водій – автомобіль – дорога» було розроблено в Київському
автомобільно-дорожньому інституті у 1985 р. [46]. Методика розрахунку паливної
економічності та шкідливих викидів автомобілем, в цій роботі, базується на
визначенні режимів роботи двигуна при умовному русі автомобіля за не
стандартизованим їздовим циклом, який включає розгін, рух із сталою швидкістю
та сповільнення автомобіля, та відповідних цим режимам експериментально
отриманих екологічних та економічних показників двигуна з наступним розрахунком
за цими даними витрати палива і шкідливих викидів за їздовий цикл в цілому та
на одиницю пробігу автомобіля.
2.2. До вибору випробувального їздового циклу для дослідження показників роботи
автомобіля ВАЗ–2106
Одним з основних питань, яке вирішувалось при розробці методики, є вибір
їздового циклу, який найбільш повно імітує режими руху автомобіля ВАЗ–2106 в
умовах експлуатації.
На сьогодні відомо багато різновидів випробувальних циклів. Деякі з цих циклів
були отримані в результаті вивчення режимів руху автомобілів в конкретних
містах і включають найбільш характерні режими. Через що вони є досить простими
і доступними для імітації при проведенні експериментальних і розрахункових
досліджень.
В США для випробування легкових автомобілів використовують складний для
виконання їздовий цикл (рис. 2.1), в якому практично немає усталених режимів.
Довжина умовного шляху в цьому циклі 17,8 км, час його виконання 1877 с,
максимальна швидкість ? 91,2 км/год, середня швидкість 34,1 км/год.
В Японії випробування автомобілів з числом пасажирів менше 10 і масою менше
2,5 т проводять за двома циклами: 11-ти режимним ? холодні випробування та
10–15-ти режимним – гарячі.
Рис. 2.1. Міський федеральний випробувальний цикл США
На рис. 2.2 показано одинадцятирежимний їздовий цикл, без попереднього прогріву
двигуна. Кожна фаза циклу триває 120 с на дистанції 1021 м, середня швидкість
становить 30,6 км/год.
Рис. 2.2. Одинадцятирежимний їздовий цикл (Японія)
На
- Київ+380960830922