Диссертация (781805), страница 15
Текст из файла (страница 15)
За счет снижения механическихпотерь на трение, газообмен и привод вспомогательных приборов расходтоплива можно снизить на 3 - 5%.Коэффициенты а и b экспериментально находят для каждого типадвигателя при разных отношениях хода поршня Sп к диаметру цилиндра D ц.Для карбюраторных двигателей при Sп/Dц1 значение коэффициентов а и bнесколько больше, чем при Sп/DцДля дизельных двигателей коэффициенты а и b несколько больше, чемдля карбюраторных. С достаточным приближением для практическихрасчетовкоэффициентa-длядизельныхдвигателей48кПаикарбюраторных 45 кПа, b - соответственно 16 и 13 кПа*с*м-1.Основным недостатком существующих методик расчета расходатоплива ДВС автомобиля является, что в них отсутствует учет расходатоплива на привод генераторных установок.2.4.2.
Обзор методов экспериментального определения расхода топливаавтотранспортных средств в эксплуатацииВ настоящее время большинство отечественных и зарубежных фирмрасход топлива измеряют в лаборатории, где автомобиль ставят на беговыебарабаны со строго регламентированным сопротивлением вращению.Замеры производятся на сертифицированном топливе, которое должносоответствовать Европейскому стандарту EN 590, (химический составтоплива проверяется перед каждым экспериментом) и при фиксированнойтемпературе воздуха (20-30 градусов по Цельсию).Автомобиль должен быть технически исправен, обкатан (пробегавтомобиля должен быть не менее 3000 км) и соответствовать заявленнойснаряженной массе.101В настоящее время для определения расхода топлива легковыхавтомобилей зарубежными фирмами используются ездовые циклы, которыеприведены на рисунках 18, 19, 20, 21. Эти ездовые циклы ничего общего неимеютсреальнымиэксплуатационнымицикламииопределенытеоретическим методом.Рис.
18. NEDC (New European Driving Cycle) - европейский ездовойцикл.Рис. 19. FTP-75 (Federal Test Procedure) - североамериканский ездовойцикл.102Рис. 20. JC08 – японский ездовой цикл.Рис. 21. HWFET – Higway Fuel Economy Test – североамериканскийспециальный тест, измеряющий топливную экономичность.1032.4.3. Измерительная аппаратура для измерения расхода топлива и еехарактеристикаАппаратурадолжнаосуществлятьрегистрациюследующихпараметров:- общее время движения автомобиля (в мин.);- общее время остановок автомобиля с работающим двигателем (вмин.);- количество остановок автомобиля;- суммарное количество оборотов ведущего колеса;- суммарное количество оборотов коленчатого вала двигателя;- суммарный расход топлива.В условиях штатной работы автомобиля одним из важных требованийк измерительному прибору является возможность быстро снять показания вконце поездки и привести аппаратуру в исходное состояние за времяпогрузки или разгрузки автомобиля, а также простота и минимальноеколичество точек подключения прибора к автомобилю.Допустимая погрешность измерения параметров назначалась с учетомоценки точности построения эксплуатационных динамических и топливныххарактеристик автомобиля, точности фиксации массы груза и точностиизмерения пройденного пути (в условиях штатной работы самосвалаиспользование "пятого колеса" исключено).Прибор изготовлен в соответствии с этими требованиями в Отделесистем электроснабжения ФГУП НИИАЭ.
Прибор состоит из комплектадатчиков, анализирующего устройства, и блока регистрации данных.Комплект датчиков включает штатные датчики тахометра и спидометраавтомобиля и датчик расхода топлива.Анализирующий блок включает усилители-формирователи сигналовдатчиков, делители частоты сигналов, анализатор наличия движенияианализатор холостого хода. Анализатор холостого хода работает при наличии104сигнала от датчиков оборотов двигателя и отсутствии сигнала от датчикаоборотов ведущего колеса автомобиля. Весь блок собран на интегральныхмикросхемах.Блок регистрации данных включает в себя счетчик суммарногопройденного пути, счетчик времени, счетчик количества остановок, счетчиквремени работы двигателя на холостом ходу и счетчик суммарных оборотовколенчатого вала двигателя. Питание блока осуществляется от бортовой сетиавтомобиля напряжением 24 В (потребляемый ток 0,5 А).Отличительной особенностью прибора является то, что для егоподключения к автомобилю требовалось лишь установить прибор в кабине,подключить его к бортовой сети и к штатным датчикам тахометра испидометра автомобиля.Прибор работает следующим образом.
С датчиков пройденного пути иоборотов двигателя поступают сигналы прямоугольной формы амплитудой0,3В. Сигналы подаются на вход усилителей-формирователей, схемыкоторых аналогичны. Усилители-формирователи усиливают поступающиесигналы до амплитуды, равной напряжению источника питания, иформируютфронтсигналадлительностью20мс,необходимыйдлясрабатывания логических элементов.
Далее сигналы поступают на делителичастоты с коэффициентом деления п1 - 200 и nz - 20. Коэффициенты деленияделителейвыбраны при условии четкого срабатывания счетчика примаксимальной частоте вращения коленчатого вала и счетчика примаксимальнойскоростиавтомобиля.Сделителейчастотысигналыпрямоугольной формы с амплитудой, равной напряжению питания 24 В искважностью 0,5 поступают, на обмотки электромеханических счетчиковимпульсов.105Расчет электромашинных преобразователей для2.5.автомобилей ссистемой стоп-старт, обеспечивающих снижение расхода топлива напривод генератораВ общем случае автомобили, оборудованные системой стоп-старт исистемойзарядааккумуляторныхбатарейзасчетрекуперативноготорможения относится к гибридным автомобилям, так как электромашинныйпреобразователь используется в качестве дополнительного источникаэнергии при разгоне автомобиля.В настоящее время выпускается большое количество гибридныхавтомобилей самой разнообразной структуры и схем силовых агрегатов,поэтомупредставляетавтотранспортныеопределенныйсредства.Намиинтереспредложенаклассифицироватьследующаяэтисистемаклассификации, являющаяся наиболее простой и удобной для пониманияпринципа работы современных гибридных автомобилей.Тип 1 – автотранспортное средство, оборудованное гибриднойустановкой, реализующей систему стоп – старт и имеющую возможностьзаряда аккумуляторных батарей за счет рекуперативного торможения (такназываемый умеренный гибрид).
Это традиционная система с 42–х вольтовойаккумуляторной батареей и электромашинным преобразователем мощностьюдо 10 кВт.Данный тип конструкции по сути нельзяназывать гибриднымавтотранспортным средством, так как в автомобиле в качестве тяговогодвигателя используется только двигатель внутреннего сгорания [27].Тип 2 – автотранспортные средства, в которых электромашинныйпреобразователь используется в качестве дополнительного источникаэнергии при разгоне автомобиля и выполняет те же функции, что иэлектромашинный преобразователь в автотранспортных средствах первоготипа (пассивный гибрид).
Гибридные автомобили второго типа имеютэлектромашинный преобразователь мощностью более 20 кВт.106Тип 3 – автотранспортные средства, в которых электромашинныйпреобразователь может использоваться вместо первичного двигателя,каковым является двигатель внутреннего сгорания и выполняет те жефункции, что и гибридный агрегат.
Гибридные автомобили третьего типаимеют электромашинный преобразователь мощностью более 60 кВт [28, 29].Наибольший интерес с точки зрения соотношения себестоимости АТСв полном жизненном цикле итоксичностиотработанныхуровня снижения расхода топлива игазовпредставляютинтересгибридныеавтомобили первого и второго типов. Поэтому далее рассмотрены основныеположения методики расчета электромашинных преобразователей именнодля этих автотранспортных средств мощностью до 20 кВт.В настоящее время наиболее распространенными методиками расчетаэлектрическихмашинявляютсятабличнаяметодикаиформульно-аппроксимированная. В этих методиках зачастую используются наработки20-30-летней давности, а процесс разработки сводится к подбору параметровэлектрической машины по таблицам. В зависимости от необходимыхвыходной мощности, габаритов, массы меняются количество полюсов,размеры, количество витков в обмотках и т.д.
Конструкция же остаетсяпрактически неизменной. Ранее, когда мощной вычислительной техникипросто не существовало, эти методики были вполне эффективны. Да и теперьне стоит полностью отказываться от них при проведении оценочных илиприкидочных расчетов, но ограничиваться только ими — значит отставать отведущихмировыхразработчиковна20-30лет.Вариантомсовершенствования методик расчета является применение МКЭ длямоделированияработыэлектрическихмашин.Вкачествепримерапрограммных комплексов, основанных на современных конечно-элементныхтехнологиях, можно назвать ANSYS, который сегодня успешно используетсятакими известными фирмами, как Siemens, Bosch, Motorola, General Electric,Intel [31, 32].107Универсальныйпрограммныйкомплексконечно-элементногомоделирования ANSYS является одним из лучших в своей области ипозволяет решать широкий спектр задач.
ANSYS был первым программнымпродуктом, сертифицированным по стандартам серии ISO 9000. Одним изпреимуществ ANSYS является его способность к решению так называемыхсвязанных задач с учетом различных сочетаний видов взаимодействий ипроцессов. Этот спектр возможностей позволяет проводить расчетыэлектрических машин большинства типов и моделировать различныережимы работы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
