СПОСОБ СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ДВИГАТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ Российский патент 2002 года по МПК G01M15/00 G01M17/00 

Изобретение относится к испытаниям колесного и гусеничного транспортного средства (ТС) и его силовой установки (двигателя) и касается нормирования и корректировки режима стендовых испытаний двигателя путем изменения его скоростных и нагрузочных характеристик до уровня, соответствующего режиму работы двигателя на ТС при его натурных испытаниях в заданных дорожных условиях, через среднеинтегральные часовой расход топлива и частоту вращения вала двигателя.

Известно, что режим испытаний двигателя ТС, в зависимости от его литровой мощности, в стационарных условиях на стенде задают по стандартной программе [1] , включающей последовательные дискретные переходы с одного стационарного (установившегося) нагрузочно-скоростного режима на другой и последующие режимы с сохранением каждого из них в течение заданного по программе времени.

Так как реальный нестационарный режим работы двигателя, установленного на ТС, в процессе его испытаний в заданных дорожных условиях [2,3] отличается от режима испытаний на стенде, кроме указанного, и по уровню нагружения, то такое несоответствие затрудняет оценку и прогноз гарантийного ресурса (безотказности) иди ресурса в объеме заданной (объявленной) долговечности двигателя на ТС при его натурных испытаниях.

Кроме того, такое несоответствие программы по режимам испытаний двигателя не позволяет также оценить ресурс двигателя при эксплуатации ТС в различных (ненормированных) дорожных и природно-климатических условиях.

В связи с этим, в Изменении 3 ГОСТ 14846-81, утвержденном ГК СССР по стандартам от 02.03.87 636 (ИУС 5, 1987 г.) по п.3.3.5 записано "дополнить абзацами:
"Испытания на безотказность следует проводить либо по указанным циклам, либо по циклам, учитывающим фактическую нагрузку и ее колебания с необходимым форсированием режима испытаний, обеспечивающим объективную оценку надежности, в соответствии с НТД на испытания автомобильных двигателей внутреннего сгорания.

С 01.01.89 г. испытания на безотказность следует проводить только по циклам, учитывающим фактическую нагрузку".

Однако такие способы, воспроизводящие на стенде реальный уровень нагружения двигателя на ТС, до сих пор не регламентированы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля уровня нагружения ТС при испытаниях [4], согласно которому при дорожных испытаниях перемещают транспортное средство по каждой j-ой (j=1...n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, фиксируют средний расход топлива Q_j двигателя и среднюю скорость движения V_j, вычисляют коэффициент суммарного сопротивления движению Ψ_j по выражению

где К - характерный для каждого транспортного средства коэффициент пропорциональности, определяемый через контрольный расход топлива Q_кр, скорость V_Q при контрольном расходе топлива и коэффициент сопротивления движению по дороге с ровным твердым покрытием Ψ_A, равный 0,025 для колесных и 0,04 для гусеничных машин, а в процессе испытаний фиксируют для каждой j-й опорной поверхности величину выполненного пробега S_j, определяют накопленную величину уровня нагружения W_j по выражению
W_j = Ψ_j•S_j (2)
и используют W_j для корректировки и доведения режима испытаний до нормативного значения W_jH по каждой j-й дороге.

Недостаток известного способа связан со сложностью последующего его практического использования при стендовых испытаниях двигателя, обусловленной учетом лишь нормативной накопленной величины уровня нагружения W_jН.

Задачей изобретения является воспроизведение на стенде реального уровня нагружения двигателя в условиях нормативных испытаний ТС (по W_jН или W_Н).

Поставленная задача решается тем, что в способе стендовых испытаний двигателя транспортного средства, согласно которому при дорожных испытаниях транспортное средство перемещают по каждой j-й (j=1....n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, при этом:
фиксируют средний расход топлива Q_j в л/100 км и среднюю скорость движения V_j в км•ч^-1,
вычисляют коэффициент суммарного сопротивления движению Ψ_j по выражению (1),
фиксируют для каждой j-й опорной поверхности величину выполненного пробега S_j,
вычисляют накопленную величину уровня нагружения W_j по выражению (2) и корректируют ее в процессе испытаний до величины ΣW(_j=1...n)_н,
дополнительно контролируют фактическую величину уровня нагружения W_Ф из выражения (2) через Ψ_jH при условии, что фактический пробег S_Ф окажется больше или меньше нормативного,
вычисляют средний часовой расход топлива на каждой j-ой дороге по выражению
G_j = Q_j•V_j•γ₂₀•10^-2, кг•ч^-1 (3)
где γ₂₀ - плотность топлива при 20^oС,
вычисляют среднеинтегральный часовой расход топлива с учетом долей нормативного пробега (р) по видам дорог S_j по выражению

где m - число видов дорог,
S' - пробег с прицепом,
устанавливают для каждой j-й дороги средние значения условно установившихся режимов работы двигателя по продолжительности и периодичности их проявления.

Примечание. Под условно установившимся режимом работы двигателя принимают режим, при котором изменение частоты вращения вала двигателя или расхода топлива не превышает ±2%.

вычисляют среднее значение частоты вращения вала двигателя при испытаниях ТС на каждой j-ой дороге по результатам ее регистрации [5], n_двj,
вычисляют среднеинтегральную частоту вращения вала двигателя с учетом долей нормативного пробега по видам дорог S_j по выражению

по значениям среднеинтегрального часового расхода топлива в кг•ч^-1 и среднеинтегральной частоте вращения вала двигателя в об•мин^-1 на графике скоростной характеристики отмечают уровень нагружения двигателя по результатам испытаний ТС (точка А на чертеже), который принимают за нормативное значение нагружения для стендовых испытаний двигателя,
по относительной продолжительности p_i и часовому расходу топлива G_i в кг•ч^-1 на каждом i-ом установившемся режиме испытаний двигателя на стенде по стандартной программе, принятой в качестве исходного режима нагружения для последующей корректировки, вычисляют среднее значение часового расхода топлива по выражению

где q - число режимов испытаний двигателя в каждом цикле,
по относительной продолжительности p_i и установившейся частоте вращения вала двигателя n_i на каждом i-ом режиме испытаний на стенде вычисляют среднюю частоту вращения вала двигателя по выражению

отмечают среднее значение часового расхода топлива по средней частоте вращения вала двигателя в об•мин^-1 на графике скоростной характеристики двигателя (т. Б на чертеже),
раздельно ступенчатой корректировкой частоты вращения вала и нагрузки двигателя на стенде последовательно по результатам испытаний сближают (совмещают) точку Б с точкой А (на чертеже точки Б' и Б''), при этом режимы холостого хода изменению не подвергают,
по результатам окончательной корректировки нагрузочно-скоростного режима составляют программу стендовых испытаний двигателя в каждом цикле, при этом соотношение нагрузочных и скоростных режимов между собой, их продолжительность и периодичность по условно установившемуся режиму (среднему значению) при стендовых испытаниях устанавливают по наиболее вероятным среднестатистическим режимам нагружения двигателя при испытаниях и эксплуатации ТС, а количество циклов устанавливают в зависимости от вида испытаний: в объеме гарантийного ресурса (испытания на безотказность) или в объеме испытаний на долговечность.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известным показывает, что нормирование и корректировка режима стендовых испытаний двигателя транспортного средства на долговечность при воспроизведении на стенде реального уровня его нагружения на ТС учитывает, помимо дискретно задаваемого нагрузочно-скоростного режима, средние значения расхода топлива и частоты вращения вала двигателя за цикл с учетом относительной продолжительности его испытаний на стенде на каждом i-м режиме, числовые значения средних и среднеинтегральных часовых расходов топлива (G_j и ΣG) и частот вращения вала двигателя (n_двj и Σn_дв) при натурных испытаниях ТС по каждому виду дорог с изменяющимися характеристиками и их совокупности с использованием коэффициента суммарного сопротивления движению Ψ_j и накопленной величины уровня нагружения W_j, при этом уровень нагружения двигателя по Σ и Σn_дв, принимают за нормативное значение, относительно которого выполняют корректировку режимов стендовых испытаний двигателя по G_c и n_c.

На основании этого можно заключить, что предложенный способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Совокупность последовательных операций, включающих определение коэффициента суммарного сопротивления движению, величины пробега, накопленной величины уровня нагружения, среднего часового расхода топлива и средней частоты вращения вала двигателя на каждой j-й дороге и среднеинтегральных их значений по совокупности всех испытательных дорог, нанесение по значениям указанных параметров (среднеинтегральному часовому расходу топлива и частоте вращения вала двигателя) на графике скоростной характеристики двигателя нормативной точки (А), соответствующей уровню нагружения двигателя на ТС, определение средних значений часового расходов топлива и частоты вращения вала двигателя за цикл по относительной продолжительности и нагрузке на каждом i-м режиме стендовых испытаний двигателя с нанесением на графике т. Б, соответствующей уровню нагружения двигателя по исходной программе стендовых испытаний, сопоставление значений точек А и Б и ступенчатую корректировку каждого i-го режима стендовых испытаний путем изменения частоты вращения вала двигателя и его нагрузки до момента сближения (совмещения) точки Б с точкой А и составление на этой основе нагрузочно-скоростного режима (программы испытаний, соответствующей уровню нагружения двигателя на ТС), с учетом наибольшей вероятности распределения режима нагружения, длительности периода работы двигателя на этом режиме и частоты его повторения при испытаниях на ТС, позволяет сделать вывод с соответствии предложенного способа критерию "изобретательский уровень".

При реализации предложенного способа в конечном итоге определяют числовые значения среднеинтегральных часового расхода топлива и частоты вращения вала двигателя по результатам натурных нормативных испытаний ТС на каждой j-й дороге (по W_jН) и средние значения расхода топлива и частоты вращения вала с учетом относительной продолжительности испытаний двигателя на каждом i-м режиме цикла программы испытаний с последующей ступенчатой корректировкой каждого i-го режима без учета режима холостого хода.

Для этого транспортное средство при полной его массе и нормативной прицепной нагрузке (по массе и величине пробега) перемещают в ведущем неустановившемся режиме движения по j-й опорной поверхности в объеме заданного дискретного пробега. При этом под опорными поверхностями подразумеваются: асфальтобетонное шоссе (Ψaш_н = 0,04; Ψ′аш_н = 0,05) булыжная дорога (Ψбд_н = 0,06; Ψ′бд_н = 0,075), грунтовая дорога удовлетворительного состояния (Ψгу_н = 0,07; Ψ′гу_н = 0,08), разбитая грунтовая дорога с колеями и выбоинами в сухом или замерзшем состоянии (Ψрг_н = 0,14; Ψ′рг = 0,16 и размокшая грунтовая дорога (сыпучий песок, снежная целина, местность, Ψм_н = 0,24; Ψм_н = 0,30 где означает движение с прицепом.

В ходе перемещения производят измерение среднего расхода топлива Q_j в л/100 км пробега по этой дороге, вычисляют реализованную среднюю скорость движения V_j по пройденному пути и времени чистого движения, вычисляют коэффициент пропорциональности К и коэффициент суммарного сопротивления движению Ψ_j из расчетной зависимости (1), накопленную величину уровня нагружения W_j из расчетной зависимости (2) через Ψ_j и пробег S_j на каждой j-й дороге, при этом в процессе испытаний через равные интервалы пробега сопоставляют полученное значение величины уровня нагружения W*_j в функции f(S_j) с нормативным и в зависимости от их соотношения переводят испытания на более "легкую" дорогу при W*_j>W*_jН или на более "тяжелую" дорогу того же вида при W*_j<W*_jН, корректируя таким образом условия испытаний по достижении условия W_j=W_jН или ΣW_j = ΣW_jH с учетом некоторого неравенства W_j=W_jН (в пределах до 10%).

По результатам испытаний транспортного средства вычисляют средний часовой расход топлива G_j в кг•ч^-1 на каждой j-й дороге по выражению (S) и среднеинтегральный часовой расход топлива ΣG в кг•ч^-1 с учетом долей нормативного пробега по видам дорог по выражению (4), вычисляют среднее значение частоты вращения вала двигателя на каждой j-й дороге по результатам регистрации (измерений) и среднеинтегральное значение частоты вращения вала с учетом долей пробега по видам дорог по выражению (5), наносят (отмечают) на графике скоростной характеристики двигателя значение среднеинтегрального часового расхода топлива в кг•ч^-1 по значению среднеинтегральной частоты вращения вала двигателя (т. А).

По результатам стендовых испытаний двигателя по стандартной программе с учетом i-х режимов испытаний и их относительной продолжительности вычисляют среднее значение расхода топлива G_с по выражению (6) и среднюю частоту вращения вала n_с по выражению (7), наносят (отмечают) на графике скоростной характеристики двигателя средний часовой расход топлива в кг•ч^-1 по значению средней частоты вращения вала двигателя (т. Б).

В итоге сопоставляют полученные значения среднеинтегрального часового расхода топлива ΣG по результатам испытаний на ТС и среднего часового расхода топлива G_с на стенде, в последующем ступенчато корректируют частоту вращения вала двигателя на одном или нескольких режимах (кроме режима холостого хода) и нагрузочный режим двигателя, устанавливаемый по часовому расходу топлива, тем самым сближают (совмещают) точку Б с точкой А, с учетом средней продолжительности и периодичности условно установившегося режима работы двигателя на ТС, достигая таким образом воспроизведение на стенде реального уровня нагружения двигателя на ТС.

Использование среднеинтегрального значения часового расхода топлива по результатам испытаний двигателя на ТС на j-х видах дорог и среднего часового расхода топлива на стенде на i-x режимах и им соответствующих частот вращения вала для воспроизведения на стенде реального уровня нагружения двигателя на ТС, например, двигателя полноприводного автомобиля КамАЗ-4310 заключается в следующем.

На чертеже показаны кривые скоростной характеристики двигателя КамАЗ-740 и, в частности, часового расхода топлива G_т в зависимости от частоты вращения вала двигателя при полной нагрузке двигателя.

Точкой А показано значение среднеинтегрального часового расхода топлива по результатам нормативных дорожных испытаний (при ΣW_j=W_н), равного 18,92 кг•ч^-1 при среднеинтегральной частоте, равной 2050 об•мин^-1. Точкой Б показано значение среднего расхода топлива по результатам испытаний на стенде по программе в соответствии с ГОСТ 14846-81, (G_с=35,4 кг•ч^-1 при n_с=2549 об•мин^-1). Точка Б' соответствует значению среднего расхода топлива по программе испытаний в соответствии с проектом ГОСТ 14846-(G_с=23,68 кг•ч^-1 при n_с=2121,3). Точка Б'' соответствует значению среднего расхода топлива по результатам окончательной корректировки нагрузочно-скоростного режима испытаний двигателя на стенде (G_с=19,24 кг•ч^-1 при n_с=2082 об•мин^-1), при этом режимы 1, 6 и 7 (таблицы 8 и 9) соответствуют режимам холостого хода, n₂ и n₄ - максимальной нагрузке при частотах, соответствующих номинальной мощности n_ном (2600 об•мин^-1) и максимальному крутящему моменту (1650 об•мин^-1), n₃ и n₅ частичной нагрузке (75 и 70% от нагрузки по внешней характеристике двигателя при относительной частоте вращения вала двигателя 90 и 80%).

При этом расчет значений ΣG и Σn, соответствующих координатам точки А, реализован следующим образом.

По реально выполненным пробегам в ходе испытаний автомобиля КамАЗ-4310 по пяти стандартным видам дорог, указанным в таблице 1, в объеме 30767 км (по программе - 30000 км) при движении с прицепом и без прицепа получили средние значения скорости движения в км•ч^-1 и расхода топлива в л/100 км (столб. 4 и 5). По испытаниям указанного автомобиля на топливную экономичность установлен контрольный расход топлива при V_A=60 км•ч^-1, равный 31,9 л/100 км, тогда коэффициент К в зависимости (1) равен:

По исходным данным и значению коэффициента К получают по выражению (1) средние значения коэффициента Ψ_j/ по каждому виду дорог для условий испытаний с прицепом и без прицепа (столб. 7).

С учетом выполненных пробегов вычисляют накопленную величину уровня нагружения W_j по выражению (2), значения которой с учетом реализованной корректировки в процессе испытаний [4] приведены в столб. 9 и 10.

По совокупности дорог получают значение W_Ф=2946 н•км, несколько большее нормативного W_H=2865 н•км.

По зависимости (2) через Ψ_Ф дополнительно оценивают уровень нагружения указанного автомобиля:

По Ψ_Ф, практически равной нормативному значению 0,0955 [4], устанавливают соответствие фактически реализованного уровня нагружения автомобиля заданному при небольшом превышении W_Ф относительно W_H (на 2,8%, допускается до 5,0%).

По выражению (3) вычисляют средний часовой расход топлива на каждой j-й дороге. Например, по результатам испытаний указанного автомобиля по асфальтобетонному шоссе с прицепом G'_аб (таблица 1, столб. 6) равно
G'_аб=Q'_аб•V'_аб•10^-2=54,0•53,9•10^-2=29,1 л•ч^-1
По остальным видам дорог и состояний (с прицепом, без прицепа) значения часового расхода топлива также указаны в таблице 1 (столб. 6).

По выражению (4) вычисляют среднеинтегральный часовой расход топлива. Значения относительного пробега Р (S_j) и P(S'_j) указаны в таблице 2 (столб. 2), среднего часового расхода топлива по видам дорог и состояний - в столб. 3, а промежуточные расчеты в столб. 4, по суммированию которых определяют среднеинтегральный часовой расход топлива, равный 22,66 л•ч^-1 или
ΣG= 22,66•0,835= 18,92 кг•ч^-1 при γ₂₀ = 0,835 - удельный вес дизельного топлива.

По зависимости (5) вычисляют среднеинтегральную частоту вращения вала двигателя. Значения относительного пробега p(S_j) и p(S'_j) получают также из таблицы 2 (столб. 2). Значения средних частот вращения вала двигателя в диапазоне его рабочих частот рассчитывают через суммарное число его оборотов на j-й дороге, устанавливаемое инструментально с помощью приборов, и времени чистого движения или при использовании способа [5], когда этот параметр определяют ступенчато путем последовательной регистрации частоты через равные интервалы времени Δt и вычисляют по зависимости:

где n_дв - среднее значение интервала статистической выборки частот вращения вала двигателя на j-й опорной поверхности;
p(n_дв) - вероятность среднего значения интервала;
l - число интервалов
В качестве примера в таблице 3 приведены обобщенные данные статистической выборки при испытаниях автомобиля КамАЗ-4310 с прицепом на грунтовой дороге удовлетворительного состояния. Для расчета n_двгу приняты интервал разряда 200 об•мин^-1, пятиразрядная оценка (m=5) при числе опытов, равном 8642 и Δt= 1 мин по результатам расчета n_двгу=2100 об•мин^-1. На асфальто-бетонном шоссе в зависимости от его категории Δt принимают 2-3 мин, а на разбитой грунтовой дороге и местности - 0,5 мин.

Аналогичным образом рассчитывают средние частоты вала двигателя на других дорогах отдельно с прицепом и без прицепа.

Среднеинтегральное значение частоты вращения вала двигателя по совокупности дорог, подсчитанное по выражению (5), составило 2050 об•мин^-1.

По среднеинтегральным значениям часового расхода топлива и частоты вращения вала двигателя, используемым в качестве координат на скоростной характеристике двигателя КамАЗ-740, наносят точку А (см. чертеж), учитывающую фактическую нагрузку двигателя по результатам испытаний автомобиля КамАЗ-4310 на стандартных видах дорог в условиях, приведенных к нормативным. Указанную точку принимают в качестве норматива для разработки нагрузочно-скоростного режима программы стендовых испытаний двигателя.

В качестве исходного режима стендовых испытаний двигателя для сопоставления с фактической нагрузкой двигателя по результатам испытаний автомобиля принята программа по ГОСТ 14846-81 (таблица 4). В таблице 5 указанная программа представлена исходными количественными значениями параметров двигателя КамАЗ-740. По выражениям (6 и 7) вычисляют соответственно средний часовой расход топлива в кг•ч^-1 и среднюю частоту вращения вала двигателя в об•мин^-1 на каждом режиме, а также суммарные значения указанных параметров за цикл, равные G_c=35,4 кг•ч^-1 и n_с=2549 об•мин^-1.

По значениям этих параметров на скоростную характеристику двигателя наносят точку Б, по координатам которой устанавливают существенные различия с фактической нагрузкой двигателя по результатам испытаний.

В качестве первого шага корректировки принята программа стендовых испытаний двигателя по проекту ГОСТ 14846 (таблица 6), количественные значения параметров которой по каждому режиму (пяти) указаны в таблице 7. Там же приведены их средние расчетные значения, равные G_с1=23,68 кг•ч^-1 и n_c1=2121,3 об•мин^-1 (точка Б'). По результатам сопоставления точек А и Б' устанавливают достаточно большое сближение по частоте вала двигателя. По отличиям среднего расхода топлива программу испытаний дополняют двумя режимами за счет корректировки (дробления) режимов 2 и 3 (таблица 7), соответствующих номинальной мощности (2) и максимальному крутящему моменту (3).

Соотношение по относительной продолжительности испытаний двигателя по номинальным режимам (N_ном и M_крmax) и с частичной нагрузкой (N_чн<N_ном и М_крчн<М_крmах) выбирают исходя из обобщения результатов статистических исследований режимов движения автомобилей и гусеничных машин в различных дорожных условиях по наиболее вероятным значениям указанных параметров, а время работы двигателя на каждом режиме цикла принимают по средней продолжительности условно установившегося режима двигателя на ТС по частоте вращения его вала.

Результаты окончательной корректировки в числовых значениях по отдельным режимам указаны в таблице 8, по суммированию которых определяют G_c2=19,17 кг•ч^-1 и n_c2= 2082 об•мин^-1. По полученным значениям указанных параметров (точка В'' на чертеже), практически совпадающими с заданными (нормативными) в т.А, составляют типовую программу стендовых испытаний двигателя, которая в общепринятом виде указана в таблице 9.

Нормирование и корректировка режима стендовых испытаний двигателя транспортного средства путем изменения его скоростных и нагрузочных характеристик через среднеинтегральные часовой расход топлива и частоту вращения вала двигателя обеспечивают по сравнению с стандартной программой [1] следующие преимущества:
воспроизведение на стенде реального уровня нагружения двигателя, соответствующего режиму его работы на ТС в заданных (нормативных) дорожных условиях [4];
выполнение требования ГОСТ 14846-81 по испытаниям двигателя на безотказность, "учитывающим фактическую нагрузку" (изменение 3 ГОСТ 14846-81, утвержденное и введенное Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 02.03.87 г. 636, по п.3,3.5.;
объективную оценку и определение гарантийного ресурса двигателя (испытания на безотказность) или ресурса в объеме заданной (объявленной) долговечности, соответствующих его испытаниям на транспортном средстве;
научно-обоснованные организацию и планирование выполнения транспортных задач с учетом сведений по величине фактического остаточного ресурса двигателя;
при статистических оценках средней величины наработки двигателя до отказа и получения исходных данных для использования при проектировании нового типа двигателя;
накопление банка данных по безотказности двигателя для разработки программы испытаний "с необходимым форсированием режима испытаний..." (п.3.3.5. Изменения 3 ГОСТ 14846-81).

Источники информации
1. ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний.

2. ОСТ 37.001.472-88 Приемочные испытания автотранспортных средств. Типовая программа испытаний.

3. РД 37.001,109-89 Инспекционные испытания автотракторных средств. Программа и методы испытаний.

4. Патент РФ 2090855, G 01 М 17/00 на изобретение: "Способ нормирования, контроля и корректировки уровня нагружения испытываемых транспортных средств для обеспечения условий воспроизводимости их надежности", Бюл. 26, 20.09.97.

5. Патент РФ 2064173 G 01 М 17/00.. на изобретение: "Способ определения коэффициента суммарного сопротивления движению для оценки дорог при испытаниях на них транспортных средств", Бюл. 20, 20.07.96.

6. Журнал Автомобильная промышленность, 1977, 11. О режимах движения автомобилей в различных дорожных условиях, авторов В.Ф. Платонова, B.C. Устименко и С.К. Назарова, стр.19-23.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям колесного и гусеничного транспортного средства (ТС) и его силовой установки (двигателя). Технический результат воспроизведение на стенде испытаний двигателя реального уровня его нагружения на транспортном средстве, прогнозирование безотказности и долговечности двигателя на ТС в различных дорожных условиях по результатам стендовых испытаний. Способ касается нормирования и корректировки режима стендовых испытаний двигателя путем изменения его скоростных и нагрузочных характеристик до уровня, соответствующего режиму работы двигателя на транспортном средстве (ТС) при его натурных испытаниях в заданных дорожных условиях, через среднеинтегральные часовой расход топлива и частоту вращения вала двигателя. Соотношение нагрузочных и скоростных режимов между собой при стендовых испытаниях устанавливают по наиболее вероятным среднестатистическим режимам нагружения двигателя при испытаниях и эксплуатации ТС. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 9 табл.

1. Способ стендовых испытаний двигателя транспортного средства на долговечность, заключающийся в последовательном переходе с одного установившегося нагрузочно-скоростного режима на другой и последующие режимы с фиксированием каждого из них в течение заданного программой времени без учета уровня нагружения двигателя на транспортном средстве (ТС), соответствующего нормативным условиям дорожных испытаний, при которых перемещают транспортное средство по каждой j-й (j= 1. . . n) опорной поверхности в ведущем неустановившемся режиме, определенном профилем и несущей способностью данной опорной поверхности, фиксируют средний расход топлива Q_j в л/100 км двигателя и среднюю скорость движения V_j в км•ч^-1, вычисляют коэффициент суммарного сопротивления движению Ψ_j по выражению

где К - характерный для каждого транспортного средства коэффициент пропорциональности

Q_кр - контрольный расход топлива, V_Q - скорость при контрольном расходе топлива и Ψ_A - коэффициент сопротивления движению по дороге с ровным твердым покрытием, равный 0,025 для колесных и 0,04 для гусеничных машин, а в процессе испытаний фиксируют для каждой j-й опорной поверхности величину выполненного пробега S_j, определяют накопленную величину уровня нагружения W_j по выражению
W_j = Ψ_jS_j,
и, в случае отклонения от номинального значения показателя W'_jH, корректируют ступенчато с выходом к завершению испытаний по j-й дороге на нормативное значение показателя W_jH или W_H по совокупности дорог, где W'_jH - текущее нормативное значение в f(S_j), при этом среднюю частоту вращения вала двигателя в диапазоне его рабочих частот при испытаниях ТС по j-й опорной поверхности определяют ступенчато путем последовательной регистрации частоты через равные интервалы времени Δt и вычисляют по выражению

где n_дв - среднее значение интервала статистической выборки частот вращения вала двигателя на j-й опорной поверхности;
p(n_дв) - вероятность среднего значения интервала;
1 - число интервалов,
отличающийся тем, что нормирование и корректировку общего уровня нагружения двигателя при стендовых испытаниях выполняют путем последовательного изменения скоростных и нагрузочных характеристик до уровня, соответствующего режиму работы двигателя на ТС при его натурных испытаниях в заданных нормативами дорожных условиях через среднеинтегральные часовой расход топлива и частоту вращения вала двигателя, вычисляют средний часовой расход топлива на каждой j-ой дороге в кг•ч^-1 по выражению
G_j = Oj•Vj•10^-2γ₂₀,
где γ₂₀ - плотность топлива при 20^oС,
вычисляют среднеинтегральный часовой расход топлива с учетом вероятности нормативного пробега по видам дорог (S_j+S'_j) по выражению

где m - количество испытательных дорог;
S'_j - пробег с прицепом;
S_j - пробег без прицепа,
вычисляют среднеинтегральную частоту вращения вала двигателя с учетом вероятности нормативного пробега по видам дорог (S_j+S'_j) по выражению
,
по значениям среднеинтегрального часового расхода топлива в кг•ч^-1 и среднеинтегральной частоте вращения вала двигателя в об•мин^-1 на графике скоростной характеристики двигателя отмечают уровень его нагружения по результатам испытаний ТС, который принимают за нормативное значение при стендовых испытаниях двигателя - точка А, по относительной продолжительности p_i и часовому расходу топлива G_i кг•ч^-1 на каждом i-м установившемся режиме испытаний двигателя на стенде за цикл по стандартной программе, принятой в качестве исходного уровня нагружения двигателя для последующей его корректировки, вычисляют среднее значение часового расхода топлива G_c по выражению

где q - число режимов испытаний двигателя,
по относительной продолжительности p_i и установившейся частоте вращения вала двигателя n_i на каждом i-м режиме испытаний на стенде вычисляют среднюю частоту вращения вала двигателя по выражению

отмечают среднее значение часового расхода топлива в кг•ч^-1 по средней частоте вращения вала двигателя в об•мин^-1 на графике скоростной характеристики двигателя, раздельно ступенчатой корректировкой частоты вращения вала и нагрузки двигателя на стенде последовательно по результатам испытаний совмещают точку Б с точкой А, при этом режимы холостого хода изменению не подвергают. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по результатам окончательной корректировки q-го числа нагрузочно-скоростных режимов испытаний двигателя на стенде, отличных между собой по продолжительности, относительным частотам вращения вала двигателя и нагрузке, определяют совокупный нагрузочно-скоростной режим, при этом время работы двигателя на каждом режиме цикла определяют по средней продолжительности и периодичности условно установившегося режима двигателя на транспортном средстве, номинальные режимы принимают равными максимальной нагрузке двигателя на соответствующих им частотах, а вспомогательные - частичным нагрузкам, соотношение между которыми по указанным параметрам устанавливают по наиболее вероятным среднестатистическим режимам нагружения двигателя при испытаниях транспортных средств и их эксплуатации. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что условно установившийся режим определяют по средней продолжительности и периодичности выхода двигателя на режим, при котором изменение частоты вращения вала двигателя или расхода топлива не превышает 2%. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество циклов при стендовых испытаниях двигателя на надежность определяют в объеме гарантийного ресурса или при испытаниях на долговечность в объеме заданного ресурса применительно к каждому типу автомобильного двигателя.