Выступление на международной научно-технической конференции. 

Методика экспериментальных исследований и формирование экспериментальной установки для испытаний вариаторных трансмиссий легковых автомобилей.

Посвящённой  110-летию Аграрного университета.

 

Введение.

      Эксплуатация  автомобилей, оснащенных автоматической вариаторной трансмиссией в условиях России имеет свои специфические особенности, влияющие на её работоспособность и долговечность[1]. Учитывая результаты экспериментальных наблюдений эксплуатации и обслуживания подобной трансмиссии, установлено,  что необходим поиск путей, позволяющих продлить её срок службы,  с учётом  комплекса двигатель-трансмиссия.
 

     Рис. 1 Общий вид вариатора Jatco CVT JF010E.

Для обеспечения нормальной работы механической части  вариаторной трансмиссии  Jatco CVT JF010E (Рис.1),  используются  современные средства  управления. При этом некоторые  части  электронных  блоков управления  объединяются в единый узел вместе с исполнительными устройствами и датчиками, находящимися в самой трансмиссии (Рис.2). Также невозможно рассматривать работу электронной части трансмиссии без связи с электронными модулями управления двигателем и центральным электронным модулем, объединяющим все электронные блоки автомобиля.  (Необходимо учесть, что при проверке работоспособности системы в качестве диагностических датчиков используются датчики, обеспечивающие работу двигателя и трансмиссии, что может вносить определённые погрешности в процесс диагностики).

 

Рис. 2 Общий вид гидравлического блока управления вариатором со степ-мотором.

 

Объект  исследования. В данном случае  это комплекс систем « вариаторная  трансмиссия, двигатель и автоматическая система управления автомобиля»  при наличии различных неисправностей, как механических, так и электронных.  При этом особое внимание уделяется неисправностям, связанным с коррекцией интервалов ТО, системы охлаждения трансмиссии, а также проблемам,   не регистрируемым  средствами самодиагностики автомобиля [2].

В качестве объекта исследования выбран автомобиль Nissan Teana. Для нагрузки трансмисии и двигателя будет использоваться роликовый мощностной стенд. Испытания будут проводиться сравнительным методом. Для того,  чтобы не применять  в качестве сравнительного образца второй автомобиль, решено в процессе испытания  автоматической трансмиссии заменить её на новую с нулевым пробегом.  Двигатель и коробка передач испытуемого автомобиля также имеют нулевой пробег. В процессе эксперимента на основных этапах планируется запись  параметров двигателя и трансмиссии, скорости автомобиля. Для изменения теплового режима работы двигателя и трансмиссии предусмотрен отключаемый вентилятор  обдува силового агрегата.

Методика исследований: в результате симуляции неисправной работы различных датчиков и исполнительных элементов, а также для изменения нагрузочных и температурных режимов создаются условия для возникновения неисправности в  работе системы трансмиссия - двигатель. На данном этапе это может быть либо механическая  неисправность, либо неисправность,  вызванная неправильной работой электронной системы, исполнительного элемента,  двигателя. В ходе исследования формируется несколько групп неисправностей по уровню актуальности для данного исследования. На основе статистического анализа выделены приоритетные, по которым соответствующим образом и  формируется результирующее исследование. Оно  касается не только механико-гидравлической части  трансмиссии, но и электронных систем управления трансмиссией   автомобиля. Для того, чтобы проверить зависимость адаптивных регулировок трансмиссии от коррекции счётчика интервалов ТО, пробега автомобиля и режимов его работы планируется неоднократная замена трансмиссионной жидкости Nissan CVT fluid NS-2 (ТЖ) в трансмиссии в испытуемом вариаторе без обнуления  коррекции и в базовом – с обнулением коррекции.

  Формирование  экспериментальной установки. В результате предварительного изучения особенностей работы трансмиссии CVT [1], а также анализа неисправностей данной трансмиссии на различных автомобилях было принято следующее решение:

 Эксперимент необходимо проводить непосредственно на автомобиле. Первоначально планировалось  использование моторного стенда с трансмиссией, но в результате был сделан вывод о том, что это не позволит в полной мере имитировать реальные условия эксплуатации, условия работы трансмиссии и двигателя в конкретном моторном отсеке.

 По выявленным характерным неисправностям наиболее показательным является автомобиль Nissan Teana с рабочим объёмом двигателя 3.5 литра. Данная машина имеет большее разнообразие неисправностей по исследуемой трансмиссии и охватывает проблемы, свойственные автомобилям различных марок, оборудованных трансмиссией CVT. Автомобиль подготовлен к испытанию согласно требованиям сервисного руководства по техническому обслуживанию Nissan.

 

Рис.3 Автомобиль Nissan Teana

Для нагрузки на трансмиссию использован барабанный мощностной стенд  фирмы  LPS 2020-4WD фирмы Cartec, оснащенный электродинамическими тормозами.

Рис. 4 Электродинамический тормоз мощностного стенда  фирмы  LPS 2020-4WD фирмы Cartec

1-    Ротор электродинамического тормоза.

2-    Статор электродинамического тормоза.

3-    Датчик усилия.

4-    Беговой барабан.

5-    Ограничитель бокового смещения.

      Для чтения кодов неисправности и параметров системы применялся  дилерский системный сканер  фирмы Nissan «Nissan Consult III+» (Рис.5).

 

Рис. 5 Сканер «Nissan Consult III

   Учитывая, что в ходе эксперимента возможно появление неисправностей в системе управления двигателем [2], для их полного анализа, а также для  подтверждения исправности двигателя и системы управления перед следующим этапом двигатель и система управления работают исправно и в соответствии с заданными параметрами  применялся многокомпонентный газоанализатор.  Cartec CET 2000C (Рис. 6,7),  входящий в состав мощностного стенда LPS 2020-4WD.                           

                                                               

                                                                                                                       

           












 Рис.6 Общий вид стола с измерительным оборудованием.

1-    Газоанализатор.  Cartec CET 2000С

2-    Принтер

3-    Компьютер с программным обеспечением сканера

4-    Шумомер

5-    Термометр электронный

Рис. 7 Экран газоанализатора с измеряемыми параметрами


 

В результате была сформирована  экспериментальная установка (Рис.8)

 

Рис.8 Состав экспериментальной установки

1. Автомобиль Nissan Teana 3,5 литра, 2WD.

2. Мощностной стенд LPS 2020-4WD.

3. Пневмостанция.

4. Шкафы электронного управления стенда.

5. Вентилятор охлаждения.

6. Газоанализатор Cartec CET 2200C

7. Сканер Nissan Concult III +

8. Блок дымомера.

9. Термометр электронный ТК-5.09 с зондом измерения влажности.

10. Шумомер Testo 816.

11. ИБП.

12. ПО сканера.

13. ПО стенда.

14. Натяжные ремни безопасности и ролики предупреждения бокового увода.

15.Принтер.

Погрешности применяемого оборудования.

    Мощностной стенд LPS 2020-4WD — роликовый мощностной стенд для л/а с двумя ведущими осями. Диапазон измерений линейной скорости 0- 260км/ч., относительная погрешность +/- 2%. Допустимая нагрузка на ось а/м до 3т. Два блока роликов. Задний блок подстраивается под колесную базу а/м при помощи гидропривода. Тяговое усилие 0-6 кН, колёсная мощность 0-360 кВт, пределы относительной погрешности +/- 3%, наименьший диаметр колеса автомобиля 12 дюймов, частота вращения 0-10000 об/мин.

      Газоанализатор Cartec CET 2200C

Messbereich und Messgenaugkeit

CO Bereich 0-14 Vol.%, Auflosung 0,001 Vol.% CO2 Bereich 0,00-18 Vol.%, Auflosung 0,01 Vol.%, HC  Bereich 0-9999 Vol.ppm, Auflosung 1 ppm, O2 Bereich 0,00-25 Vol.%, Auflosung 0,01 Vol.%,  NO Bereich 0-9999 Vol.ppm, Auflosung 1 ppm.

   Термометр электронный ТК-5.09 с зондами ЗВ-500, ЗВЛ-500. Диапазон измерений температуры - 40 +200С, абсолютная погрешность +/- 2С, относительной влажности воздуха 3 – 97%, +/- 3%.

Шумомер Testo 816, диапазон измерений уровней звука от 30 до 130 дБ, абсолютная погрешность +/- 1дБ.

Технические жидкости

Масло моторное Nissan Motor Oil 5W-40 KE90090042R

Физические и химические свойства

Физическое состояние: Жидкость

Цвет: желтый

Запах: характерный

Плотность: 849 кг/м3

Температура воспламенения: > 200° C (ASTM D 93)

Температура самовоспламенения: > 250 ° C (ASTM E 659)

Комментарии по температуре самовоспламенения:

Это значение может оказаться существенно более низким в особых условиях

(медленное окисление в сильно измельченных средах и т.д.)

Температура текучести: < - 36° C (ASTM D 97)

Растворимость: Нерастворимо в воде.

Растворимо в многочисленных обычных растворителях.

Коэффициент распределения: n-октанол /вода Log Pow > 6

Температура (°C) (20° C)

Вязкость 14 мм2/с

Температура (°C) 100

Масло трансмиссионное Nissan CVT NS-2 

(KLE5200004) масло для автомобилей ниссан, для машин, оборудованных атоматическими коробками передач вариаторного типа (гипер cvt).

1. Плотность при 20 с, кг/куб.м; ГОСТ  3900-85; = 870
2. Температура вспышки, с;  ГОСТ 4333-87; = 160
3. Температура потери текучести, с; ГОСТ 20287-91; = -50
Плотность 870 кг/м3, нерастворима в воде

Заключение.

Результатом проводимых исследований является получение и систематизация   неисправностей системы двигатель-трансмиссия CVT, не проявляющихся в эксплуатации, но существенным образом снижающих срок службы трансмиссии автомобиля. Предполагается произвести их анализ,  а также выработку определённых рекомендаций, направленных на увеличение срока службы трансмиссии и предотвращению отказов,  что особенно актуально, учитывая достаточно широкое их  распространение.