CC BY
36
УДК 625.032.821:629.3.018.7
ДОРОЖНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ЗАДНЕПРИВОДНЫХ
АВТОМОБИЛЕЙ
В. П. Волков, проф., д. т. н., Э. X. Рабинович, доц., к. т. н., Е. А. Белогуров, доц., к. т. н., Ю. В. Зыбцев, инж., А. С. Тараненко, инж., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Предложено при отсутствии горизонтального участка дороги нужной длины проверять автомобиль по выбегу с 50 или 40 км/ч до 20 км/ч. Этим исключаются меньшие скорости, где показатели варьируются в 3-4 раза сильнее обычного. Проверку по разгону предложено выполнять на III и II передачах и оценивать состояние двигателя по худшему результату.
Ключевые слова: автомобиль, диагностирование, дорога, низшие передачи, время разгона, время выбега, путь выбега.
ДОРОЖНе Д1АГНОСТУВАННЯ ЗАДНБОПРИВ1ДНИХ АВТОМОБ1Л1В
В. П. Волков, проф., д. т. н., Е. X. Рабшович, доц., к. т. н., е. О. Бшогуров, доц., к. т. н., Ю. В. Зибцев, ¡нж., А. С. Тараненко, ¡нж., Харк1вський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет
Анотац1я. Запропоновано за eidcymnocmi достатньо довгог горизонтальног дыянки дороги пе-рев1ряти автомобыь за eu6izoM з 50 або 40 км/год до 20 км/год. Так виключаються менш1 швид-Kocmi, де показники вар1юють в 3-4 рази сильмше звичайного. Перев1рку за розгоном запропоновано виконувати на III i II передачах i ощнювати стан двигуна за г1ршим результатом.
Ключов1 слова: автомобыь, д1агностування, дорога, нижч1 передачi, час розгону, час eu6izy, шлях виб1гу.
ROAD DIAGNOSING OF REAR-DRIVE CARS
V. Volkov, Prof., D. Sc. (Eng.), E. Rabinovich, Assoc. Prof., Ph. D. (Eng.), E. Belohurov, Assoc. Prof., Ph. D. (Eng.), Yu. Zybtsev, Eng., A. Taranenko, Eng., Kharkiv National Automobile and Highway University
Abstract. The author recommends the testing of the vthicle on the coastdown from 50 or 40 km/h to 20 km/h when a long horizontal highway section is not available. This eliminates the speed of 20 km/h to zero, at which the variation of parameters increases by 3-4 times. Checks as for acceleration should be implemented with the III and II gears and the diagnosis of the engine condition should be carried out according to the worst outcome.
Key words: car, diagnostics, road, downshift gear, acceleration, coastdown, time, path
Введение
Как показано в работе [1], для общего диагностирования автомобиля по разгону и выбегу на дороге нужны прямые горизонтальные
участки большой длины. Однако такие дороги есть не везде. Поэтому предложено выполнять разгоны на низших передачах, а выбеги -с малых скоростей, для чего достаточно более коротких участков дороги.
Анализ публикаций
Эксперименты на переднеприводных автомобилях Lada Priora и Volkswagen Passat показали, что можно использовать третью и вторую передачи, но не первую. Однако были выявлены некоторые расхождения результатов измерения показателей с расчетами. Специфика работы автоматической трансмиссии переднеприводного автомобиля Honda Civic, как показал эксперимент, вносит неожиданные и труднопреодолимые сложности в проведении испытаний - невозможно выполнять разгон на низших передачах, режим Tiptronic не выполняется, автоматическая коробка передач самопроизвольно переключается в режим D. Возникло опасение, что и автомобили заднеприводной компоновки могут иметь особенности, затрудняющие проверку на низших передачах.
Цель и постановка задачи
Была поставлена задача проверить возможность оценки технического состояния автомобилей классической компоновки на дороге ограниченной длины по разгону на низших передачах и выбегу с малых скоростей.
Описание экспериментов
Тест автомобиля «Волга» ГАЗ-Э1105 проведен 24.11.2012 г. на дороге, идущей по дамбе водохранилища. Погодные условия: температура - от минус 1 до плюс 0,6 °С, давление - 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), относительная влажность - 91 %, плотность воздуха -1,3 кг/м3, ветер с ВСВ, скоростью до 2 м/с.
Испытывался автомобиль «Волга» ГАЗ-31105 выпуска 2007 г. снаряженной массой 1400 кг с двигателем ЗМЗ-40621А.101. Загрузка -водитель, испытатель, оборудование и инструменты общей массой 202 кг. Для расчетов приняты следующие значения дополнительных показателей автомобиля: динамический радиус колеса rK = 0,306 м; коэффициент учета вращающихся масс при выбеге - 1,028. Принятые значения приведенной массы двигателя указаны в табл. 1.
По результатам выбега определены значения коэффициента аэродинамического сопротивления 0,469 (по данным продувки в аэродинамической трубе Cx = 0,461, F = 2,28 м2) и коэффициента суммарного дорожного сопро-
тивления у = 0,0144 - реальное значение для всесезонных шин Vredestein SnowTrac 2 195/65 Я15 91Т M+S при скорости 30 км/ч.
Таблица 1 Приведенная масса двигателя ЗМЗ (со сцеплением, первичным и промежуточным валами КП) на разных передачах при = 0,45 кг-м2, Ип = 3,9
Передача IV III II
Передаточное число КП 1 1,304 2,188
Приведенная масса двигателя men 73,1 124,3 349,9
Как показали замеры, путь выбега с истинной скорости 50 км/ч достигает 792 м (табл. 2). Это создаст затруднения при проверке автомобиля на обычных дорогах, где длина горизонтальных участков не превышает 500 м. Снизить требования к длине дороги можно за счет сокращения скоростного диапазона. Э. А. Кондратьев указал на большое расхождение экспериментальных и расчетных показателей выбега на скоростях ниже 20 км/ч и предложил замерять время выбега от 50 до 20 км/ч [2]. Наши замеры подтвердили целесообразность этого предложения. Действительно, путь выбега заметно сокращается. Если же и такого участка дороги нет, можно измерять выбег от 40 до 20 км/ч. В этом случае путь не превышает 340 м, а времени выбега (в среднем 38 с) вполне достаточно для надежной фиксации ручным секундомером. Второе важное достоинство такого варианта -исключение участка скоростей от 20 км/ч до остановки, где время выбега сильно варьирует (табл. 3).
Разгон «Волги» шел одинаково на всех передачах - медленное начало с выходом к середине режима на уровень 95-100 % крутящего момента по внешней скоростной характеристике (ВСХ) (рис. 1).
Расчетные графики (тонкие линии на рис. 1) построены по заводской ВСХ двигателя [3] (рис. 2), аппроксимированной кусочно (отдельно левая и правая части).
Результаты эксперимента позволяют сделать вывод, что общепринятая математическая модель сопротивлений с указанными значениями параметров автомобиля достаточно хорошо описывает процесс разгона и может быть использована для расчета нормативов параметров дорожного диагностирования.
Таблица 2 Экспериментальный путь выбега автомобиля ГАЗ-31105
У0 спидом. 55,4 55,4 55,4 55,4 54,3 53 51,7 49,8 47,3 Путь ср. Время ср.
У0 истин. 50 50 50 50 48,9 47,6 46,3 44,5 42
Путь, м от ¥0 до 0 594 657 792 792 682 539 542 596 505 633
от V до 20 460 523 644 478 542 406 458 464 371 483
от 40 до 20 292 326 324 280 328 292 336 338 304 313 38
Таблица 3 Вариация времени выбега автомобиля ГАЗ-31105 в разных интервалах скорости
Время г 30-20 г 20-10 г 10-0 г 50-20 г 40-20
с 1,137 2,397 2,988 2,500 1,623
т 18,031 20,742 14,495 48,342 34,47
V 0,0631 0,115 0,206 0,052 0,047
Время, с
6 8 Время, с
Рис. 1. Разгон автомобиля ГАЗ-31105 на разных передачах
Результаты эксперимента позволяют сделать вывод, что общепринятая математическая модель сопротивлений с указанными значениями параметров автомобиля достаточно хорошо описывает процесс разгона и может быть использована для расчета нормативов параметров дорожного диагностирования.
Рис. 2. Аппроксимация кривой крутящего момента двигателя ЗМЗ-4062.10
Тест автомобиля «Жигули» ВАЗ-21053 выполнен 25.09.2012 г. на той же дороге (рис. 3). Погода во время заездов: температура - от минус 19 до плюс 18 °С, давление - 100 кПа (750 мм рт. ст.), относительная влажность -48 %. Плотность воздуха - 1,19 кг/м3. Ветер западный, скоростью 2-3 м/с.
Рис. 3. Место проведения экспериментов и данные о ветре
Объект испытаний: автомобиль «Жигули» ВАЗ-21053 выпуска 1982 г. с двигателем ВАЗ-2103. Снаряженная масса по показани-
Время,с
ям весового устройства стенда Beissbarth ББ600 - 1092 кг. Загрузка - водитель, два испытателя, оборудование и инструменты общей массой 300 кг. Принятые значения: динамический радиус колеса гк = 0,281 м; приведенная масса четырех колес с трансмиссией 38 кг [4], собственный момент инерции двигателя с ведущей частью трансмиссии принят 0,19 кг-м2 (по [5]). Соответствующие расчетные значения приведенной массы двигателя указаны в табл. 4.
По результатам выбега определены методом [6] значения коэффициента аэродинамического сопротивления 0,52-0,54 (по данным АвтоВАЗ Сх = 0,52, ^ = 1,885 м2) и коэффициента суммарного дорожного сопротивления у = 0,0145 - реальное значение для все-сезонных шин Belshina Бел-103 175/70 Я13 82Н при скорости 30 км/ч. Диаграммы разгона на разных передачах противоречивы (рис. 3).
Таблица 4 Приведенная масса двигателя ВАЗ-2103 (со сцеплением, первичным и промежуточным валами КП) на разных передачах при 1е п = 0,19 кг-м2, и 0 = 4,1
Передача IV III II I
Передаточное число КП 1 1,493 2,303 3,753
Приведенная масса двигателя теп 40,45 90,16 214,53 569,73
Время, с
Время, с
Рис. 4. Разгон автомобиля ВАЗ
Автомобиль на IV передаче разгонялся медленно, на III даже не уложился в предельно допустимые 85 %, но на второй и, особенно, на первой разгон вначале шел быстрее идеального, хотя ближе к концу режима темп разгона заметно снизился. Возможны два объяснения таких результатов - либо имело место нестабильное нажатие водителем на педаль газа, либо были неточности теоретического расчета разгонов - из-за неточного знания массы автомобиля, моментов инерции
Время, с
Время, с
-2105 на разных передачах
вращающихся частей (особенно двигателя) и, наконец, незнания передаточных чисел трансмиссии. Именно последнее могло вызвать разницу поведения автомобиля на разных передачах. На автомобилях ВАЗ-2105 использовались два типа четырехступенчатой коробки передач - тип 2101 и тип 2105 с разными передаточными числами. На тестовом автомобиле 1982 года выпуска маркировка коробки стерлась, и ее тип был неизвестен.
Для идентификации коробки передач вывесили левое заднее колесо, вывернули свечи, сняли крышку прерывателя-распределителя и, проворачивая вручную колесо, подсчитывали обороты токоразностной пластины (ротора). Выяснилось, что передаточные числа коробки соответствуют типу 2101, а передаточное число главной передачи равно 4,1. Именно при таких данных выполнены описанные выше расчеты.
Имеющиеся данные не дают основания для однозначного объяснения описанных результатов. Наиболее вероятная причина расхождения теории и эксперимента - существенное отличие фактической ВСХ двигателя ВАЗ от заводской. Однако именно установление этого факта является задачей общего диагностирования. Поэтому выявленное снижение тяговых свойств на III передаче является симптомом ухудшения технического состояния двигателя и сигналом о необходимости его углубленного диагностирования.
Выводы
Подтверждена возможность проверки тяговых свойств автомобилей классической зад-неприводной компоновки по разгону на пониженных передачах.
Выявлено, что при скоростях ниже 20 км/ч и, особенно, ниже 10 км/ч вариация времени выбега увеличивается в 2-3 раза под действием случайных факторов при неизменном техническом состоянии автомобиля, что искажает результат испытаний. Рекомендуется измерять время выбега не до остановки, а до скорости 20 км/ч. Подтверждена возможность проверки ходовой части по выбегу с 50 или 40 км/ч до 20 км/ч.
Выявлено, что проверка времени разгона на разных передачах может привести к противоречивым заключениям о техническом состоянии силового агрегата. Рекомендуется измерять время разгона по крайней мере на двух передачах, например, второй и третьей, и делать заключение по худшему из результатов.
Литература
1. Рабинович Э. X. Измерение тягово-ско-
ростных показателей автомобиля по времени разгона на разных передачах / Э. X. Рабинович, В. П. Волков, Ю. В. Зыб-цев // Украшський метролопчний журнал. - 2012.- № 4. - С. 47-52.
2. Анализ сопротивлений движению легково-
го автомобиля при выбеге / В. П. Волков, Э. X. Рабинович, Е. А. Белогуров, Э. А. Кондратьев // ЕКОВАРНА. - 2012. -С. 317-321.
3. Заволжский моторный завод. Каталог ав-
томобильных двигателей внутреннего сгорания. ЗМЗ, 13.12.2006. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ьйр://саЫоа dv.pdf
4. Измерение момента инерции и сопротив-
лений холостого хода трансмиссии автомобиля ВАЗ-2105 методом выбега: науч. труды / Э. X. Рабинович, В. П. Волков, В. А. Зуев, П. А. Никитин // Метролопя та вим1рювальна техшка: VIII М1жнар. наук.-техн. конф. «Метро-лопя-2012» - 9-11 жовтня 2012 р., Харюв. - X.: ННЦ «1нститут метрологи», 2012.- С. 394-397.
5. Иванов С. Н. Аппроксимирующие зависи-
мости для определения моментов инерции / С. Н. Иванов, П. И. Баженов // Автомобильная промышленность. - 1992. -№ 10.- С. 19-20.
6. Измерение аэродинамического сопротив-
ления движению автомобиля дорожным методом: науч. труды / Э. Х.Рабинович, В. П. Волков, Е. А. Белогуров, Д. В. Никитин // Метролопя та вим1рювальна техшка: VIII М1жнар. наук.-техн. конф. «Метролопя-2012» - 9-11 жовтня 2012 р., Харюв: - X.: ННЦ Институт метрологи», 2012.- С. 390-393.
Рецензент: В. И. Клименко, профессор, к. т. н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 28 марта 2014 г.
