Расчетные исследования двигателя автомобиля, оборудованного электромеханической трансмиссией и силовым аккумулятором

Актуальность предлагаемого исследования обусловлена необходимостью снижения эксплуатационного расхода топлива автомобильного двигателя, работающего в условиях частой смены скоростного и нагрузочного режимов. Рассмотрена многорежимность автомобильного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Показана необходимость управления мощностью ДВС автомобиля, эксплуатируемого в современных городских условиях. Приведены особенности управления мощностью двигателя автомобиля с электромеханической трансмиссией. Представлены современные испытательные ездовые циклы — европейский ездовой цикл NEDC (New European Driving Cycle), федеральная испытательная процедура США FTP-75 (Federal Test Procedure) и японский ездовой цикл JC08. Для проведения сравнительного анализа энергетического баланса автомобиля с механической и электромеханической трансмиссиями была разработана программа расчета. Проведены расчетные исследования энергетического баланса такой силовой установки. При оптимизации характеристик силовой установки в качестве целевой функции использован эксплуатационный (путевой) расход топлива автомобиля — интегральный расход топлива за испытательный цикл. Расчеты показали, что при замене 5-ступенчатой коробки переключения передач на электромеханическую трансмиссию в исследуемом автомобиле и работе двигателя на режиме минимально устойчивого холостого хода без глушения двигателя путевой расход топлива снизился с 566,3 до 487,3 г/цикл (на 79,0 г/цикл или на 14,0 %) в цикле NEDC, с 763,2 до 597,4 г/цикл (на 165,8 г/цикл или на 21,7 %) в цикле FTP-75, 380,2 до 266,7 г/цикл (на 113,5 г/цикл или на 29,9 %) в цикле JC08. Показана целесообразность реализации режима «Старт–Стоп», в котором вместо работы на режиме минимально устойчивой частоте холостого хода ДВС глушится. Расчетные исследования подтвердили эффективность использования электромеханической трансмиссии и силового аккумулятора в силовых установках автомобилей и возможность оптимизации управления мощностью ДВС автомобиля, оборудованного такой трансмиссией.

Литература

[1] Грехов Л.В., Иващенко Н.А., Марков В.А. Системы топливоподачи и управления дизелей. Москва, Изд-во Легион-Автодата, 2005. 344 с.

[2] Кравец В.Н., Горынин Е.В. Законодательные и потребительские требования к автомобилям. Нижний Новгород, Изд-во НГТУ, 2002. 400 с.

[3] Гусаков С.В. Гибридные силовые установки на основе ДВС. Москва, Изд-во РУДН, 2008. 207 с.

[4] Туревский И.С. Теория автомобиля. Москва, Высшая школа, 2005. 121 с.

[5] Bosch. Автомобильная техника. Традиционные и гибридные приводы. Москва, Изд-во За рулем, 2013. 332 с.

[6] Автоматические трансмиссии современных легковых автомобилей: Устройство, обслуживание, диагностика, ремонт. Москва, Изд-во Арус, 2012. 224 с.

[7] Piancastelli L., Daidzic N.E., Frizziero L., Rocchi I. Analysis of Automotive Diesel Conversions with KERS for Future Aerospace Applications. International Journal of Heat and Technology, 2013, vol. 31, iss. 1, pp. 143–153.

[8] Гусаков С.В., Мосхен А. Исследование резервов повышения эффективности работы ДВС в составе гибридной силовой установки. Известия Волгоградского государственного технического университета. Процессы преобразования энергии и энергетические установки, 2014, вып. 6, № 18, с. 41–44.

[9] Гусаков С.В., Афанасьева И.В., Марков В.А. Энергетический баланс гибридной силовой установки автомобиля при его движении в соответствии с новым европейским испытательным циклом NEDC. Грузовик, 2010, № 7, с. 22–34.

[10] Милешкин К. Изменение расхода топлива: под вой барабанов. За рулем, 2012, № 5, с. 196–198.

[11] Тимков А.Н., Иванов А.С. Распределение тягового и тормозного усилия на колесах автомобиля в разных ездовых циклах. Автомобильный транспорт, 2011, вып. 29, с. 220–223.

[12] Ворона А.В. К выбору ездового цикла гибридного автомобиля. Автомобильный транспорт, 2011, вып. 29, с. 227–230.