Розробка загальної методики проведення досліджень

Створення методики дослідження впливу типу системи живлення автомобільного двигуна на паливну економічність, енергетичні та екологічні показники автомобілів передбачає розробку загальних підходів та послідовності конкретних дій дослідження для досягнення поставленої в дисертаційній роботі мети, а саме підвищення паливної економічності та зниження шкідливих викидів автомобілів в умовах експлуатації.

При оцінці впливу типу системи живлення на показники двигунів в результаті заміни традиційної карбюраторної системи живлення електронною розподіленою системою впорскування бензину, перш за все при кількісній оцінці, необхідно мати на увазі можливість отримання неоднозначних результатів. Це пов'язано з тим, що через наявність допусків на розміри деталей у різних двигунів однієї і тієї ж моделі виходять неоднакові характеристики. Наприклад, при номінальному значенні ступеню стиснення ε = 10 фактичне її значення в різних циліндрах може (при випадковому несприятливому поєднанні розмірів деталей) коливатися від 9, 6 до 10, 4. Тому допустимі, за умовами відсутності детонації при роботі, кути випередження запалювання для різних двигунів при такій різниці значень ε матимуть неоднакову величину.

Похибка при експериментальних випробуваннях також залежить від завдання, яке виконує конкретна паливна система (досягнення максимальної потужності, паливної економічності або мінімальної токсичності) та рівня її досконалості. З цього виходить, що якщо порівнювати показники двигуна з карбюратором, налагодженим на максимальну паливну економічність і показники того ж двигуна з ЕРСВБ з мінімальним рівнем шкідливих викидів, то одержана при такому некоректному порівнянні інформація не відобразить всіх принципових переваг, якими володіє система впорскування бензину. Цим і пояснюється достатньо широка різниця даних, опублікованих в різних наукових роботах. Для оцінки впливу типу системи живлення слід віддати перевагу даним, одержаним при випробуваннях одного і того ж двигуна та автомобіля, що і передбачає запропонована методика.

Першим етапом методики (рис. 2.1) передбачено аналіз раніше проведених досліджень щодо впливу типу систем живлення бензинових двигунів на паливну економічність, енергетичні та екологічні показники автомобіля (блок 1). Результатом виконання цього етапу є узагальнені висновки проведених раніше досліджень, визначення питань, які підлягають дослідженню та формулювання задач дисертаційної роботи.

При виборі типу системи впорскування бензину для подальшої заміни карбюраторної системи живлення в умовах експлуатації (блок 2) враховувались відповідність вартості переобладнання та очікуваного поліпшення динамічних, паливо–економічних та екологічних властивостей автомобіля. Крім того, заміна карбюраторної системи живлення на систему впорскування повинна окупитись за відносно невеликий пробіг автомобіля та не повинна бути пов’язана з суттєвими конструктивними змінами двигуна і автомобіля.

Блоком 3 методики передбачено отримання експериментальних порівняльних характеристик двигуна ВАЗ–2101 з карбюраторною системою живлення та після заміни її ЕРСВБ при проведенні моторних стендових випробувань на гальмівному стенді. Цей двигун повинен використовуватись і при проведені випробувань на автомобілі.

Початок рис. 2.1

Рис. 2.1. Блок–схема методики визначення впливу типу системи живлення бензинового двигуна на експлуатаційні властивості автомобіля

За даними, отриманими під час моторних стендових досліджень, визначаються коефіцієнти поліноміальних залежностей, що описують енергетичні, паливо–економічні та екологічні показники бензинового двигуна і є необхідними для внесення їх в математичну модель, яка описує двигун як джерело енергії, шкідливих викидів та споживача палива та повітря (блок 4).

Блоком 5 передбачається перевірка адекватності математичних залежностей показників роботи двигуна ВАЗ–2101 з карбюраторною системою живлення та після заміни її ЕРСВБ з використанням критерію Фишера.

Визначити паливну економічність та кількісний склад шкідливих викидів у ВГ автомобіля в різних режимах роботи двигуна в умовах експлуатації важко, а випробування в умовах лабораторії потребує наявності складного та дорогого обладнання. Тому наступним кроком дисертаційного дослідження (блок 6) є вибір математичної моделі та вхідних даних для визначення витрати палива, енергетичних та екологічних показників бензинового двигуна на різних режимах роботи розрахунковим методом. Уточнення математичної моделі руху автомобіля за їздовим циклом полягає в введенні моделей двигуна ВАЗ-2101, як джерела енергії, шкідливих викидів, споживача палива та повітря з карбюраторною системою живлення та системою впорскування, які отримані в результаті обробки експериментальних даних, особливостей роботи вказаних систем, технічних характеристик автомобіля ВАЗ-2101. Крім того в математичну модель включена методика розрахунку терміну окупності заміни карбюраторної системи живлення системою впорскування.

Блоком 7 методики передбачено отримання експериментальних показників витрати палива автомобіля ВАЗ–2101 з карбюраторною системою живлення двигуна та після заміни її ЕРСВБ при стендових випробуваннях на моделюючому роликовому стенді при умовному русі за режимами Європейського їздового циклу.

Блоком 8 передбачається перевірка адекватності математичних моделей руху автомобіля ВАЗ-2101 з карбюраторною системою живлення та після заміни її ЕРСВБ шляхом порівняння експериментально отриманих та розрахункових витрат палива та ідентичності умов виконання режимів їздового циклу. З використанням експериментально отриманих залежностей на уточненій математичній моделі імітації руху автомобіля за режимами Європейського їздового циклу, визначаються очікувана паливна економічність та екологічні показники автомобіля ВАЗ–2101 з карбюраторною системою живлення двигуна та після заміни її ЕРСВБ.

Блоком 9 передбачається визначення часу розгону та витрати палива автомобілем ВАЗ–2101 з карбюраторною системою живлення двигуна та системою впорскування на моделюючому роликовому стенді.

Для перевірки отриманих в стендових випробуваннях даних впливу типу системи живлення на його динамічні та паливо–економічні показники передбачається проведення дорожніх випробувань (блок 10).

В подальшому проведено порівняльний аналіз експериментальних та розрахункових досліджень впливу типу системи живлення бензинового двигуна на паливну економічність, енергетичні, динамічні та екологічні показники автомобіля в умовах експлуатації (блок 11).

Блоком 12 передбачено проведення обґрунтування доцільності заміни карбюраторної системи живлення ЕРСВБ та розробка рекомендацій щодо заміни карбюраторної системи живлення ЕРСВБ в умовах експлуатації.