Введение к работе
Актуальность работы. В связи с ухудшением экологической обстановки в настоящее время в современном автомобилестроении прослеживается тенденция развития автомобилей с комбинированными энергетическими установками (КЭУ). Автомобили с КЭУ отличаются от традиционных наличием двух двигателей (ДВС и электрического). Интерес к таким автомобилям объясняется тем, что они обладают меньшим расходом топлива и меньшей токсичностью отработавших газов, что весьма актуально для крупных городов с большим автомобильным парком.
Возможны различные схемы КЭУ: последовательная, параллельная, дифференциальная (которую часто называют английским термином "сплит") и последовательно-параллельная, отличающиеся наличием или отсутствием механической связи ДВС и ведущих колёс автомобиля. При параллельной схеме КЭУ с приводом от разных двигателей на разные оси при переходе с работы от одного двигателя на работу от другого у автомобиля неизбежно меняется тип привода, что может негативно сказаться на его устойчивости и управляемости. Другой особенностью этой схемы является возможность качения колёс одной оси автомобиля в тяговом режиме, а другой - в тормозном. Вопросы влияния изменения типа привода автомобиля в процессе движения на устойчивость и управляемость на текущий момент не изучены.
В связи с вышеизложенным работа, направленная на исследование влияния изменения типа привода в процессе движения автомобиля на его устойчивость и управляемость, является актуальной.
Целью работы является разработка методики исследования устойчивости и управляемости и выбора рационального алгоритма управления КЭУ автомобиля при смене привода в процессе движения.
Объект исследования - легковой автомобиль 4x4 с комбинированной энергетической установкой параллельной схемы, созданный на кафедре "Автомобили" МГТУ "МАМИ" на базе УАЗ - 3153.
Методы исследования. В основу теоретических исследований положены методы математического моделирования, теоретической механики, численные методы математического анализа. Практические исследования включали методы проведения и обработки результатов стендовых и дорожных экспериментов. Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана математическая модель движения автомобиля, позволяющая учитывать изменение типа привода в процессе движения, изучить поведение автомобиля при внезапном изменении типа привода с учётом рекуперации энергии ДВС, и
определить режимы движения, критические с точки зрения устойчивости и управляемости;
разработан алгоритм расчёта показателей устойчивости и управляемости автомобиля при изменении типа привода в процессе движения;
установлено влияние смены привода автомобиля в процессе движения на устойчивость и управляемость;
выявлены режимы изменения привода в процессе движения, приводящие к потере устойчивости и управляемости.
Практическая ценность. Разработана методика, предназначенная для решения задач, связанных с созданием законов управления автомобилями с КЭУ на начальной стадии разработки, основанная на критериях управляемости и устойчивости автомобиля. Методика включает ряд математических моделей и алгоритмов, реализованных в виде прикладного программного обеспечения, и может быть использована автомобильными предприятиями и НИИ, как на стадии проектирования, так и при доводке существующих образцов. Выполнены расчёты, на основании которых сформулированы рекомендации для создания рационального алгоритма управления КЭУ автомобиля.
Реализация работы. Разработанная математическая модель движения автомобиля с учётом смены привода, методика расчёта показателей устойчивости и управляемости автомобиля при изменении типа привода в процессе движениия, а также созданное на её основе программное обеспечение, переданы в опытную эксплуатацию ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ" и используются при разработке законов управления автомобилями с изменяемой в процессе движения схемой привода. Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре "Автомобили" МГТУ "МАМИ", в Научно-образовательном центре "Автомобили с гибридными силовыми установками". Апробация работы. Диссертационная работа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры "Автомобили" МГТУ "МАМИ". Основные положения диссертации обсуждались на 5-ти научно-технических конференциях, проходивших в ТГУ, НИЦИАМТ ФГУП "НАМИ", МГТУ "МАМИ" в 2002 - 2009 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе один патент на изобретение, два патента на полезную модель, одно свидетельство об отраслевой регистрации разработки.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, раздела основных результатов и выводов, библиографического перечня и приложений. Работа
изложена на 175 страницах текста, содержит 83 рисунка, 22 таблицы, библиографический список из 198 наименований, 2 приложения.
