Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ путей повышения эффективности транспортных силовых установок 7
1.1. Современные тенденции развития силовых установок транспортных средств 9
1.2. Перспективы развития силовых установок гибридных автомобилей 15
1.3. Улучшения показателей гибридных СУ применением турбонаддува 23
1.4. Анализ методов улучшения приеместости и характеристики крутящего момента СУ с турбонаддувом... 29
1.5. Задачи исследования 42
Глава 2,. Расчетное исследование переходных режимов дизеля д-245 ммз, оснащенного турбокомпрессором ткр-7 44
2.1. Расчетная модель совместной работы дизеля и турбокомпрессора 44
2.2. Построение математической модели поршневого двигателя методом планируемого эксперимента 51
2.3. Моделирование совместной работы дизеля с турбокомпрессором 54
2.4. Моделирование переходного режима работы дизеля с ТКР 63
2.5. Улучшение показателей переходных процессов 70
Глава 3. Экспериментальная установка, методики обработки результатов 73
3.1. Экспериментальная установка и контрольно - измерительное оборудование 73
3.2 Методика пересчета содержания вредных веществ в отработавших газах 76
3.3. Методика оценки погрешностей иЗхМерений 79
Глава 4. Анализ резервов повышения эксплуатационной топливной экономичности транспортного средства 84
4.1 Оценка расхода топлива «сверхэкономичного» транспортного средства 84
4.2. Оценка степени повышения эксплуатационной топливной экономичности гибридного автомобиля 86-
4.3. Оценка потребной емкости аккумулирующей системы гибридного автомобиля 92
Основные выводы ,99
Список литературы 101
Приложения 110
- Перспективы развития силовых установок гибридных автомобилей
- Построение математической модели поршневого двигателя методом планируемого эксперимента
- Методика пересчета содержания вредных веществ в отработавших газах
- Оценка степени повышения эксплуатационной топливной экономичности гибридного автомобиля
Введение к работе
Двигатели внутреннего сгорания в настоящее время являются основным потребителем жидкого топлива нефтяного происхождения, оказывая существенное негативное воздействие на экологическую обстановку в мире. Повышение производительности автомобилей и тракторов в значительной степени определяется ростом их энерговооруженности, т.е. мощности двигателей, приводящих их в движение. В реальных условиях эксплуатации двигатели транспортных средств значительную часть времени работают на частичных нагрузках и переходных режимах, для которых характерны более высокие удельные расходы топлива и выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Одним из активно развивающихся направлений решения задачи повышения эксплутационнои топливной экономичности транспортных средств является создание гибридных силовых установок состоящих из поршневого двигателя, генератора, аккумулятора электрической энергии и тяговых электромоторов-генераторов. Гибридные силовые установки кроме экономии топлива и улучшения экологических показателей автотранспортных средств за счет оптимизации работы ДВС, а также рекуперации кинетической энергии транспортного средства, могут существенно снижать потери, связанные с неустановившимися режимами работы. Использование дизелей с турбонаддувом в качестве энергетической установки гибридного транспортного средства оправдано высокими исходными топливо-экономическими и массово-габаритными показателями этого типа ДВС. Однако, турбонадцуву в классическом его исполнении: лопаточные газовая турбина и компрессор, объединенные единым валом, свойственны недостатки, одним из которых является снижение удельных показателей дизеля и повышенный выброс токсичных компонентов и сажи с отработавшими газами в переходных режимах. Существует ряд методов улучшения качества протекания переходных процессов в транспортных дизелях с турбонаддувом, одним из которых является применение турбокомпрессоров с обратимым электроприводом ротора. Этот
метод может быть успешно реализован в гибридной силовой установке, в которой изначально существуют внутренние энергопотоки высокой интенсивности. Способ в настоящее время мало изучен, однако, успехи в развитии и все более широкое применение электро-исполнительных и электронных управляющих устройств в двигателях внутреннего сгорания, делают его исследование, в особенности с учетом применения на дизеле входящем в состав гибридной транспортной силовой установки, актуальным.
Целью исследования являлось исследование параметров гибридной дизель-электрической силовой установки с обратимым электроприводом ротора турбокомпрессора дизеля и поиск путей повышения ее топливо-экономических и экологических показателей.
В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Экспериментальная часть работы построена на данных полученных на испытательном стенде с дизелем Д-245 (4ЧН 11/12,5), которые обрабатывались, в том числе и с применением математического аппарата метода планируемого эксперимента. Полученные экспериментальные данные использовались для математического моделирования работы дизеля в составе гибридной силовой установки транспортного средства при его движении в условиях типового ездового цикла.
Научная новизна проведенной работы состоит в создании математических моделей для анализа работы дизеля с турбонаддувом в составе гибридной силовой установки транспортного средства при его движении в соответствии с задаваемым ездовым циклом, для оценки величины циркуляции энергопотоков внутри силовой установки и их оптимизации с учетом реальных режимов эксплуатации, минимизации эксплутационного расхода топлива и выбросов вредных веществ, для оценки влияния применения обратимого электропривода ротора ТКР на качество переходных процессов в силовой установке, предложенных экологическом и эффективном критериях качества переходных процессов в турбокомпрессоре.
Практическая значимость работы заключается в разработке методик и компьютерных программ для оценки влияния реальных режимов эксплуатации на параметры силовой установки по топливной экономичности и токсичности отработавших газов и оценки влияния качества переходных процессов при применении обратимого электропривода ротора турбокомпрессора комбинированного дизеля в составе гибридной силовой установки автотранспортного средства, конкретных рекомендациях по выбору параметров накопителя энергии гибридной силовой установки и мощности обратимого электропривода ротора турбокомпрессора.
Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивалась применением поверенных контрольно-измерительных приборов, проведенном в работе анализе погрешностей измерения и обработки экспериментальных данных. Математическое моделирование осуществлялось на основе фундаментальных понятий и уравнений, а также общепринятых подходов к описанию исследуемых процессов на основе учета основных влияющих факторов.
Основные положения, выводы и рекомендации диссертации используются в учебном процессе на кафедре комбинированных ДВС РУДН.
Диссертационная работа заслушана и одобрена на заседании кафедры комбинированные ДВС Российского Университета Дружбы Народов в октябре 2004 г. Материалы, включенные в диссертацию, были представлены на X Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы управления качеством производства и эксплуатации автотракторных средств» во ВлГУ (г. Владимир, 2004 г.), на 39 научной конференции РУДН «Актуальные проблемы теории и практики инженерных исследований» (г. Москва, 2003 г.), на 40 научной конференции РУДН «Современные инженерные технологии» (г. Москва, 2004 г.).
Перспективы развития силовых установок гибридных автомобилей
Под гибридной силовой установкой автомобиля в настоящее время понимают силовой агрегат, объединяющий в одно целое традиционный поршневой двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, аккумулятор электроэнергии, приводные электродвигатели и единую систему микропроцессорного управления [11, 54, 61, 66, 75, 78, 79].
Данные по автомобилям с гибридными СУ дают следующие значения топливной экономичности. Так General Motors заявляет о 30% снижении эксплуатационного расхода топлива подготавливаемыми к производству гибридными автомобилями. Компания Toyota представляя серийный мини-вэн Estima с гибридной бензиново-электрической силовой установкой, утверждает, что благодаря ее использованию, экономичность автомобиля выросла на 180 процентов, а токсичность выхлопа снизилась на 65 процентов. Модель Honda Insight с трехцилиндровым бензиновым двигателем рабочим объемом около 1 л, работающим при постоянной частоте вращения коленчатого вала 1500 мин (в зоне минимального удельного расхода топлива) чрезвычайно экономична. Расход топлива также снижается за счет того, что ДВС полностью отключается, когда выжимается сцепление или происходит переключение на первую передачу, а электродвигатель отдает батарее энергию торможения, подзаряжая ее.
По данным американское агентства по защите окружающей среды первые две строчки в рейтинге наиболее экономичных автомобилей 2001 модельного года занимают автомобили с гибридными СУ Honda Insight (3,8/3,5 л/100 км в городе и на шоссе, соответственно) и Toyota Prius (4,5/4,2 л/100 км). Новая модель Prius, выпускаемая с осени 2003 года, как утверждается, будет на 50% мощнее предыдущей и на 15% эффективнее в использовании топлива (заявлено, что автомобиль будет проезжать 36 км на литре бензина).
Первый гибридный автомобиль современной концепции запустила в производство Toyota в декабре 1997 года [53]. И если на конец марта 2002 года компанией было продано около 103 гибридных автомобилей, то в настоящее время общие объемы продаж автомобилей Toyota с гибридными двигателями превышают 120 тысяч автомобилей. Как сообщают представители Toyota, в планы компании входит увеличение уже к 2005 году объемов производства автомобилей этого типа до 300 тысяч в год, что в 10 раз больше, чем было выпущено в 2000 году. Модель Prius продается в более чем 20 странах мира. Компания Toyota начинает сборку гибридных автомобилей Prius на совместном предприятии в Китае. После удачного запуска в производство Prius производственная линия гибридных автомобилей Toyota значительно расширилась, пополнившись такими моделями, как Estima Hybrid, которая появилась в июне 2001 года, «гибридная» версия седана Crown, появившегося следом за Estima Hybrid в августе 2001 г. На сегодняшний день доля Toyota на мировом рынке гибридных автомобилей составляет 90 процентов. Одной из последних разработок фирмы является Toyota CS&S, приводящаяся двумя двигателями. Задние колеса вращает бензиновый ДВС рабочим объемом 1,5 л, тогда как электродвигатель приводит в движение колеса передней оси. Toyota, твердо уверенна в огромном будущем гибридных СУ.
Второй крупный производитель гибридных автомобилей - Honda, выпустившая двухместный Insight и новую гибридную версию Civic у продала 13 тысяч машин с 1999 года. У модели Insight это - трехцилиндровый бензиновый двигатель объемом 997 кубических сантиметров. Он работает в постоянном режиме 1500 оборотов в минуту и поэтому чрезвычайно экономичен. Электрический двигатель, являющийся одновременно стартером и генератором, интегрирован с двигателем внутреннего сгорания, и используется при начале движения, в крейсерском режиме и при движении на подъеме. При этом электродвигатель отдает батарее энергию торможения, подзаряжая ее. Бензиновый двигатель выключается полностью, а когда выжимается сцепление и осуществляется переключение на первую передачу. Расход топлива таков, что 40 литров хватает на 1150 километров пробега автомобиля. Машина очень устойчива, потому что никелево-кадмиевая батарея весом в 20 кг расположена в центре кузова под полом. До 80 км в час машина разгоняется за 12 секунд. Субъективно двигатель объемом меньше литра ведет себя по мощностиым показателям как двигатель объемом 1,5л. Компания Honda разработала эту комбинированную двигательную установку три года назад и получила на нее 350 патентов. Затраты на создание автомобиля с гибридной СУ оказались высокими и стоимость автомобиля составляет порядка 26 тыс. долларов США. Можно сказать, что Honda пошла на смелый шаг, разработав автомобиль, который может рассчитывать на коммерческий успех и является переходной ступенью к машине будущего с высочайшими показателями по топливной экономичности и предельно низкой токсичностью отработавших газов. Интерес к данному типу силовых установок проявляет и Nissan. Согласно подписанному договору Nissan и Toyota будут сотрудничать на протяжении 10 лет ведя совместные разработки автомобилей работающих на бензине и аккумуляторах с тем, чтобы снизить себестоимость производства гибридных СУ, сократить время их сборки, и соответственно увеличить их количество автомобилей на рынке. Предполагается, что первый гибридный автомобиль Nissan появится в 2006 г. Концептуальный автомобиль Mazda MX Sport Tourer обладает гибридной силовой установкой, состоящей из обычного бензинового ДВС и электродвигателя. Четырехцилиндровый бензиновый двигатель приводит в движение все колеса и работает совместно с бесступенчатым вариатором. В городе можно отключить бензиновый двигатель и воспользоваться электромотором мощностью 40 кВт, что бы не расходовать топливо и не загрязнять окружающую среду.
Построение математической модели поршневого двигателя методом планируемого эксперимента
Рассмотрим, что происходит при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя при набросе нагрузки от холостого хода до максимальной. Рейка перемещается на упор ограничения цикловой подачи и цикловая подача, соответственно, возрастает до максимальной. Эта цикловая подача топлива, как правило, подбирается из условий обеспечения оптимального протекания рабочего процесса на установившимся режиме работы двигателя. Учитывается допустимое температурное состояние деталей камеры сгорания, ограничения по дымности отработавших газов, предельное из условий обеспечения прочности и ограничения шума максимальное давление сгорания и пр.). Однако, в рассматриваемом случае, ротор турбокомпрессора в после подачи максимальной порции топлива первый момент продолжает вращаться с частотой, соответствующей режиму холостого хода. Поэтому компрессор не обеспечивает подачу необходимого количества воздуха. Коэффициент избытка воздуха падает ниже номинального, следствием чего является ухудшение эффективности процесса сгорания, сопровождающееся падением индикаторного КПД, повышенным теплоотводом в стенки камеры сгорания и резким увеличением содержания продуктов неполного сгорания и сажи в отработавших газах.
На режиме холостого хода при п = 2200 мин степень повышения давления в компрессоре не превышает 1,02 (см. табл.2.10), а цикловая подача составляет gtmK = 12,5 мг. Впрыскивание номинальной цикловой подачи ?цкоч = 75,7 мг (соответствующей як = 1,71) при степени повышения давления имеющей место при холостом ходе (7ск = 1,02) дает по результатам моделирования рабочего цикла коэффициент избытка воздуха, равный а= 1,071 (в то время как при установившимся режиме работы а= 1,5). При увеличившейся цикловой подаче топлива возрастает энергия отработавших газов (повышается их давление рь и температура Ть). Мощность, отдаваемая турбиной, возрастает, и ее избыток идет иа увеличение частоты вращения ротора турбокомпрессора. В результате производительность компрессора увеличивается, и двигатель от цикла к циклу приближается к установившемуся режиму работы. Произведем оценку времени переходного процесса.
Для дальнейших расчетов определим некоторые характеристики компрессора ТКР. Используя экспериментальные данные из рис.2.6 получим взаимосвязь между степенью повышения давления в компрессоре и частотой вращения ротора ТКР-7 при работе двигателя при постоянной частоте вращения коленчатого вала « = 2200 мин"1 на установившихся режимах (табл.2.11). Из уравнения (2.16) на холостом ходу при лк) = 1,02 частота вращения ротора ТКР составит ПТКР \ = 23813 мин"1, а на номинальном режиме работы при Хкном =1,71 частота вращения ротора составит ЛГЛТПОМ = 80500 мин" . Принимаем момент инерции ротора ТКР-7 равным Jp = 0,00025 кг-м . Для расчета будем использовать выведенные ранее уравнения (2.3) функций рь -Доцтг,) и Ть =f(a;7rj. Задавшись значениями тгк1 = 1,02 и а\ 1,071 (частота вращения ротора ТКР соответствует холостому ходу, а коэффициент избытка воздуха - номинальной цикловой подаче), определим по уравнениям (2.3) параметры газа в конце рабочего хода ры =ДссьЯк\) и Ты =f(a\;7tK\). По уравнению (2.10) определим температуру в выпускном ресивере, а по уравнению (2.9) степень понижения давления в турбине. По уравнениям (2.14) и (2.15) найдем адиабатический КПД компрессора и турбины ТКР. Коэффициент избытка воздуха определим по Избыточная мощность (кВт) на валу турбины равна разности развиваемой турбиной и мощности потребляемой компрессором ТКР где расход воздуха и отработавших газов аппроксимированы зависимостями по данным рис.2.6 и 2.7
Крутящий момент (Н м), воздействующий на ротор ТКР при его частоте вращения «ткр (1/мин) за счет действия избыточной мощности AN (кВт), равен будет способствовать повышению частоты вращения ротора турбокомпрессора с угловым ускорением Новая угловая частота вращения ротора турбокомпрессора будет равна Зная новую частоту вращения ротора можно по зависимости (2.16) определить новое значение степени повышения давления. Далее цикл расчета повторяется, пока частота вращения ротора турбокомпрессора не составит 99% от частоты вращения на номинальном режиме работы ПТКР ком = 80500 мин"1, т.е. двигатель перейдет на установившийся режим работы. В соответствии с изложенным алгоритмом была разработана программа для персонального компьютера. Результаты расчета приведены в табл.2.13. На рис,2.11 приведена характеристика разгона ротора турбокомпрессора ТКР-7 при переходе дизеля Д-245 с режима холостого хода (п = 2200 мин ) на режим номинальной нагрузки. Ротор турбокомпрессора разгоняется за счет избыточной мощности, определяемой разностью мощности, развиваемой турбиной и мощности, потребляемой компрессором. По мере приближения частоты вращения ротора к частоте, соответствующей номинальному режиму работы, избыточная мощность уменьшается. Такое асимптотическое приближение частоты вращения ротора теоретически может происходить бесконечно долго. Поэтому принято ограничивать расчет значением, составляющим 95% или 99% от установившегося. Как видно из кривой, приведенной на рис.2. J1 условию окончания расчета при достижении 99% от ЯТКРНОМ соответствует время переходного процесса около 3,9 с, достижению - 95% от к1Кр ном- - 2,8 с. На рис.2.12 показано, как меняется значение коэффициента избытка воздуха по мере увеличения частоты вращения ротора турбокомпрессора при разгоне. В начальный момент значение коэффициента избытка воздуха минимально и значительно ниже соответствующего номинальному режиму работы двигателя. Как показывают исследования различных авторов, снижение коэффициента избытка воздуха ниже номинального значения вызывает снижение индикаторного КПД дизеля. В частности А.Л. Рихтером, предложено для определения относительного значения интегрального КПД использовать зависимость вида
Методика пересчета содержания вредных веществ в отработавших газах
В апреле 2002 г. состоялся тестовый заезд по открытой трассе нового сверх экономичного автомобиля корпорации «Фольксваген» [38]. Расход топлива составил 0,89 л на 100 км. Такой показатель был достигнут на двухместном автомобиле весом 290 кг, с одноцилиндровым дизелем номинальной мощностью 6,25 кВт. Представляет интерес оценить затраты энергии данным транспортным средства и существующие резервы снижения эксплуатационного расхода топлива. Энергия, высвобождающаяся при сгорании 0,89 л дизельного топлива марки Л с низшей удельной теплотой сгорания Яи = 43 МДж/кг и плотностью 860 кг/м , составляет около Q-33 МДж. При удельном эффективном расходе топлива 235 г/(кВт-ч), который можно рассматривать, как перспективный для такого типа дизелей (см. табл.1) эффективный КПД составит Известно, что при равномерном движении по горизонтальной дороге мощность двигателя расходуется на преодоление суммы сил: сопротивления качению и аэродинамического сопротивления воздуха. На скоростях, не превышающих 120...130 км/ч сопротивление качению с достаточной для практики точностью может считаться постоянной величиной, не зависящий от скорости движения [4]. Сила сопротивления, связанная с сопротивлением качению равна Pf=JG., (4.3) где/= 0,014 - средняя величина коэффициента сопротивления качения для асфальтового покрытия; Ga— сила тяжести автомобиля, при сухой массе автомобиля 290 кг и двух пассажирах составляющая около 4500 Н. где сх- коэффициент сопротивления воздуха, имеющий численное значение порядка 0,3 для автомобиля с аэродинамически предельно совершенным кузовом; р= 1,24 кг/м3 - плотность воздуха; Fa - лобовая площадь, для двухме-стного автомобиля может быть принята равной 1,5 м ; va - скорость автомобиля, м/с. Работа, которую должен совершить двигатель при перемещении транспортного средства на расстояние 100 км со скоростью va, равна неравенство располагаемой (4.2) и потребной (4.5) работы двигателя достигается при средней скорости движения для данного транспортного средства 13,3 м/с (47,8 км/ч), при этом от двигателя требуется средняя мощность 1,57 кВт, что составляет менее трети от номинальной мощности. Минимальные затраты энергии могут быть получены из условия va — 0 и, соответственно, Pw- 0. При этом условии двигатель совершает работу 5,99 МДж, а путевой расход топлива составил бы предельно малую величину, порядка 0,5 л на 100 км.
Показанные результаты достаточно тривиальны, так аналогичный расчет с параметрами легкового автомобиля среднего класса: Сл- 10000 Н; сх = 0,4; Fa= 1,92 м , движущегося со скоростью 120 км/ч, дает путевой расход топлива 5,4 л на 100 км, что является для автомобиля с дизелем такого типа вполне естественным. В отличие от равномерно движущегося транспортного средства, при работе его двигателя в режимной точке с максимальным эффективным КПД, реальное ухудшение топливной экономичности происходит в связи с следующими факторами: - текущая режимная точка не совпадает с режимом максимальной топливной экономичности; - затрачиваемая энергия на ускорение транспортного средства безвозвратно теряется при торможении.
Дизель Д-245.12 ММЗ применяется не только в качестве силовой установки тракторов класса 1,5, но и на малотоннажной базовой модели грузового автомобиля ЗИЛ-5301. Автомобили, выпускаемые на основе базовой модели шасси: бортовые грузовики, фургоны, автобусы и др. предназначены для эксплуатации в городских условиях, поэтому к их силовой установке предъявляются повышенные требования по ограничению выбросов вредных веществ с отработавшими газами. Городской цикл движения характеризуется частыми сменами скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя. В данном разделе диссертации предложены расчетные методы оценки влияния переходных режимов на выбросы сажи дизелем Д-245.12 ММЗ. Известно, что энергия СУ при движении автомобиля по горизонтальной поверхности тратится на преодоление сопротивления качению, аэродинамические потери и ускорение. Городские условия движения характеризуются ограничением скоростного режима, согласно «Правилам дорожного движения» 60 км/ч, постоянными разгонами и торможениями и большой долей режимов холостого хода и частичных нагрузок В отечественной и мировой практике используется большое количество различных методик оценки эксплуатационных экономических и экологических показателей автомобилей. Методика МАДИ (ГТУ), разработанная проф. Трофименко [41, 66] позволяет производить оценку топливной экономичности и выбросов вредных веществ автомобилями с ДВС с механической или гидравлической трансмиссией в различных ездовых циклах. Программный комплекс «МВК-2002 д.ТЛІ. Московки на (ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ») [47, 48, 49] позволяет расчитать расход топлива и выбросы вредных веществ при движении автомобиля в городских условиях либо при заданной постоянной скорости. За рубежом для проектирования и доводки традиционных и перспективных гибридных автомобилей нашла применение программа, разработанная фирмой A VL (Австрия) «CRUISE» [70, 83], аналогичная программа создана в Национальной лаборатории по возобновляемым энергетическим ресурсам при Министерстве энергетики США, которая носит название «ADVISOR» (ADvanced Vehicle SimidaOR) и предназначена для расчета топливо-экономических и экологических показателей традиционных и перспективных транспортных средств [84, 85, 89]. В данной работе получила свое дальнейшее развитие методика расчета, разработанная на кафедре комбинированных ДВС РУДЫ [20, 19, 35].
Оценка степени повышения эксплуатационной топливной экономичности гибридного автомобиля
В предыдущем разделе работы оценен эксплуатационный расход топлива транспортного средства при применении гибридной силовой установки, состоящей из дизель-генератора, буферного аккумулятора и приводных электродвигателей, и показано, что он может быть значительно снижен не только за счет работы дизеля в области минимальных удельных расходов топлива нагрузочно-скоростной характеристики, но и за счет рекуперации кинетической энергии автомобиля во время торможения. В данной разделе приводится методика и результаты более точной оценки резервов снижения эксплуатационного расхода топлива за счет рекуперации, с учетом режимов реального движения транспортного средства, то есть, с учетом потерь в трансмиссии, на аэродинамическое сопротивление и трение качения.
Существует большое число стандартов на испытания ДБ С в составе транспортных средств, учитывающих специфику их движения. Созданная методика предусматривает возможность использования любого из этих циклов испытаний. Нами был выбран Европейский цикл ECE+EUDC Driving Cycle, характер изменения скорости во время его выполнения приведен рис,4.3. Цикл представляет собой динамику движения транспортного средства в функции времени. Использовался вариант цикла с ограничением по максимальной скорости 90 км/ч. Для определения режимов работы силовой установки транспортного средства требуется рассмотреть тяговый баланс автомобиля. Для конкретизации выводов и рекомендаций было рассмотрено движение автобуса ЗИЛ-3250 на базе малотоннажного городского автомобиля ЗИЛ-5301. В табл.4.4 приведены необходимые для расчета характеристики автобуса. Известно, что сопротивление движению транспортного средства складывается из сопротивления качению, аэродинамического сопротивления и сопротивления, связанного с преодолением силы инерции. (4.11) Частота вращения коленчатого вала двигателя для заданной скорости движения транспортного средства на к-й передаче равна Стратегия переключения передач состояла в том, что при разгоне переход на повышенную передачу осуществляется при достижении двигателем номинальной частоты вращения коленчатого вала. Текущая скорость Уи ускорение J определялось обработкой ECE+EUDC Driving Cycle. Располагаемая мощность двигателя для заданной частоты вращения ограничивалась внешней скоростной характеристикой, аппроксимированной по экспериментальным данным выражением
В расчетной программе учитывается вероятность превышения потребной мощностью, необходимой для движения по заданному графику, располагаемой мощности двигателя. То есть, режим движения в этом случае корректировался с учетом протекания кривой крутящего момента дизеля по внешней скоростной характеристике. Текущая работа, совершаемая дизелем транспортного средства, равна При остановках и торможении принимается равенство нулю эффективной мощности дизеля.. На рис.4.3 приведена расчетная кривая работы, совершаемой двигателем с рекуперацией энергии при торможении Ар при условии 100% КПД (/;рек) устройства накопления энергии гибридной силовой установки. В этом предельном случае учет указанных факторов снижает эффект от рекуперации с 21 до 17%. В табл.4.5 приведены скорректированные данные по влиянию на эксплуатационный расход топлива КПД устройства накопления энергии силовой установки транспортного средства за счет работы дизеля в зоне хминимального расхода топлив без и с рекуперацией энергии.
При моделировании движения по циклу вычисляется время работы дизеля в каждой нагрузочно-скоростной зоне, характеризуемой соответствующей эффективной мощностью Nt у и часовым расходом топлива Gju. Суммарный расход топлива за цикл испытаний автобуса без оптимизации режима работы двигателя за счет аккумулятора гибридной системы, составил 7Т і = 2,074 кг. Тот же параметр при оптимизации режимов работы, но без рекуперации энергии торможения (и ті) приведен в табл.4.5. Там же приведены значения расхода за цикл испытаний с системой рекуперации (G TE)- Относительный расход топлива вычислялся по зависимости
