Введение к работе
Актуальность темы. Уровень автомобилизации в России развивается опережающими темпами по сравнению с транспортной инфраструктурой. Подавляющее число легковых автомобилей эксплуатируется в условиях города, где отставание в строительстве новых гаражей, теплых стоянок, расширении и совершенствовании дорожной сети особенно ощутимо. Кроме того, большинство владельцев автомобилей вынуждены парковать их на улице, что в условиях Северных регионов в зимний период времени создает дополнительные проблемы, связанные с тепловой подготовкой перед поездкой. Население крупных городов нашей страны вынуждено учитывать заторы и затруднения движения в часы пик при планировании перемещений с помощью автомобильного транспорта. Для того чтобы повысить эффективность использования автомобилей в этих условиях, необходимо прогнозировать значения показателей их эксплуатационных свойств с учетом отмеченных факторов. До настоящего времени в России не существует официальной методики разработки городских ездовых циклов движения автомобилей, хотя во всем мире стандартные городские ездовые циклы широко используются для оценки экологических свойств и топливной экономичности автомобилей в условиях приближенных к реальным условиям движения в городе. С другой стороны, важной задачей является совершенствование методов оценки топливной экономичности автомобилей с использованием стандартных ездовых циклов. Действующая методика определения базовых норм расхода топлива предусматривает моделирование расхода топлива при имитации движения автомобиля по городскому и магистральному циклам. Однако все действующие в России ГОСТы предусматривают определение расхода топлива при положительной температуре окружающего воздуха, хотя за рубежом, например, в США в качестве официальных при оценке топливной экономичности автомобилей приняты ездовые циклы, которые выполняются при более низкой, по сравнению с ранее используемой при подобных измерениях температуре воздуха (6,7 С). Однако проблема влияния низкой температуры воздуха на структуру и характеристики ездового цикла, а также расход топлива при движении по такому циклу требует дополнительных исследований.
Таким образом, работа, направленная на получение имитационной модели процесса расхода топлива автомобилем в городских условиях, воспроизводимых с помощью ездовых циклов при низких температурах воздуха, а также методика получения типичных городских циклов максимально точно соответствующих реальным условиям движения в городе является актуальной.
Данная работа выполнена в рамках тематики госбюджетных научно-исследовательских работ Тюменского государственного нефтегазового университета.
Целью исследования является экономия топлива при эксплуатации автомобилей за счет дифференцированного корректирования норм его рас-
хода на основе моделирования типичных городских ездовых циклов в условиях низких температур воздуха.
Объектом исследования является процесс изменения температуры охлаждающей жидкости и расхода топлива двигателем автомобиля, эксплуатируемого в городских условиях при низких температурах окружающей среды, а предметом исследования - этот процесс применительно к легковым автомобилям различных марок и моделей, оснащенных бензиновыми двигателями с распределенным впрыском.
Методологической основой исследования служат системный подход и анализ, а его теоретической основой - теория вероятностей, математическая статистика, кластерный анализ и теория распознавания образов.
Научная новизна работы заключается в том, что:
установлены закономерности формирования типичного городского ездового цикла в условиях низких температур окружающего воздуха;
разработана методика получения таких циклов с учетом характерных для города условий эксплуатации;
разработаны алгоритмы автоматизированного моделирования городских ездовых циклов;
установлены закономерности изменения показателей работы двигателя (оборотного расхода топлива, приращения температуры за один оборот коленчатого вала) от режимов его работы, температуры охлаждающей жидкости и окружающего воздуха;
разработана имитационная модель процесса расхода топлива автомобилем при движении по типичному ездовому циклу зимой.
Практическая ценность работы. Использование результатов исследования позволяет повысить эффективность эксплуатации автомобилей на основе оценки времени передвижения и затрат, связанных с поездкой в городе зимой, а также разработки дифференцированных норм расхода топлива.
На защиту выносятся:
закономерности формирования типичного городского ездового цикла движения при эксплуатации автомобилей в городе при низких температурах воздуха;
методика получения типичного ездового цикла автомобиля с учетом особенностей эксплуатации автомобилей в городе и условий их хранения в межсменное время;
аналитические, логические модели и алгоритмы, используемые при получении типичных ездовых циклов в городских условиях;
имитационная модель расхода топлива при движении автомобиля по ездовому циклу в условиях низких температур;
математические и логические зависимости, входящие в имитационную модель;
пути практического использования результатов исследования, в том числе номограммы для определения продолжительности прогрева автомо-
билей в зимний период времени и дифференцированные нормы расхода топлива.
Реализация результатов работы. На основе результатов исследований получены дифференцированные нормы расхода топлива, для ряда марок и моделей легковых автомобилей, в том числе и не имеющих официально утверждённой базовой нормы. Методики и модели, полученные в работе, используется в учебном процессе ТюмГНГУ при подготовке инженеров автомобильного транспорта.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены, обсуждены и одобрены на региональной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (г. Тюмень, 2007 г.), международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (г. Тюмень, 2007 г.), научно-практической конференции «Транспортный комплекс» (г. Тюмень, 2008, 2010 гг.), заседаниях кафедры эксплуатации автомобильного транспорта Тюменского государственного нефтегазового университета (2008 - 2011 года). По результатам работы выполнены две научно-исследовательские работы в рамках хоздоговорных НИР.
Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 13 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы (122 наименований) и 5 приложений. Работа содержит 144 страницы текста без приложений, 68 рисунков и 34 таблицы.
