ТЕМА 4. Досліджувані питання: Устаткування для завдання тестових режимів функціонування об'єктів дослідження; Стенди з біговими барабанами; Стенди для дослідження характеристик шин; Стенди для завдання тестових режимів при дослідженні автомобільного двигуна.
В процесі експлуатації автомобілів виникає необхідність періодично визначати відповідність параметрів, що характеризують їх функціональні можливості, нормативним вимогам. На величину переважної більшості цих параметрів (гальмівна сила, витрата палива, сила опору коченню, сила тяги і т. П.) В значній мірі впливають зовнішні фактори, такі як: температура повітря, його вологість, тип і якість дорожнього покриття, і багато інших . Вплив це настільки істотно, що параметри технічного стану одного і того ж автомобіля, виміряні в дорожніх умовах в різні пори року або при різних погодних умовах, можуть відрізнятися один від одного на 50% і більше. Така величина похибки при визначенні функціональних параметрів, звичайно ж, не дає можливості з високим ступенем достовірності судити про технічний стан автомобіля, що діагностується, його агрегатів, механізмів, систем, деталей. Одним з можливих варіантів захисту від зовнішніх факторів є укриття автомобіля в закритому приміщенні. Але як зробити так, щоб автомобіль міг повноцінно функціонувати в закритому приміщенні.
Одним з рішень цієї суперечності є застосування для дослідження автомобілів стендів з біговими барабанами. Стенди з біговими барабанами реалізують принцип оборотності руху. суть якого полягає в тому, що в процесі дослідження рухається опорна поверхня стенду, обертаються опорні ролики «рухається дорога», працює двигун, агрегати і системи, обертаються колеса, а сам автомобіль коштує. Це дозволяє забезпечувати автомобілю задані тестові впливу, які характеризуються режимами його функціонування на стенді (швидкістю обертання коліс, потужністю, крутять моментами, частотами обертання, температурними режимами і т.п.). Стенди дозволяють виконувати дослідження автотранспортних засобів, в захищених від кліматичних, погодних та інших зовнішніх впливів приміщеннях.
Для завдання тестового режиму. у вартого на роликах стенда автомобіля, його агрегати, системи та механізми змушують працювати в таких же швидкісних і навантажувальних режимах, як при його функціонуванні в дорожніх умовах. Це дозволяє виключити вплив зовнішніх факторів на процес дослідження автомобіля, а також з досить високою точністю визначати досліджувані параметри.
Аналізуючи дослідні можливості стендів з біговими барабанами, слід зазначити, що за допомогою пересувних стендів, розроблених в Харківському автомобільно-дорожньому інституті під керівництвом професора Н.Я. Говорущенко, на одній з доріг м.Харкова було виявлено 77% автомобілів з несправностями гальмівної системи, 51,4% - з дефектами рульового управління, 88% - з несправностями ходової частини [9].
Стенди з біговими барабанами забезпечують можливість проведення досліджень тягових і гальмівних якостей автомобіля, досліджувати його ходові і паливно-економічні показники, здійснювати дослідження якості функціонування його агрегатів, вузлів і систем. Як приклад, на рис. 4 наведено зовнішній вигляд стенда з біговими барабанами конструкції ИрГТУ для діагностики автомобілів.
Мал. 4 Зовнішній вигляд стенда з біговими барабанами конструкції ИрГТУ для діагностики автомобілів, а) робоче місце оператора; б) автомобіль на стенді.
Зі схеми (рис. 5) видно, що навантажуючими елементами стенда конструкції ИрГТУ є махові маси, які в процесі розгону коліс від двигуна автомобіля запасають кінетичну енергію, а при відключенні двигуна, віддають цю енергію для підтримки обертання коліс автомобіля.
Стенд дозволяє проводити дослідження гальмівних систем автомобілів з функціонуючою ABS, а також протизанесення.
Мал. 5 Схема гальмівного роликового стенда конструкції ИрГТУ: 1 - нерухома платформа, 2 - рухома платформа, 3 - опорний ролик, 4, 6 - ланцюгові передачі, 5 - махова маса, 7 - ланцюгова муфта, 8 - магнітострикційний датчик гальмівного моменту, 9 - кутовий редуктор, 10 - шліцьовий карданний вал, 11 - індуктивний датчик кутової швидкості опорного ролика, 12 - індуктивний датчик кутової швидкості колеса автомобіля (штатний датчик ABS), 13 - датчики ваги, 14 - датчик зусилля на педалі гальма, 15 - блок підсилювачів-перетворювачів , 16 - АЦП, 17 - ЕОМ
Дослідити роботу ходової частини та агрегатів трансмісії (в тому числі і автоматичної). Здійснювати дослідження гібридних силових установок і ін. Стенд забезпечує ефективне тестове вплив на автомобіль, його агрегати і системи. Дозволяє виконувати вимір досліджуваних параметрів (гальмівних і тягових сил на колесах, швидкості їх обертання, а також параметрів, що характеризують якість функціонування агрегатів і систем автомобіля) за допомогою комп'ютерного вимірювального комплексу.
У процесі дослідження характеристик автомобільних шин використовують спеціалізовані стенди (рис. 6). Такі стенди забезпечують можливість дослідження характеристик шин, що працюють в гальмівному, тяговому, відомому і вільному режимі, в широкому діапазоні швидкостей обертання (до 400 км / год).
Мал. 6 Зовнішній вигляд стенда для випробувань автомобільних шин.
На рис. 7 представлена кінематична схема для дослідження характеристик шин. Біговій барабан 1 має спеціальне покриття, що забезпечує задані значення коефіцієнта зчеплення. Ліва частина стенду (з колесом 4) забезпечує можливість дослідження роботи колеса в гальмівному, відомому і вільному режимі, при його плоскопаралельному коченні. Права частина стенду (з колесом 16) забезпечує можливість дослідження процесів руху колеса з кутами відведення. Гідравлічні циліндри 9 і 10 стенду навантажують колеса з еластичними шинами нормальним навантаженням Fz. Тензобалкі 2 і 17 спільно з вимірювальною апаратурою стенда здійснюють вимірювання поздовжніх Rx і Ry бічних реакцій, що виникають в зоні контакту шини і бігового барабана 1.
Мал. 7. Структурна схема стенду для випробувань автомобільних шин.
Для якісного дослідження паливних насосів високого тиску (ТНВД) дизелів також застосовують спеціальні стенди. Зовнішній вигляд одного з таких стендів представлений на рис. 8.
Тестове вплив при дослідженні ТНВД полягає в забезпеченні обертання його вала із заданими фіксованими частотами, і вимірі циклової подачі кожної секцією насоса за задану кількість (зазвичай 100 або 250) повних ходів її плунжера.
Мал. 3.20. Загальний вигляд стенда для дослідження характеристик
Мал. 3.21. Зовнішній вигляд стенда для дослідження характеристик еластичних шин при коченні колеса з відведенням
Мал. 3.22. Зовнішній вигляд стенда для дослідження гальмівних характеристик еластичних шин при плоскопаралельному коченні колеса
Мал. 8 Зовнішній вигляд стенда для випробування і регулювання паливних насосів високого тиску
На рис. 9 представлена структурна схема стенду для випробування і регулювання паливних насосів високого тиску, що показує принцип його роботи. Так обертання валу ТНВД з заданими фіксованими частотами і їх регулювання забезпечує електричний привід, що складається з асинхронного електродвигуна 15, перетворювача частоти змінного струму ПЧ і регулювального резистора Rед.
Вимірювання циклової подачі кожної секцією ТНВД забезпечують мірні мензурки 8 стенду. Завдання і рахунок кількості повних ходів плунжера забезпечує привід, керуючий роботою блокує шторки 7 стенду і лічильний пристрій. Після натискання на кнопку «Замір» мікроконтролер МК стенду подає електричний сигнал на електронний ключ ЕК. Електронний ключ ЕК включає реле Р2 яке подає напругу на електричний магніт ЕМ. Електричний магніт ЕМ відводить блокує шторку 7 в сторону.
Мал. 9. Структурна схема стенду для випробування і регулювання паливних насосів високого тиску
При цьому паливо з форсунок 6 починає наповнювати мірні мензурки 8. Наповнення мензурок відбуватиметься до тих пір, поки від оптопари 10 на вхід мікроконтролера МК вступить заданий оператором кількість імпульсів (зазвичай 100 або 250), по одному за кожен оборот валу ТНВД. На даному стенді вимірюють кути подачі кожної секції ТНВД, а також кут випередження впорскування.
При дослідженні якості роботи циліндрів бензинових двигунів внутрішнього згоряння, використовують метод відключення циліндрів. Відключаючи по черзі кожен з працюючих циліндрів і вимірюючи при цьому величину # 916; ne падіння швидкості обертання колінчастого вала двигуна, можна оцінювати якість роботи кожного циліндра:
де: ne - швидкість обертання колінчастого вала двигуна до відключення циліндра; neоткл - швидкість обертання колінчастого вала двигуна після відключення циліндра.
Чим більше величина падіння # 916; ne. тим якісніше працює циліндр. Тестове вплив на працюючий двигун внутрішнього згоряння у вигляді послідовного відключення циліндрів реалізують багато приладів і стенди, в тому числі і автотестер моделі К-484. Зовнішній вигляд автотестера моделі К-484 представлений на рис. 10.
Мал. 10. Зовнішній вигляд автотестера моделі К-484 для діагностування карбюраторних двигунів і їх систем.
Структурна схема автотестера моделі К-484 для діагностування карбюраторних двигунів і їх систем представлена на рис. 11. Автотестер підключають до системи запалювання двигуна, за допомогою навішування індуктивного датчика ІД на високовольтний провід свічки першого циліндра, а також підключення проводу «Пр» на ділянку первинного кола, від котушки запалювання КЗ до комутатора К. Потім встановлюють роботу лічильника відповідно до числа циліндрів в двигуні, натиснувши на одну з кнопок «4», «6» або «8». Вибір, що відключається циліндра проводиться за допомогою натискання на одну з кнопок «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7» або «8». Відключення обраного циліндра здійснює тиристор Т. Для цього треба подати електричні імпульси від індуктивного датчика ІД на лічильник, за допомогою натискання на кнопку «250 r / min». Лічильник починає вважати імпульси від кожного працюючого циліндра.
Мал. 11 Структурна схема автотестера моделі К-484 для діагностування карбюраторних двигунів і їх систем.
У момент початку роботи обраного циліндра, тиристор Т шунтирует розімкнутий комутатор К і тим самим залишає первинну ланцюг котушки запалювання замкнутою. Іскри в обраному циліндрі не відбувається. Швидкість ne обертання колінчастого вала двигуна знижується на величину # 916; ne. Стрілочний прилад автотестера зі шкалою «r / min» покаже величину падіння швидкості # 916; ne.
У дослідженнях технічного стану автомобільних двигунів часто застосовуються пневмотестери (рис. 12), що дозволяють перевіряти герметичність надпоршневого простору кожного циліндра.
Мал. 12. Зовнішній вигляд пневмотестери моделі К-69 для перевірки герметичності надпоршневій порожнини двигунів.
Герметичність надпоршневого простору циліндрів перевіряється за величиною витоків стисненого повітря, поданого в циліндр через отвір від вивернутою свічки або форсунки. Для цього вхідний штуцер 1 пневмотестери (рис. 13) підключають до мережі стисненого повітря з тиском не менше 0,4 МПа і відкривають кран 2.
Мал. 13. Структурна схема пневмотестери моделі К-69 для діагностування герметичності надпоршневій порожнини двигунів.
За допомогою редуктора 4 і регулювальної голки 9 пнвмотестер тарують так, щоб при герметично закритому випробувальному наконечнику 13 стрілка манометра 11 відхилялася до правого краю шкали, показуючи тиск 0,16 МПа або 0% витоку повітря.
Після тарировки виводять поршень контрольованого циліндра у верхню мертву точку на такті стиснення і в такому положенні фіксують колінчатий вал від повороту. В отвір свічки (форсунки) вставляють випробувальний наконечник і створюють тестове вплив, подають стиснене повітря в надпоршневую порожнину двигуна.
За величиною падіння тиску (відхилення стрілки від нульового положення) оцінюють герметичність надпоршневій порожнини циліндра. Порожнина циліндра вважають герметичною, якщо витік повітря не перевищує 14%.