2594

категории CI-4/SL по АPI. Следует отметить что, хотя масла API CI-4 разработаны для двигателей с системой перепуска отработанных газов, они также обеспечивают лучшую защиту и для дизелей без системы перепуска отработанных газов и, полностью заменяя все ранние спецификации API CF-4, CG-4, CH-4, могут применяться в двигателях, для которых указаны масла этих категорий. Масла API CI-4 значительно превосходят все перечисленные выше по следующему ряду эксплуатационных свойств: детергентно-диспергирущие, противоизносные, антикоррозийные, показатели окислительной стабильности.

Проведенные эксплуатационные испытания моторного масла API CI- 4/SL, SAE 10W40 в двигателях шести машин на базе автомобилей КАМАЗ экологического класса 2 и шести машин экологического класса 3, показали различие в динамике изменения состояния моторного масла в процессе работы.

Анализ данных лабораторного исследования проб работавшего масла, 5 заборов проб с каждой машины в течение испытательного цикла, показал более интенсивное снижение щелочного числа в случае ДВС третьего экологического класса (рисунок 3).

Щелочное число является условной мерой способности масла нейтрализовать кислоты, образующиеся из продуктов сгорания топлива и окисления базовой основы масла. Различие процессов снижения щелочного числа в ДВС 2-го и 3-го экологических классов объясняется различными условиями работы моторного масла, обусловленными конструктивными изменениями в двигателях 3-го экологического класса [5].

Рис. 3. Снижение щелочного числа работавшего моторного масла CI-4/SL в ДВС 2го и 3го экологических классов

260

Степень окисления моторного масла определяется кислотным числом. Продукты окисления не только свидетельствуют об ухудшении смазочных свойств масла, но и активизируют процессы окислительного и коррозионного разрушении металлов. Чем больше продуктов окисления, тем больше кислотное число. В случае двигателей различных экологических классов кислотное число изменяется с разной интенсивностью. Условия работы моторного масла в ДВС третьего экологического класса вызывают более интенсивное окисление базовой основы, что иллюстрирует различие в динамике изменения кислотного числа (рисунок 4).

Рис. 4. Динамика изменения кислотного числа работавшего масла CI-4/SL в зависимости от экологического класса ДВС

Более жесткие условия работы ДВС третьего экологического класса подтверждаются сравнительным анализом характера изменения кинематической вязкости при 100ºC. Экстремум функции изменения кинематической вязкости обусловлен протеканием двух процессов - деструкции вязкостной (загущающей) присадки и окислением базовой основы масла. В случае третьего экологического класса экстремум равен 10800км, для второго -13600км. пробега (рисунок 5).

Проведенный анализ подтверждает, что моторное масло API CI-4/SL, SAE 10W40 в двигателях внутреннего сгорания третьего экологического класса работает в более напряженных условиях, что определяет более короткие интервалы замены по сравнению с результатами применения данной марки масла в ДВС второго экологического класса.

261

Рис. 5. Изменение кинематической вязкости работавшего моторного масла» CI-4/SL при 100 0С в ДВС экологических классов 2 и 3

Таким образом, одним из эффективных направлений повышения надежности СДМ является унификация применения моторного масла API CI- 4/SL, в двигателях, отвечающих требованиям, как третьего, так и второго экологического класса. Это выразится в сокращении ассортимента смазочных масел за счет исключения из него менее эффективного сорта моторного масла категории API CF-4/SJ, и увеличении периодичности замены моторного масла для СДМ второго экологического класса.

Запас эксплуатационных свойств моторного масла категории API CI- 4/SL позволит повысить надежность строительных и дорожных машин эксплуатируемых в условиях низких температур.

Библиографический список

1.Гуреев А.А. Фукс И.Г. Лашхи В.Л. Химмотология. - М.: Химия, 1986 г. – 368с.

2.Корнеев С.В. Критерии работоспособности моторных масел // Строительные и дорожные машины, №4, 2004, с. 28-29.

3.Соколов А.И., Тищенко Н.Т., Аметов В.А Оценка работоспособности машин по параметрам работающего масла.: Учебное пособие.– Томск: Изд-во Том. ун-та, 1991. – 200с.

4.Колунин А.В. Влияние низких температур окружающей среды на периодичность технического обслуживания силовых установок дорожных и строительных машин.: Дис. канд. техн. наук / Омск 2006.- 115с.

5.Гатаулин Н.А. Модельный ряд дизелей КамАЗ // Автомобильная промышленность, 2006 г. №3.

6.Отчет о НИР «Разработка и внедрение системы диагностирования строительных и дорожных машин по параметрам работающих масел» № гос. регистрации 0188.0004882 под рук. В.А. Некипелова, Омск, 1988 64с.

262

УДК 621.43

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

А.Л. Иванов, канд. техн. наук, доц.

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Работы по совершенствованию процессов, протекающих в двигателе, или по оптимизации его конструкции, без последующих испытаний вряд ли имеют какой-то здравый смысл. Но и проведение испытаний должно проводиться в соответствие с общепринятыми в автомобиле- и двигателестроении правилами, то есть в соответствие с существующими стандартами, ГОСТами и другими нормативными документами. Для этого необходимо соответствующее оборудование. При этом данное оборудование должно удовлетворять ряду требований, в зависимости от поставленной задачи.

Внашем случае для оснащения лабораторий ВУЗа и подготовки настоящих специалистов наиболее актуальны следующие задачи:

определение характеристик существующих двигателей, в том числе, на предельных режимах, с возможностью изменения настроек систем двигателя.

изучение процессов протекающих в двигателе (в камере сгорания, в узлах трения, в элементах системы питания и т.п.).

Проведение актуальных научных исследований, также как и лабораторно-практических занятий, обеспечивающих высокий уровень подготовки специалиста, требует наличия оборудования, отвечающего современному уровню развития техники.

Существуют измерительные комплексы и стенды для испытаний двигателей, позволяющие проводить испытания поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на достаточно высоком уровне и определять параметры и характеристики двигателей в соответствии с действующими стандартами. В частности продукция зарубежных фирм "AVL" (Рис.1.) и "HORIBA" (Рис.2) хорошо известна и широко используются ведущими мировыми производителями автомобилей и двигателей, а также испытательными центрами.

Внашем случае использовать современную продукцию данных фирм нерационально по нескольким причинам. При стоимости данных стендов от нескольких десятков до сотен тысяч евро, и достаточно широких функциональных возможностях, они, как правило, имеют относительно узкую область использования и в нашем случае потребуют доработки. Для использования в учебном процессе немаловажным является наглядное

263

представление материала и возможность некоторого вмешательства в ход эксперимента, от чего как раз уходят производители современных стендов.

Рис. 1. Стенд для испытаний двигателей фирмы AVL

Рис. 2. Стенд для испытаний двигателей фирмы HORIBA

Кроме того, в случае проведения параллельных испытаний одновременно на нескольких двигателях или в разных лабораториях, потребуется также соответствующее увеличение числа комплексов и пропорциональное увеличение затрат на их приобретение.

264

Таким образом, целесообразно создание собственного стенда с современным оборудованием для исследования процессов, протекающих в двигателе, определения его характеристик, а также изучения работы двигателя с различными регулировками его систем, в том числе и при проведении лабораторно-практических занятий в ВУЗе.

Исходя из имеющегося на кафедрах СибАДИ «Автомобили и тракторы» и «Теплотехника и тепловые двигатели» опыта проведения дорожных и стендовых испытаний, а также практического опыта создания аппаратуры для проведения испытаний автотранспортных средств, предлагается создание «Аппаратно-программного комплекса», позволяющего автоматизировать процесс определения параметров и характеристик двигателя. Комплекс будет регистрировать и обрабатывать значения параметров ДВС с помощью компьютера с необходимой точностью и выдавать требуемый отчет о проведенных испытаниях.

Предполагается, что комплекс должен удовлетворять следующим требованиям:

обеспечивать определение технических параметров двигателя и снятие тягово-скоростных характеристик в соответствии с требованиями ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний» и ГОСТ 18509-88 «Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний»;

обладать достаточной мобильностью и универсальностью использования;

должна быть предусмотрена возможность оперативной установки элементов комплекса на двигатель с минимальным вмешательством в его конструкцию;

регистрация параметров с достаточной точностью и быстродействием, с возможностью последующей обработки с помощью компьютера;

иметь приемлемую для учебных заведений стоимость.

Комплекс предназначен для использования:

в учебном процессе, связанном с получением и оценкой технических и эксплуатационных характеристик ДВС при подготовке специалистов автомобильного транспорта;

при выполнении научных исследований и подготовке аспирантов;

при выполнении экспертиз по оценке технического состояния ДВС;

испытания и получения характеристик ДВС после внесения изменений

в его конструкцию, изменения настроек его систем или установки дополнительного оборудования;

Разрабатываемый "Аппаратно-программный комплекс" (Рис. 3.) состоит из современных средств измерительной и вычислительной техники отечественного и импортного производства и выполняется на базе мобильного компьютера МК (ноутбука).

265

Основной принцип, лежащий в основе создания комплекса, это использование готовых стандартных модулей уже выпускаемых промышленностью и удовлетворяющих техническим требованиям, предъявляемым к комплексу в целом. Кроме того, модульная структура позволит легко адаптировать комплекс для решения новых задач и дополнять его новыми модулями.

С помощью коммутационного блока КСД (коммутатор сигнала датчиков), можно быстро перенастроить комплекс с одного вида проводимых испытаний на другой, выполнив подключение необходимых датчиков к измерительной схеме. Блок КСД кроме коммутации выполняет функцию обеспечения датчиков необходимым напряжением питания.

необходимое для питания мобильного компьютера и коммутационного блока КСД.

Датчики осуществляют преобразование измеряемых параметров в электрические сигналы. Сигналы датчиков поступают через КСД на блоки ПЧН (преобразователь частота напряжение) и АЦП (аналого цифровой преобразователь), где идет обработка данных одновременно по нескольким каналам, что позволяет с необходимой точностью и быстродействием измерять и регистрировать все необходимые параметры.

Сбор сигналов от датчиков, обработка, запись и вывод на дисплей или печатное устройство осуществляется программным обеспечением, установленным на МК. Программное обеспечение также позволяет регистрировать, обрабатывать и записывать информацию об измеряемых параметрах одновременно по нескольким каналам и при необходимости выводить результаты на дисплей МК или печатное устройство.

Подготовка комплекса к работе заключается в установке датчиков в соответствующих точках контроля на двигателе и последующей настройке коммутационного блока и программного обеспечения для обработки необходимых данных. Настройка комплекса несложная, для работы с ним достаточно одного оператора.

Один из самых сложных и ответственных моментов при создании подобного комплекса, это выбор типа необходимых датчиков или их компонентов. В настоящее время уже выбраны модели основных датчиков.

Датчик нагрузки TU – K1M (Рис.4). Компактный датчик предназначен для измерения статических и динамических нагрузок. Тело датчика выполнено из цельного куска металла без сварных швов. Это допускает высокую устойчивость к механическому удару и вибрации. Диапазон измерений: от 50 до 1,000 Kg. Класс точности: 0.2% . Степень защиты: IP67 (DIN 40050).

Рис. 4. Датчик нагрузки TU – K1M

267

Для измерения расхода топлива планируется использовать жидкостные датчики DATRON DFL (Рис.5.). Измерение потребления топлива датчиками DFL основано на четырех-поршневом счетчике. Датчики были специально разработаны как приложение к мобильной контрольно-измерительной аппаратуре, как для легковых, так и для грузовых автомобилей. Диапазон измерений 0,5 … 60 л/час. Точность измерений ±0.5 %. Степень защиты IP 54.

Рис. 5. Датчик измерения расхода топлива DATRON DFL

Частоту вращения вала двигателя планируется измерять цифровым датчиком частоты вращения модели DN30 и MP981 (Рис.6). Датчик имеет процессор частоты вращения с частотным выходом и достаточно прост в настройке.

Рис. 6. Датчик измерения частоты вращения вала двигателя

Кроме того, при организации стендовых испытаний открытым остается вопрос выбора типа нагрузочного устройства необходимой мощности, достаточной для проведения испытаний современных двигателей, пусть даже легковых автомобилей. Имеющиеся на кафедре и

268

используемые в настоящее время в качестве нагрузочного устройства асинхронные электродвигатели морально, технически и физически устарели, и, кроме того, их мощности недостаточно для проведения испытаний современных двигателей. Вопрос подбора оптимальных компонентов комплекса, с точки зрения удовлетворения вышеуказанным требованиям и в том числе имеющих приемлемую стоимость, требует тщательной проработки и обсуждения.

Библиографический список

1.Двигатели внутреннего сгорания: В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учебник для вузов/ В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян и др.; Под ред. В.Н. Луканина. − 2-е

изд., перераб. и доп.− М.: Высш. школа, 2005. – 400 с.: ил.

2.ГОСТ 14846-81. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний.

3.ГОСТ 18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний.

УДК 621.9

ПОИСК ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ АВТОМОБИЛЯ МЕТОДОМ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

И. Куликов, МГТУ «МАМИ»

В МГТУ «МАМИ» на кафедре «Автомобили» был создан экспериментальный автомобиль-лаборатория, который предназначен для исследования гибридных силовых установок (ГСУ). Схема его силового привода (рис. 1) позволяет сравнивать разные варианты ГСУ параллельного типа, в том числе полноприводные. Подробно об экспериментальном автомобиле и его испытаниях можно узнать из работ

[3], [4] и [5].

Рис. 1. Гибридная силовая установка экспериментального автомобиля «МАМИ»

269