В статье представлены режимы стендовых испытаний электронных систем управления двигателем автомобиля.
Ключевые слова: электронная система управления двигателем, экологические показатели, стендовые испытания.
В настоящей работе рассматривается альтергативный подход к оценке технического состояния элементов электронных систем управления двигателем (ЭСУД), базирующийся на выявлении их работоспособности по экологическим показателям отработанных газов (ОГ) двигателя автомобиля.
В качестве объекта проведения исследований рассматривается ЭСУД МИКАС 5.4, управляющая рабочими процессами двигателя ГАЗ-3110 [1, 2].
Исследованию подлежало влияние технического состояния элементов ЭСУД на экологические показатели работы двигателя. При этом детальной оценке на уровень работоспособности ЭСУД подлежало влияние технического состояния следующий совокупности элементов: датчика массового расхода воздуха (Дмрв); датчика положения дроссельной заслонки (Дпдз); датчика температуры воздуха во впускной системе (Двоз); датчика положения распределительного вала (Дпрв); регулятора добавочного воздуха (РДВ). датчика детонации (Ддет); датчика температуры охлаждающей жидкости (Дтож);
Имитацию отказов элементов ЭСУД предусматривается осуществлять путем отключения вышеотмеченных элементов в процессе проведения стендовых испытаний.
В качестве испытательной и измерительной аппаратуры могут выступать: стенд нагрузочный и газоанализатор АСКОН — 02.
При поэтапном решении представленных задач предусматривается использование известных положений теории эксплуатационных свойств автомобилей, теории планирования эксперимента и корреляционно-регрессионного анализа, теории вероятностей и математической статистики, а также теории информации.
Оценка влияния технического состояния элементов ЭСУД на экологические показатели предусматривает проведение соответствующих нагрузочных испытаний по специально разработанной методике.
Испытания и исследования предусматривается проводить в условиях имитации отказов элементов ЭСУД (датчика массового расхода воздуха — Дмрв; датчика положения дроссельной заслонки — Дпдз; датчика температуры воздуха во впускной системе — Двоз; датчика положения распределительного вала — Дпрв; регулятора добавочного воздуха — РДВ; датчика детонации — Ддет; датчика температуры охлаждающей жидкости — Дтож) путем их отключения в процессе проведения стендовых испытаний на режимах работы двигателя (по оборотам и нагрузке), соответствующих установившимся режимам движения автомобиля.
При этом должно быть обеспечено варьирование оборотов двигателя на прямой передаче (nдв=var) с изменением нагрузки на стенде, соответствующей реализуемой (затрачиваемой) мощности двигателя при движении автомобиля по дороге в установившемся режиме с заданной скоростью, определяемой из выражения [3]:
(1)
где rk- статический радиус качения колеса, м;
nдв- задаваемые при испытаниях обороты двигателя, об/мин;
ip,iкп- передаточные числа редуктора и коробки передач (для прямой передачи) соответственно.
В данном выражении 
есть коэффициент, учитывающий увеличение радиуса качения колеса в зависимости от изменения скорости движения автомобиля, который приближенно может быть определен следующем образом:
, (2)
где Vmmax — максимальная скорость движения автомобиля на шинах с заданным индексом максимальной скорости, км/ч;
Va — текущее значение скорости автомобиля, км/ч.
Для заданной скорости Va, реализуемая (затрачиваемая) мощность двигателя в режиме установившегося движения автомобиля определяется из уравнения:
(3)
где η — к.п.д. трансмиссии;
Ga — снаряженная масса автомобиля с водителем и пассажиром, кг;
K — коэффициент обтекаемости автомобиля, кг·с2/м4
F — площадь лобового сопротивления, м2, определяемая из выражения:
F=0,8.B.H, м2 (4)
где В — ширина автомобиля(м): Н- высота автомобиля (м).
В (3) произведение KF может быть определено из следующего выражения:
(5)
где Vamax — максимальная скорость движения автомобиля, км/ч;
Nvmax- реализуемая мощность двигателя при скорости движения Vamax, л.с;
Gап — снаряженная масса автомобиля с водителем испытателем измерительным комплексом, кг.
Результаты измерения максимальной скорости автомобиля ГАЗ-3110 с измерительным комплексом “Корсис” [75] показали, что для данной модели автомобиля она составляет 168 км/ч. При Gan=1730 кг (1550 кг — масса снаряженного автомобиля и 180 кг — суммарная масса водителя, испытателя и измерительного комплекса) и отмеченной скорости коэффициент суммарного дорожного сопротивления составит:
=
будет равен 0,02089.
При этом на Vamax=168 км/ч обороты двигателя на прямой передаче определяемые из выражения
(6)
составят:
(об/мин),
где 
при rk=0,302 (для шин 195/70 R15), iр = 3,9; iкп=1,0
На данных оборотах реализуемая мощность двигателя согласно проведенным испытаниям составляет 96,03 квт или 130,6 л.с.
Таким образом, произведение KF, определяемое из выражения (5) для η=0,9, Nvmax=130,6 л.с, Gап=1730 кг, Vamax=168 км/ч и Ψv=0,02089 будет равно 0,07015.
Полученные выше представленные результаты позволяют оценить задаваемые нагрузки Р на нагрузочном стенде, имитирующие условия движения автомобиля на прямой передаче в установившемся режиме для заданных Va и Nд, т. е.
, (7)
где Nд — мощность, затрачиваемую автомобилем при установившемся режиме его движения на прямой передаче с заданной скоростью (Va);
nдв — обороты коленчатого вала двигателя для скорости автомобиля равной Va (об/мин);
Условия проведения испытаний на нагрузочном стенде с целью последующей имитацией отказов элементов ЭСУД и определения их влияния на выбросы ОГ представлены в табл. 1.
Таблица 1
Условия проведения нагрузочных испытаний
|
№ |
nдв, об/мин |
Va, км/час |
Nд |
P |
||
|
л.с |
квт |
кг |
Н |
|||
|
1 |
1000 |
29,43 |
2,73 |
2 |
2,73 |
26,78 |
|
2 |
1250 |
36,87 |
3,82 |
2,8 |
3,05 |
29,92 |
|
3 |
1500 |
44,34 |
5,43 |
3,92 |
3,56 |
34,92 |
|
4 |
1750 |
51,83 |
7,17 |
5,27 |
4,1 |
40,22 |
|
5 |
2000 |
59,36 |
9,46 |
6,95 |
4,73 |
46,4 |
|
6 |
2250 |
66,92 |
12,26 |
9,01 |
5,45 |
53,46 |
|
7 |
2500 |
74,5 |
15,65 |
11,51 |
6,26 |
61,41 |
Наряду с проведением нагрузочных испытаний предусматривается определение технического состояния элементов ЭСУД по экологическим показателям без нагрузки (т. е. без имитации условий движения автомобиля) на режимах холостого хода для задаваемых оборотов двигателя nдв =1000 об/мин и на повышенных оборотах nдв =2500 об/мин.
Отработка требований к режимам проведения испытаний позволяет подойти к разработке методики оценки экологических показателей в зависимости от технического состояния элементов ЭСУД и формирования оптимальных планов диагностирования элементов ЭСУД.
Литература:
1. Автомобили ГАЗ с двигателем ЗМЗ — 4062.10. Руководство по техническому обслуживанию системы управления двигателем Микас 5.4. — М.: Легион, 1999. — 96с. ил.
2. Некоторые проблемы технической эксплуатации электронных систем управления двигателем отечественных автомобилей. Зенченко В. А. Васильев В. А. Федянин М. А. / МАДИ(ГТУ) — М., 1998. — 24с. Деп. в ВИНИТИ РАН, № 2301-В98.
3. Нарбут А. Н. Теория автомобиля: Учебное пособие / МАДИ(ГТУ).- М., 2002 г.- 71 с
