Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИССЕРТАЦИЯ, МАШИНОСТРОЕНИЕ

Повышение тягово-скоростных показателей автомобиля кратко-временной форсировкой энергетической установки

irina_krut2019 2070 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 69 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 22.01.2020
Магистерская диссертация содержит 72 страницы машинописного текста, 22 рисунка, 6 таблиц, 38 формул, 59 использованных источника. АВТОМОБИЛЬ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, ФОРСИРОВАНИЕ, ТЯГОВО-СКОРОСТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ВНЕШНЯЯ СКОРОСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. Объектами исследования являются: энергетическая установка автомобиля с дизельным двигателем, оснащенным устройством переключения режимов работы. Предмет исследования: показатели энергоэффективности автомобиля при типовых и форсированных режимах работы. Целью магистерской диссертации является: разработка методики повы-шения тягово-скоростных показателей, форсированные режимами работы энергетической установки (ЭУ), позволяющей при эксплуатации автомобилей в различных условиях обоснованно использовать форсированные режимы.. Методы исследования – исследования, базирующиеся на основных положениях теории автомобиля, математическое моделирование. В результате проведенного исследования были изучены: классификация режимов работы ЭУ, учитывающая, кроме общеизвестных типовых режимов, также форсированные режимы работы ЭУ, способ определения энергоэффек-тивности автомобиля коэффициентом энергоэффективности, включающим в себя коэффициент нагрузки и коэффициент расхода топлива, которые характе-ризуют отношение полезной совершенной работы автомобилем к расходу топлива при заданных условиях движения. Область применения – может использоваться при проектировании новых и совершенствовании существующих образцов различных автомобилей для улучшения их тягово-скоростных свойств и топливной экономичности.. Эффективность – разработана математическая модель движения автомо-биля с типовыми и форсированными режимами работы ЭУ, позволяющая определять показатели энергоэффективности на всех режимах работы и обоснованно выбирать форсированный режим при различных условиях движения.
Введение

Актуальность темы. Улучшение тягово-скоростных свойств и опорной проходимости автомобилей является актуальной задачей отрасли. Степень приспособляемости к выполнению различных тягово-транспортных работ предлагается оценивать энергоэффективностью автомобиля. Энергоэффектив-ность автомобиля определяется отношением полезной совершенной работы к расходу топлива при заданных условиях движения. На энергоэффективность оказывают значительное влияние режимы работы энергетических установок (ЭУ). Автомобили эксплуатируются при типовых режимах работы, заявленных заводами-изготовителями (тормозные, холостые, частичные и номинальные), а также кратковременно при форсированных режимах работы. В ряде отечественных и зарубежных работ исследуются двигатели с временным форсированием (форсажные режимы) для управления мощностью в более широких пределах по сравнению с типовыми режимами. Результаты данных работ использовались для оценки эксплуатационных параметров двигателей. В ходе обзора общедоступных печатных и интернет-источников выявлено от-сутствие исследований по влиянию форсированных режимов работы ЭУ на энергоэффективность автомобиля. Степень разработанности темы. В ранее выполненных исследованиях не в полной мере определено влияние форсированных режимов работы ЭУ на энергоэффективность автомобиля. Применение форсированных режимов при различных условиях движения автомобиля требует обоснования и проведения с этой целью соответствующих теоретических и экспериментальных исследований. Научная новизна работы заключается: - расширена классификация режимов работы ЭУ, учитывающая, кроме общеизвестных типовых режимов, также форсированные режимы работы ЭУ, которые ранее для исследования энергоэффективности автомобилей не использовались; -.предложен новый способ определения энергоэффективности автомобиля ко-эффициентом энергоэффективности, включающим в себя коэффициент нагруз-ки и коэффициент расхода топлива, которые характеризуют отношение полезной совершенной работы автомобилем к расходу топлива при заданных условиях движения; -.разработана математическая модель движения автомобиля с типовыми и форсированными режимами работы ЭУ, позволяющая определять показатели энергоэффективности на всех режимах работы и обоснованно выбирать форсажный режим при различных условиях движения. Теоретическая и практическая значимость магистерской диссерта-ции. Разработанная методика повышения энергоэффективности автомобиля форсированными режимами работы ЭУ может использоваться при проектиро-вании новых и совершенствовании существующих образцов ЭУ различных автомобилей для улучшения их тягово-скоростных свойств и топливной экономичности. Методология и методы исследования предполагали: проведение теоретических и экспериментальных исследований; выполнение математического моделирования. Основные положения, выносимые на защиту: - методика повышения энергоэффективности форсированными режимами работы ЭУ; - зависимости, определяющие энергоэффективность при типовых и форсиро-ванных режимах; - алгоритм переключения режимов работы; - результаты определения коэффициентов энергоэффективности при расчетной и экспериментальной оценке.
Содержание

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8 1.1 Направления повышения энергоэффективности автомобилей 8 1.2 Обзор показателей энергоэффективности автомобилей 10 1.3 Методики определения показателей энергоэффективности 11 1.4 Режимы работы ЭУ при моделировании движения автомобиля 16 1.5 Выводы. Цель и задачи исследования 17 2 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19 2.1 Назначение и классификация режимов работы ЭУ 19 2.2 Теоретическое представление энергоэффективности автомобиля 22 2.3 Разработка принципов переключения режимов работы ЭУ 28 2.4 Математическое моделирование движения автомобиля при типовых и форсированных режимах работы ЭУ 32 2.5 Оценка влияния форсированных режимов на усталостную долговечность деталей 43 3. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 48 3.1 Цели и задачи экспериментального исследования 48 3.2 Описание объекта исследования 49 3.3 Методология экспериментального исследования 50 3.4 Выводы 57 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ 58 4.1 Результаты экспериментов, анализ расчетных и экспериментальных данных 58 4.2 Практические рекомендации по применению форсированных режимов работы ЭУ автомобилей УРАЛ для повышения их энергоэффективности. 62 4.3 Выводы 62 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 63 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
Список литературы

1. Альгин, В.Б. Управление агрегатами автомобиля в параллельной си-стеме моделирования MSC.ADAMS – MATLAB [Электронный ресурс] / Альгин В.Б., Широков Б.Н. // Стендовые доклады Российской конференции пользователей систем MSC. – 2005. – Режим доступа: http://mscsoftware.ru/document/conf/ Moscow_conf/stend/03_Belautotr_3.pdf. 2. Асмус, Т.У. Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями / Т.У. Асмус , К. Боргнакке, С.К. Кларк и др.; под ред. Д. Хиллиарда, Дж. Спрингера. – М.: Машиностроение, 1988. – 504 с. 3. Астапенко, А.В. Улучшение топливной экономичности городского автобуса путем оптимизации параметров силового агрегата и режимов движения: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.03 / Астапенко Андрей Валентинович. – М., 1993. – 121 с. 4 .Бартош, В.С. Динамическая модель автомобиля в реальном времени / В.С. Бартош, М.М. Лаврентьев // Автометрия. – 2000. – №4. – С.108–115. 5. Блинов, Е.И. Теория автомобиля: от статики к динамике. Энергетика колес-ных и гусеничных машин. / Е.И. Блинов, С.И. Иванов // Автомобильная про-мышленность. – 2008. – №2. – С.17–21. 6..Бузин, Ю.М. Оценка эффективности функционирования АТС / Ю.М. Бузин // Автомобильная промышленность. – 2008. – №11. – С.13–17. 7. Быков, Р.В. Оценка эффективности отключения части ведущих мостов авто-мобиля высокой проходимости [Электронный ресурс] / Р.В. Быков, Г.Д. Драгунов // Материалы международного научного симпозиума «Автотракторост-роение - 2009». – 2009. – Режим доступа: http://www.mami.ru/science/autotr2009/ scientific/article/s01/s01_10. pdf. 8. Великанов, Д.П. Эффективность автомобиля / Д.П. Великанов. – М.: Изд-во «Транспорт», 1969. – 240 с. 9. Волонцевич, Д.О. Оценка динамичности колесных машин и их трансмиссий по критерию «максимальное использование мощности движителя». / Д.О. Во-лонцевич, Е.А. Веретенников // Автомобильная промышленность. – 2010. – №5. – С.26–31. 10. Вохминов, Д.Е. Методика расчета тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля на стадии проектирования: учебное пособие / Д.Е. Вохминов, В.В. Коновалов, В.В. Московкин, В.В. Селифонов, В.В. Серебряков. – Москва: МГТУ «МАМИ», 2000. – 43 с. 11. Ган, Р.С. Методика оценки тягово-динамических показателей системы «водитель-автомобиль-окружающая среда»: дис. … канд. техн. наук: 05.05.03 / Ган Роман Станиславович. – СПб., 2003. – 182 с. 12. Гащук, П.Н. Теоретические основы анализа и синтеза оптимальных энергопреобразующих свойств автотранспортных средств: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.02 / Гащук Петр Николаевич. – Львов, 1996. – 419 с. 13. Гирявец, А.К. Теория управления бензиновым двигателем / Гирявец А.К. – М.: Стройиздат, 1997. – 161 с. 14. Гонтарев Е.П. Повышение тягово-скоростных свойств автомобиля применением форсажных режимов работы двигателя и снижением времени переключения передач [Электронный ресурс] / Е.П. Гонтарев, М.В. Гричанюк, Г.Д. Драгунов // Сборник трудов 77-й Международной конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», г. Москва. – 2012. – Режим доступа: http://www.mami.ru/science/aai77/scientific/article/s01/s01_08.pdf. 15. Гонтарев Е.П. Анализ влияния управляющих систем автомобиля на его тягово-скоростные свойства / Е.П. Гонтарев, М.В. Гричанюк // Материалы LI международной научно-технической конференции «Достижения науки – агро-промышленному производству». – Челябинск: Изд-во ЧГАА, 2012. – Ч. VI. – С. 34–39. 16. Горелов, В.А. Математическая модель криволинейного движения автопоезда по недеформируемому опорному основанию / В.А. Горелов, С.Л. 108 Тропин // Журнал автомобильных инженеров: журнал ААИ. – 2011. – №6(70). С.18–22. 17. Горожанкин, С.А. Метод регулирования двигателя и бесступенчатой трансмиссии автомобиля / С.А. Горожанкин, Н.В. Савенков // Матеріали X Міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів. – 2011. – №3(89) – С.127–130. 18. Горюнов, А.В. Моделирование кинематических характеристик автомобиля в среде Solidworks Motion / А.В. Горюнов, С.С. Митякин // Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ». – 2010. – С.43–50. 19 .ГОСТ 20306-90 Автотранспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний – М.: Стандартинформ, 1992. – 34 с. 20. ГОСТ 22576-90 Автотранспортные средства. Скоростные свойства. Методы испытаний. – М.: Стандартинформ, 1991. – 15 с. 21..Гричанюк М.В. Методика оценки энергоэффективности автомобилей / М.В. Гричанюк // Транспорт Урала. – 2013. – №4(39). – C.84–88. 22. Гричанюк М.В. Организация повышения топливно-экономических и тягово-скоростных показателей автомобиля двухрежимной эксплуатацией / М.В. Гричанюк // Сборник докладов III научно-практической конференции аспирантов и докторантов. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2011. – С.6–9. 23. Гричанюк М.В. Экспериментальная оценка тягово–скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля при трехрежимном управлении / М.В. Гричанюк, Н.А. Карпов, И.А. Мурог // Вестник Южно-Уральского государ-ственного университета. Серия «Машиностроение» – Челябинск: Изд. ЮУрГУ. – 2013. Вып. 13. – № 1 (213). – С.97–101. 24. Гришкевич, А.И. Автомобили: Теория: учебник для вузов / А.И. Гришкевич. – Мн.: Выш. шк., 1986.– 208 с. 25. Драгунов Г.Д. Математическое представление скоростных и регуляторных характеристик дизелей со всережимным регулятором / Г.Д. 109 Драгунов, М.В. Гричанюк, О.Р. Якупов // Вестник Южно-Уральского государ-ственного университета. Серия «Машиностроение». – Челябинск: Изд. ЮУрГУ. – 2012. Вып. 19. – № 12 (271). – С.93–96. 26. Драгунов, Г.Д. Методика расчетно-экспериментального исследования трансмиссии автомобиля / Г.Д. Драгунов, Д.С. Власов, А.А. Юсупов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Машиностроение» – Челябинск: Изд. ЮУрГУ. – 2010. – С.84–88. 27. Драгунов, Г.Д. Новая раздаточная коробка для АТС высокой проходимости / Г.Д. Драгунов, П.В. Яковлев, Е.П. Гонтарев, А.Н. Мартынов // Автомобильная промышленность. – 2010. – №7. – С.18–20. 28. Дьяконов, В. П. Simulink 5 6 7: Самоучитель / Дьяконов В.П. – М.: ДМК-Пресс, 2008. – 784 с. 29. Евсеев, П.П. Оценочные показатели функционирования автомобиля / П.П. Евсеев // Автомобильная промышленность. – 2011. – №11. – С.9–13. 30. Евсеев, П.П. Расчетное определение КПД автомобиля / П.П. Евсеев // Автомобильная промышленность. – 2011. – №9. – С.11–15. 31. Жулай, В. А. Аппроксимация скоростных характеристик дизельных двига-телей / В. А. Жулай, В. И. Енин // Строительные и дорожные машины: Научно- технический и производственный журнал. – 2011. – №5. – С. 46 – 48. 32. Зотов, Н.М. О вопросе энергоэффективности и КПД дорожных транспорт-ных средств / Н.М. Зотов, Д.И. Неволенко, Д.Б. Ширшов // Материалы международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ». – 2010. – С.125-130. 33. Иванников, С. В. О построении математической модели движения автомо-биля [Электронный ресурс] / С. В. Иванников, Г. Л. Родионов, А. С. Сидоренко // Электронный журнал «Труды МАИ». – 2005. – №18. – Режим доступа: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=34183. 34. Карабцев, В.С. Улучшение топливной экономичности и тягово-скоростных свойств магистрального автопоезда совершенствованием методов и 110 комплексного критерия эксплуатационной эффективности на стадии проекти-рования и доводки: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.03 / Карабцев Вла-димир Сергеевич. – Набережные Челны, 2009. – 173 с. 35. Ковальчук, А.С. Разработка методики имитационного моделирования динамики движения и снижения максимальных нагрузок в трансмиссии перспективных грузовых автомобилей: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.03 / Ковальчук Андрей Сергеевич. – М., 1990. – 142 с. 36. Копотилов, В.И. О комплексных показателях топливно-энергетической эффективности автомобиля / В.И. Копотилов // Автомобильная промышленность. – 2012. – №5. – С.15–17. 37. Копотилов, В.И. О комплексных показателях топливно-энергетической эффективности автомобиля / В.И. Копотилов // Автомобильная промышленность. – 2012. –№6. – С.7–9. 38. Копотилов, В.И. О комплексных показателях топливно-энергетической эффективности автомобиля / В.И. Копотилов // Автомобильная промышленность. – 2012. – №7. – С.14–16. 39. Копотилов, В.И. Оценка энергетической эффективности транспортной ра-боты автомобиля / В.И. Копотилов // Автомобильная промышленность. – 2010. – №5. – С.5–8. 40. Копотилов, В.И. Расход топлива на разгон АТС / В.И. Копотилов // Автомобильная промышленность. – 2009. – №3. – С.28–30. 41. Копотилов, В.И. Энергетический КПД автотранспортных средств / В.И. Копотилов // Грузовик. – 2009. – №3. – С.20–25. 42. Котиев, Г.О. Математическая модель разгона автомобиля с пробуксовкой ведущей оси [Электронный ресурс] / Г.О. Котиев, А.И. Шадин // Наука и обра-зование: электронное научно-техническое издание. – 2008. – Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/101523.html. 43. Кравец, В.Н. Развитие научных методов проектирования и их реализация с целью совершенствования эксплуатационных свойств колесных 111 машин: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.05.03 / Кравец Владислав Николаевич. – Нижний Новгород, 2004. – 396 с. 44. Кулько, П.А. Определение сил сопротивления воздуха, качению колес и трансмиссии автомобилей методом выбега / П.А. Кулько, А.П. Кулько, Л.Е. Ахметова // Автотранспортное предприятие. – 2011. – №2. – С.52–55. 45. Лапшин, Ф. А. Тягачи на пороге тысячелетия / Ф.Т. Лапшин // Авторевю. – 2000. – №1. – С. 34–35. 46. Левин, М. А. Теория качения деформируемого колеса / М.А. Левин, Н.А. Фуфаев. – М.: Наука, 1989. – 272 c. 47. Лепешкин, А.В. Критерии оценки энергоэффективности многоприводных колесных машин / А.В. Лепешкин // Автомобильная промышленность. – 2010. – №10. – С.18–21. 48. Литвинов А. С. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств: Учебник для втузов / А. С. Литвинов, Я. Е. Фаробин. – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с. 49. Московкин, В. В. Система методов для исследования и расчета топливной экономичности и скоростных свойств автомобиля: дис. … д-ра техн. наук: 05.05.03 / Московкин Виктор Владимирович. – М., 1999. – 338 с. 50. Московкин, В.В. Тягово-скоростные характеристики и топливная экономичность автомобиля. Теория и практика / В.В. Московкин, Т.Д. Дзоце-нидзе, А.С. Шкель, М.А. Козловская, С.Н. Семикин // Технология колесных и гусеничных машин. – 2012. – № 3; 4. – С. 43-51; 43-54. 51. Мурог, И.А. Математическая модель движения автомобиля / И.А. Мурог // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. – 2013. – Т.13. – №1. – С.17–21. 52. Мурог, И.А. Математическое моделирование процессов в автомобилях и их двигателях при проектировании и модернизации / И.А. Мурог, Г.Д. Драгунов // Челябинск: Изд. ЧВВАКИУ, 2010. – 192 с. 53. Наркевич, Э.И. Определение среднего КПД автомобиля на маршруте / Ав-томобильная промышленность. – 1998. – №10. – С.20–23. 112 54. Наркевич, Э.И. Преобразование энергии автомобилем / Э.И. Наркевич / автомобильная промышленность. – 2012. – №4. – С.19–21. 55. Неймарк, Ю.И. Динамика неголономных систем / Ю.И. Неймарк, Н.А. Фу-фаев. – М.: Наука, 1967. – 520 с. 56. Новожилов, И.В. Модель движения автомобиля как основа математического обеспечения тренажерного комплекса водителя / И.В. Новожилов, П.А. Кручинин, А.В. Лебедев, А.В. Влахова, Р.Л. Боуш // Мехатроника, Автоматизация, Управление. – 2007. – №6. – С. 31–36. 57. Палагута, К.А. Особенности моделирования систем управления ДВС в среде MATLAB для использования в полунатурном стенде [Электронный ресурс] / К.А. Палагута, С.Ю. Чиркин, С.М. Тройков // Доклады Российской конференции пользователей систем MATLAB. – 2010. – Режим доступа: http://sl-matlab.ru/upload/resources/EDU%20Conf/pp%20295-298%20Palaguta.pdf. 58. Погуляев, Ю.Д. О квазиоптимальном управлении энергетическими режимами тракторных агрегатов / Погуляев Ю.Д., Серажева М.П. // Строительные и дорожные машины. – 2011. – №5. – С.36–39. 59. Погуляев, Ю. Д. О форсаже двигателей внутреннего сгорания / Ю. Д. Погуляев, С. С. Николашин, В. М. Сергеев, О. Г. Борщ / Привод и управление. – 2002. – №2. – С. 26–28.
Отрывок из работы

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.1 Направления повышения энергоэффективности автомобилей Совершенствование эксплуатационных параметров автомобилей является актуальной научно-технической задачей в автомобилестроении. Автомобиль, как транспортное средство, в первую очередь, характеризуется эффективностью транспортирования грузов и людей. Эффективность автомобиля может определяться соотношением таких параметров как грузоподъемность (пассажировместимость), средней скоростью движения, соответствующим расходом топлива, а также уровнем выброса вредных веществ в окружающую среду. Эффективность системы – свойство системы выполнять работу с наименьшими затратами времени и энергии, что характеризует степень адаптации системы к поставленным задачам, а также является параметром качества ее работы. Энергия механической системы – способность системы совершать механическую работу. Согласно Директиве Комиссии Евросоюза по энергетике и транспорту «DIRECTIVE 2009/125/EC» энергетическая эффективность автомобиля харак-теризуется уровнем выбросов углекислого газа в граммах на километр. Кроме предложенных понятий «энергоэффективность» существует также ряд других, близких к понятию коэффициента полезного действия (КПД). Суще-ствующие определения не учитывают первостепенную важность качества вы-полнения автомобилями различных тягово-транспортных задач. Качество вы-полнения указанных задач характеризуется в большей степени уровнем совер-шенства тягово-скоростных свойств автомобиля. Показатели энергоэффектив-ности автомобиля должны объединять в себе как показатели топливной экономичности, так и показатели тягово-скоростных свойств автомобиля. Важным аспектом разработки является эффективность от применения и себе-стоимость внедрения конструктивных изменений в виде разнообразных технических решений. Эффективные технические решения, которые обладают относительно низкой себестоимостью внедрения в существующие конструкции автомобилей, являются наиболее перспективными. Для второго направления примерами таких уже частично используемых в массовом производстве решений могут служить: непосредственный впрыск топлива, применение различных видов наддува, отключение цилиндров двигателя, автоматические коробки передач с двойным сцеплением, подвески с изменяемым клиренсом на основе адаптивного управления. Таким образом, повышение энергоэффективности в настоящее время происхо-дит по трем направлениям: 1) разработка перспективных и принципиально новых конструкций автомо-бильной техники; 2) улучшение эксплуатационных параметров автомобилей традиционной кон-струкции на стадии производства; 3) модернизация автомобильной техники, которая находится в непосредственной эксплуатации. Исходя из этого, является целесообразным проведение теоретико-практических изысканий с целью дальнейшего повышения энергоэффективности автомобилей по всем указанным направлениям. На энергоэффективность автомобиля наибольшее влияние оказывают параметры двигателя и трансмиссии, а также эффективность их взаимодействия. Физическое объединение двигателя и трансмиссии автомобиля представляет собой моторно-трансмиссионную установку. Совершенствование выходных параметров ЭУ оказывает наибольшее влияние на тягово-скоростные свойства и топливную экономичность по сравнению с остальными эксплуатационными свойствами, которые также испытывают вли-яние параметров ЭУ. Параметры ЭУ характеризуются скоростными и нагру-зочными характеристиками. Указанные параметры ЭУ автомобилей должны иметь такие значения и их распределение во времени с учетом влияния различных факторов, которые позволяют автомобилю достигать высокой энергоэффективности при различных условиях движения. 1.2 Обзор показателей энергоэффективности автомобилей Оценка энергоэффективности автомобилей может осуществляться раз-личными способами. Суть оценки заключается в сравнении автомобиля при различных режимах работы ЭУ и выборе наиболее энергоэффективного режима работы, а также в сравнении различных автомобилей при одинаковых условиях движения и определении наиболее энергоэффективного из них. Результаты, достигнутые в исследованиях, показывают, что оценка энергоэф-фективности автомобилей может производиться несколькими способами: 1. Применение комплексных показателей: КПД автомобиля, критерий топлив-но-энергетической эффективности и пр. Комплексный показатель представляет собой обобщенную оценку энергоэффективности автомобиля как транспортного средства без непосредственного учета множества его технических параметров и изменением их во времени. Возможно ситуация, когда два автомобиля, обладающие одинаковой энергоэффективностью, могут иметь разные показатели тягово-скоростных свойств и топливной экономичности, что является доказательством наличия «резерва» по улучшению эксплуатационных параметров для обоих автомобилей. 2. Использование различных показателей, характеризующих тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля: время разгона до 100 км/ч, максимальная скорость, расход топлива на 100 км, удельная мощность автомобиля, а также др. При сравнении технического совершенства разных автомобилей с помощью отдельных показателей может возникнуть ситуация, когда автомобиль с более низкими показателями будет более энергоэффективен в определенных условиях. Например, если сравнивать два автомобиля при прочих равных условиях, то первый автомобиль с высокими тягово-скоростными свойствами (оснащенный ДВС высокой удельной мощности) при эксплуатации на холостом ходу и малых нагрузках обладает большим расходом топлива, чем второй автомобиль с более низкими тягово-скоростными свойствами (оснащенный менее мощным двигателем). В зависимости от условий эксплуатации энергоэффективность автомобиля может принимать разные значения, что не учитывается совокупностью рассматриваемых показателей. Таким образом, исходя из приведенных результатов отечественных и зарубежных работ, можно сделать вывод, что критерий, с помощью которого можно осуществить количественную оценку энергоэффективности разных автомобилей с учетом режимов их работы и режимов движения автомобиля, по настоящее время не предложен. Критерий энергоэффективности должен иметь также ясный физический смысл и быть относительным показателем для возможности сравнения эксплуатационных параметров автомобилей, имеющих различные единицы измерения. Количественная оценка критерия энергоэффективности автомобиля обуславливается применяемой методикой его расчета. 1.3 Методики определения показателей энергоэффективности Для исследования энергоэффективности используют различные методики и подходы. К множеству существующих методик относятся методики, описанные в различных научно-исследовательских источниках и методики, применяемые в стандартах, которые регламентированы на государственном и международном уровнях. Отличительной особенностью, методик стандартов является их базирование, как правило, на результатах экспериментальных исследований. В отечественной практике экспериментальные методики оценки эксплуатаци-онных свойств (характеризующих энергоэффективность) автомобиля приведе-ны в ГОСТ 22576-90 [66] и ГОСТ 20306-90 [65]. За рубежом энергоэффективность оценивается по методикам с использованием различных ездовых циклов. В США действует стандарт по выбросу вредных веществ и топливной экономичности EPA Federal Test Procedure, который состоит из нескольких тестов: city driving (FTP-75) – городское вождение, highway driving (HWFET) – загородное вождение, aggressive driving (SFTP US06) – агрессивное вождение. На территории европейских стран принят стандарт NEDC, который включает: ECE-15 Urban Driving Cycles (UDC) – городской цикл движения и Extra-Urban driving cycle (EUDC) – загородный цикл движения. В Японии действует с 2008 года стандарт JC08. Важным этапом в развитии международной стандартизации по повыше-нию эффективности автомобилей является планируемый в 2014 году выход окончательной версии стандарта WLTP, который разрабатывается при сотруд-ничестве ряда стран Европы и Азии. В стандарт будут входить 3 класса в зависимости от величины удельной мощности автомобиля PWr (кВт/тонн): Класс 1 – автомобили с низкой удельной мощностью PWr <= 22; Класс 2 – автомобили с диапазоном удельной мощности < PWr <= 34; Класс 3 – автомобили с высокой удельной мощностью PWr > 34. Приведенные отечественные методики оценки энергоэффективности автомобилей и их систем базируются на положениях теории автомобиля. направлено на улучшение (уточнение) экспериментальных и расчетных мето-дик исследования эксплуатационных свойств автомобилей. Уточнения параметров требуют различные характеристики систем автомобиля (ЭУ, колесный движитель, подвеска), а также расчетные и экспериментальные коэффициенты. Например, при изменении скорости автомобиля характер изменения коэффициента сопротивления качению зависит в общем случае от многих факторов, которые оцениваются для упрощения постоянными значениями (величины радиуса качения колеса, давления в шинах и др. принимается постоянными). Исследование автомобиля с учетом всех существующих факторов пред-ставляется на современном этапе научно-технического прогресса трудновы-полнимой и весьма затратной задачей. В некоторых случаях рациональнее провести экспериментальное исследование, чем создавать модели движения автомобилей с высоким уровнем сложности, например, определение сил сопротивления движению методом выбега. Реализованные методики исследований энергоэффективности автомоби-лей основываются на тягово-динамическом, топливно-экономическом и подобных им расчетах. В каждой методике, где требуются значения кинематических и динамических параметров движения, с учетом действующих на автомобиль сил, используются математические модели движения. Основой математических моделей являются следующие уравнения: движения центра масс автомобиля или центров масс его систем, взаимодействия систем автомобиля между собой, взаимодействия с окружающей средой и водителем. В теории автомобиля для вывода уравнений движения используется ма-тематический аппарат аналитической механики. С точки зрения аналитической механики автомобиль является неголономной многомассовой механической системой с нестационарными связями. Уравнения движения механических систем могут быть получены из законов Ньютона, уравнений Эйлера-Лагранжа, Даламбера-Лагранжа, которые описаны в работах. Разработка уравнений движения автомобиля выполняется с учетом при-нятой системы отсчета, количества степеней свободы перемещения центра масс моделируемого автомобиля (центров масс моделируемых систем автомобиля), свойств инерции, наличия неинтегрируемых кинематических связей (голономные, неголономные) при взаимодействии колес и опорной поверхности, подрессоренных и неподрессоренных масс автомобиля и др. Приведенные факторы описываются в принятых допущениях при разра-ботке математических моделей движения автомобиля. Схема действующих сил на полноприводный автомобиль (рисунок. 1.1). Рисунок 1.1 – Принятая схема действующих на автомобиль сил g – ускорение свободного падения, м/с2; ? – угол наклона, рад; m – масса автомобиля, кг; ? – коэффициент сопротивления движению дороги; A – площадь лобового сопротивления, м2; h – высота центра тяжести, м; a, b – расстояния от передней и задней оси до центра тяжести автомобиля, м; Vx – поступательная скорость автомобиля, м/с; Fxf, Fxr – продольная сила, действующая на колесо, Н; Fzf, Fzr – вертикальная сила, действующая на колесо, Н; Cd – коэффициент аэродинамического сопротивления, (Н·с2)/(кг·м); ? – плотность воздуха, кг/м3; Fd – сила сопротивления воздуха, Н. Схема действующих сил для полноприводного двухосного автомобиля в про-странстве при криволинейном движении (рисунок. 1.2). Описание цифробуквенных обозначений, изображенных на рисунке. 2, допущений и ограничений приводится авторами непосредственно в работе. Представленная система с учетом еще четырех степеней свободы деформируе-мого колеса в пространстве обладает 14 степенями свободы и, соответственно, описывается таким же количеством дифференциальных уравнений. В модели не учитывается влияние типа и состояние опорной поверхности, а также кине-матика подвески. Рисунок. 1.2 – Приведенная горизонтальная схема сил В результате обзора существующих различных методик математического моделирования движения автомобиля сделан ряд выводов. Отличия методик математического моделирования движения автомобиля определяются следующими факторами: 1).метод аппроксимации частичных и внешних скоростных, регуляторных и нагрузочных характеристик бензинового двигателя и дизеля; 2).использование динамических характеристик двигателя, учитывающих мо-мент инерции двигателя; 3) изменение коэффициента сопротивления движению в зависимости от скоро-сти и других факторов; 4) применение одно, двух и – многомассовых математических моделей движе-ния автомобиля; 5) буксование ведущих колес при недостаточном сцеплении; 6) учет свойств колесных движителей (упругость шин, изменение давления в шинах, нагрев ); Указанные факторы оказывают в целом значительное влияние на адекват-ность результатов математического моделирования движения автомобиля. Важно отметить, что учет тех или иных факторов в каждой методике расчета обусловлен поставленными задачами и техническими возможностями прово-димых исследований.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Диссертация, Машиностроение, 99 страниц
990 руб.
Диссертация, Машиностроение, 67 страниц
2010 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg