RU2785419C1 - Способ оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Способ оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2785419C1 RU2785419C1 RU2022114444A RU2022114444A RU2785419C1 RU 2785419 C1 RU2785419 C1 RU 2785419C1 RU 2022114444 A RU2022114444 A RU 2022114444A RU 2022114444 A RU2022114444 A RU 2022114444A RU 2785419 C1 RU2785419 C1 RU 2785419C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- crankshaft
- power
- mechanical losses
- supports
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000035852 Tmax Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение может быть использовано при оценке мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания. Способ оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания заключается в том, что при проведении испытаний в условиях эксплуатации подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач, для чего в опоры двигателя устанавливают преобразователи силы (1), в картер сцепления напротив зубчатого венца маховика монтируют датчик (2) частоты вращения коленчатого вала, к которым подключают измерительное устройство (3). Пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры, затем проводят испытания, при которых фиксируют параметры выбега. При проведении измерений в условиях эксплуатации включают первую передачу и начинают движение, подачей топлива в цилиндры двигателя плавно увеличивают частоту вращения коленчатого вала до момента достижения максимального значения, затем резко отключают подачу топлива в цилиндры двигателя. Одновременно с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала фиксируют мгновенные значения возникающих в опорах двигателя сил и частоты вращения коленчатого вала до момента достижения транспортным средством минимальной скорости движения. По совокупности мгновенных значений сил на опорах для каждого момента измерений отдельно вычисляют суммарную силу и суммарный приведенный крутящий момент на опорах с учетом среднего расстояния от оси вращения коленчатого вала до точек измерения сил на опорах. По полученным значениям суммарного приведенного крутящего момента на опорах и измеренным мгновенным значениям частоты вращения коленчатого вала для каждого момента измерений вычисляют мощность механических потерь двигателя. Строят аппроксимирующую зависимость мощности механических потерь двигателя от частоты вращения коленчатого вала, на полученной кривой находят максимальное значение и принимают его за максимальную мощность механических потерь исследуемого двигателя. Технический результат заключается в снижении трудоемкости и в повышении оперативности диагностирования оценки мощности механических потерь двигателя. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области испытания и технического диагностирования машин, в частности к способу оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Существующие способы определения мощности механических потерь ДВС, основанные на измерении крутящего момента прокручивания коленчатого вала тормозным стендом или тарированным стартером, угловой скорости вращения коленчатого вала при отключении отдельных цилиндров на холостом ходу, времени выбега двигателя на холостом ходу, среднего давления механических потерь, параметров сжатого воздуха, используемого в качестве рабочего тела для прокручивания коленчатого вала нагруженного двигателя, не обладают требуемой точностью измерений и являются трудоемкими и сложными в практическом применении в условиях реальной эксплуатации.
Известен способ определения мощности механических потерь ДВС [1] согласно которому при работе двигателя в режиме холостого хода непрерывно измеряют значения угловой скорости коленчатого вала в равных угловых интервалах заданной величины в пределах цикла работы двигателя на любом установившемся скоростном режиме с синхронизацией начала измерения значений угловой скорости с положением коленчатого вала, соответствующим верхней мертвой точке поршня конкретного цилиндра, в котором осуществляется такт расширения, в начальный момент измерений отключают подачу топлива (зажигания) в одном из цилиндров, получают зависимость угловой скорости от угла поворота коленчатого вала, определяют значения средней угловой скорости, ускорения коленчатого вала и мощности механических потерь, дополнительно определяют зависимость угловой скорости от угла поворота коленчатого вала при осуществлении рабочих процессов во всех цилиндрах, затем с момента отключения подачи топлива (зажигания) в третьем по порядку работы цилиндре, в обоих случаях определяют значения минимальных угловых скоростей на участках, соответствующих началу и окончанию такта расширения в конкретных цилиндрах, сравнивают соответствующие значения минимальных угловых скоростей, полученных при работе одного и того же цилиндра до и после отключения подачи топлива (зажигания), порядковый номер которого определяют по номеру цилиндра, с которого начато измерение зависимости угловой скорости с отключенным цилиндром. При их совпадении с относительной разностью не более 0,5%, значения средней угловой скорости определяют в интервале угла поворота коленчатого вала, соответствующего осуществлению тактов расширения во втором и третьем по порядку работы цилиндрах, а ускорения - на участке выбега коленчатого вала в том же интервале.
Известен способ и устройство для определения эффективной мощности и мощности механических потерь карбюраторного ДВС [2], основанный на преобразовании кинетической энергии вращающихся масс в энергию механических потерь, согласно которому создают периодические циклы разбега и выбега коленчатого вала, подсчитывают эти циклы за определенный интервал времени, определяют эффективную мощность, затем мощность механических потерь и средние значения времени разгона и времени выбега, по которым судят о соответствующей мощности.
Недостатками указанных способов являются неустойчивость протекающих процессов за кратковременный период измерения, что сказывается на достоверности получаемой диагностической информации, а также низкая оперативность получения диагностической информации, вследствие необходимости выведения работы двигателя на специальный режим.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков техническим решением является способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания [3] при котором подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач, в опоры двигателя устанавливают преобразователи силы, в картер сцепления монтируют датчик частоты вращения коленчатого вала, к которым присоединяют измерительное устройство, пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры, начинают движение на транспортном средстве, увеличивая скорость до момента включения прямой передачи, устанавливают подачу топлива в двигатель, обеспечивающую минимальную устойчивую частоту вращения коленчатого вала при движении транспортного средства на прямой передаче и резко включают максимальную подачу топлива, с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала фиксируют частоту вращения коленчатого вала и усилия, возникающие в опорах, до момента достижения транспортным средством максимальной скорости движения на прямой передаче, в каждом интервале измерения вычисляют среднюю частоту вращения коленчатого вала, среднее усилие и средний крутящий момент на каждой опоре и суммарный крутящий момент на опорах, по полученным значениям суммарного крутящего момента на опорах и средней частоты вращения коленчатого вала в каждом интервале измерения вычисляют эффективную мощность двигателя, строят аппроксимирующую зависимость эффективной мощности от времени измерения, на полученной кривой находят максимальное значение, которое принимают за номинальную эффективную мощность исследуемого двигателя.
Реализация подобной методики измерения сил на опорах в режиме выбега ДВС позволит получить необходимые данные для последующей оценки мощности механических потерь двигателя.
Техническая задача - совершенствование способа определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания за счет снижения трудоемкости и повышения оперативности диагностирования.
Сущность изобретения заключается в следующем. При проведении измерений в условиях эксплуатации подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач, для чего в опоры двигателя устанавливают преобразователи силы, в картер сцепления напротив зубчатого венца маховика монтируют датчик частоты вращения коленчатого вала, к которым подключают измерительное устройство, питающееся от бортовой сети транспортного средства. Пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры, включают первую передачу и начинают движение, подачей топлива в цилиндры двигателя плавно увеличивают частоту вращения коленчатого вала до момента достижения максимального значения, резко отключают подачу топлива в цилиндры, одновременно с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала фиксируют мгновенные значения возникающих в опорах двигателя сил и частоты вращения коленчатого вала до момента достижения транспортным средством минимальной скорости движения. По совокупности мгновенных значений сил на опорах для каждого момента измерений отдельно вычисляют суммарную силу и суммарный приведенный крутящий момент на опорах с учетом среднего расстояния от оси вращения коленчатого вала до точек измерения сил на опорах, по полученным значениям суммарного приведенного крутящего момента на опорах и измеренным мгновенным значениям частоты вращения коленчатого вала для каждого момента измерений вычисляют мощность механических потерь двигателя, строят аппроксимирующую зависимость мощности механических потерь двигателя от частоты вращения коленчатого вала, на полученной кривой находят максимальное значение и принимают его за максимальную мощность механических потерь исследуемого двигателя.
Таким образом, предложенный способ оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания является простым в реализации как при проведении испытаний, так и в условиях эксплуатации транспортного средства.
На фиг. 1 изображена схема сил и крутящих моментов, действующих на опоры и блок цилиндров двигателя транспортного средства в процессе выбега; на фиг. 2 изображена методика расчета суммарных сил и суммарного крутящего момента, возникающих на опорах двигателя в каждый момент измерения; на фиг. 3 изображен способ оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания, где 1 - преобразователи силы; 2 - датчик частоты вращения коленчатого вала; 3 - измерительное устройство; Fi - сила на i-й опоре двигателя, Н; ri - расстояние от оси вращения коленчатого вала до точки измерения силы на i-й опоре, м; MΣ - суммарный приведенный к оси вращения коленчатого вала крутящий момент на опорах двигателя, Н⋅м; Mт - приведенный к оси вращения коленчатого вала момент механических потерь двигателя, Н⋅м; ω - угловая скорость вращения коленчатого вала, с-1; τ - время измерения, с; τm - временное мгновенное значение, при котором осуществлялась регистрация измеряемых величин, с; m - порядковый номер момента измерения; n - частота вращения коленчатого вала, мин-1; 
- частота вращения коленчатого вала в момент измерения τm, мин-1; FΣ - суммарная сила на опорах двигателя, Н; 
- мгновенное значение силы на i-й опоре двигателя в момент измерения τm, Н; 
- суммарная сила на опорах двигателя в момент измерения τm Н; 
- суммарный приведенный к оси вращения коленчатого вала крутящий момент на опорах двигателя в момент измерения τm, Н⋅м; NT - мощность механических потерь двигателя, кВт; 
- мощность механических потерь двигателя в момент измерения τm, кВт; Nтmax - максимальная мощность механических потерь двигателя, кВт.
Практически предложенный способ может быть реализован следующим образом.
При проведении измерений в условиях эксплуатации подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач, для чего в опоры двигателя устанавливают преобразователи силы 1 (см. фиг. 1) таким образом, чтобы усилия Fi полностью воспринимались преобразователями, в картер сцепления напротив зубчатого венца маховика монтируют датчик частоты вращения коленчатого вала 2. К преобразователям силы 1 и датчику частоты вращения коленчатого вала 2 подключают измерительное устройство 3, питающееся от бортовой сети транспортного средства. Пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры, включают первую передачу и начинают движение, подачей топлива в цилиндры двигателя плавно увеличивают частоту вращения коленчатого вала до момента достижения максимального значения, затем резко отключают подачу топлива в цилиндры. Одновременно измерительным устройством 3 с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала фиксируют мгновенные значения сил 
(см. фиг. 2), возникающих в опорах вследствие воздействия реактивного крутящего момента двигателя на раму в режиме выбега и частоты вращения коленчатого вала 
до момента достижения транспортным средством минимальной скорости движения. По совокупности мгновенных значений сил на опорах 
для каждого момента измерений отдельно вычисляют суммарную силу 
и суммарный приведенный крутящий момент 
с учетом среднего расстояния от оси вращения коленчатого вала до точек измерения сил на опорах 
по формулам:
где k=4 - количество опор двигателя.
По полученным значениям суммарного приведенного крутящего момента на опорах 
и измеренным мгновенным значениям частоты вращения коленчатого вала 
для каждого момента измерений отдельно вычисляют мощность механических потерь двигателя 
исходя из условия, что вычисленный суммарный приведенный к оси вращения коленчатого вала крутящий момент на опорах двигателя 
в момент измерения τm равен по величине и направлению суммарному моменту механических потерь двигателя 
в этом же моменте измерения:
строят аппроксимирующую зависимость мощности механических потерь двигателя от частоты вращения коленчатого вала, на полученной кривой находят максимальное значение 
которое принимают за максимальную мощность механических потерь исследуемого двигателя.
За нулевое значение сил на опорах принимают такое значение, которое создается на каждой опоре в момент нахождения транспортного средства на ровной горизонтальной площадке при отключенном ДВС. Величину силы считают положительной, если направление ее действия совпадает с направлением действия реактивного крутящего момента в режиме выбега две.
В результате представляется возможным определять мощность механических потерь двигателя непосредственно при эксплуатации транспортного средства, используя общедоступные и простые средства измерений и регистрации возникающих в опорах двигателя сил.
Список источников
1. Пат. №2454643 РФ, МПК G01L 3/24. Способ определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания / С.А. Гребенников, А.С. Гребенников, Д.В. Федоров - №2010150833/28; заявл. 10.12.2010, опубл. 27.06.2012 г. Бюл. №18.
2. А.с. №993060, МПК G01L 3/24. Способ и устройство для определения эффективной мощности и мощности механических потерь карбюраторного двигателя внутреннего сгорания / А.В. Новиков, Ю.К. Бобков, А.В. Колчин - №3279615/18-10; заявл. 30.04.1981, опубл. 30.01.1983. Бюл. №4.
3. Пат. №2762813 РФ, МПК G01M 15/04. Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания / А.Ф. Курносов, Ю.А. Гуськов, Д.А. Домнышев, В.Н. Корниенко - №2021103345; заявл. 10.02.2021, опубл. 23.12.2021 г. Бюл. №36.
Claims (1)
- Способ оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что при проведении испытаний в условиях эксплуатации подготавливают транспортное средство с механической коробкой передач, для чего в опоры двигателя устанавливают преобразователи силы, в картер сцепления напротив зубчатого венца маховика монтируют датчик частоты вращения коленчатого вала, к которым подключают измерительное устройство, пускают и прогревают двигатель совместно с коробкой передач до номинальной температуры, затем проводят испытания, при которых фиксируют параметры выбега, отличающийся тем, что при проведении измерений в условиях эксплуатации включают первую передачу и начинают движение, подачей топлива в цилиндры двигателя плавно увеличивают частоту вращения коленчатого вала до момента достижения максимального значения, затем резко отключают подачу топлива в цилиндры двигателя, одновременно с периодом 720 градусов поворота коленчатого вала фиксируют мгновенные значения возникающих в опорах двигателя сил и частоты вращения коленчатого вала до момента достижения транспортным средством минимальной скорости движения, по совокупности мгновенных значений сил на опорах для каждого момента измерений отдельно вычисляют суммарную силу и суммарный приведенный крутящий момент на опорах с учетом среднего расстояния от оси вращения коленчатого вала до точек измерения сил на опорах, по полученным значениям суммарного приведенного крутящего момента на опорах и измеренным мгновенным значениям частоты вращения коленчатого вала для каждого момента измерений вычисляют мощность механических потерь двигателя, строят аппроксимирующую зависимость мощности механических потерь двигателя от частоты вращения коленчатого вала, на полученной кривой находят максимальное значение и принимают его за максимальную мощность механических потерь исследуемого двигателя.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2785419C1 true RU2785419C1 (ru) | 2022-12-07 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2798747C1 (ru) * | 2023-03-17 | 2023-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ оценки потерь мощности в коробке передач транспортного средства |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2266527C1 (ru) * | 2004-07-21 | 2005-12-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) | Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания |
| US7096746B2 (en) * | 2001-12-20 | 2006-08-29 | Abb Patent Gmbh | Method for determining the power of a test specimen, measuring device, and power test bench for the test specimen |
| RU2361187C1 (ru) * | 2007-12-11 | 2009-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) | Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания |
| RU2386941C1 (ru) * | 2009-04-08 | 2010-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) | Способ определения составляющих суммарного момента механических потерь двигателя внутреннего сгорания |
| US8375775B2 (en) * | 2010-01-18 | 2013-02-19 | Thyssenkrupp Krause Gmbh | Method for determining the power of an internal combustion engine |
| RU2762813C1 (ru) * | 2021-02-10 | 2021-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7096746B2 (en) * | 2001-12-20 | 2006-08-29 | Abb Patent Gmbh | Method for determining the power of a test specimen, measuring device, and power test bench for the test specimen |
| RU2266527C1 (ru) * | 2004-07-21 | 2005-12-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) | Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания |
| RU2361187C1 (ru) * | 2007-12-11 | 2009-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) | Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания |
| RU2386941C1 (ru) * | 2009-04-08 | 2010-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) | Способ определения составляющих суммарного момента механических потерь двигателя внутреннего сгорания |
| US8375775B2 (en) * | 2010-01-18 | 2013-02-19 | Thyssenkrupp Krause Gmbh | Method for determining the power of an internal combustion engine |
| RU2762813C1 (ru) * | 2021-02-10 | 2021-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2805116C1 (ru) * | 2022-12-26 | 2023-10-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания |
| RU2798747C1 (ru) * | 2023-03-17 | 2023-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный аграрный университет" | Способ оценки потерь мощности в коробке передач транспортного средства |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4292670A (en) | Diagnosis of engine power and compression balance | |
| EP1884756B1 (en) | Engine measurement device | |
| EP3126811B1 (en) | Method and system for use in dynamometer testing of a motor vehicle | |
| JP2013163436A (ja) | モータによるエンジン変動抑制装置 | |
| RU2785419C1 (ru) | Способ оценки мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2454643C1 (ru) | Способ определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2669224C2 (ru) | Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2762813C1 (ru) | Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания | |
| Giakoumis et al. | Study of crankshaft torsional deformation under steady-state and transient operation of turbocharged diesel engines | |
| RU2361187C1 (ru) | Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания | |
| US4453402A (en) | Method and apparatus for determining the position of a piston in the cylinder of a reciprocating engine | |
| RU2328713C1 (ru) | Способ определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания | |
| Henein et al. | Dynamic parameters for engine diagnostics: Effect of sampling | |
| RU2662017C2 (ru) | Способ диагностики технического состояния двигателя | |
| RU2804692C1 (ru) | Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2820086C1 (ru) | Способ определения эффективной мощности двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2744668C1 (ru) | Способ оценки технического состояния цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2682780C1 (ru) | Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания | |
| Le Khac et al. | Approach to gasoline engine faults diagnosis based on crankshaft instantaneous angular acceleration | |
| RU2792736C1 (ru) | Способ оценки неравномерности работы цилиндров двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2772163C1 (ru) | Способ оценки неравномерности работы цилиндров двигателя внутреннего сгорания | |
| SU815528A2 (ru) | Способ определени эффективнойМОщНОСТи дВигАТЕл ВНуТРЕННЕгО СгОРА-Ни | |
| Schasfoort et al. | Demonstration of the Benefits of SAE 30 Stationary Gas Engine Oil in Full Scale Engine Tests | |
| SU866432A1 (ru) | Способ определени технического состо ни многоцилиндрового двигател внутреннего сгорани | |
| RU2061208C1 (ru) | Способ контроля рабочего процесса дизеля |