Projekt wspfinansowany przez Uni Europejsk ze rodkw Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Wojewdztwa Opolskiego na lata 2007 2013

"Inwestujemy w Twoj przyszo"

Pomiar parametrw pracy silnika i trakcyjnych samochodu przy

badaniu prototypw oraz zestaww elementw instalacji zasilania

paliwem gazowym LPG i CNG

OPOLE 2014

2

WPROWADZENIE

Hamownia podwoziowa jest urzdzeniem, ktre umoliwia przeprowadzenie

pomiarw parametrw pracy silnika i trakcyjnych ukadu napdowego samochodu przy

zastosowaniu modyfikacji w ukadzie zasilania silnika przez monta instalacji LPG, CNG czy

prototypowych ukadw zasilania.

Instalacje LPG s najpowszechniej stosowane w Polsce, jako ukady zasilania

silnikw o zaponie iskrowym. Wedug danych SAMAR (Instytut Badania Rynku

Motoryzacyjnego w Polsce) instalacje LPG montowane w pojazdach to 14,6 % ogu

pojazdw zasilanych w Polsce. Wykonanie bada porwnawczych samochodw zasilanych

paliwem konwencjonalnym a zasilanych LPG wykonanych na hamowni podwoziowej MSR

500 dla rwnych pojazdw i instalacji da odpowied co do wpywu tego rodzaju modyfikacji

na wskaniki pracy silnika. Jednoczenie w czasie bada istnieje moliwo, dostrojenia

instalacji do badanego silnika. Nie mniej jednak wskazane pomiary przedstawiaj wyniki

ustawie serwisowych zalecanych przez producentw instalacji gazowych.

Poniej podano zestawienie wynikw bada:

1. (Z5_rys.1) przedstawia zmiany ukad zasilania silnika na paliwie

konwencjonalnym. Przy prdkoci ok. 150 km/h zaobserwowa mona zaburzenia

w przepywie mocy. Jest to w okolicach prdkoci obrotowej silnika wynoszcej

ok. 5500 obr/min.

2. (Z4_rys.2) przedstawia porwnanie wynikw z silnikiem zasilanym paliwem

kopalnianym. Zasilanie silnika paliwem LPG wpywa na przebieg mocy i

momentu w ukadzie napdowym samochodu. W tym przypadku nie

zaobserwowano zmiany, zaburze momentu obrotowego i mocy. W tym

przypadku przebieg momentu i mocy jest bardziej podany dla silnika zasilanego

LPG.

3. (Z5_rys.3) przedstawia zmiany ukad zasilania silnika na paliwie

konwencjonalnym. Przebieg mocy i momentu jest regularny.

4. (Z4_rys.4) przedstawia porwnanie wynikw z silnikiem zasilanym paliwem

kopalnianym. Zasilanie silnika paliwem LPG wpywa na przebieg mocy i

momentu w ukadzie napdowym samochodu. W tym przypadku zaobserwowano

niewielkie zmiany momentu obrotowego i mocy, na niekorzy zasilania silnika

paliwem LPG. W tym przypadku przebieg momentu i mocy przebiega na niszych

3

wartociach momentu i mocy, cho analiza przebiegu momentu obrotowego

silnika jest bardziej rwnomierna, szczeglnie w zakresie niszych prdkoci

obrotowych silnika tj. prdkoci poniej 100 km/h gdzie osignito wysze

wartoci momentu.

Praca ta wykonywana jest w cisej wsppracy z studentami studiw magisterskich i

inynierskich. Wykonujcy pomiary KP Krzysztof Pranowski, AB Andrzej Bieniek, JM

Jarosaw Mamala.

Analiza wikszej iloci wynikw umoliwia wycignicie wnioskw statystycznych

na temat zastosowanej technologii zasilania LPG silnikw spalinowych o zaponie iskrowym

i ich wpywu na parametry ukadu napdowego samochodu osobowego.

Poniej przedstawiono skrtowy opis stanowiska pomiarowego.

Stanowisko pomiarowe

Stanowisko do pomiaru parametrw trakcyjnych ukadu napdowego, jakim

dysponujemy na naszej uczelni to hamownia Maha MSR 500. Jest to jedno z bardziej

nowoczesnych i dokadnych urzdze tego typu. MSR jest najwyej pozycjonowanym

stanowiskiem spord oferowanych przez firm MAHA hamowni, ktre to dziki swojej

dopracowanej technice pomiarw pojazdw z napdem na wszystkie koa i technologiami

zaczerpnitymi z dziaw przemysowych zapewnia profesjonalistom najlepsze moliwoci

pomiarw przy cigym obcieniu, ktre umoliwiaj precyzyjn modyfikacj pojazdu.

Zastosowanie silnikw dopdzajcych w poczeniu z hamulcami elektrowirowymi

umoliwia perfekcyjn synchronizacj osi przedniej i tylnej. Dziki temu moliwa jest

kontrola pojazdw wyposaonych we wszelkie rodzaje napdw na cztery koa, jak i

napdw na jedn o. Stanowisko wyposaone jest te w wydajny wentylator, dziki ktremu

moliwe jest odpowiednie chodzenie mierzonego pojazdu. Na tabeli nr.1 przedstawiono dane

techniczne stanowiska pomiarowego.

4

Tabela.1 Dane techniczne hamowni Maha MSR 500

Maksymalny nacisk na jedn o 2500 kg

Rozstaw k min/max 700 mm/2200 mm

Rozstaw osi 2200 mm 3200 mm

rednica rolki 504 mm

Obwd toczny 1583 mm

Dugo rolki 750 mm

Grubo cianek rolki 12 mm

Mechaniczna masa zamachowa 2x 280 kg

Maksymalna prdko 300 km/h

Maksymalna moc pomiar dynamiczny >1000 kW

Maksymalna moc pomiar statyczny 260 kW/ na o

Sia pocigowa osi przedniej/tylnej ok.7000 N/ok.7000 N

Dopdzajcy silnik elektryczny 22 kW

Dokadno pomiaru na koach +/- 2%

Zasilanie 3x400V/ 32A

Waga cakowita zestawu rolkowego 4130 kg

Oprogramowanie umoliwia:

Pomiar mocy cigy (dynamiczny) i dyskretny (statyczny),

Symulacja obcienia przy staej prdkoci, prdkoci obrotowej, sile pocigowej,

Graficzna i numeryczna prezentacja mocy na koach, silniku, strat oraz momentu

obrotowego,

Obliczanie mocy silnika zgodnie z DIN 70020, EWG 80/1269, ISO 1585, JIS D

1001, SAE J 1349,

Program testujcy prdkociomierze,

Symulacja jazdy,

Moliwo pomiaru cykli jezdnych,

Ocena krzywych mocy za pomoc funkcji kursora,

5 krotne zblienie dla dokadnej oceny strat na krzywych mocy,

Graficzna prezentacja wartoci pomiarowych,

Funkcja stopera podczas pomiarw przypieszenia, pomidzy dowolnymi

prdkociami,

5

Zapisywanie i wczytywanie krzywych mocy,

Import i eksport danych,

Dowolnie programowalne symulacje obcienia,

Czytelny wydruk DIN A 4 (diagramy i tabele),

Szerokie moliwoci odczytywania zewntrznych wartoci pojazdu: cinienia,

temperatury, OBD, napicia / prdy,

Moliwo podczenia analizatorw spalin MAHA,

Programy pomiarowe moliwe do wyboru wraz z krtkim ich opisem:

Symulacja obcienia - pozwala na zasymulowanie w zalenoci od potrzeb, rnych

warunkw drogowych tzn. zasymulowanie rnych obcie, ich wzrostu itp. W zalenoci

od potrzeb moemy zasymulowa sta si pocigow, sta prdko obrotow lub sta

prdko jazdy

Pomiar mocy za pomoc tej funkcji programu moemy dokona pomiaru mocy

silnika w trybie pomiaru cigego lub dyskretnego. Przy pomiarze cigym zostaje zbadana

maksymalna moc silnika zgodnie z normami DIN 70020, EWG 80/1269, ISO 1585, SAE

J439 lub JIS D1001, zalenie od tego, jakie ustawienia zostay wybrane w punkcie korekcja

mocy. Krzywe mocy na koach, siy pocigowej i silnika prezentowane s w formie

graficznej. Za pomoc dyskretnego pomiaru mocy moliwe jest, w zalenoci od prdkoci

pojazdu lub prdkoci obrotowej, osignicie zdefiniowanych punktw i chwilowe

przytrzymanie.

Pomiar elastycznoci za pomoc tej funkcji programu moliwe jest sprawdzenie

elastycznoci pojazdu w wyznaczonym przez diagnost zakresie. Po wywoaniu tej funkcji

naley poda warunku, w ktrych chcemy sprawdzi elastyczno.

Pomiar prdkoci i drogi ta funkcja programu umoliwia przeprowadzenie kontroli

wskaza tachografu pojazdu, porwnujc j ze wskazaniami na hamowni.

Dopasowanie obcienia to moliwo dopasowania bd okrelenia

wspczynnikw oporw dziaajcych na samochd w ruchu, wedug norm ECE i SAE.

6

Rys.1 Stanowisko do pomiaru

Procedura pomiaru

Pomiar mocy na hamowni podwoziowej musi odbywa si przez wykwalifikowany personel, wedug cisych wytycznych. Kada niedokadno w jego wykonaniu ma wpyw na dokadno wynikw. Proces pomiaru przedstawiono poniej.

Uruchomienie stanowiska - wczenie hamowni wcznikiem gwnym - ustawienie przecznika trybu pracy w pozycj 2 - nacisn klawisz W

Najazd na stanowisko i mocowanie pojazdu - zablokowanie rolek pomiarowych - wjazd pojazdem na stanowisko - umieszczenie przedniej osi pojazdu na szczycie przedniego zestawu rolkowego - zacignicie hamulca postojowego - zamocowanie pojazdu, z przodu pasami mocujcymi, z tyu acuchami - zwolnienie hamulca postojowego - przestawienie tylnego zestawu rolkowego, tak, aby tylna o znalaza si na szczycie zestawu rolkowego - skontrolowanie nacigu pasw i ewentulane docignicie - zwolnienie blokady rolek

7

Przygotowanie urzdze do pomiaru - podczenie moduu OBD do pojazdu - podczenie sondy temperatury oleju, w celu kontroli temperatury podczas pomiaru - zaoenie odcigu spalin na rur wydechow - umiejscowienie wentylatora przed chodnic pojazdu

Doprowadzenie pojazdu do temperatury roboczej

Wybr parametrw pomiaru z menu oprogramowania

W przypadku pomiaru mocy mamy do wyboru dwie opcje pomiaru, a mianowicie pomiar cigy i dyskretny.

Pomiar cigy.

Rys.2. Wprowadzenie danych mierzonego pojazdu

Wprowadzone parametry musz odpowiada stanowi faktycznemu, gdy wedug nich

program dobiera odpowiedni algorytm pracy. Inaczej mierzony jest pojazd ze skrzyni

tradycyjn, a inaczej ze skrzyni automatyczn. Rne s rwnie normy obliczania mocy dla

silnikw benzynowych i silnikw diesla.

W naszym wypadku wybrano

Typ silnika Otto (czyli benzynowy)

Doadowanie brak (silnik wolnosscy)

Skrzynia biegw automatyczna

Moment obrotowy bez polizgu

Napd Napd przedni

8

Klasa mocy 70BHP

Korekcja mocy ISO (norma, wedug ktrej zostanie przeliczana moc)

Pozostae parametry pozostawiono domylnie.

Przedostatni z ekranw, jaki naley wybra prezentuje si na rysunku nr. 5.

Rys.3. Wybr rda pomiaru prdkoci obrotowej

Pomiar prdkoci obrotowej jest niezbdnym elementem pomiarw na hamowni.

Tylko dziki niemu moliwe jest przedstawienie graficzne mocy i momentu obrotowego. W

nowszych samochodach ze zczem OBD, jest moliwo pobierania tego sygnau wanie z

wtyczki diagnostycznej. W przypadku pojazdw, ktre takiego systemu nie maj, naley

wykona tzw. prb jazdy. Przy wybraniu tego programu, stanowisko pomiarowe rozpocznie

proces przeliczania prdkoci rolek pomiarowych i k jezdnych. W ten sposb wyznacza

przeoenie szybkobienoci na danym biegu pomiarowym.

9

Rys.4. Ekran kocowy przed rozpoczciem pomiaru.

Kocowy ekran ukazuje parametry prdkoci obrotowej, prdkoci pojazdu jak i

temperatur oleju silnikowego. Na pozostaej czci ekranu bdzie w trakcie rysowany

wykres mocy, a w drugiej fazie wykres strat napdu. Dalszy przebieg procesu pomiaru

przedstawiono poniej:

ruszenie pojazdem,

delikatne i rwnomierne przyspieszanie do wybranej prdkoci startowej, na

odpowiednim przeoeniu kontrolnym,

po jej osigniciu nacisn i trzyma gaz wcinity do oporu.

Stanowisko rozpocznie pomiar parametrw. Przy maksymalnie wcinitym pedale

mocy zostanie osignity pierwszy punkt pomiarowy. Hamulec elektrowirowy ma za zadanie

utrzyma wybrane wczeniej warunku pomiaru. W praktyce wyglda to tak, rozpdzamy

samochd z wcinitym pedaem mocy. Hamownia odpowiednio obcia ukad napdowy

pojazdu, aby silnik nie mg rozpdzi si powyej prdkoci zadanej jako pierwszy punkt

pomiarowy. Gdy pojazd osignie dan prdko rozpoczyna si stabilizacja obrotw, a po jej

ukoczeniu pomiar waciwy. Kady z nich trwa tak dugo, jak wczeniej zostao zadane w

wyborze menu.. Nastpnie hamulce elektrowirowe s popuszczane, aby silnik by w stanie

rozpdzi si do nastpnego punktu. Osoba mierzca musi przez cay czas trwania badania

mie wcinity peda przyspieszenia do oporu. Kiedy wszystkie punkty kontrolne zostan

10

zaliczone, na ekranie wywietli si informacja o tym, aby wcisn sprzgo. Oznacza to

koniec pomiaru i rozpoczcie procesu wybiegu, w ktrym mierzone s straty napdu.

Puszczenie gazu i jednoczesne wcinicie sprzga

Trzymanie wcinitego sprzga a do zatrzymania pojazdu

Zakoczenie pomiaru, prezentacja wynikw na ekranie

Gotowy wykres mocy i momentu obrotowego, przedstawia si jak na rysunku nr 5.

Rys.5 Gotowy wykres mocy/momentu

11

Oprcz graficznego przedstawienia charakterystyk, otrzymujemy rwnie wyniki

liczbowe, takie jak maksymalne wartoci mocy i momentu, wraz z prdkoci obrotow, przy

ktrej one wystpoway. Na wydruk naniesione s rwnie parametry otoczenia, przy ktrych

mia miejsce pomiar. Jest to wane w przypadku stwierdzenia rnic podczas porwnywania

kilku wykresw np. tego samego pojazdu. Wystarczy spojrze czy nie rniy si zbytnio te

parametry na obu pomiarach i ju mona wnioskowa czy to wpyw czynnikw

zewntrznych, czy co nie tak z jednostk napdow.

Nazwa projektu: Utworzenie nowoczesnego stanowiska badawczego do badania ukadw napdowych pojazdw drogowych i rolniczych speniajcego wymogi okrelone w PN oraz w certyfikacie TUV na Politechnice Opolskiej

Nr ewidencyjny wniosku: WND-RPOP.01.03.01-16-010/12 Nr umowy o dofinansowanie projektu: RPOP.01.03.01-16-010/12-00 Nazwa programu: Regionalny Program Operacyjny Wojewdztwa Opolskiego na lata 2007 2013 O priorytetowa: RPOP.01.00.00 Wzmocnienie atrakcyjnoci gospodarczej regionu Dziaanie: RPOP.01.03.00 Innowacje, badania, rozwj technologiczny Poddziaanie: RPOP.01.03.01 Wsparcie sektora B+R oraz innowacji na rzecz przedsibiorstw Jednostka organizacyjna/wydzia Wydzia Mechaniczny