bmwservice


Самообразовательный блог


Previous Entry Share Next Entry
Модификаторы трения часть II: методики (v 0.6beta)
bmwservice
>>>>>Это заготовка крупной статьи, материал выкладывается постепенно. Итоговый вариант и FAQ будет опубликован по результатам обсуждения<<<<

Автомобильный двигатель работает по системе "пуш-пулл" - энергия очередной вспышки толкает соседние цилиндры, именно по этой причине равномерное вращение ДВС электромотором - всего лишь некоторая степень приближения к реальности вычисления потерь на трение. Таскать за собой автомобиль на веревочке ровным волочением, или же резкими короткими подергиваниями-импульсами - разные вещи, даже если автомобиль уже набрал некоторую скорость (инерцию).

В реальном двигателе постоянно присутствуют импульсные ускорения, которые сглаживает энергетический аккумулятор - маховик. Равномерное вращение двигателя электромотором без внутренних скачков давления - это допустимо приемлемая, но не идеальная аналогия для изучения реальных потерь.

Весь нижеследующий материал (в отличие от первой части статьи) посвящен реально возможным методикам контроля работающего двигателя.


Самое ожидаемое и очевидное среди "живых" методик - измерять выбег на торможении двигателем, скорость разгона, прохождения контрольного участка, максимальную скорость и некоторые другие сопряженные с динамикой величины. Такая работа уже была проделана ранее по моей просьбе читателем блога.

Разумеется, среди возможной и неизбежной погрешности таких измерений, нужно уметь выделять общую тенденцию.

Пример сравнительных измерений динамики авто подручными средствами, при последовательном использовании разных модификаторов трения:


Скорость выхода из 1000 м дистанции:


Усреднение расхода топлива при установившемся режиме движения:


График с измерением расхода топлива приведен специально, чтобы проиллюстрировать невозможность оценки модификации трения в установившемся режиме движения. Это все равно как оценивать сравнительную динамику разных авто при постоянной скорости в 60 км/ч, или комфорт подвески на прямой и идеально ровной дороге. Все попытки оценить "эффективность" в режиме установившегося движения тонут в погрешности измерений.

Если вы хотите оценить снижение расхода от модификации трения, схема сравнения должна включать длительную работу на холостом, разгоны и так далее - целый испытательный цикл. Проехать по трассе 1000 км в максимально спокойном режиме совершенно бестолку - " потерь на трение" в таком движении минимум, поэтому график мало коррелирует с первыми двумя.

Полный вариант отчета можно скачать по ссылке.

Сопуствующих вариантов измерения динамики очень много, существует великое разнообразие доступных программ и аппаратных комплексов:






На самом деле, подобные "живые испытания" безусловно одни из самых показательных, но в то же время являются емкими и сложными. Выделить из них чистый вклад модификации трения можно, но также трудоемко. Кроме того, подобные методики являются неоригинальным вариантом рассмотрения этой задачи - им сто лет в обед.

Поэтому перейдем к более простым и технологичным.

Существуют методики непосредственно связанные с проприетарным программным обеспечением, что не позволяет назвать их общедоступными. Эта методика потребует специализированный или универсальный сканер с поддержкой фирменного протокола диагностики. Сейчас, на самом деле, это тоже не так дорого, было бы желание.

Датчик положения коленвала позволяет отслеживать параметры ускорений поршней. Казалось бы - вот он, отличный параметр для контроля равномерности работы, косвенной оценки потерь на трение. Вкладка программы так и называется - "равномерность" (или "неравномерность?!"). Но довольно-таки легко отметить сложность абсолютного контроля данного параметра:


Он все время "дергается" и даже высчитываемые для всех цилиндров разом значения также не могут быть названы стабильными, подходящими для контроля:


По какой-то причине, более показательных величин, высчитываемых из сигнала датчика коленвала, ни одна известная мне программа не отображает. Очевидно потому, что весь смысл данного критерия при диагностике - выявить неисправный цилиндр. Побочных функций контроля этот алгоритм никто не вкладывал и не собирался. В случае, если для каких-то марок автомобилей или типов программ существуют более наглядные критерии, высчитанные по этому параметру, прошу сообщить.

Допустимый выход из положения предлагаю такой: просто отключаете один цилиндр (или даже несколько) и смотрите на "заторможенный" параметр - теперь двигатель просто "таскает" этот цилиндр за собой и значение его ускорений гораздо нагляднее в абсолютных величинах - почти не прыгает. После введения модификатора трения, ловить разницу в этом случае, будет гораздо проще:



Еще возможен вариант контроля одного из главных и специфических параметров двигателя - контроль передаваемого момента через современные средства диагностики АКПП. Все современные коробки "ZF" позволяют высчитывать и отображать момент передаваемый на коробку от двигателя. И если авто "не едет", это прекрасно видно по абсолютному значению достигнутого крутящего момента:


Можно также построить график разгона по реально передаваемому коробке крутящему моменту:


То есть - из коробки можно вытащить реальный крутящий момент и саравнивать его "до" и "после" любых манипуляций с маслами.

Всем известной альтернативой этой методики является т.н. Stall test - зная номинальные нагрузочные обороты затормаживания гидротрансформатора, вы получаете возможность оценить характеристику двигателя.

В современной интерпретации также возможен точный электронный контроль оборотов по тахометру и развиваемого момента (для тех АКПП, где существует контроль этого параметра - см. выше). Хотя даже "на глаз" у читателя блога все отлично получилось:

До модификатора трения:



После модификатора трения:


Идем далее.

Показательный для испытаний двигателя режим эксплуатации - холостой ход. Бесполезного трения тут максимум (по отношению к полезной работе), а инерционных сил накоплено минимум.



Ну а самое для нас интересное - режим смазывания граничный - давление масла в системе также находится на самом минимуме. Если и ловить показательное снижение трения "от свойств масла" в установившемся режиме вращения - стоит ловить его именно в таком режиме:

Современные двигатели управляются электронно - поддержание оборотов на холостом исключительно точное. Требования экологии заставляют дозировать смесь идеально, чему способствует также и качество исполнительных механизмов - дозирование смеси за цикл в таком режиме может составлять пару десятков микрограмм. Следовательно, откликаться на любое изменение подобная замкнутая система должна достаточно показательно. Снизьте внутренние потери и потребный расход горючего должен также пропорционально снизиться.

Вижу, что сам собой напрашивается сотни раз повторенный многими эксперимент - наблюдение за показаниями бортового компьютера - мгновенным расходом топлива, как показателем нагрузки (внутренних потерь).


Увы, но большинство таких индикаторов имеют загрубленный порог - производится округление до десятых (см. фото выше). Эффективность метода целиком зависит, попали ли ваши достижения в области снижения трения в производителем заложенный алгоритм интегрирования (округления). В значительном количестве случаев, вы будете наблюдать те же самые значения.

Кроме того, такой метод чаще всего не подходит для бортовых компьютеров т.н. "старой школы", но не только в виду объективно низкого качества реализации системы обратной связи.
Дело не только в железе и электронике.

Даже если все основные компоненты системы аналогичны современным (никаких полумеханических моновпрысков), подвести могут не только датчики, но и железные составляющие - моторы старого поколения не столь совершенны в ГРМ - никаких оптимизаций фаз, для столь неудобного режима холостого хода, в них нет. Расход у таких моторов "плавает" за оборотами - они прыгают заметно больше, чем в современных ДВС. Вот посмотрите на типичный образчик 90-х - его расход нестабилен, вылавливать прыгающие значения будет непросто даже при округлении до десятых.

Несмотря на то, что BMW электронный бортовой контроль параметров двигателя применила одной их первых в мире, аж в 83-85 г.г., а массовым стал, можно сказать, года так с 87... Но до двигателей поколения самого конца 90-х, увы, со сканером там делать почти нечего...



Отсюда выводим первый критерий: для успеха нам желателен автомобиль если и не первой свежести, но точно не старше 2000-го года, с разъемом стандарта OBD-II, который позволит работать с этими параметрами с заметно большей точностью.

Адаптеры OBDII на микросхеме ELM327 сегодня общедоступны и крайне недороги. Существует бесчисленное множество бесплатных и условно бесплатных программ для компьютеров, телефонов и планшетов и именно они способны предоставить требуемые параметры с большей точностью:

Расход топлива до модификатора трения:


Спустя некоторое время:


Величина расхода топлива вычисленная, так что не менее показательными могут быть и другие вычисляемые по датчикам расхода воздуха и времени впрыска параметры, например комплексная относительная и абсолютная "величина нагрузки" на двигатель:

До модификатора:


После модификатора:


Нагрузку в абсолютном значении можно заметно увеличить, включив мощные потребители типа компрессора кондиционера,
но эффект модификации трения будет отлично заметен и в этом случае:


После добавления модификатора:


Все эти величины стандартны для всех автомобилей последних годов выпуска - средства контроля и диагностики доступны каждому желающему, кто готов потратить пару тысяч рублей на адаптер ELM327.

Теперь напомню экспериментально полученные цифры из предыдущей части статьи:


Из чего следует, что на оборотах холостого хода суммарные потери на трение для типичного четырехцилиндрового двигателя составляют величину около 300 Вт.

Теперь выясним снижение потерь в процентах "было/стало" по очевидной пропорции, например вот так:


Обычно, какие бы величины вы не использовали, реальное абсолютное их снижение при модификации трения составит примерно от 5 до 10%.

Найдем дополнительную нагрузку в автомобиле, которая примерно аналогична полученному снижению. Например, в качестве эквивалента нагрузки можно пробовать моторчик вентилятора в максимальном режиме обдува - установите его в предельное положение:


Известно, что большинство электромоторов вентилятора автомобилей компактного класса имеют мощность около 100-150 Вт,


в данном случае, это оказалось почти точным эквивалентом снижения потерь, так как значения вернулись на прежний уровень:


Сводим все полученные цифры воедино и утверждаем, что:

5% снижения нагрузки для данного двигателя сравнимы с величиной потерь примерно 100-150 Вт. А это, в свою очередь, составляет до 30-40% от абсолютных потерь на трение.

Подобная методика позволяет выделить и оценить "чистый" вклад потерь на трение. При аккуратном выполнении простых условий, она также позволяет однозначно оценить относительную и даже абсолютную эффективность примененного смазочного материала.


Какие методики применимы для каких модификаторов трения и почему - в окончательной редакции статьи в самое ближайшее время.

>>>>>Это заготовка крупной статьи, материал выкладывается постепенно. Итоговый вариант и FAQ будет опубликован по результатам обсуждения<<<<

  • 1
36,08/35,29=1,02 по нагрузке это 2%!, что сопровождается изменением расхода топлива на 5%)
Кстати из графика изменения мощности прокрутки мотора на разных оборотах разница в нагрузке в каждой точке составляет 50-80 Вт. Поэтому разница в нагрузке будет 16-26% при прокрутке мотора дрелью.)

Edited at 2015-09-06 11:48 am (UTC)

Я так и отвечал - десятки ватт. А там были и умы про киловатты мечтающие...

Это при прокрутке дрелью, как я отметил, а ЭБУ мотора даёт информацию об изменении нагрузки лишь в 2%. Неужели дрелью можно точнее намерить?)

Edited at 2015-09-08 12:53 am (UTC)

fuel flow считает через большее число параметров

"Величина расхода топлива вычисленная, так что не менее показательными могут быть и другие вычисляемые по датчикам расхода воздуха и времени впрыска параметры"
если катиться на нейтралке на ХХ, расход так же показывает нулевым как при торможении двигателем

Re: fuel flow считает через большее число параметров

Неправда. На холостом если катиться, то показывает расход.

Re: fuel flow считает через большее число параметров

у меня нолики кажет

Re: fuel flow считает через большее число параметров

Но он есть)

Re: fuel flow считает через большее число параметров

Более того, даже если катиться в режиме принудительного холостого хода, то все равно топливо может расходоваться. Например, на моей машине торможение двигателем реализовано именно за счет впрыска топлива "пораньше". При этом впрыск осуществляется по дополнительным картам и ЭБУ такой расход в OBD-II не отдает, бортовой компьютер показывает мгновенный расход нулевой. А на нейтралке, как справедливо заметили ниже, действительно есть расход, зависящий от скорости, что логично. На скорости около 20 км/ч при расходе на ХХ 0,6 л/час мгновенный расход будет (100/20)*0,6=3 л/100 км, при 10 км/ч уже 6, и т. д.

Уххх... крутяк. Терь будет, что почитать )

Все вышепреведенные варианты имеют погрешность измерений заведомо выше или сопоставимую с измеряемой величиной.

Факторы, такие как, для неподвижного автомобиля:

температура воздуха
влажность воздуха
температура охлаждающей жидкости
качество и хмимсостав топлива.
чтото еще и возможно больше ....
Суммарые погрешности всех этих факторов превосходят изменение искомой величины. Соответсвенно измеряем чтото но не величину изменения. ( Для примера: .5% для каждого параметра ( что эквивалентно среднему лабораторному прибору, в сумме дают 2. - 2.5% при изменении измеряемой величины в максимум в 5% т.е. 50% погрешности, в реальности эти значения выше)

Для движущегося автомобиля количество факторов многократно возрастает включая абсолютно непредказуемый фактор прослойки между рулем и седлом.

И что мы пытаемя померить? Все это напоминает измерение вязкости по опрокидыванию бутылочек. Там тоже скорость разная на взгляд.

Снимайте двигатель, ставте на стенд, фиксируйте температуру входящего воздуха, температуру ОЖ, гоняйте 3600 секунд и измеряите количество пожраного горючего по весу или в обьеме с предельной точностью. прогоните тест раз 5 - 6. Расчитывайте относительную погрешность (учитывая погрешность измерений топлива и температуры)

вот ваша базовые значения.

А затем модификатор ...... и такую же серию тестов .... с такие-же исходными параметрами.
причем если именения попадают в погрешность - ну тут все понятно ... все в мусорку.

Да, кстати, само "количество трения" есть величина абсолютно непостоянная. Как напряжение в розетке, найдите там точно 220, ну в каком-то интервале времени будет.

Там же черным по белому написано:(v 0.6beta) к чему стёб?
или думаете такие простые нюансы не учтет человек(и несколько;) ) пишущий этот блог? Как вам было бы читать стати про масло где только результат - FAQ(хотя и его не все могут осилить как оказалось...)
Не нужно .... где читаете(едите)

П.С. Да про "220" там вольтметров "по принципу" можно на 2 типа цифр. и аналог. и потом каждый еще на 5... Вам каким померить? ЭТО ПРОСТО ПРИМЕР СТЁБА ПОХОЖЕГО НА ВАШ...

При измерении вклада трения на ХХ точность можно увеличить если смотреть не на мгновенный расход топлива, а на мгновенный расход воздуха - там значимых разрядов больше. Кроме того, следует учесть, что обороты ХХ выставляются в два этапа. Датчиком ХХ (изменяя расход воздуха) грубо, затем УОЗ точно. Одни и те же обороты могут быть получены при разных значениях регулятора ХХ (т.е расхода воздуха и, соответственно, топлива) и УОЗ - смотреть расход нужно одновременно контролируя УОЗ. Помимо этого, состав смеси зависит от температуры. При выходе за "полочку" рабочих температур смесь делается более богатой.

Об этом позже, в финальной версии.

Можете пояснить фразу "А это, в свою очередь, составляет до 30-40% от абсолютных потерь на трение." ?


PS
Сто тысяч км назад я специально смотрел, как различные электропотребители влияют на расход https://youtu.be/HDLlLhb_Gm8 У меня правда в тест-режиме в мл/с считает с шагом 0,005.



Да это все жонглироване цифрами:

Автор полагает что трение в двигателе величина постоянная, не зависящая от нагрузки и режима работы. Это константа для масла без модификатора. Если модификатор добавить будет другая константа. Разницу между 2-мя константами вычисляем путем изменения параметров работы двигателя. (кстати кпд у таких электромоторов гдета .7 и не факт что при включении вентилятора потребление соответствует паспортной предельной мощности на валу - ну это к ядерной физиек не относится)

то биш: только разница составляет 100 - 150 Ватт абсолютные потери энергии на трение это количество энергии полностью потерянное трением в тепло. Согласно вышепреведенным данным полные или абсолютные потери из за трения на холостом ходу составляет 250 - 500 Ватт (100%/40%* 100 - 100%/30%*150). (нехилый такой полкиловатный напильник)

То биш 400 Ватт абсолютные. Добавлям модификатор 150 ватт нафиг ... А это более 30% эффективности. Нобелевка на горизонте или я чтоото не так читаю.


Хотите другую арифметику, пожалста:
1 L бензина имеет энергию 34.8 Mj
разница : 0.07 Литра в час
т.е. выработалось: 2436000 J или 676 W/h
КПД на XX == .1

Эффективная выработаная энергия 67 W/h
или 67 ватт потраченая двигателем вентилятора

Если КПД подогнать 20% циферку будут в точности как у аффтара.
135 Ватт - бинго !

Фигли, что еще по научному посчитать, главное знать результат а коэффициенты подгоним.

"Сводим все полученные цифры воедино и утверждаем, что:
5% снижения нагрузки"
((36.08 -35.29) / 36.08 ) * 100% = 2.18% - клево сводим, почти как я.


"Автор полагает что трение в двигателе величина постоянная" - автор так полагает, только если вы за него пытаетесь рассуждать.) В остальных случаях - нет. Что, кстати, из статьи прямо следует.

"Нобелевка на горизонте или я чтоото не так читаю."

А вы откройте горизонты познаний за пределами этого скромного бложика, не сошелся же на нем свет клином. Скачайте работы по модификации трения. Да хоть по той же ZDDP, MoDTC, NB, Ceratec и проч.

Как там? Во сколько раз удается? Поделитесь цифрами прямо тут.

Ну имелось в виду, потерь "на вращение", т.к. там еще некоторую часть, безусловно, отбирает прокачивание масла, навесное, и проч.

Реально, полагаем, до 50% снижения трения, как, кстати, в большинстве работ по модификации трения и получается.

Не тратьте время - ждем ver 1.0 RC(release candidate)

Сегодня посмотрел мгновенный расход прогретого двигателя на холостых при полностью выключенных потребителях.

Два года назад было 0.305мл/с масло Dexos2 5W-30 в стоке, пробег 45 000 км. Температура двигателя 88
Сейчас 0,290 мл/с масло G-Energy F SYNTH 5W-30 + молибден + нитрид бора, пробег 145 000 км. Температура двигателя 105






Edited at 2015-09-07 07:43 pm (UTC)

На 5% уменьшился расход топлива. А нагрузку двигателя компьютер показывает?

По поводу замера потерь сканерами. Есть скрипт css Андрея Шульгина для USB Autoscope http://www.chiptuner.ru/content/pub_33/

Залил Молиген после Кастрола, расход на холостых упал с 14,6 до 13,6 сс/с. Неплохо. Буду продолжать наблюдения.

Кстати, получается, что высокая стоимость масла с МТ запросто отбивается сниженным расходом. Экономится где-то 2-3 тысячи рэ за 8-10 т. км.

  • 1
?

Log in