Hamowania - sprawozdanie PDF

Preview

Summary

Budowa i eksploatacja pojazdów samochodowych II - sprawozdanie
Wydział Transportu PW...

Description

1. Przedmiot ćwiczenia W ćwiczeniu zapoznawaliśmy się z diagnozowaniem pojazdu przy pomocy hamowni podwoziowej.

2. Oprzyrządowanie pojazdu badanego i hamowni Oprzyrządowanie hamowni: - wskaźnik do przetwarzania testu jazdy miejskiej - dmuchawa do chłodzenia silnika - wyciąg spalin - układ kotwiczenia (liny, kliny...) Oprzyrządowanie pojazdu: - diagnoskop samochodowy - analizator spalin - podciśnieniomierz, który jest mocowany do technologicznego otworu w układzie silnika

dolotowym

3. Przygotowanie pojazdu i hamowni do badania - zwiększenie ciśnienia w ogumieniu o 30 – 50% w stosunku do nominalnej wartości, - włączenie komputera sterującego pracą hamowni, - wjazd pojazdu na hamownię przy podniesionym podnośniku międzyrolkowym i następnie opuszczeniu go na rolki, - założenie końcówki wyciągu spalin na rurę wydechową, - uruchomienie silnika pojazdu, włączenie biegu i powolne rozpędzenie pojazdu do niskiej prędkości w celu prawidłowego ustawienia się go na rolkach, - zabezpieczenie pojazdu przed „wyrzuceniem” ze stanowiska, - umiejscowienie wentylatora chłodzenia silnika i podwozia przed pojazdem, - podłączenie czujnika prędkości obrotowej silnika do urządzenia sterującego hamownią, - przyłączenie sondy temperatury oleju, - podłączenie aparatury pomiarowej, jak: analizator spalin itp.

4. Przebieg badań na hamowni Pojazd powinien być ustawiony na stanowisku i wyposażony w odpowiednie urządzenia. Przeprowadziliśmy następujące pomiary: - badanie pracy silnika na biegu jałowym w stanie nierozgrzanym (wykres krzywa symulacji obciążenia)- wstępne rozgrzewanie

Przed rozgrzaniem silnika do temperatury nominalnej mierzone są przy użyciu analizatora spalin: stężenia tlenku węgla CO [%] i węglowodorów HC [ppm], związki NO x [ppm], związki CO2 [%], O2 [%],  [-], a także prędkość obrotowa silnika ns [obr./min.]. Rozgrzewamy silnik samochodu do temperatury nominalnej. Ponadto istotne jest rozgrzanie samej hamowni poprzez przejazd ok. 7 km. na stanowisku. Przeprowadziliśmy rejestracje na monitorze krzywej symulacji obciążenia dla wstępnego rozgrzewania. Realizowaliśmy to w następujący sposób: - po uruchomieniu stosownej opcji programu sterującego pracą hamowni, wprowadzamy wybraną wartość siły napędowej [N], która będzie utrzymywana na stałym poziomie, - włączamy dmuchawę chłodzącą silnik i podwozie samochodu, - rozpoczynamy pomiar realizując dowolną jazdę samochodem, - w czasie jazdy tworzone są na bieżąco wykresy prędkości, mocy na kołach, przyspieszenia i prędkości obrotowej w funkcji czasu (wykres 1). - przeprowadziliśmy symulację jazdy drogowej, - uruchomiliśmy stosowną opcję programu sterującego pracą hamowni (wprowadziliśmy obliczone współczynniki), - włączyliśmy dmuchawę chłodzącą silnik i podwozie samochodu, - rozpoczęliśmy pomiar realizując dowolny cykl jazdy, - w czasie jazdy tworzone są na bieżąco wykresy wybranych parametrów w funkcji czasu (np. prędkości, mocy na kołach itp.). - po rozgrzaniu możemy przystąpić do dynamicznego pomiaru mocy na kołach oraz pomiaru mocy strat Realizowaliśmy to w następujący sposób: - po uruchomieniu stosownej operacji programu sterującego pracą hamowni, wprowadzamy podstawowe dane dotyczące badanego pojazdu na stanowisku, które widoczne są na ekranie. - wprowadzamy rodzaj czujnika do pomiaru prędkości obrotowej silnika, - włączamy dmuchawę chłodzącą silnik i podwozie samochodu, - rozpędzamy pojazd do prędkości nie przekraczającej 50 km/h pamiętając, że pomiar dokonywany jest zazwyczaj na biegu bezpośrednim, - mając włączony bieg bezpośredni i nie przekroczoną prędkość 50 km/h należało wcisnąć całkowicie pedał gazu utrzymując go aż do zakończenia pomiaru, - dynamiczny pomiar mocy jest próbą rozpędzania, podczas której pojazd przyspiesza i mierzone są: prędkość obrotowa silnika oraz moc na kołach (wykres 2 i 3), z tym, że wykres 2 dotyczy pomiaru mocy na kołach, mocy strat i momentu obrotowego w funkcji prędkości obrotowej silnika, a wykres 3 dotyczy pomiaru tych samych wartości w funkcji prędkości samochodu, - po osiągnięciu max. mocy na kołach i następującym po nim załamaniu się krzywej mocy należy nacisnąć pedał sprzęgła i zwolnić pedał gazu. Nie ustawiać dźwigni zmiany biegów w położeniu neutralnym, - od tej chwili rozpoczyna się próba wybiegu pojazdu, a tym samym pomiar sumarycznych strat mocy w układzie napędowym, jezdnym oraz w kontakcie kół ogumionych z rolkami stanowiska, prędkość pojazdu maleje (wykres 2 i 3), z tym, że wykres 2 dotyczy pomiaru mocy na kołach, mocy strat i momentu obrotowego w funkcji prędkości obrotowej silnika, a wykres 3 dotyczy pomiaru tych samych wartości w funkcji prędkości samochodu, - po zakończeniu pomiaru następuje obliczenie mocy efektywnej silnika jako sumy mocy na kołach i mocy strat, a także obliczenie momentu obrotowego silnika, - wydrukowaliśmy otrzymane wyniki, - następnie badaliśmy szkodliwość spalin przy prędkościach jazdy odpowiadających maksymalnemu momentowi i maksymalnej mocy - uruchamiamy program i wprowadzamy wybraną prędkość jazdy, która będzie utrzymywana na stałym poziomie,

- włączyliśmy dmuchawę do chłodzenia silnika i podwozia samochodu, - rozpędziliśmy samochód do prędkości V= 85 [km/h] (wykres 4) i mocy na kołach Nk=10 [kW], - po osiągnięciu tej prędkości należało całkowicie wcisnąć pedał przyspieszenia, - od tej chwili rozpoczynał się pomiar mocy na kołach, przy czym hamulec elektrowirowy utrzymuje stałą prędkość jazdy. Po osiągnięciu zadanej mocy dokonuje się pomiaru analizatorem spalin stężenia toksycznych związków spalin, - podobnie postępowaliśmy dla drugiej zadanej prędkości V=110 [km/h] i mocy na kołach Nk=12 [kW] (wykres 5), - badanie pracy silnika na biegu jałowym w stanie rozgrzanym Pojazd jest rozgrzany. Wtedy przy użyciu analizatora spalin mierzone są: stężenia tlenku węgla CO [%] i węglowodorów HC [ppm], związki NOx [ppm], związki CO2 [%], O2 [%],  [-], a także prędkość obrotowa silnika ns [obr./min.]. - następnie przeprowadziliśmy kontrolę wskazań prędkościomierza (kontrola tachografu) (wykres 6): - uruchomiliśmy stosowną opcję programu sterującego pracą hamowni i wybraliśmy wartości prędkości, przy których będzie prowadzona ocena dokładności, - włączyliśmy dmuchawę chłodzącą silnik i podwozie samochodu, - rozpoczęliśmy pomiar, - rozpędzaliśmy samochód do wybranych prędkości, - po ich osiągnięciu zapisywaliśmy do pamięci zmierzoną na hamowni dokładną wartość prędkości pojazdu, - wydrukowaliśmy wykresy słupkowe (wykres 6).

5. Obszary/punkty pomiarowe Parametry, które otrzymaliśmy w czasie badań: Moc silnika 19.7 [kW], Moc na kołach 14.7 [kW], Straty mocy 5.0 [kW], Maksymalna moc przy 111.6 [km/h] / 4760 [obr./min.], Maksymalny moment obrotowy przy 87.2 [km/h] / 3720 [obr./min.], Maksymalnie osiągnięta prędkość 116.5 [km/h] / 4965 [obr./min/].

6. Opis pomiarów i wypełnione protokóły - najpierw badaliśmy stężenie związków szkodliwych w spalinach przy nierozgrzanym silniku. Wyniki zostały przedstawione w tabeli poniżej: Bieg jałowy Silnik zimny

ns [ /min] 715 obr

HC [ppm] 375

CO [%] 1.3

NOx [ppm] 123

CO2 [%] 13.50

 0.992

O2 [%] 0.98

- następnie przeprowadziliśmy rejestracje na monitorze krzywej symulacji obciążenia dla wstępnego rozgrzewania (wykres 1), - następnie przeprowadziliśmy symulację jazdy drogowej

Do symulacji jazdy drogowej musieliśmy określić współczynniki A i C:

A

f

0

* mg * v

1000

gdzie: fo= 0,012, m=720kg, g=9,81m/s2, v=25m/s , więc A=2.19, natomiast:

C 0,5 * A p * cx *  * v

3

gdzie: Ap= 2.13m2, cx=0,34, =1,1kg/m3 więc współczynnik C6.22. po wprowadzeniu A i C do programu hamowni i zadaniu zakresu prędkości na biegu bezpośrednim od 60 – 100km/h otrzymaliśmy czas przyspieszenia 23.692 [s]. - następnie przeprowadziliśmy dynamiczny pomiar mocy na kolach oraz mocy strat samochodu (wykresy 2 i 3), - następnie badaliśmy spaliny przy prędkościach odpowiadających maksymalnym wartościom mocy i momentu. Wyniki te przedstawiamy poniżej:

Nk [kW] 10 12

Vk [ /h] 85 110 km

ns [ /min] 3580 4620 obr

HC [ppm] 226 237

CO [%] 0.5 1.36

NOx [ppm] 3727 3767

 CO2 [%] 13.80 1.033 13.70 0.982

O2 [%] 1.02 0.5

- następnie badaliśmy wartości związków szkodliwych w spalinach przy rozgrzanym silniku na biegu jałowym. Otrzymane wyniki przedstawiamy poniżej: Bieg ns [obr/min] jałowy Silnik 900 rozgrzany

HC [ppm] 395

CO [%] 1.37

NOx [ppm] 119

CO2 [%] 13.30

 0.988

O2 [%] 0.96

7. Analiza wyników i popełnione błędy Błąd pomiaru mocy na kołach na hamowni podwoziowej wynosi wg danych firmy „Maha” 2% wartości mierzonej. Rzeczywisty błąd wyznaczenia maksymalnej mocy efektywnej silnika jest jednak trudny do ustalenia. Składa się na niego bowiem szereg skomplikowanych czynników, takich jak straty mocy w układzie pojazd – rolki stanowiska, w tym np. moc tracona w kontakcie kół z rolkami stanowiska. Otrzymane wyniki odzwierciedlają rzeczywiste parametry badanego pojazdu. Porównując wartości szkodliwych związków dla silnika nierozgrzanego i rozgrzanego możemy zauważyć, że nie ma znaczących różnic pomiędzy otrzymanymi wartościami.. Pozostała emisja szkodliwych związków mieści się w określonych normach dla pojazdów osobowych. Choć wyznaczona na hamowni moc efektywna jest obarczona błędem to możemy przyjąć, że jest wystarczająca do oceny stanu technicznego pojazdu. Różnica między podawaną przez producenta maksymalną mocą efektywną silnika Ne_max oraz maksymalną mocą na kołach pojazdu Nk_max jest niższa niż 35% Ne_max . Procentowy udział maksymalnej mocy efektywnej silnika Ne_max podawanej przez producenta samochodu nie przekracza wartości mocy zmierzonej przez nas.

Biorąc pod uwagę normy na pojazdy zarejestrowany po 31 grudnia 2001r. wiemy, że na biegu jałowym zawartość CO ma być na poziomie 0.5 do 1.5 % i możemy zauważyć, że badany pojazd spełnia wymagania. Z kolei wartość HC dla badanego pojazdu powinna zawierać się w granicach od 0 do 80 [ppm], więc możemy zauważyć, że badany samochód nie spełnia wymagań dotyczących szkodliwości spalin.

8. Wnioski Za pomocą urządzeń będących na wyposażeniu hamowni, oraz podłączanych do samochodu, można badać stan techniczny silnika i pojazdu przy różnych obciążeniach. Obserwując wyniki pomiaru spalin, charakterystyki otrzymywane podczas pomiarów oraz porównując je z charakterystykami wzorcowymi, możemy określić prawidłowość działania poszczególnych zespołów silnika oraz ich wpływ na stan techniczny całego silnika i pojazdu. Rozbieżności kształtu wykresów otrzymanych przez nas i wykresów wzorcowych mogą wynikać z różnych wartości parametrów mających wpływ na te wykresy. Dlatego należałoby przeprowadzić kilka badań w celu stwierdzenia rozbieżności w wynikach. Badanie obszaru biegu jałowego, maksymalnego momentu i maksymalnej mocy pozwala nam wnioskować co może być niesprawne, ponieważ w każdym z tych obszarów działa inne urządzenie mające wpływ na stan silnika, a czasem kilka z nich na raz. Aby prawidłowo zdiagnozować pojazd musimy posiadać takie urządzenia, które kontrolują lub oceniają stan techniczny tych zespołów silnika, które odpowiadają za realizację mocy. Będą to: układ zasilania, układ sprężania, układ zapłonowy. Przyrządy oceniające: Analizator spalin – analizuje pracę układu zasilania, zapłonowego i częściowo układu sprężania. Na podstawie udziału procentowego, objętościowego i ilościowego poszczególnych składników spalin można dokonać wstępnej oceny stanu technicznego silnika, Diagnoskop samochodowy – wyposażony w układ do podglądania pracy układu zapłonowego oraz rozruchowego.

Krzywa symulacji obciążenia: Wstępne rozgrzewanie – wykres 1

20

40

60 t[s]

80

100

v [km/h]

|

P[kVVj

]

' *

próba rozpędzania i wybiegu ( wykres 2)

Łbrotowa. n [obr/mir

20

30

40 t[s]

50

60

dojście do obszaru max. mocy ( wykres 5 )

oo

10

20

30

40

50

60

t[s] v [km/h]

I

P [kWj

Kontrola tachografu:

wykres 6

Wartości pomiarowe [km/h]

35,86

108,44 92,46

69,65

ii i

JHBP*

40

60

80

100

120

Odchyłka absolutna [km/h]

10,35 4,14

4,93

11,56 7,54

Odchyłka względna [%]

10,35

12,94 8,22

7,54

9,63

Dane tabelaryczne #

v-Tacho [km/h] 1

40

2

60

3

80

4

100

5

120

Względna średnia odchyłka:

v-ist [km/h] 35,86 55,07 69,65 92,46 108,44

9,74 %

Odchyłka abs. [km/h] 4,14 4,93 10,35 7,54 11,56

Odchyłka wzgl. [%] 10,35 8,22 12,94 7,54 9,63

\...