Файл: Крюков В.Г. Основы работоспособности технических систем.doc

4.2. Идентификация работы двигателя по результатам стендовых испытаний:

Заключительной фазой производства автомобильного двигателя является его стендовое испытание. Перечень работ и режимы испытаний определяются технологическим процессом для конкретного типа двигателя. При этом следует выделить характерные циклы проведения испытания, к которым следует отнести:

- холодная продувка двигателя, в результате которой необходимо убедиться в том, что нет заеданий при проворачивании коленчатого вала и посторонних шумов;

- запуск двигателя и отладка системы запуска;

- снятие и построение основных рабочих характеристик двигателя, а именно, построение скоростных характеристик: N_e(n_b), G_Т(n_b), M_e(n_b), g_e(n_b):

- отладка и регулировка основных рабочих характеристик двигателя;

Подобные характеристики строятся с помощью фиксации некоторых входных параметров: либо угла открытия дроссельной заслонки (частичные и внешние скоростные характеристики, Рис.4.1, 4.2 ), либо частоты вращения коленчатого вала (нагрузочные характеристики). Недостаток данных характеристик состоит в том, что эти характеристики не дают непрерывной картины изменения показателей по всем направлениям рабочего поля параметров двигателя.

В определенной степени этих недостатков лишены универсальные (многопараметрические) характеристики двигателя, более адекватно описывающие изменение рабочих процессов в двигателе. В качестве координатных входных параметров, как правило, выбирают частоту вращения коленчатого вала (n_b), характеризующую скоростной режим работы двигателя и разрежение в впускном коллекторе трубопроводаΔp_к.

Рис.4.1 Внешние скоростные характеристики двигателя ВАЗ (Δp_k = 5 КПа)

1 – 27 тыс. км; 2 – 68 тыс.км; 3 – 136 тыс. км; - - -G_T (кг/час); ——N_e (л.с.)

Рис.4.2 Нагрузочные характеристики двигателя ВАЗ (n_e = 2600 об / мин)

1 – 27 тыс.км; 2 – 68 тыс.км; 3 – 136 тыс.км; - - -G_T (кг/час); ——N_e (л.с.)

Обычно по результатам исследований (например, Волжского и Камского автозаводов) в качестве модели двигателя принимаются следующие зависимости:

(4.1)

где U_s–s-ая характеристика автомобильного двигателя.

При разных n_bi i=1,…, n и Δp_кj j=1,…, m полученных по результатам стендовых испытаний формируется матрица значений:

(4.2)

Используя, как правило, метод наименьших квадратов определяют значения коэффициентов , принимая в качестве критерия минимум значения выражения:

(4.3)

Дифференцируя выражение (4.3) по и приравнивая результирующее выражение к нулю, получаем систему из 6 уравнений:

p = 0….5(4.4)

Решая эту систему находим коэффициенты , которые, будучи подставлены в уравнение (4.1), будут определять, согласованную с опытными даннымиs-ую характеристику двигателя. Эта характеристика будет отражать одновременно скоростной и нагрузочные режимы работы двигателя.

Естественно, что в процессе эксплуатации данная характеристика будет претерпевать определенные изменения, что отразится на значениях коэффициентов моделей. Таким образом, учитывая, что коэффициенты будут являться функциями от времени или наработки, т.е.или,можно построить временную рабочую характеристику двигателя, которая будет учитывать изменение рабочих параметров двигателя в процессе наработки. Таким образом, можно построить математическую модель рабочих процессов двигателя, которая является функцией не только параметров , но также зависит от наработки двигателя. Как правило, данные коэффициенты принимаются линейными функциями времени, т. е.:

или(4.5)

Таким образом, зависимость s-ой характеристики двигателя от частоты вращения коленчатого вала, от разрежения в выпускном коллекторе и от наработки примет следующий вид:

(4.6)

Примеры реальных изменений коэффициентов в зависимости от времени для автомобиля ВАЗ приведены в Таблице 4.3. В частности для часового расхода топлива автомобиля ВАЗ при наработкеL = 68 тыс.км получим

(4.7)

Таблица 4.3 Коэффициенты a_psдля крутящего моментаM_eи расхода топливаG_Т

4.3 Моделирование работы двигателя в эксплуатации

Полученные в результате стендовых испытаний характеристики двигателя в неполной мере отражают распределение нагрузочных и скоростных режимов работ двигателя. В практических приложениях принято определять эксплуатационный режим работы двигателя, под которым будем понимать вероятностное распределение значений параметров в процессе эксплуатации двигателя. Иначе говоря, необходимо построить некоторую таблицу зависимости относительного времени работы двигателя при эксплуатации от двухмерного распределения параметров .Для этого:

- выделяют характерные базовые значения ;

- посредством сбора статистических данных определяют отношение времени работы двигателя на данном режиме ко времени общей наработки двигателя (как правило, это отношение выражают в %).

Таблица 4.4 Распределение времени работы двигателя ВАЗ при движении автомобиля в городе – f₁(n_bi, Δp_кj) ; n_bi (об/мин); Δp_кj (КПа)