Оценка предлагаемого способа измерения моментов инерции частей привода автомобиля по разгону и выбегу

Abstract

Рассмотрена схема передачи энергии от двигателя к колесам автомобиля. Указывается, что на динамику автомобиля при движении на пониженных передачах оказывает значительное влияние величина момента инерции эквивалентных масс. Для легкового автомобиля при движении на первой передачи эквивалентная масса может увеличиваться до 28 %. В литературе инерционные массы определяются приближенно. В статье предложена простая методика оценки моментов инерции основных вращающихся частей (колес, трансмиссии, двигателя) без разборки автомобиля. Суть метода заключается в измерении замедления при свободном выбеге автомобиля с вывешенными колесами автомобиля, а затем без колес. Составлена система уравнений силового баланса выбега автомобиля на 3 и 4 передачах коробки передач с разомкнутым сцеплением. При составлении уравнения были принято допущения, что при одинаковой частоте вращения коленчатого вала двигателя и одинаковой степени открытия дросселя создаваемый двигателем крутящий момент будет одинаков. Получены формулы для расчета момента инерции колес и переменной части трансмиссии, по которым рассчитывается инерционная масса двигателя без необходимости снятия с машины. Описана методика проведения экспериментального исследования, применительно для автомобиля Hyundai i30, рабочим объемом 1,4 литра, 2007 года выпуска. В ходе эксперимента измерялись обороты коленчатого вала двигателя через разъем OBD II с помощью адаптера ELM 327 и программы ScanMaster-ELM, скорость движения автомобиля навигатором Garmin eTrex 30, а обороты колеса записывались на видео. При ходе эксперимента контролировалась состояния шин Nokian Nordman SX 195/65 R15 91H, для которых определялась остаточная глубина рисунка протектора шин, давление, момент инерции (методом бифилярного подвеса). По данным результата эксперимента по разработанной математической модели были рассчитаны момент инерции вращающихся частей автомобиля Hyundai i30 на разных передачах. Результат исследования позволяет установить фактическое состояние вращающихся частей автомобиля, знание которых повышает точность определения эксплуатационных характеристик. Методика может быть использована для диагностирования допустимого износа элементов трансмиссии и колес автомобиля. Методика не требует применения сложных стендов и дорогих приборов.

The scheme of energy transmission from the engine to the wheels of the car is considered. It is indicated that the dynamics of the vehicle when driving in low gears is significantly influenced by the value of the moment of inertia of equivalent masses. For a passenger car, when driving in first gear, the equivalent weight can increase up to 28%. In the literature, inertial masses are determined approximately. The article proposes a simple technique for assessing the moments of inertia of the main parts (wheels, transmission, engine) without disassembling the car. The essence of the method is to measure the deceleration during free run of the car with the vehicle's wheels hanging, and then without the wheels. A system of equations for the power balance of the vehicle run-out in 3rd and 4th gears of the gearbox with open clutch is compiled. When drawing up the equation, it was assumed that with the same engine speed and the same throttle opening, the engine torque would be the same. Formulas are obtained for calculating the moment of inertia of the wheels and the variable part of the transmission, according to which the inertial mass of the engine is calculated without the need to remove it from the machine. The article describes the experimental research methodology applied to the Hyundai i30 car with a working volume of 1.4 liters, manufactured in 2007. In the course of the experiment, the engine speed was measured through the OBD II connector, using the ELM 327 adapter and the ScanMaster-ELM program, the vehicle on-road speed using the Garmin eTrex 30 navigator, and the wheel revolutions were recorded on video. During the experiment, the condition of the tires Nokian Nordman SX 195/65 R15 91H was monitored, for which the residual depth of the tire tread pattern, pressure, moment of inertia were determined (by the bi filar suspension method). Based on the results of the experiment, the developed mathematical model was used to calculate the moment of inertia of the rotating parts of the Hyundai i30 in different gears. The result of the study allows you to establish the actual state of the rotating parts of the car, the knowledge of which increases the accuracy of determining the performance characteristics. The technique can be used to diagnose the conditions of transmission elements and car wheels. The technique does not require the use of complex stands and expensive devices.

Розглянуто схему передачі енергії від двигуна до коліс автомобіля. Вказується, що на динаміку автомобіля при русі на знижених передачах значно впливає величина моменту інерції еквівалентних мас. Для легкового автомобіля при русі на першій передачі еквівалентна маса може збільшуватися до 28 %. У літературі інерційні маси визначаються наближено. У статті запропонована проста методика оцінки моментів інерції основних обертових частин (коліс, трансмісії, двигуна) без розбирання автомобіля. Суть методу полягає у вимірюванні уповільнення при вільному вибігу автомобіля з вивішеними колесами автомобіля, а потім без коліс. Складено систему рівнянь силового балансу, під час вибігу автомобіля на 3-й та 4-й передачах коробки передач з розімкненим зчепленням. При складанні рівняння було прийнято допущення, що при однаковій частоті обертання колінчастого вала двигуна та однаковою мірою відкриття дроселя, крутний момент, якій створюється двигуном, буде також однаковий. Отримано формули для розрахунку моменту інерції коліс та змінної частини трансмісії, за якими розраховується інерційна маса двигуна без необхідності зняття його з машини. Описано методику проведення експериментального дослідження, стосовно до автомобіля Hyundai i30 з робочим об'ємом 1,4 літра та 2007 року випуску. В ході експерименту вимірювалися оберти колінчастого вала двигуна через роз'єм OBD II, за допомогою адаптера ELM 327 та програми ScanMaster-ELM, швидкість руху автомобіля навігатором Garmin eTrex 30, а обороти колеса записувалися на відео. У ході експерименту відбувався контроль стану шин NOKIAN NORDMAN SX 195/65 R15 91H, для яких була визначена залишкова глибина малюнка протектора шин, тиск, момент інерції (методом біфілярного підвісу). По даних результату експерименту за розробленою математичною моделлю були розраховані момент інерції обертових частин автомобіля Hyundai i30 на різних передачах. Результат дослідження дозволяє встановити фактичний стан обертових частин автомобіля, знання яких підвищує точність визначення експлуатаційних характеристик. Методика може бути використана для діагностування допустимого зносу елементів трансмісії і коліс автомобіля. Методика не вимагає застосування складних стендів та дорогих приладів.