Исследование метода определения параметров автомобиля. Монография
.pdf
На рисунке 3.6 показан вывод вводимых и идентифицированных параметров на экран осциллографа.
Рис. 3.6. Вывод вводимых и идентифицированных параметров на экран осциллографа:
а– параметры на включенной 3 передаче;
б– параметры на выключенной передаче
Из рисунка 3.4 видно, что ошибка оценивания параметра а' на установившемся режиме не превышает ε = 0,000001266. Из рисунка 3.6 видно, что время выхода идентификатора на установившийся режим не превышает 1 с.
~ 61 ~
3.3.Исследование метода определения моментов инерции силового агрегата, трансмиссии и ходовой системы транспортного средства
В математической модели оценивание информационных параметров происходит в идентификаторе. Он представляет собой фильтр КалманаБьюси, содержащий матрицу коэффициентов усиления К1 и К2, влияющих на чувствительность фильтра к произвольным шумам и длительность переходного процесса [17].
На рисунке 3.7 показаны результаты идентификации параметра а'
сиспользованием матрицы коэффициентов усиления, рассчитанных для включенной 3 передачи. Из рисунка видно, что в случае а время выхода идентификатора на установившийся режим мало, и отмечаются удовлетворительные показатели переходного процесса. В случае б время выхода идентификатора на установившийся режим значительно возрастает, и наблюдаются неудовлетворительные показатели переходного процесса.
На рисунке 3.8 показаны результаты идентификации параметра а'
сиспользованием матрицы коэффициентов усиления, рассчитанных для выключенной передачи. Из рисунка видно, что в случае а идентификации параметра а' не происходит в связи с повышением чувствительности фильтра к произвольным шумам измерения. В случае б время выхода идентификатора на установившийся режим мало, и отмечаются удовлетворительные показатели переходного процесса.
Таким образом, применение одинаковых коэффициентов усиления при идентификации моментов инерции силового агрегата, трансмиссии и ходовой части автомобиля для режимов «разгон – выбег» на включенной передаче и «разгон – выбег» на выключенной передаче не представляется возможным. Оптимальные коэффициенты усиления для обоих режимов могут быть определены только с учетом реальных помех или из условия обеспечения удовлетворительных показателей переходного процесса при гармоническом или скачкообразном воздействии на систему [17].
~62 ~
Рис. 3.7. Использование коэффициентов K13 и K23
для определения информационных параметров автомобиля на включенной 3 передаче и на выключенной передаче:
а– параметры на включенной 3 передаче;
б– параметры на выключенной передаче
~ 63 ~
Рис. 3.8. Использование коэффициентов K1N и K2N
для определения информационных параметров автомобиля на включенной 3 передаче и на выключенной передаче:
а– параметры на включенной 3 передаче;
б– параметры на выключенной передаче
3.4.Результаты исследования, его научная новизна и практическая значимость
Разработанный метод определения моментов инерции и сил сопротивлений в силовом агрегате и ходовой системе транспортного средства является универсальным для любого автомобиля с механической коробкой передач. Метод с достаточно высокой точностью определяет момент инерции силового агрегата и ходовой системы как грузовых, так и легковых автомобилей. Для этого необходима
~ 64 ~
лишь корректировка коэффициентов усиления идентификатора. Как показали исследования, для автомобилей одного класса эти коэффициенты можно принимать одинаковыми.
Научная новизна разработанного метода в том, что он обладает высокой точностью определения моментов инерции и сил сопротивлений в силовом агрегате и ходовой системе транспортного средства, и существует возможность его реализации на стенде инерционного типа.
Высокая точность разработанного метода определения моментов инерции и сил сопротивлений в силовом агрегате и ходовой системе транспортного средства подтверждается совпадением полученных результатов моделирования с расчетными теоретическими результатами. Математическая модель метода обладает высокой степенью адекватности.
Простота метода подтверждается необходимостью измерения всего лишь двух параметров – угловой скорости и крутящего момента, которая обеспечивается установкой соответствующих датчиков. Проблем измерения интересующих характеристик не возникает.
Практическая значимость разработанного метода заключается в том, что с его помощью можно получать информацию о параметрах состояния силового агрегата, трансмиссии и ходовой системы транспортного средства при его движении в любой момент времени, с их помощью можно также судить о степени загрузки транспортного средства и, как следствие, об эффективности выполнения транспортного процесса.
~ 65 ~
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Применение бортовых систем диагностики (БСД) в современных автомобилях позволит осуществлять мониторинг технического состояния основных агрегатов в любое время.
Важным показателем, необходимым для реализации данного метода, является момент инерции вращающихся и поступательно движущихся масс силового агрегата и ходовой системы автомобиля. Величина этого показателя может быть получена расчетным путем. Однако этот метод связан с рядом допущений, что неизбежно приведет к снижению точности и достоверности получаемых результатов.
В связи с этим был разработан и исследован метод определения моментов инерции силового агрегата и ходовой системы автомобиля при использовании стенда с беговыми барабанами.
Технологический процесс идентификации показателя можно производить для всей системы агрегатов, т. е. силового агрегата, включающего в себя двигатель и трансмиссию до полуосей ведущих колес, и ходовой системы ведущих колес, которая зависит от колесной формулы автомобиля, от конструкции главных передач, дифференциалов и т. д. В этом случае при проведении испытаний на барабанном стенде необходимо включить передачу в коробке (а при наличии дополнительной коробки или раздаточной коробки – включить соответствующие элементы управления). Определив суммарный момент инерции, приведенный к колесам автомобиля при включенной передаче, а затем при выключенной передаче в коробке, можно отдельно оценить на выбеге суммарный момент сил сопротивления в ходовой системе и этот показатель использовать как диагностический параметр для ходовой системы. Если из приведенного суммарного момента инерции вычесть момент инерции ходовой части, а также барабанов и приводного электродвигателя стенда, то можно определить долю момента инерции, приходящуюся на силовой агрегат при нейтральном положении коробки передач.
В перспективе момент сил сопротивления в автомобиле возможно будет определить при разгоне присоединенных масс, которыми могут выступать беговые барабаны стенда. В связи с этим не требуется наличия дорогостоящей приводной части стенда, что значительно упростит его конструкцию, снизит эксплуатационные затраты и стоимость изготовления, сократятся временные затраты на проведение стендовых испытаний.
~ 66 ~
ЛИТЕРАТУРА
1.Автомобильная промышленность: научно-технический журнал / учредители: Министерство образования и науки Российской Федерации, ОАО «Автосельхозмашхолдинг». 2001–2011. № 1–12. М.:
ООО «Издательство Машиностроение».
2.Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс. СПб.: Питер, 2001.
3.Двигатели внутреннего сгорания: в 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование: учебник для вузов / В. Н. Луканин, И. В. Алексеев, М. Г. Шатров и др.; под ред. В. Н. Луканина и М. Г. Шатрова. 3-е изд. перераб. М.: Высш. шк., 2007. 400 с.: ил.
4.Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей: учебник для студ. вузов по спец. «Двигатели внутреннего сгорания» / В. П. Алексеев и др.; под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.: ил.
5.Двигатели внутреннего сгорания: учеб.: в 3 кн. / В. Н. Луканин, К. А. Морозов, А. С. Хачиян и др.; под ред. В. Н. Луканина, М. Г. Шатрова. Кн. 2. Динамика и конструирование. 3-е изд., перераб. и доп.
М.: Высш. шк., 2007. 400 с.
6.Дьяконов В. П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5 в математике
имоделировании. М.: Солон-Пресс, 2003.
7.Дьяконов В. П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Обработка сигналов и изображений. М.: Солон-Пресс, 2004.
8.Дьяконов В. П. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6®. Основы применения. Серия «Библиотека профессионала». М.: СОЛОН-
Пресс, 2005. 800 с: ил.
9.Дьяконов В. П. VisSim + Mathcad + MATLAB. Визуальное ма-
тематическое моделирование. М.: Солон-Пресс, 2004.
10.Егоров А. В. Бестормозной метод определения момента инерции КШМ V-образных ДВС / А. В. Егоров, С. Г. Кузовков, Д. В. Кожин, С. В. Дмитриев // Автомобильная промышленность. 2010. № 12. С. 27–30.
11.Копотилов В. И. Автомобили: Теоретические основы: учебное пособие для вузов. Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. 403 с.
~67 ~
12.Литвинов А. С., Фаробин Я. Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: учебник для вузов по специальности «Автомобили
иавтомобильное хозяйство». М.: Машиностроение, 1989. 240 с: ил.
13.Маркеев А. П. Теоретическая механика: учеб. пособие для ву-
зов. М.: Наука, 1990. 416 с.: ил.
14.Мартынов Н. Н., Иванов А. П. MATLAB 5.x. Вычисления, визуализация, программирование. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2000.
15.Мелешин В. В., Науменко Б. С. Инерционный метод испытаний двигателей внутреннего сгорания // Материалы III Международной научной студенческой конференции «Научный потенциал студенчества в XX веке». Том 1: Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. С. 127–128.
16.Науменко Б. С., Фотиади А. Ф., Мелешин В. В. Анализ методов испытаний двигателей внутреннего сгорания // Материалы XII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука – Се- веро-Кавказскому региону». Том 1: Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки. Ставрополь: СевКавГТУ, 2008. С. 86–88.
17.Науменко, Б. С. Бортовые автоматизированные системы управления скоростью транспортных машин. – Ставрополь, 1999. – 245 с.
18.Науменко Б. С. Новая информационная система автомобиля для тяговых режимов движения // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Спецвыпуск. 2002. С. 45–48.
19.Патент 2019797 Российская Федерация, МПК G 01 M 1/10. Способ определения момента инерции / Соколик Л. И.; заявитель и патентообладатель Соколик Л. И. – № 4391095/28; заявл. 10.03.1988;
опубл. 15.09.1994.
20.Патент 2045009 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/00. Стенд для испытаний и обкатки / Александров В. В., Голубев В. А., Беляков А. В., Михеев В. И., Демидов А. В., Андреенко В. М.; заявитель и патентообладатель Хозрасчетный инженерный центр «Век-
тор». – № 5045692/06; заявл. 31.01.1992; опубл. 27.09.1995.
21.Патент 2077036 Российская Федерация, МПК G 01 M 1/10. Резонансный способ измерения моментов инерции изделий типа тел вращения / Копейкин А. И., Малафеев С. И.; заявитель и патентообладатель Копейкин А. И., Малафеев С. И. – № 5026326/28; заявл. 29.12.91; опубл. 10.04.97.
~68 ~
22. Патент 2208771 Российская Федерация, МПК G 01 L 23/08, G 01 M 15/00. Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и устройство для его осуществления / Добролюбов И. П., Федюнин П. И., Ольшевский С. Н.; заявитель и патентообладатель Институт механизации сельского хозяйства при Новосибирском государственном аграрном университете. –
№2001107684/06; заявл. 21.03.2001; опубл. 20.07.2003.
23.Патент 2266527 Российская Федерация, МПК G 01 L 3/24, G 01 M 15/00. Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания / Щетинин Н. В. (RU), Арженовский А. Г. (RU), Мальцев Д. О. (RU), Казаков Д. В. (RU), Морозов А. А. (RU); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» (ФГОУ ВПО АЧГАА) (RU). – № 2004122376/28; заявл. 21.07.2004; опубл. 20.12.2005.
24.Патент 2280244 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/04. Способ диагностики двигателя и устройство для его осуществления / Рожков А. П. (RU); заявитель и патентообладатель Рожков А. П. (RU). – № 2004107858/06; заявл. 17.03.2004; опубл. 20.07.2006.
25.Патент 2325626 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/04. Способ определения скоростных характеристик двигателей / Гололобов Ю. А. (RU); заявитель и патентообладатель Гололобов Ю. А. (RU). – № 2006129580/06; заявл. 15.08.2006; опубл. 27.05.2008.
26.Патент 2328713 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/00. Способ определения мощности механических потерь двигателя внутреннего сгорания / Гребенников А. С. (RU), Гребенников С. А. (RU), Иванов Р. В. (RU), Коновалов А. В. (RU), Косарева А. В. (RU); заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский
государственный технический университет (СГТУ) (RU). –
№2007100645/28; заявл. 09.01.2007; опубл. 10.07.2008.
27.Патент 2361187 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/04. Способ определения мощности двигателя внутреннего сгорания / Щетинин Н. В. (RU), Арженовский А. Г. (RU), Казаков Д. В. (RU), Мальцев Д. О. (RU), Асатурян С. В. (RU), Микрюков С. Н. (RU), Чичиланов И. И. (RU); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Азово-Черноморская государственная агроинженерная
~69 ~
академия» (ФГОУ ВПО АЧГАА) (RU). – № 2007146150/06; заявл. 11.12.2007; опубл. 10.07.2009.
28.Патент 2370741 Российская Федерация, МПК G 01 M 1/10. Способ определения момента инерции двигателя внутреннего сгорания / Егоров А. В. (RU), Егоров В. Н. (RU); заявитель и патентообла-
датель Егоров А. В. (RU), Егоров В. Н. (RU). – № 2008109278/28; заявл. 11.03.2008; опубл. 20.10.2009.
29.Патент 2386941 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/04. Способ определения составляющих суммарного момента механических потерь двигателя внутреннего сгорания / Гребенников А. С. (RU), Гребенников С. А. (RU), Петров М. Г. (RU), Фокин В. В. (RU), Косарева А. В. (RU); заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) (RU). –
№2009113179/06; заявл. 08.04.2009; опубл. 20.04.2010.
30.Патент 2408000 Российская Федерация, МПК G 01 M 15/04. Способ определения момента инерции двигателя внутреннего сгорания / Егоров А. В. (RU), Егоров В. Н. (RU), Машкин А. В. (RU); заявитель и патентообладатель Егоров А. В. (RU), Егоров В. Н. (RU),
Машкин А. В. (RU). – № 2008110456/06; заявл. 18.03.2008; опубл. 27.12.2010.
31.Петрушов В. А. Рациональный способ определения моментов инерции тел вращения // Вестник машиностроения. 2004. № 8. С. 25–28.
32.Поляхов Н. Н., Зегжда С. А., Юшков М. П. Теоретическая механика: учебник для бакалавров. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Юрайт, 2012. 593 с.: ил.
33.Радионов Ю. В. Бестормозная обкатка дизеля // Автомобильная промышленность. 2004. № 5. С. 21–24.
34.Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики: учеб. для втузов. 11-е изд., испр. М.: Высш. шк., 1995. 416 с. ил.
35.Федеральный институт промышленной собственности [Электронный ресурс]: официальный Интернет-сайт Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный институт промышленной собственности» (ФГБУ «ФИПС») / Роспатент. – © 2009– 2011. URL: http: // www1.fips.ru, свободный.
36.Цывильский В. Л. Теоретическая механика: учебник. М.:
Высш. школа, 2001. 319 с.: ил.
37.Черных И. В. SIMULINK. Среда создания инженерных приложений. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003.
~70 ~