ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПУСКОВИХ ЯКОСТЕЙ МІКРОЛІТРАЖНОГО ДВИГУНА ДЛЯ СПОРТИВНОГО АВТОМОБІЛЯ - PDF

Description
Автомобильный транспорт, вып. 36, ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ УДК ДОСЛІДЖЕННЯ ПУСКОВИХ ЯКОСТЕЙ МІКРОЛІТРАЖНОГО ДВИГУНА ДЛЯ СПОРТИВНОГО АВТОМОБІЛЯ О.М. Врублевський,

Please download to get full document.

View again

of 6
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Information
Category:

Business & Economics

Publish on:

Views: 19 | Pages: 6

Extension: PDF | Download: 0

Share
Transcript
Автомобильный транспорт, вып. 36, ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ УДК ДОСЛІДЖЕННЯ ПУСКОВИХ ЯКОСТЕЙ МІКРОЛІТРАЖНОГО ДВИГУНА ДЛЯ СПОРТИВНОГО АВТОМОБІЛЯ О.М. Врублевський, проф., д.т.н., А.П. Кузьменко, ас., к.т.н., С.О. Подлiщук, асп., В.О. Михайлов, ст., Харківський національний автомобільно-дорожній університет Анотація. Подано результати дослідження пускових якостей мікролітражного двигуна, обладнаного системою електричного пуску, що призначено для автомобіля ХАДІ-34. Визначено шляхи зменшення часу пуску двигуна, що ґрунтуються на даних розрахунку та аналізі експерименту. Визначено вплив регулювальних параметрів на час пуску. Ключові слова: мікролітражний двигун, електричний стартер, час пуску, випробувальний стенд, регулювальні параметри. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКОВЫХ КАЧЕСТВ МИКРОЛИТРАЖНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ СПОРТИВНОГО АВТОМОБИЛЯ А.Н. Врублевский, проф., д.т.н, А.П. Кузьменко, ас., к.т.н., С.О. Подлещук, асп., В.А. Михайлов, ст., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет Аннотация. Представлены результаты исследования пусковых качеств микролитражного двигателя, оборудованного системой электрического пуска, которая предназначена для автомобиля ХАДИ-34. Определены пути сокращения времени пуска двигателя, которые базируются на данных расчетов и анализе эксперимента. Определено влияние регулировочных параметров на время пуска. Ключевые слова: микролитражный двигатель, электрический стартер, время пуска, испытательный стенд, регулировочные параметры. MICRO ENGINE START PERFORMANCE RESEARCH FOR RACING CAR O. Vrublevskiy, Prof., D. Sc. (Eng.), A. Kuzmenko, T. Asst., Ph. D. (Eng.), S. Podlishchuk, P. G., V. Mykhailov, student, Kharkov National Automobile and Highway University Abstract. A methodology of modernization of the single-cylinder engine start by replacing the standard system by an electric starter is presented. Based on the calculated and experimental studies there have been provided the start-up characteristics of a single-cylinder engine. The measures to reduce the start-up time of the engine during the race in the Shell EcoMarathon are offered. Key words: subcompact engine, electric start, starting time, test stand, adjusting parameters. Вступ Останнім часом кафедра ДВЗ ХНАДУ бере участь у створенні силової установки спортивного автомобіля ХАДІ-34 учасника змагань Shell «Eco-marathon». На попередніх етапах цього напряму досліджень проведено роботи з модернізації базового двигуна HONDA серії GX. Збільшено ступінь стиснення, хід поршня, впроваджено системи 100 електронного запалювання та подачі палива за допомогою інжектора. Реалізовано нові параметри двигуна: ступінь стиснення = 11 (базовий 8); хід поршня 35 мм (базовий становив 29 мм); встановлення електронної системи запалювання [1]. Це, безумовно, дозволяє покращити результати команди ХНАДУ під час перегонів. Але залишається проблема ефективного пуску. Без цього неможливо ані зменшити час роботи двигуна, ані реалізувати оптимальний, керований засобами телеметрії з командного пункту, алгоритм проходження залікового кола. Це підтвердив досвід провідних команд. Саме вирішенню задач, що дозволять впровадити ефективний пуск, присвячено дану роботу. Аналіз публікацій Усі команди-учасники перегонів використовують технології, що прискорюють пуск двигуна. За приклад взято угорську команду з коледжу міста Кечкемет на автомобілі Megameter з призовим результатом в 2696 км/л [2]. Перший двигун, який застосовували на автомобілі, був Honda GX-25. Але показники, яких він досягав, не могли бути кращими за результат у км/л. Подалі був збудований новий двигун ММ 1, що дозволив досягти набагато кращих показників. Однією з передумов покращення результатів було впровадження електричної системи пуску двигуна. Для цього використовується стартер, що встановлюється на двигуни, літражем см 3. Накопичений вказаною командою досвід адаптації серійних компонентів системи пуску успішно використовувався у подальшій генерації двигунів «ММ». У 2013 році вони побудували новий автомобіль Megameter IV, який може бути одним з найбільш енергоефективних гоночних автомобілів у світі. В автомобілі встановлено одноциліндровий чотиритактний бензиновий двигун із впорскуванням палива та електричним стартером. Параметри двигуна: Об єм двигуна 45 см 3 S/D 58/31,5 Ступінь стискання 14/22 Система керування двигуном VEMS, Частота обертання КВ хв -1 Потужність двигуна 600 Вт Стартер Suzuki SX50 Автомобильный транспорт, вып. 36, 2015 Враховуючи регламент змагань, а також умови експлуатації двигуна спортивного автомобіля, ґрунтуючись на аналізі результатів перегонів команди ХНАДУ і конкурентів, можна сформулювати такі вимоги до процесу пуску та системи, яка його забезпечує. 1. Час пуску не має займати більше 2 3 с. 2. Пуск двигуна повинен бути автоматизований, інтегрований в алгоритм оптимального проходження траси. 3. Система, що забезпечує пуск, повинна бути мінімальної ваги та максимальної енергоємності. 4. Пуск двигуна має здійснюватися з першої спроби. Для забезпечення пуску двигунів внутрішнього згоряння використовуються наступні способи: ручний; електричним стартером; стисненим повітрям; допоміжним пусковим двигуном; за допомогою гідромоторів [3]. З усіх перелічених для мікролітражного одноциліндрового двигуна ефективними є два перших. Ручний пуск може задовольнити за першим та четвертим критеріями, але автоматизація у цьому разі неможлива, а стосовно ваги можна зробити таке зауваження. Команда ХНАДУ, використовуючи у 2011 році двигун із ручним стартером, змушена була взяти пілота з неабиякими фізичними даними (вага близько 70 кг), який при проходженні траси втрачав майже 2 кг. У той же час вага пускової системи з електричним стартером не перевищує 1 кг. А автоматизація процесу пуску (дистанційне керування автомобілем) робить можливою участь пілота мінімальної дозволеної регламентом ваги 50 кг. З урахуванням перелічених вище умов безальтернативним є застосування електричного стартера. Мета і постановка завдання Для впровадження електростартерного пуску, що є метою цього дослідження, необхідно вирішити такі задачі: 1. Запропонувати варіанти встановлення та узгодження елементів системи пуску, за умов мінімальної зміни конструкції базового двигуна. 2. Визначити параметри процесу пуску. 3. Визначити залежність показників пуску від регулювальних параметрів двигуна. Автомобильный транспорт, вып. 36, Методика та результати дослідження пускових якостей мікролітражного одноциліндрового двигуна Для визначення характеристик пуску досліджуваного двигуна був збудований випробувальний стенд (рис. 1), на якому проводились безпосередні дослідження з визначення часу пуску за різних регулювальних параметрів. Отримані дані за допомогою вимірювального комплексу, що включав АЦП L-CARD E , відповідне програмне забезпечення реєстрації сигналу, що надалі формуються вказаними датчиками в середовищі Power Graph, аналізувались та перетворювалися. Зразок результату визначення частоти обертів КВ за даним алгоритмом подано на рис. 4. Рис. 1. Загальний вигляд стенда Для визначення умов пуску двигуна обов язковою є реєстрація частоти та нерівномірності обертання колінчастого вала (КВ). Для цього використовувалися індуктивний датчик (рис. 2) та датчик Холла (рис. 3) системи запалювання. Рис. 4. Зміна частоти обертів КВ двигуна 1Ч3,5/3,5 під час пуску Додатковою вимогою до системи пуску є забезпечення мінімальної пускової частоти обертання КВ двигуна n 300 хв -1 при розрядженій до 25 % акумуляторній батареї. Динамічний процес розгону двигуна можна розділити на три стадії (рис. 4), 1-а стадія триває до 2 с. За цей час відбувається вихід на пускову частоту обертання колінчастого вала. Тривалість другої стадії при пускових обертах може становити 0,4 0,5 с. Далі, під час третьої стадії, відбувається запуск ДВЗ. Рис. 2. Встановлення індуктивного датчика положення КВ Рис. 3. Встановлення датчика Холла системи запалювання Рис. 5. Осцилограми визначення електричних параметрів стартера під час пуску двигуна 1Ч 3,5/3,5: 1 зміна напруги на клемах акумулятора; 2 зміна струму в обмотці стартера; 3 зміна електричної потужності стартера 102 Зміну параметрів стартера під час пуску подано на рис. 5. Визначено, що для забезпечення першого оберту двигуна необхідна потужність стартера 460 Вт. Надалі електрична потужність стартера під час пуску перебуватиме на рівні Вт. Безперечно, покращення динамічних характеристик електричної системи пуску можливе за рахунок використання акумуляторної батареї більшої ємності та/або більш потужного стартера. Але це викликає збільшення маси та вартості системи пуску. За умов мінімізації маси спортивного автомобіля це неприпустимо. Результати обробки осцилограм для різних умов пуску подано на рис. 6. Для коректних результатів досліджень під час пуску температурний режим двигуна і навколишнього середовища підтримувався постійним. Слід відзначити, що під час перегонів до проходження залікового кола двигун виводять на оптимальні температури його поверхонь. Автомобильный транспорт, вып. 36, 2015 При створенні алгоритму пуску можна час затримки взяти за константу і таким чином відпрацювати пуск із випередженням на встановлену величину. Визначення шляхів зменшення часу пуску двигуна При обертанні колінчастого вала пусковий пристрій долає опір сил тертя у кінематичних парах. При цьому забезпечується наповнення циліндра, видалення робочого заряду або продуктів згоряння, компенсація різниці між роботами сил стиснення й розширення. Витратами енергії системи пуску на наповнення циліндра та видалення робочого заряду або продуктів згоряння при пуску, внаслідок їх малого значення, можна знехтувати. Тому середній момент опору кривошипно-шатунного механізму можна подати у вигляді двох складових [5] М с.сер = М г. сер + М т. сер, (1) де М г. сер середній момент опору газових сил; М т. сер середній момент опору сил тертя. За даними, приведеними у [4], вплив ступеня стиснення ε та нерівномірності обертання на момент спротиву газових сил можна врахувати емпіричною формулою М 390 ( 6 ), (2) г. сер V h Рис. 6. Осцилограма зміни частоти обертання двигуна на холостому ходу: 1 запуск із декомпресором при куті випередження запалювання 7 град. п.к.в.; 2 запуск із декомпресором при куті випередження запалювання 16 град. п.к.в.; 3 запуск без декомпресора при куті випередження запалювання 16 град. п.к.в. Осцилограми суміщені за моментом ввімкнення системи живлення стартера. Затримка часу у 1,5 с на початку пуску пов язана із процесами у самому стартері, а також із достатньо повільним за часом першим обертом колінчастого вала, який за експериментальними даними становить до 0,5 с. Саме у цей час реалізується, як показано на рис. 5, максимальна електрична потужність. де ε ступінь стиснення, δ коефіцієнт нерівномірності обертання. Проведене осцилографування процесу пуску базового двигуна Honda GX25 та модернізованого дозволило визначити коефіцієнт δ (табл. 1) та момент М г. сер. Таблиця 1 Результати розрахунку моменту спротиву газових сил S, м D, м S/D ε δ М г.сер, Нм 0,026 0,035 0,74 8 0,3 0,110 0,035 0, ,3 0,148 0,035 0, ,3 0,188 З даних таблиці слід зробити висновок про доцільність вживання заходів для зменшення моменту М г.сер при запропонованій у [4] модернізації двигуна. Одним із таких заходів є використання механізму продовженого відк- Автомобильный транспорт, вып. 36, риття випускного клапана при запуску двигуна. На базовому двигуні Honda серії GX встановлено відцентровий декомпресор, який при обер
Related Search
Similar documents
View more...
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks
SAVE OUR EARTH

We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

More details...

Sign Now!

We are very appreciated for your Prompt Action!

x