Диссертация (781805), страница 5
Текст из файла (страница 5)
ИзмеренияпроводятсясКоличествопомощьюкалиброваннойтермопарыхромель-копель.каналов - 7. Точность измерения составляет +/- 0,50С,максимальная частота измерений 10 Гц. Блок измерительных модулейобеспечивает измерение переходных процессов в частотном диапазоне от 0Гц до 50 кГц. Каждый канал модуля имеет индивидуальную гальваническуюразвязку.Для проверки адекватности математической модели проводилисьиспытания следующих систем электроснабжения:- генератор 372.3701 с регулятором напряжения 7931.3702 дляавтомобилей ВАЗ;- генераторная установка 231.3771 для автобусов ЛИАЗ с двигателемКатерпиллер;- генераторная установка Г 3000 для автобусов ЛИАЗ с двигателемКАМАЗ;- генераторная установка 3002.3771 14 В 110 А для автомобилейсемейства ВАЗ;- генераторная установка 4502.3771 28 В75 А.
для автомобилейКАМАЗ;- генераторная установка 7762.3701–02 28 В 76 А. для автомобилейКАМАЗ;28- генераторная установка 291.3771 14 В 95 А для автомобилей КАМАЗ;- генераторная установка Г287М 14В 80А для автомобилей КАМАЗ;- генераторной установки 3112.3771 28В 80А. для автомобилейКАМАЗ;- генераторная установка 6582.3701 28В 80А. для автомобилейКАМАЗ;- генераторная установка Г273 28В 40А.
для автомобилей КАМАЗ;- генераторная установка 1702.3771 28В 50А для автомобилей ЗИЛ;- генераторная установка 1322.3771 28В 50А для автомобилей ЗИЛ.Проверкаадекватностиматематическоймоделисистемыэлектроснабжения в различных режимах движения проводилась с помощьюследующих параметров:- математическому ожиданию тока аккумуляторной батареи;- математическому ожиданию напряжения бортовой сети;- расходу топлива.Ошибка не превышает 3%.Пятая глава посвящена разработке теоретических основ созданияэффективныхпринциповуправления,обеспечивающихповышениеэнергетических показателей систем электроснабжения автотранспортныхсредств. Исследование принципов управления напряжением генераторнойустановки проводилось с помощью математической модели, разработанной иописанной в третьей главе диссертации.
Анализ результатов исследованийпоказывает, что наиболее перспективным для снижения расхода топлива итоксичности отработавших газов являются способы, направленные наинтеллектуальное управление напряжением генераторной установки взависимости от напряжения аккумуляторной батареи.
Например, алгоритм,снижающийрегулируемоенапряжениедо13,8Впринапряженииаккумуляторной батареи выше порогового значения, характеризующего еестепень заряженности выше 75 % и увеличивающий напряжение настройкирегулятора напряжения до (14,6 – 14,8)В, если напряжение аккумуляторной29батареинижепороговогозначения,характеризующегоеестепеньзаряженности ниже 75%. Алгоритм позволяет снизить расход топлива на (6 8)%в городских условиях эксплуатации.
Под напряжением настройкирегуляторанапряженияпонимаетсянапряжение,прикоторомограничивается напряжение генераторной установки во всем диапазонечастот вращения и тока нагрузки. Напряжение аккумуляторной батареи этонапряжение в бортовой сети при разряде аккумуляторной батареи,характеризующее ее зарядное состояние (степень заряженности).Для исследования поведения адаптивной автомобильной системыэлектроснабжениявразличныхрежимахдвиженияпорезультатамэкспериментов с помощью метода наименьших квадратов полученоуравнение,приемникахсвязывающееэлектрическойматематическоеэнергиисожиданиеразличныминапряжениянанезависимымипеременными, влияющими на работу системы.Полученное уравнение позволяет определить оптимальные значениянапряжения настройки регулятора напряжения с точки зрения срока службыаккумуляторной батареи и потребителей электрической энергии.Расчеты показывают, что для генераторных установок с частотойхолостого хода, меньшей или равной 1050 мин-1, значение оптимальнойчастоты вращения генератора на холостом ходу двигателя внутреннегосгорания составляет примерно-2200 мин-1, а для генераторных установок счастотой холостого хода более 1050 мин-1,2400 мин-1.
Полученныезначения позволяют определить передаточное отношение двигатель –генератор, которое исключит провалы напряжения в бортовой сети нахолостом ходу.Анализ воздействия уровня регулируемого напряжения на значениематематического ожидания напряжения на приемниках электрическойэнергии показывает, что зависимость Uн = f (Uр) носит линейный характер повсей поверхности факторного пространства.30С помощью разработанной методики имитационного моделированияпроведена оценка влияния различных принципов управления на расходтоплива.
Результаты исследования приведены ниже.Применение способов регулирования напряженияснижающихрегулируемое напряжение при степени заряженности аккумуляторнойбатареи, достаточной для надежного пуска двигателя внутреннего сгорания,приводит к экономии топлива от 8% до 11%.Применение системы, отключающей двигателя внутреннего сгоранияпри длительной стоянке автомобиля (система стоп - старт) дает экономиютоплива 9% - 12%.Применение отключения генератора от бортовой сети при разгонеавтомобиля снижает расход топлива на 2% - 3%.Отключениепотребителей(принизкойстепенизаряженностиаккумуляторной батареи), работа которых не связана с безопасностьюдвижения, снижает расход топлива на 2% - 3%.Анализрезультатовисследованийпоказывает,чтонаиболееперспективным для снижения расхода топлива являются способы управлениясистемой электроснабжения, направленные на управление напряжениемнастройки регулятора напряжения генераторной установки в зависимости отвеличины напряжения бортовой сети.Шестая глава посвящена разработке:-принципов,обеспечивающихоптимальноеиспользованиефункциональных свойств системы электроснабжения автотранспортногосредства;-регуляторанапряжения,обеспечивающеговыполнениеразработанного принципа.Впроцессе выполнения работы разработан принцип управлениянапряжением настройки регулятора напряжения в зависимости от степенизаряженности аккумуляторной батареи.31Для повышения топливной экономичности и как следствие улучшенияэкологических показателей системы электроснабжения при участии автораразработан новый многофункциональный регулятор напряжения ЩУ-5,использующий алгоритм автоматизированной корректировки напряжениянастройки регулятора в зависимости от напряжения в бортовой сети приразряде аккумуляторной батареи (принципы регулирования напряжения поразработанному алгоритму описаны выше).Разработанный регулятор напряжения может работать в различныхсхемах систем электроснабжения с тремя дополнительными диодами и двумясиловыми, и без них.Одним из наиболее важных преимуществ разработанного регуляторанапряжения является существенное расширение диагностических функций,особенно индикация повышенного напряжения сети, так как работа блокауправления системы впрыска топлива уже при напряжении 17,5В приводит квыходу его из строя.
Существующие регуляторы напряжения типа Я212А11Е, 361.3702 не обеспечивают индикацию повышенного напряжения.Многофункциональныйрегуляторнапряженияимеетфункциюконтроля роста нагрузки. Эта функция обеспечивает стабильную работудвигателя в режиме принудительного холостого хода и исключает ударныенагрузки на ремень привода генератора. В схему регулятора напряжениявведена защита от короткого замыкания в цепи контрольной лампы.В многофункциональном регуляторе напряжения введена и тепловаязащита, увеличивающая надежность работы генераторной установки втяжелых режимах эксплуатации при повышенной температуре окружающейсреды.
Существующие регуляторы напряжения не имеют тепловой защиты.Разработанный регулятор напряжения ЩУ - 5 внедрен в производствонаОАО“Электромодуль”,г.Молодечно,РеспубликаБеларусьиустанавливается на генераторные установки нового поколения для серийныхавтомобилей ВАЗ и КамАЗ.В заключении сформулированы основные результаты работы.32ГЛАВА 1.ОБЗОР УСТРОЙСТВ, УЛУЧШАЮЩИХТОПЛИВНУЮЭКОНОМИЧНОСТЬ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВВ настоящее время для снижения токсичности отработавших газов ирасхода топлива автотранспортных средств (АТС) применяются следующиетехнические решения:-применение электропривода (электромобили);-применениегибридногопривода(гибридныеавтотранспортныесредства);-оптимизация работы систем электрооборудования, оказывающихвлияние на расход топлива двигателя внутреннего сгорания.Наряду спреимуществами электромобилей и гибридных АТС,наиболее важными из которых являются экологические показатели иэкономичность. Однако они имеют и существенные недостатки, а именно:- малый запас хода без участия первичного двигателя;- проблемы с аккумуляторными батареями, возникающие в процессеэксплуатации и утилизации(большая величина токасаморазряда,зависимость напряжения от температуры, небольшой срок службы);- сложная конструкция гибридных автомобилей (количество узлов иагрегатов больше, чем в традиционных автомобилях);- большая масса по сравнению с АТС традиционной конструкции;- высокая стоимость и сложность ремонта.Кроме того,в противовес мнению о высокой экономичностиэлектромобилей, анализ показывает, что энергия топлива, используемого наэлектростанциях, используется для движения АТС всего 15% и менее.
Этосвязано с потерей энергии в линиях электропередачи, трансформаторах,преобразователях,зарядныхустройствахдляАБ,всамихАБ,электромашинах, а также в тормозах при отсутствии рекуперации энергии.Для сравнения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в оптимальном33режиме преобразует в механическую энергию около 40% химическойэнергии топлива. При этом не следует забывать, что суммарная мощностьдвигателейвсехавтомобилейнамногопревышаетмощностьвсехэлектростанций мира.По нашему мнению, которое основано на результатах многолетнихисследований, АТС, относящиеся к первой и второй группам, в течениебудущих 20 – 30 лет не найдут широкого распространения. Этоподтверждают и объемы производства электромобилей и гибридных АТС вмире.
Например, в 2017 году суммарный объем производства автомобилей сэлектрическим и гибридным приводом от общего объема составляет:- в Японии 16%;- в США 10%;- в странах ЕЭС 8%.Расход топлива на привод генераторной установки на современныхавтомобилях с бензиновыми двигателями в городе достигает двадцатипроцентов от общего расхода топлива. Это значение рассчитывается изследующих показателей:- удельного расхода топлива двигателем внутреннего сгорания (0,3л/квтч – 0,5 л/квтч), известные из теории конструкции и эксплуатацииавтомобиля;- КПД генераторной установки, находящегося в диапазоне от 0,4 до 0,5;- мощности приемников электрической энергии в режиме город – зима– ночь (0,4 кВт – 0,6 кВт);- средней скорости движения автомобиля, составляющая менее 22 км/чпо данным Департамента автомобильного транспорта г. Москвы;-расходатопливалегковымавтомобилемсреднегокласса,составляющим 10л –12л на 100 км.Поэтому наиболее перспективным для снижения влияния АТС наокружающую среду является оптимизация работы оборудования, влияющего34на расход топлива и токсичность отработанных газов ДВС, в частностигенераторной установки.1.1.Основные особенности электромобилей и гибридных АТСВ последние годы, производство и продажа электромобилей игибридных автомобилей переживают значительный рост, однако это неозначает полную замену АТС традиционной структуры на альтернативныеАТС.Для электромобилей это касается комплексной оценки полногожизненного цикла и WTW-анализа [2].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
