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.
