Способ определения запаса хода тягового транспортного средства по величине часового расхода топлива двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет повысить эффективность использования двигателя внутреннего сгорания транспортного средства за счет повышения точности замера расхода топлива 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, величину полного веса G. Осуществляют нагрузочным тормозом изменение величины крутящего момента М_д. Замеряют величины крутящего момента М_д, чисел оборотов n, установленные с помощью регулятора для каждой величины крутящего момента М_д. Измеряют расход топлива для каждой величины крутящего момента М_д и на их основе строят регуляторную характеристику. Определяют силу тяги. Определяют теоретическую скорость движения V_т тягового транспортного средства по выражению V_т=0,377·r_k·n/i, определяют коэффициент буксования δ тягового транспортного средства, определяют действительную скорость движения V тягового транспортного средства по выражению V=V_т-(1-δ), преобразовывают полученные значения в электрические сигналы, формируют и направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости силы тяги на крюке Р_кр от крутящего момента М_д двигателя, зависимости теоретических скоростей V_т движения транспортного средства для различных передач транспортного средства от числа оборотов двигателя, зависимости коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства и зависимости действительной скорости движения V тягового транспортного средства от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства и формируют сигнал для определения максимальной силы тяги Р_{кр max} на крюке тягового транспортного средства и соответствующей ей скорость V_max1, которую создают движители тягового транспортного средства с полным заданным весом с учетом величины коэффициента буксования по зависимости коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр и зависимостей действительной скорости движения V тягового транспортного средства от силы тяги Р_кр. После определения максимальной силы тяги P_{кр max} на крюке для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигналы в компьютер для определения соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной силы тяги P_{кр max} на крюке тягового транспортного средства из зависимости силы тяги P_кр на крюке тягового транспортного средства от крутящего момента М_д, после чего формируют и направляют сигнал в компьютер для определения по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики расхода топлива G_т от величины крутящего момента М_д, часового расхода топлива G_{т max}, соответствующего величине максимальной силы тяги P_{кр max} на крюке тягового транспортного средства, при этом запас хода G_100max тягового транспортного средства по максимальному расходу топлива в литрах на 100 км пути для максимальной силы тяги P_{кр max} на крюке и заданной передачи тягового транспортного средства определяют по величине часового расхода топлива G_{т max}, по выражению q_100max=100·G_тmax/γ·V_max1, где γ - удельный вес топлива. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

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

Известен способ определения запаса хода транспортного средства, заключающийся в том, что определяют расход топлива в литрах на 100 км пройденного пути по экономической характеристике транспортного средства для определенной передачи и различных значений приведенного коэффициента сопротивления дорого (см. Гинцбург Б.Я. Тракторы и автомобили, Москва, ВСХНЗО, 1968, с.37-48).

Недостатком этого способа является то, что определение расхода топлива на 100 км пройденного пути транспортного средства производят без учета условий сцепления движителей транспортного средства - колес или ведущей звездочки с дорогой. Кроме того, заявленный способ не учитывает технического состояния конкретного двигателя транспортного средства, что позволяет определить только весьма приблизительную, оценочную величину запаса хода транспортного средства.

Известен способ определения расхода топлива двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, заключающийся в работе двигателя внутреннего сгорания по внешней характеристике, измерении величины числа оборотов вала двигателя при работе на участках от холостого хода до полной подачи топлива и одновременном замере количества топлива, в процессе разгона (см. авторское свидетельство СССР №1302164 МПК G 01 M 15/00, опубликованного 07.04.1987).

Недостаток известного способа также заключается в недостаточной точности замера расхода топлива для двигателя транспортного средства, поскольку также не учитывает условия сцепления движителей транспортного средства с почвой и изменения расхода топлива в связи с конкретными условиями работы транспортного средства.

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

Указанный технический результат достигается тем, что способ определения запаса хода тягового транспортного средства по величине часового расхода топлива двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что замеряют величину радиуса r_k движителя тягового 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 M_д двигателя, чисел 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 и на их основе строят регуляторную характеристику зависимости расхода топлива G_т от величины крутящего момента М_д двигателя, определяют силу тяги P_кр на крюке тягового транспортного средства по выражению Р_кр=М_д·(η_тр·i/r_k)-P_{f max}, 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_{f max} - максимальная сила сопротивления качению тягового транспортного средства, определяемая по выражению P_{f max}=f_max·G, где f_max максимальный коэффициент сопротивления качению, G - полный вес тягового транспортного средства, определяют теоретическую скорость движения V_т тягового транспортного средства по выражению V_т=0,377·r_k·n/i, определяют коэффициент буксования δ тягового транспортного средства, определяют действительную скорость движения V тягового транспортного средства по выражению V=V_т-(1-δ), преобразовывают полученные значения в электрические сигналы, формируют и направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости силы тяги на крюке Р_кр от крутящего момента М_д двигателя, зависимости теоретических скоростей V_т - движения транспортного средства для различных передач транспортного средства от числа оборотов двигателя, зависимости коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства и зависимости действительной скорости движения V тягового транспортного средства от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства, и формируют сигнал для определения максимальной силы тяги Р_{кр max} на крюке тягового транспортного средства и соответствующей ей скорость V_max1, которую создают движители тягового транспортного средства с полным заданным весом с учетом величины коэффициента буксования по зависимости коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр и зависимостей действительной скорости движения V тягового транспортного средства от силы тяги Р_кр причем после определения максимальной силы тяги P_{кр max} на крюке, для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигналы в компьютер для определения соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной силы тяги Р_{кр max} на крюке тягового транспортного средства из зависимости силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства от крутящего момента М_д, после чего формируют и направляют сигнал в компьютер для определения по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики расхода топлива G_т от величины крутящего момента М_д, часового расхода топлива G_{т max}, соответствующего величине максимальной силы тяги Р_{кр max} на крюке тягового транспортного средства, при этом запас хода q_100max тягового транспортного средства по максимальному расходу топлива в литрах на 100 км пути для максимальной силы тяги Р_{кр max} на крюке тягового и заданной передачи тягового транспортного средства определяют по величине часового расхода топлива G_{т max}, по выражению q_100max=100·G_{т max}/γ·V_max1, где γ - удельный вес топлива.

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_{кр ср} и при холостом ходе тягового транспортного средства до величины n_{кх ср}, и вычисления коэффициента буксования δ по выражению δ=(n_{кр ср}-n_{кх ср})/n_{кр ср}.

На чертеже приведены графические зависимости, используемые 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, устройством 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, Москва, 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 определения запаса хода тягового транспортного средства по величине часового расхода топлива двигателя внутреннего сгорания, заключается в том, что замеряют величину радиуса r_k движителя тягового транспортного средства - ведущего колеса или ведущей звездочки, и величину полного веса G тягового транспортного средства.

Далее нагрузочным тормозом осуществляют изменение величины крутящего момента М_д двигателя, при этом замеряют величины крутящего момента М_д двигателя, чисел 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, и на их основе строят регуляторную характеристику зависимости расхода топлива G_т от величины крутящего момента М_д двигателя (см. зависимость А-G_т=f(М_д) на чертеже).

Определяют силу тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства на радиусе ведущего колеса или ведущей звездочки транспортного средства по выражению Р_кр=М_д·(η_тр·i/r_k)-P_{f max}; 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_{f max} - максимальная сила сопротивления качению тягового транспортного средства, определяемая по выражению P_{f max}=f_max·G, где f_max максимальный коэффициент сопротивления качению, G - полный вес тягового транспортного средства.

Кроме того, определяют теоретическую скорость движения V_т тягового транспортного средства по выражению V_т=0,377·r_k·n/i.

И определяют коэффициент буксования δ 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. После этого усредняют полученные значений чисел оборотов при движении тягового транспортного средства с полным весом до величины n_{кр ср} и при холостом ходе тягового транспортного средства до величины n_{кх ср}, и вычисляют коэффициент буксования δ по выражению δ=(n_{кр ср}-n_{кх ср}/n_{кр ср}. Полученные данные преобразовывают в электрические сигналы и направляют сигналы в компьютер.

После определения коэффициента буксования δ тягового транспортного средства определяют действительную скорость движения V тягового транспортного средства по выражению V=V_т-(1-δ).

Полученные значения преобразовывают в электрические сигналы, формируют и направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости Б силы тяги на крюке Р_кр от крутящего момента М_д двигателя (см. зависимость Б Р_кр=f(Р_кр) на чертеже). Таким же образом строят зависимости В теоретических скоростей V_т движения транспортного средства для различных передач транспортного средства от числа оборотов двигателя (см. зависимость В - V_т=f(n) на чертеже).

Также строят зависимость Г коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства (см. зависимость Г - δ=f(n) на чертеже).

Строят зависимости Д действительной скорости движения V тягового транспортного средства от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства (см. зависимость Д - V=f(Р_кр) на чертеже).

Далее в зависимости от величины действительной скорости движения V тягового транспортного средства и допустимой величины коэффициента буксования δ определяют максимальную силу тяги Р_{кр max} на крюке тягового транспортного средства, которую создают движители тягового транспортного средства с полным заданным весом.

Для этого формируют сигнал 1 для определения максимальной силы тяги Р_{кр max} на крюке тягового транспортного средства и соответствующей ей скорость V_max1, которую создают движители тягового транспортного средства с полным заданным весом с учетом коэффициента буксования по зависимости Г коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр и зависимостей Д действительной скорости движения V тягового транспортного средства от силы тяги Р_кр.

После определения максимальной силы тяги Р_{кр max} на крюке, для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигнал 2 (см. чертеж) в компьютер для определения соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной силы тяги P_{кр max} 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 3 (см. чертеж) в компьютер для определения по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики расхода топлива G_т от величины крутящего момента М_д, часового расхода топлива G_{т max}, соответствующего величине максимальной силы тяги P_{кр max} на крюке тягового транспортного средства.

По величине часового расхода топлива G_{т max}; формируют и направляют в компьютер сигнал для определения запаса хода q_100max транспортного средства по максимальному расходу топлива в литрах на 100 км пути для максимальной силы тяги Р_{кр max} на крюке тягового транспортного средства и заданной передачи тягового транспортного средства по выражению q_100max=100·G_{т max}/γ·V_max1, где γ - удельный вес топлива.

Таким образом, заявленный способ позволяет повысить точность замера расхода топлива двигателя с учетом конкретных условий эксплуатации транспортного средства и снизить трудоемкость замера результатов измерений и их обработки, обеспечив при этом более точный замер запаса хода транспортного средства по величине часового расхода топлива двигателя внутреннего сгорания.

1. Способ определения запаса хода тягового транспортного средства по величине часового расхода топлива двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что замеряют величину радиуса r_k движителя тягового 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, чисел 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 и на их основе строят регуляторную характеристику зависимости расхода топлива G_т от величины крутящего момента М_д двигателя, 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, определяют теоретическую скорость движения V_т тягового транспортного средства по выражению V_т=0,377·r_k·n/i, определяют коэффициент буксования δ тягового транспортного средства, определяют действительную скорость движения V тягового транспортного средства по выражению V=V_т-(1-δ), преобразовывают полученные значения в электрические сигналы, формируют и направляют сигналы в компьютер и на их основе строят зависимости силы тяги на крюке Р_кр от крутящего момента М_д двигателя, зависимости теоретических скоростей V_т движения транспортного средства для различных передач транспортного средства от числа оборотов двигателя, зависимости коэффициента буксования δ от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства и зависимости действительной скорости движения V тягового транспортного средства от силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства, и формируют сигнал для определения максимальной силы тяги P_крmax на крюке тягового транспортного средства и соответствующей ей скорости V_max1, которую создают движители тягового транспортного средства с полным заданным весом с учетом величины коэффициента буксования по зависимости коэффициента буксования δ от силы тяги P_кр и зависимостей действительной скорости движения V тягового транспортного средства от силы тяги Р_кр, причем после определения максимальной силы тяги P_крmax на крюке для каждой передачи транспортного средства формируют и направляют сигналы в компьютер для определения соответствующей величины крутящего момента М_д1 для максимальной силы тяги P_крmax на крюке тягового транспортного средства из зависимости силы тяги Р_кр на крюке тягового транспортного средства от крутящего момента М_д, после чего. формируют и направляют сигнал в компьютер для определения по величине крутящего момента М_д1 из регуляторной характеристики расхода топлива G_т от величины крутящего момента М_д, часового расхода топлива G_тmax, соответствующего величине максимальной силы тяги Р_крmax на крюке тягового транспортного средства, при этом запас хода q_100max тягового транспортного средства по максимальному расходу топлива в литрах на 100 км пути для максимальной силы тяги Р_крmax на крюке и заданной передачи тягового транспортного средства определяют по величине часового расхода топлива G_тmax, по выражению q_100max=100·G_тmax/γ·V_max1, где γ - удельный вес топлива.

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.