автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Разработка методики расчета базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы для легкового автомобиля

На правах рукописи

Лазарева Анна Николаевна

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА БАЗОВЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ДЛЯ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Специальность 0S.0S.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

Научный руководитель:

заслуженный машиностроитель РФ, доктор технических наук, профессор Умняшкин Владимир Алексеевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Фасхяев Хакимзян Амирович; кандидат технических наук, доцент Сазонов Владислав Викторович.

Ведущая организация:

ОАО «Ижевский автомобильный завод».

Защита состоится « Д. » декабря 2006 года в 14м часов на заседании диссертационного совета Д 212.065.03 в Ижевском государственном техническом университете по адресу ;Ц26069, г. Ижевск, ул. Студенческая, дом 7, Иж-ГТУ, корпус 7,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета.

Автореферат разослан «Л_» ноября 2006 г.

!

| Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Ю.В. Турыгин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из эффективных направлений повышения топливной экономичности и уменьшения выбросов токсичных веществ с отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания (ДВС) является применение в конструкциях автомобилей комбинированных (гибридных) энергетических установок (КЭУ), состоящих из теплового (карбюраторный, дизельный и др.) и электрического (ЭД) двигателей и накопителя электрической энергии. На основе КЭУ можно создавать комбинированные энергосиловые установки (КЭСУ), представляющие собой совокупность КЭУ и трансмиссии, которые позволяют более эффективно использовать электрическую и тепловую энергии при выполнении заданного объема работ, что в результате позволяет улучшить топливную экономичность на 30-50 %, уменьшить уровень шума, существенно повысить экологическую безопасность транспортных средств (на 40 % и более). С точки зрения получения наибольшей топливной экономичности наиболее рационально применять энергосиловую установку параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД.

На начальном этапе создания КЭСУ для заданного автомобиля необходимо выполнить расчет и обосновать базовые параметры и характеристики КЭСУ, к которым относятся: мощностные показатели и характеристики ДВС н ЭД, входящих в КЭСУ; количество ступеней трансмиссии; количество необходимых редукторов в трансмиссии и их передаточные числа. Эти параметры и характеристики во многом определяют тягово-скоростные свойства, топливную экономичность и экологнчность автомобиля, оборудованного КЭСУ, т.е. эффективность КЭСУ в составе автомобиля.

Решить сложную проблему научного обоснования базовых параметров и характеристик КЭСУ экспериментальными методами практически невозможно из-за большого количества материальных и временных затрат на разработку и изготовление семейства КЭСУ, на установку КЭСУ в состав автомобиля и проведение комплекса лабораторно-дорожных испытаний. Поэтому необходимо разрабатывать соответствующие методики расчета и оптимизации параметров и характеристик КЭСУ, базирующиеся на численных методах расчета показателей эксплуатационных свойств автомобилей, оборудованных КЭСУ, и на методах параметрической оптимизации конструкций. Отметим, что в настоящее время отсутствуют соответствующие методики расчета и исследования, позволяющие обоснованно выбирать конструктивные решения при создании КЭСУ в зависимости от типа автомобиля,'на котором она будет установлена, и требований, предъявляемых к его тягово-скоростным свойствам и топливной экономичное!и, что связано с малым количеством исследований автомобилей, оборудованных КЭСУ. Большинство научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИР и ОКР) по данному перспективному направлению в мировом автомобилестроении проведено за последние 10-15 лет, а первые в мире автомобили с КЭСУ стали выпускаться мелкими сериями фирмой Toyota Motor в 1997 году. Вышесказанное подтверждает важность проблемы создания

гибридных автомобилей в целом и актуальность исследований настоящей диссертационной работы в частности.

Ыець Ррссеотаиионноу работы, Исходя из состояния вопросов разработки ЮСУ для транспортных машин, тенденций и перспектив их развития для легковых автомобилей в диссертационной работе исследуются наименее изученные проблемы, связанные с разработкой новых теоретических и расчетных методов исследования КЭСУ. Кратко основную цель диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: разработка методики расчета и обоснования базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД, обеспечивающей оптимальные (наиболее рациональные) тягово-скоростные свойства и топливную экономичность гибридному автомобилю, и реализация этой методики в виде комплекса программных средств на ПЭВМ.

Задачи исследований. Сформулированная цель и проведенный анализ нерешенных проблем по теме диссертации позволили определить следующие основные задачи исследований диссертационной работы:

1. Разработать математическую модель движения гибридного автомобиля, позволяющую наиболее точно рассчитывать показатели тягово-скоростных свойств и топливной экономичности в различных условиях эксплуатации.

2. На основе обоснованной математической модели разработать алгоритмы расчета показателей тягово-скоростных свойств и топливной экономичности гибридного автомобиля.

3. Разработать методику расчета и обоснования базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы теплового и электрического двигателей, к которым относятся: внешние скоростные характеристики теплового и электрического двигателей, количество ступеней и передаточные числа трансмиссии.

4. Реализовать разработанную методику в виде комплекса программных средств на ПЭВМ.

5. Выполнить расчетные исследования для гибридных автомобилей малого и особо малого классов.

■6. Доказать адекватность разработанной математической модели движению реального гибридного автомобиля.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДОС и ЭД автомобилей малого и особо малого классов. Предметом исследования являются методики расчета, обоснования и оптимизации базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки, к которым относятся внешние скоростные характеристики ДВС и ЭД количество ступеней и передаточные числа трансмиссии.

Методы исследований. Теоретические методы исследования базируются на теориях движения н эксплуатационных свойств транспортных машин, математического моделирования и параметрической оптимизации, анализа и синтеза сложных технических систем, программирования, дифференциальных уравнений и численных методов вычислений. Расчетные исследования проведены

иа основе разработанных автором диссертации программных средств. Экспериментальные исследования выполнены с помощью специализированной контрольно-измерительной аппаратуры в соответствии с нормативными документами на проведение экспериментальных исследований тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобилей.

Постовеоность и обоснованность. Достоверность исследований обеспечена обоснованностью теоретических положений, реализацией их в конструкциях экспериментальных образцов легковых автомобилей, оборудованных КЭСУ, экспериментальной проверкой в лабораторных и дорожных условиях.

На зашшт выносятся результаты теоретических, расчетных и экспериментальных исследований гибридных легковых автомобилей малого и особо малого классов, оборудованных КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС н ЭД, включающие: динамические модели автомобиля, оборудованного КЭСУ; математические модели характерных режимов движения автомобиля с гибридной энергетической установкой и механической трансмиссией; методику расчета базовых параметров и характеристик КЭСУ параллельной компоновочной схемы; методику обоснования мощностных показателей электродвигателя «чистого» электромобиля; результаты расчетных исследований, обосновывающих базовые параметры КЭСУ для автомобиля малого и особо малого классов; результаты экспериментальных исследований созданного гибридного автомобиля малого класса.

Научная новизна. Научная новизна выполненной диссертации заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель движения автомобиля, оборудованного КЭСУ, отличающаяся от известных учетом упругодемпфирующих свойств трансмиссии и позволяющая более точно проводить расчет показателей тягово-скоростных свойств и топливной экономичности.

2. Впервые разработана комплексная методика расчета и обоснования внешних скоростных характеристик ДВС и ЭД, количества ступеней и передаточных чисел трансмиссии гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД для легкового автомобиля малого и особо малого классов.

3. Разработанная методика реализована в виде комплекса программных средств на ПЭВМ, позволяющего выполнять параметрический анализ н синтез базовых параметров КЭСУ легкового автомобиля.

4. Обоснованы наиболее рациональные базовые параметры КЭСУ для гибридного автомобиля особо малого класса (квадрнцикла).

5. Разработаны научно-обоснованные рекомендации по созданию КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД для автомобилей малого и особо малого классов.

Практическая полезность. Внедрение в практику проектирования разработанной методики, реализованной в виде комплекса программных средств, позволяет, во-первых, обоснованно выбирать базовые параметры КЭСУ параллельной компоновочной схемы, обеспечивающие автомобилю наилучшие экс-

плуатационные свойства. Во-вторых, возможность проведения исследований влияния различных конструктивных и мощности ых параметров и характеристик КЭСУ на эксплуатационные свойства автомобиля позволяет существенно сокращать сроки разработки новых конструкций и объем доводочных испытаний за счет выбора наиболее эффективных конструктивных решений, причем возможно сделать это ente на ранней стадии проектирования.

Реал/нация результатов. Разработанные теоретические положения диссертационной работы внедрены в практику проектирования и применяются при разработке новых экспериментальных конструкций гибридных автомобилей, создаваемых в ГОУ ВПО ИжГГУ и ГОУ ВПО МГГУ «МАМИ», а также в учебном процессе при подготовке дипломированных инженеров и магистров в ГОУ ВПО ИжГТУ по специальностям автомобилестроения н в учебном процессе филиала научно-образователыюю центра ГОУ ВПО МГГУ «МАМИ» «Автомобильный транспорт с гибридными силовыми установками» при ГОУ ВПОИжГ+У.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Ш Международной научно-практической конференции «Математическое моделирование в образовании, науке и производстве)* (г. Тирасполь, 2003 г.); на XV XVI Меэду народ пых ннтериет-конференниях молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения (г. Москва, института машиноведения им. A.A. Благо-нравова РАН, 2003, 2004 г,г.); на II Международной научно-практической конференции «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлсктрохимии, материаловедении и мехатронике» (г. Новочеркасск, 2003 г.); на Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Инновации в науке, технике, образовании и социальной сфере» (г. Казань, 2003 г.); на Международной научной конференции «Анализ и синтез как методы научного познания» (г. Таганрог, 2004 г.); на Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в России» (г. Кузнецк, 2004 г.); на IV Международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (г. Новочеркасск, 2004 г.); на 13-ой Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (г. Нижний Новгород, 2004 г.); на Всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ и инновационной деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений РФ «Иннов-2005» в рамках 11-ой специализированной выставки инноваций в промышленном производстве «Высокие технологии XXI века» (г. Новочеркасск, 2005 г.); на IV-oií Международной специализированной выставке «Машиностроение. Металлургия. Металлообработка - 2005» (г. Ижевск, 2005 г.); на 53-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (i'. Ижевск, 2006 г.).

Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедре ГОУ ВПО ИжГТУ «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование» н на кафедре ГОУ ВПО УдГУ «Дизайн промышленных изделий», а также на

производственно-технических совещаниях в Управлении главного конструктора и в отделе компьютерных систем и технологий ОАО «ИжАвто».

Публикации. По теме диссертации опубликована 1 монография (в соавторстве); 30 научных статей; 2 тезиса докладов; выпущено б отчетов о научно-исследовательских работах, выполненных в соответствии научно-техническими программами Министерства образования и науки России.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы (109 наименований). Общее количество страниц в диссертационной работе 154. Основная часть содержит 131 страницу текста, в том числе 19 рисунков и 18 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, определен объект исследования, проведена краткая аннотация всех глав диссертации и дается общее представление о диссертационной работе.

В первой главе проведен анализ современного состояния вопросов расчета базовых параметров и характеристик КЭСУ, анализ состояния вопросов выбора и обоснования ДВС и ЭД для комбинированной энергетической установки, общий обзор и анализ методик расчета передаточных чисел трансмиссий автомобилей. Проведенный анализ позволил сформулировать цель, теоретические и практические задачи диссертационной работы.

В настоящее время практически все автомобильные фирмы, за исключением Toyota, находятся на стадии поисковых опытно-конструкторских исследований и при создании автомобилей с КЭУ используют принцип конвертации, заменяя серийный ДВС разработанной КЭУ. На основании проведенного анализа опубликованных данных сделан вывод об актуальности выполнения исследований, направленных на создание соответствующей методики u рекомендаций по расчету и обоснованию мощностиых параметров ДВС и ЭД. Для подтверждения сказанного в табл. 1. представлено соотношение мощностей ДВС и ЭД для автомобилей с КЭУ, разработанных в мире на настоящее время, а на рис. 1, для наглядности, данные из табл. 1 представлены в графическом виде.

Все разработанные на настоящее время методики расчета передаточных чисел трансмиссия относятся к автомобилям, оборудованным тепловыми двигателями - бензиновые или дизельные. На настоящее время исследования по созданию научно-обоснованных методик расчета передаточных чисел ступенчатой трансмиссии для транспортных машин с КЭСУ практически отсутствуют.

Во второй главе разработаны математические модели динамики гибридного автомобиля, оборудованного КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС и ЭД.

Сложность обоснования составляющих КЭСУ (выбор и обоснование мощностных параметров и характеристик ДВС и ЭД, обеспечение оптимальности режимов их совместной работы, исследование динамических процессов в

КЭСУ, оптимизация параметров трансмиссии, оценка эксплуатационных свойств и т.д.) требует большого объема расчетных исследований в процессе проектироиания. Поэтому актуален вопрос разработки математических моделей, описывающих динамику автомобиля с КЭСУ на различных режимах его работы и позволяющих решать перечисленные проблемы обоснования и оптимизации конструктивных параметров н характеристик КЭСУ,

*Г»6лнци 1 - Соотношение мощностей ДИС il ЗД в составе К")У

№ Наименование гибридного автомобиля MoUlllOCTb Мощность Соотноше-

тепловою электродви- ние мощно-

двигателя, гателя. к Ut стей в про-

кВт центах

1 ИЖ-21261 «Гибрид» 20,03 10,86 64,84:35.16

2 Subaru El ten Custom 30,88 8,09 79,24 :20,76

3 Toyota I'rius 42.65 30,15 58.59:41,41

4 J londa Insight 46.32 10,00 82,24 : 17,76

5 DaimlerChrysler {Додж-Икгрелид ESX2) 55,00 14,00 79,71 :20,29

6 Citroen Xsnru Dymietive 55,15 18.38 75.00 :25,00

7 Toyota Prills (второе поколение автомобилей, выпускаемых с 2005 г.) 57,35 50,00 53.42 : 46.58

8 Honda Civic 62,50 10,00 86.21 : 13.79

9 Honda Civic Hybrid (второе поколение автомобилей, выпускаемых е 2006 г.) 69,85 15.00 82.32 ; 17,68

10 Fowl Escape HEV 73,53 33,09 68,96:31.04

M Toyota Previa (мииивзп) с турбодизелем 74.26 31.62 70.14 : 29.86

12 Fiat Multiple Hybrid Power 75.74 30,00 71,63 : 28.37

13 Toyota Previa (мипивэи) с бензиновым ЛВС 94.12 31,62 74,85:25,15

14 Audi Duo 98.00 8.30 92,19 : 7,81

15 Koleos ( Peugeo!-Ci Iroen-Renault) (соче-тшгг черты внедорожника и мимивэна) 102,94 30.00 77.43 : 22.57

16 MG IT 20011PD (Hybrid Performance Development) 112,95 28.68 79.75 : 20.25

17 Mercedes Direct Hybrid (автомобиль S-класаО 132.00 80.00 62.26 : 37,74

IS Paradi OM (Opel-Vau Khali) 166.00 24.00 87,37:12,63

19 Les us GS 450h (инедорожник) 210,29 139,71 60,08: 39,92

20 Audi Q7 (Volkswajjen-l'orsehe-Aiidi) (внедорожник) 257,35 32,00 88.94: 11.06

Современный уровень развития компьютерных систем и технологий пробует перехода на более сложные математические модели при исследовании влияния различных параметров на показатели тягово-скоростных свойств и топливной экономичности, что позволяет повысить точность расчета за с чет учета динамических процессов в различных агрегатах автомобиля. Необходимость учета упру ¡«демпфирую! них свойств трансмиссии автомобиля, процесса буксования муфты сцепления и процесса переключения передач требует рассмот-

рения семимассовоЙ математической модели движения автомобиля с КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД. В соответствии с изложенным, вся трансмиссия от КЭУ до движителя будет иметь вид, изображенный на рис. 2, н разбивается на четыре улругодемпфирующих участка; ДВС - ведущие детали муфты сцепления, находящиеся на выходном валу согласующего редуктора, соединяющего ДВС и ЭД ЭД - ведущие детали муфты сцепления; ведомые детали муфты сцепления - ведущие вращающиеся элементы коробки передач первичного вала соответствующей передачи или синхронизатора при его наличие; вращающиеся детали выходного вала коробки передач соответствующей передачи или синхронизатор - движитель машины.

Порядковый номер КЭУ

Рис. 1. Соотношение мощностей теплового (ТД) и электрического (ЭД) двигателей в составе КЭУ (порядковые номера КЭУ на рисунке соответствуют номерам в табл. 1)

Обозначения на рис. 2 следующие: и - суммарные моменты инерции вращающихся деталей соответственно ДВС и ЭД; Дрщ — суммарный момент инерции ведомых деталей муфты сцепления н согласующего редуктора; Л^ — момент инерции ведомых деталей муфты сцепления; — момент инерции вращающихся деталей коробки передач от первичного вала до синхронизатора включенной передачи; }г — момент инерции участка трансмиссии от синхронизатора включенной передачи до движителя машины; 1„ - суммарный момент инерции поступательно движущейся массы машины и вращающихся движителя; М1.Н М^ - текущие крутящие моменты соответственно ДВС и ЭД; Д|, Дг, Стр1, Сф2) Ктр1, К^ - соответственно суммарные зазоры, коэффициенты угловой жесткости и демпфирования участков трансмиссии; Д^, Д^, Ссуь С^г, К^ь Ксуг — соответственно суммарные зазоры, коэффициенты угловой жесткости и демпфирования улругодемпфирующих участков РЭУ. соединяющих ДВС и ЭД с выходным валом согласующего редуктора (с ведомыми деталями муфты

сцепления); М™,р - суммарный момент сопротивления движению автомобиля, зависящий от силы дорожного сопротивления и сопротивления воздуха.

Л..

п .

п

Рис. 2. Структурная схема динамической модели автомобиля с КЭУ и механической трансмиссией

Известно, что математическая модель движения автомобиля многоструктурная, т.е. каждый режим движения описывается своей системой дифференциальных уравнений. Режимы движения следующие: процесс трогания с места (автомобиль стоит, муфта сцепления буксует), движение с буксующей муфтой сцепления, движение с блокированной муфтой сцепления и процесс переключения передач. Для построения математических моделей движения автомобиля с КЭСУ, состоящей из параллельно работающих ДВС и ЭД и трансмиссию с двумя упругодемпфирующими участками (рнс. 2) применено уравнение Ла-гранжа второго рода:

"

где

Т - кинетическая энергия автомобиля; П - потенциальная энергия автомобил»; Ф — диссипативная функция, характеризующая уменьшение энергии с темен коо

1ем времени; О* — обобщенная сила, соответствующая к-ой обобщенной эдинатеод <}к — скорость обобщенной координаты. , В соответствии с выбранной схемой динамической модели движения гиб »идного автомобиля (рис, 2), в общем случае у машины семь степеней свобод л, однозначно определяющих ее состояние. В качестве обобщенных координат возьмем следующие независимые друг от друга параметры, число которых равно числу степеней свободы машины: <р,1в| - угол поворота вала ДВС; <рла2 — упм поворота вала ЭД; Фред — угол поворота ведущих деталей муфты сцепления, находящихся на выходном валу КЭУ; (рсц — угол поворота ведомых деталей муфты сцепления; (р™ — угол поворота вращающихся деталей коробки передач от первичного вала до синхронизатора соответствующей передачи; фг

— угол поворота вращающихся деталей главной передачи; <р, — угол поворота ведущего колеса.

По значениям кинетической и потенциальной энергий, диссипативной функции учета рассеивания энергии за счет демпфирующих свойств трансмиссии и обобщенным силам, действующим на приведенные массы уравнение Ла-гранжа позволяет записать систему уравнений, описывающую работу КЭСУ в режиме трогания гибридного автомобиля, в следующем виде: , д ЭП ЭФ

5 Ч\в1 а п

5 Фд»

д ф

8 фд»2 8

... .. д П ЭФ

мр«|- ^---

5 П

д V**

д ф 3 Ф 8 Ф„

рм

(I)

ФИ1 = <Рг1к й =0,

где:

ап

5 <?„>

8 П

д ф

дй

Сс.<«р«1 -Фреди>-°'5ЛГ> "Р"^ >0'5Д?

пР« ^ <-о.5д;у.

с^отдя-ф^р^-о.эд?) прифре1 -^¡^ >0,5д^

О ирн^-ф^^ОДЛ?

Стр1«Ч,=ы-Ф„)-0)5д1) при >0,5д,

о чш^-^йадл,

-<Ри)+0,5д1) при ф^-я»« <-0,5д,(

С1р1к<Рг - ЧУоЬ0-5*^ пРи*г>0'5Д2 0 при|ч>г-<Р,10|йО,5Д1

.Сцйифг при Фг -<РЛ <-°.5Л1.

_а_тФ_и|ксу1(фдв1-фры!ры1)при ¡ф^ -Ф^,^ > 0.5ДР

3 п

8<?са

а п

з <рг

3 Ф

К^д^-Ф^рсг)^" (Фри >

О прн^-Ф^^О.Зд?,

д Ф [Ктр,(ф(ц-фи1)при|фсц.фп1|>0,5д1

3 %» |0 при|Фси-Фш|20,5д1,

а ф

д фг

К1рг(Фг-ФЛ)пРи ¡Фг -Ф,'о[ > °>5Д1

О при[фг-фк!0^0,5д1р

ап дп . э п ■ зп „ э п

ЭФ ЭФ. ЭФ • ЭФ ЭФ

5 Фред Зфд1й^ 5Ф,в2 Эф.'

Подобным образом строятся математические модели других режимов движения автомобиля, оборудованного КЭСУ. Например, при движении автомобиля с буксующей муфтой сцепления, когда крутящий момент на ведущих колесах становится больше момента сопротивления движения автомобиля Мщяр, система дифференциальных уравнений отличается от предыдущей только последним уравнением и имеет вид;

{Первые шесть уравнении системы (1))}

м а п эф д <рк

где 8 П = д ф --д ф 5

б <р, а фг э фж э Фг 0'

В третьей главе представлены результаты разработки методики расчета, обоснования и оптимизации базовых параметров КЭСУ, а именно, внешних скоростных характеристик ДВС и ЭД и конструктивных параметров трансмиссии. Рассмотрены особенности расчета показателей топливной экономичности и тягово-скоростных свойств гибридного автомобиля, в частности, рассмотрены вопросы моделирования движения гибридного автомобиля в городском ездовом цикле. Подробно рассмотрен алгоритм создания транспортной машины, оборудованной КЭСУ,

Проведенные расчетные исследования позволили сделать следующие выводы, положенные в основу разработанной методики расчета и обоснования базовых параметров КЭСУ:

- кардинальное снижение расхода топлива и уменьшение токсичности отработавших газов может быть осуществлено за счет применения в КЭСУ маломощного ДВС, работающего в более благоприятном режиме или совсем отключаемого в некоторых режимах движения. В последнем случае движение автомобиля осуществляется за счет питания электромотора от накопителя электрической энергии;

- в КЭСУ наиболее рационально реализовать параллельную работу ДВС

и ЭД, работающего в режиме генератора или двигателя в зависимости от условий движения;

- ДВС имеет необходимые мощности на высоких частотах вращения вала для движения с большими скоростями, но обладает плохой динамикой разгона автомобиля, ЭД позволяет компенсировать этот недостаток за счет реализации высоких крутящих моментов на малых частотах вращения выходного вала КЭ-СУ. Поэтому необходимую дополнительную энергию при разгоне можно получать от накопителя энергии через ЭД, а продолжать движение с постоянными и близкими к ним скоростями (при малых ускорениях) только на ДВС. В этом случае отпадает необходимость многократного преобразования большей части энергии в сравнении с последовательной компоновочной схемой КЭСУ, и имеется возможность использовать менее мощные и материалоемкие двигатели для получения хорошей динамики разгона у автомобиля.

Рассчитанные н обоснованные для автомобиля с КЭСУ на начальном этапе проектирования параметры ДВС и ЭД используются для формулирования технического задания на разработку этих двигателей. Возможен выбор в соответствии с расчетными исследованиями приемлемых двигателей среди уже разработанных и выпускаемых в настоящее время.

После выбора или разработки ДВС и ЭД экспериментальные исследования позволяют построить семейства скоростных и нагрузочных характеристик для ДВС, а расчетно-экспериментальные исследования по управлению ЭД позволяют определить семейство скоростных характеристик для ЭД. Эти расчет-но-экспериментальные данные используются для моделирования на ПЭВМ показателей тягово-скоросгных свойств и топливной экономичности автомобиля гибридного типа с целью продолжения работ ло оптимизации параметров трансмиссии и управления работой ЭД и ДВС. Расчет оптимальных передаточных чисел трансмиссии при заданных других параметрах и характеристиках автомобиля и КЭСУ проводится по множеству показателей (частных критериев) тягово-скоросгных свойств и топливной экономичности, т.е. реализован многокритериальный подход к определению параметров КЭСУ.

Управлять работой КЭСУ должна пускорегулнрующая аппаратура ЭД и электронный блок. При этом программа управления зависит от требований к показателям экологичностн, экономичности и тягово-скоросгных свойств проектируемого автомобиля с КЭСУ. В общем случае эксплуатации автомобиля система управления желательно реалнзовывать следующие режимы движения: автомобиль движется на накопителе электрической энергии на малых скоростях; автомобиль движется на ДВС на квазнустановнвшихся режимах н при разгонах на высоких частотах вращения вала ДВС (электрическая часть энергетической установки отключена); автомобиль движется на ДВС на квазиустано-вившихся режимах и параллельно идет зарядка аккумуляторных батарей (ЭД работает в режиме генератора); разгон автомобиля на ДВС и ЭД; рекуперация энергии при торможении и замедлении (ЭД работает в режиме генератора); стоянка автомобиля.

Выполненные исследования позволили процесс расчета и обоснования

наиболее рациональных параметров и характеристик КЭСУ и управления ею формализовать, записав его в виде конечной последовательности необходимых работ для получения научно-обоснованного конструкторского решения, т.е. в виде методики, инвариантной по отношению к типу проектируемого автомобиля с КЭСУ; разработать математическую модель автомобиля, оборудованного КЭСУ; обоснованно выбрать множество частных критериев оптимальности параметров и характеристик ДВС, ЭД н трансмиссии; провести анализ априорной информации для обоснования критериальных ограничений и ограничений на оптимизируемые параметры и характеристики; разработать программные средства расчета показателей тягово-скоростных свойств и топливной экономичности (частных критериев) автомобиля с КЭСУ; реализовать на ПЭВМ многокритериальный метод поиска оптимального решения по множеству частных критериев оптимальности; рассчитать внешнюю скоростную характеристику ДВС по требованиям к показателем тягово-скоростных свойств при работе КЭСУ на высоких частотах вращения ее выходного вала; рассчитать внешнюю скоростную характеристику ЭД по расчетной внешней характеристике ДВС и по требованиям к показателям тягово-скоростных свойств при работе КЭСУ на малых и средних частотах вращения ее выходного вала; провести предварительные расчетные исследования по обоснованию логики управления КЭСУ для реализации ее в электронном блоке; провести предварительный расчет передаточных чисел трансмиссии по множеству частных критериев оптимальности; провести разработку и изготовление ДВС и ЭД с учетом расчетных внешних характеристик; провести экспериментальные исследования ДВС с целью построения многопараметрового семейства его нагрузочных характеристик; на основе анализа реальной внешней скоростной характеристики разработанного ЭД и требований к показателям тягово-скоростных свойств н топливной экономичности автомобиля разработать систему управления ЭД; в соответствии с логикой управления ЭД построить семейство его нагрузочных характеристик; провести окончательный расчет оптимальных параметров трансмиссии для разработанной КЭСУ и логики управления ею по множеству частных критериев оптимальности.

В четвертой главе представлены расчетные исследования разрабатываемых экспериментальных образцов легковых автомобилей малого и особо малого классов, В частности, рассмотрен подход и проведены расчеты мощно-стных показателей ЭД «чистого» электромобиля, оборудованного только ЭД; представлены результаты расчетов мощкостных показателей и характеристик ДВС и ЭД КЭУ, разработанной для экспериментального гибридного автомобиля на базе ИЖ-2 ] 26 «Ода»; проведен расчет и анализ особенностей расчета передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии на примере разрабатываемого гибридного автомобиля; проведено обоснование необходимости создания гибридного четырехколесного квадрицикла автомобильного типа и представлены соответствующие расчетные исследования.

Проведенный анализ ЭД показал, что применение на автомобиле только одного ЭД (чистый электромобиль) позволяет реализовать зависимость изме-

нения крутящего момента от скорости движения в соответствии с кусочно-линейной функцией ЛВС, изображенной на рис. 3. Для скоростей движения менее Vi крутящий момент ЭД брался равным ЗР| (отрезок ЛВ), для скоростей более V) сила тяги уменьшалась линейно по отрезку ВС до Р). Значение Р] соответствует скорости движения Ум«. Величина 3Pi ограничивает нежелательные высокие значения силы тока. Учитывая характер изменения крутящего момента от частоты вращения вала внешнюю скоростную характеристику ЭД можно также задать в виде экспоненты. Предположим, что ЭД может принимать максимальный крутящий момент, равный 5Р|, который при увеличении

V

частоты вращения от О до Пэд

шт тр

0,105г

, где ij,, - общее передаточное число

трансмиссии, г, — радиус качения ведущих колес в м, уменьшается до Р|. В этом

случае зависимость изменения крутящего момента ЭД

1,б0944п

П

ЭД

от частоты вращения его

где е «в 2,71828. Тогда

вала можно записать в виде: Гэд(п) ■* 5Р( е^ крутящий момент изменяется по отрезку АО до скорости движения \г, а далее по экспоненте (криволинейный отрезок 1>С). Р

Рис. 3. Зависимость вращающего момента ЭД от скорости j

'тех V автомобили

Одним из основных параметров тигово-скоростных свойств, влияющих на мощностные показатели выбираемого ЭД является максимальная скорость движения электромобиля. Максимальные скорости легковых электромобилей, созданных в последние годы, превышают 80 км/ч, а на магистральных дорогах общего пользования в нашей стране разрешена скорость движения до 90 км/ч. Поэтому наиболее рационально с точки зрения топливной экономичности вы-

бирать мощность ЭД из условия возможного длительного движения электромобиля со скоростями 85-90 км/ч. При этом электромобиль должен удовлетворять другим требованиям к тягово-скоростным свойствам (динамика разгона до заданных скоростей и на заданных участках пути разгона, преодолеваемые подъемы и др.), чтобы не создавать помех при движении в потоке другим транспортным средствам.

При создании гибридного автомобиля на базе легкового автомобиля ИЖ-2126 при условии обеспечения его максимальной скорости 90-120 км/ч мощность, подводимая к ведущим колесам, должна быть соответственно в интервале 11,49 - 23,45 кВт. Учитывая особенности внешней скоростной характеристики ЭД - высокие вращающие моменты на малых частотах вращения вала и дальнейшее быстрое уменьшение вращающего момента по экспоненте с увеличением частоты вращения, а также для обеспечения гарантированной максимальной скорости движения гибридного автомобиля при нештатных ситуациях (уменьшение запаса энергии в накопителях электрической энергии, выход из строя ЭД) и возможности двигаться на высоких установившихся скоростях (для экономии энергии накопителя) при работе только ДВС целесообразно выбирать максимальную мощность ДВС из условия обеспечения заданной максимальной скорости движения гибридного автомобиля. При этом ЭД должен обеспечивать хорошую динамику разгона.

С учетом изложенного проведен расчет внешних скоростных характеристик ДВС и ЭД, входящих в КЭУ, которые обеспечивают такие же тягово-скоростные свойства гибридному автомобилю ИЖ-2126, как и ЭД «чистого» электромобиля. Результаты расчетов представлены в табл. 2 и на рис. 4, где N1 — расчетная зависимость мощности ЭД на ведущих колесах, построенная из условия обеспечения максимальной скорости движения автомобилю ИЖ-2126 90 км/ч.

Рассчитанные таким образом на начальном этапе проектирования внешние скоростные характеристики ДВС и ЭД используются для формулирования технического задания на разработку этих двигателей. Отметим, что возможен выбор в соответствии с расчетными исследованиями приемлемых двигателей среди уже разработанных и выпускаемых в настоящее время. В качестве таких двигателей выбраны ДВС ВАЗ-1111 и ЭД ПТ-125-12 (рис. 5). Эти двигатели были выбраны за основу создания КЭСУ, которые соединены между собой согласующим редуктором с передаточным числом, равным 1,4, т.к. максимально-возможная частота вращения вала ЭД равна 8000 мин*1, а у ВАЗ-1111 — 5600 мш!"1.

У автомобиля, оборудованного КЭУ, вид внешней скоростной характеристики существенно отличается от внешней скоростной характеристики двигателя внутреннего сгорания (рис. 5). Такой характер изменения крутящего момента в зависимости от частоты вращения выходного вала КЭУ, что свойственно КЭУ, состоящей из ЭД и ДВС, существенно осложняет выбор и обоснование наиболее рациональных передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии. Проведенный анализ расчетных исследований и практика разра-

ботки КЭУ показали, что при обосновании наиболее рациональных передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии на начальном этапе создания КЭУ удобно пользоваться динамической характеристикой, представляющей собой зависимость динамического фактора автомобиля от его скорости движения. Эта характеристика наглядно показывает динамические возможности автомобиля на каждой передаче и позволяет выбирать для каждой скорости движения передачу трансмиссии, обеспечивающую наилучшие тягово-скоростные свойства гибридному автомобилю.

Таблица 2 ~ Зависимости мощностей ДВС н ЭД от скорости движения автомобиля

Ско- Мощность на коле- Мощность Мощность Мощность Мощность

рость, сах «чистого» элек- ДВС, кВт на колесах на колесах ЭД кВт

км/ч тромобиля, кВт от ДВС, кВт от ЭД, кВт

V N. № N|-N} N.

6 2,300 0,904 0,814 1,486 1,651

16 6,899 2,963 2,667 4,232 4,7«

30 11,498 5,203 4,683 6,815 7471

42 16,098 7(444 6,699 9.399 10,443

54 17,932 9,502 8,352 9,380 10,422

бб 17,418 11,198 10,078 7,340 8,156

78 15,369 12^48 и,ш 4,156 4,618

90 11,495 11.772 11,495 0,0 0,0

20

£ 15 к

£ ю

А У Л гт*

ÎÎ- N к

j ж

О (Ч О V

-на ведущих колесах - мощность ТД -мощность ЭД

5 S f- 8

Скорость движения автомобиля, км/ч

Рис. 4. Расчетные зависимости мощности на ведущих колесах, ДОС н ЭД в мвнсвмостн от скорости движения гибридного автомобиля

Для ускоренного создания экспериментального образца гибридного автомобиля выбор передаточного числа главной передачи базировался на возможности применения главной передачи, выпускаемой в настоящее время с передаточным числом 3.91 и наличии на предприятии главных передач, выпускаемых ранее с передаточными отношениями 4,22 и 4,55. За основу коробки передач взята серийная коробка передач с рядом передаточных чисел: 3,19,

1,864, 1,329, 1, 0,906. При этом рассматривалась возможность перехода на коробку передач с меньшим количеством ступеней и выбора наиболее рационального ряда передаточных чисел трансмиссии из имеющегося ряда передаточных чисел. В соответствии с расчетными данными рассмотренных вариантов коробок передач количество ступеней трансмиссии мало влияет на показатели времени разгона легкового автомобиля с КЭУ до скоростей примерно 90 км/ч. По результатам расчета можно сделать однозначно вывод, что с точки зрения тягово-скоростных свойств для исследуемого автомобиля достаточно трехступенчатой коробки передач. Переход с пятиступенчатой на трехступенчатую коробку передач позволит уменьшить материалоемкость разрабатываемой КЭСУ и облегчить управление автомобилем.

600 1600 2600 3600 4000 п, об/мин

Рис. 5. Зависимости крутящего момента ДОС ВАЗ-ПИ, ЭД ПТ-125-12 н КЭУ от частоты вращения выходного вала КЭУ

На рис. 6 представлена динамическая характеристика разработанного электромобиля, оборудованного серийными агрегатами главной передачи (]<> = 3.91) и пятиступенчатой коробкой передач (1| = 3,19, ¡2= 1>8б4,1а = 1329, ц= I, 1; = 0,806). Для получения наилучшей тяговой динамики исследуемого автомобиля необходимо переключаться с первой на вторую, со второй на третью, с третьей на четвертую и с четвертой на пятую передачи соответственно в точках

Рис.6. Зависимость динамического фактор» от скорости движения гибридного автомобиля, оборудованного пятиступенчатой коробкой передач

Динамичный разгон для исследуемого электромобиля практически невозможно реализовать без автоматических систем контроля процесса разгона и переключения передач. Это является особенностью автомобилей, оборудованных КЭУ, состоящих из ЭД и ДВС. Поэтому для получения наилучших показателей тяго во-скоростных свойств управлять гибридным автомобилем с пятиступенчатой коробкой передач будет сложно. Например, в диапазоне скоростей от 60 до 79,7 км/ч тяговые возможности автомобиля на второй передаче хуже, чем на третьей, четвертой и даже на пятой передачах. Всё это еще раз подтверждает о необходимости уменьшения количества ступеней трансмиссии.

В дальнейших расчетных исследованиях проведен сравнительный анализ двух вариантов трехступенчатых коробок передач. Первый вариант получается из серийной пятиступенчатой коробки передач путем удаления из конструкции второй и пятой передач, а во втором варианте удалены третья и пятая передачи. Соответствующие ряды передаточных чисел 1| = 3,19, ¡2= 1,329, Ь= 1 и ¡1 = 3,19, ¡2 = 1,864, ¡3= 1.По тяговым свойствам второй вариант трехступенчатой коробки передач более предпочтителен, т.к. преодолеваемые максимальные подъемы

на второй передаче для первого варианта 9,54 %, а для второго варианта -14.29 %. Первый вариант обеспечивает лучшую динамику разгона в интервале скоростей примерно от 50 до 68 км/ч, а второй вариант обеспечивает более динамичный разгон в интервале от 30 до 50 км/ч.

Передаточное число ¡о необходимо увеличивать для повышения тяговых свойств автомобиля. Если исходить из условия обеспечения автомобилю максимального преодолеваемого подъема 36 %, что является нормой для современных автомобилей, оборудованных- ДВ С, то передаточное отношение ¡о необходимо увеличить до 5,2 при передаточном числе первой передачи и = 3,19.

Проведенный анализ расчетных исследований показал, что возможно использование четырехступенчатой коробки передач. При этом четвертая передача должна выбираться из условия обеспечения хороших скоростных свойств при движении с квазнустановившимися скоростями на магистральных дорогах. Дня передаточного числа ig = 5,2 значение должно равняться 0,533. Введение в. конструкцию четвертой передачи позволит: реализовать для исследуемого автомобиля максимально возможную скорость движения 112,5 км/ч при частоте вращения выходного вала КЭУ, равной 3008 мин'1; повысить топливную экономичность и долговечность ДВС за счет работы двигателя на более экономичных частотах вращения коленчатого вала двигателя; обеспечить лучшие тяговые возможности автомобилю при движении со скоростями более 77 км/ч.

Другое эффективное направление применения КЭСУ в автомобилестроении — это создание гибридных квадрнциклов. Проведенные работы по данному направлению при поддержке грантом по фундаментальным исследованиям в области технических наук 2003-2004 г.г. Министерства образования Российской Федерации «Разработка научных основ создания конкурентоспособного автомобиля особо малого класса (квадрицикла) с гибридной энергосиловой установкой» позволили выполнить исследования, направленные на создание семейства конкурентоспособных квадрнциклов, оборудованных гибридными энергосиловыми установками, и освоение этой пока пустующей ниши в типаже транспортных средств. В качестве экспериментального образца создается четырехколесный хвадрицикл автомобильного типа L7: ненагруженная масса 400 кг без учета накопителя электрической энергии, если квадрицикл на электротяге (550 кг для квадрициклов, предназначенных для перевозки грузов); максимальная эффективная мощность — не более 15 кВт; максимальная скорость движения не ограничены.

В связи с требованиями к мощностным показателям КЭСУ квадрицикла L7 предельная мощность должна быть равна максимальной мощности ДВС, а дополнительная мощность от ЭД во всем диапазоне изменения частоты вращения его выходного вала Ыэд =15- Ыдвс» где Njbc—соответствующая мощность ДВС. В этом случае КЭСУ позволит существенно улучшить тягово-скоросгные свойства квадрицикла в сравнении с его аналогом, оборудованном только ДВС. При этом суммарная мощность энергетической установки квадрицикла будет не более 15 кВт, т.е. он будет относиться к транспортным средствам типа L7.

Для проектируемого квадрицикла с полной массой 1010 кг и максималь-

ной мощностью ДВС 15 кВг, достигаемой при частоте вращения коленчатого вала в диапазоне 5000-5500 мин'1, обосновано передаточное число трансмиссии, обеспечивающее максимально возможную скорость его движения, которое должно находиться соответственно в диапазоне от 20,б6гг до 22,75г„ где г* -радиус качения ведущих колее. Это передаточное число, обеспечивающее квадрициклу максимальную скорость движения 91,25 км, необходимо реализовать в конструкции главной передачи. Если принять среднее значения номинальной частоты вращения коленчатого вала, равное 5250 млн"1, а динамический радиус колеса г., = 0,3 м, то передаточное число главной передачи будет равно ¡о « 6,5115.

В целом по результатам теоретических и расчетных исследований гибридного киадрнцикла автомобильного типа Ь? можно сделать следующие выводы:

1. Применение в конструкции квадриинкла гибридной эисргосиловой установки позволит получить совокупность эксплуатационных свойств, которые отсутствуют у выпускаемых в настоящее время транспортных средств.

2. Для квадрицикла типа Ь; с КЭУ наиболее рациональное количество ступеней трансмиссии равно трем, В этом случае динамика разгона будет не хуже чем с четырех- и пятиступенчатыми коробками передач при уменьшении материалоемкости конструкции н облегчении управления квадрициклом и процессе движения.

3. Квадриникл типа Ь? с КЭУ будет иметь максимальную скорость движения на ровном горизонтальном участке пути движения не менее 90 км/ч. В зависимости от загруженности квдрицикла время разгона до 60 км/ч будет находиться в диапазоне примерно от 14 до 18 секунд.

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований, доказана адекватность разработанных математических моделей движению реальных гибридных автомобилей с КЭУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД, рассмотрена конструкция экспериментального гибридного автомобиля, выполненного на базе легкового автомобиля ИЖ-2126 «Ода».

Для исключения отклонений в исходных данных, которые могут повлиять на правильность вывода об адекватности разработанной математической модели, исходные данные расчета (конструктивные параметры гибридного автомобиля в целом и КЭСУ, нагрузочные и скоростные характеристики ДВС и ЭД КЭУ и др.) снимались с реального автомобиля. Затем сравнивались результаты расчетных исследований, выполненных на основе этих данных, с результатами экспериментальных исследований данного гибридного автомобиля. Результаты такого сравнения для гибридного легкового автомобиля ИЖ-2126 «Ода», оборудованного ДВС ВАЗ-П 11 и ЭД - ГП-125-12 и подтверждающие достаточно высокую степень точности расчетных данных, представлены в табл. 3,

Время раз]'она с места с переключением передач до заданных скоростей 40, 60, 80 н 90 км/ч определялось с помощью аппаратуры «Ре15с1сг К-8» (Германия), состоящей из «пятого» испытательного колеса с генератором импуль-

сов для преобразования параметров движения в электронные импульсы и измерительно-регистрирующего блока с цифровой индикацией скорости движения, расстояния и времени. Дискретность отсчета пройденного пути, времени и скорости движения равна соответственно 0,1 м, 0,1 с и 0,1 км/ч.

Таблица 3 - Экспериментальные н расчетные значении некоторых показателей скоростных свойств гибридного (штомобвля ИЖ-2126

Наименование показателя Объект исследования: гибридный автомобиль ИЖ-2126 с передаточными числами коробки передач

¡1 = 3,19, Ь" 1,329,1э = 1 ¡1 = 3,19, ¡2-1,864. Ь=1

Расчет Эксперимент Расчет Эксперимент

1, Время разгона в секундах до заданных скоростей, км/ч: 40 60 80 90 7,579 14,697 27,383 38.428 7,7 14,9 27,9 39,5 6,979 15,420 27,438 38.482 7,3 15,9 28,2 39,5

2. Время разгона в интервале скоростей от 60 до 90 км/ч 23,731 24.6 23,062 23.6

3. Максимально возможная скорость движения, км/ч 99,6 94,7 99,6 94,7

Лабораторные испытания гибридного легкового автомобиля проводились в испытательных службах главного конструктора ОАО «ИжАвто» и лабораториях ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет» в течении 2005-2006 г.г. Лабораторно-дорожные н пробеговые испытания проводились в летнее время по дорогам общего пользования в Удмуртской республике. Скоростной режим при про беговых испытаниях выдерживался в соответствии с требованиями правил дорожного движения.

Внешний вид разработанной КЭУ, состоящей из ДВС ВАЗ-1111 и ЭД ПТ-125-12, представлен иа рис. 7, а ее размещение в моторном отсеке автомобиля ИЖ-2126 - на рис. 8.

Показатель расхода топлива гибридного автомобиля ИЖ-2126 «Ода» в городском ездовом цикле на динамометрическом стенде с беговыми барабанами на 26,2 % меньше в сравнении со значением расхода топлива автомобилем, оборудованном штатным ДВС. Улучшение топливной экономичности на 24-32 % по показателю эксплуатационного расхода топлива подтвердили проведенные пробеговые испытания по городским и магистральным дорогам общего пользования Удмуртской республики. При этом автомобиль обладает хорошей динамикой разгона и не создает помех в транспортных потоках.

Испытания на токсичность проведены в 2005 г. на тормозном стенде с беговыми барабанами фирмы «Шейк» (Германия). Выбросы вредных веществ в отработавших газах определялись с использованием газоанализатора МЕХА 2200 фирмы Хориба (Япония) по методике ОСТ 37.001.054-86 и ГОСТ 17.2.2.03-87.

Автомобиль, оборудованный КЭУ, полностью обеспечивает выполнение норм ЕВРО-2 и выполнение норм ЕВРО-3 по выбросам СО. Это объясняется тем, что работа ДВС облегчается работой параллельно включенного ЭД По сутсст-вующим стандартам нормы токсичности не зависят от величины рабочего объема двигателя и легче выполняются для автомобилей с бензиновыми двигателями небольшого объема. Общие выбросы в ат мосферу токсичных составляющих с ^работавшими газами в сравнении с серийными автомобилями ИЖ-2126 «Ода» уменьшаются примерно на 35-40 %.

Рис. 8. Рипмсшсние комбинирован ной энср> етичтской установки в моторном отсскс автомобиля ИЖ-2126 «Од«»

Расход топлива в городском режиме движения определялся в г. Ижевске на специальном маршруте, выбранном испытателями ОАО «ИжАвто» для испытаний опытных образцов автомобилей. Этот маршрут имеет протяженность 40 км и включает в себя улицы с наиболее интенсивным движением транспорта, большим количеством светофоров, подъемов и спусков. Заезды автомобилей ИЖ-2126 с КЭУ и серийным двигателем проводились троекратно и одновременно, т.е. время в пути и средняя скорость движения для каждого заезда были практически одинаковыми. Результаты испытаний приведены в табл. 4. В среднем экономия топлива составила более 27 %.

Таблица 4 — Результаты дорожных ■спытяинй л городских условиях автомобилей

ИЖ-21М «От» с различными энергетическими у станочками

№ заезда Длина трассы, км Время в пути, мин Средняя скорость движения, км/ч Эксплуатационный расход топлива автомобиля ИЖ-2126 «Ода» в городских условиях, л/100 км

с КЭСУ с серийным две

1 40 83 28,92 6,4 8,9

2 40 87 27,59 6,7 9,1

3 40 81 29,63 6,3 8.7

Наряду с достаточно хорошими результатами, полученными на экспериментальных образцах автомобилей, проведенные работы по созданию КЭСУ позволили выявить ряд проблем, которые необходимо решить при доведении разработанных конструкций до серийного производства: создание (проектирование, конструирование, разработка технологической оснастки и производство) специального эффективного электродвигателя переменного тока, предназначенного для работы в составе КЭУ автомобилей, т.к. в настоящее время подобные электродвигатели в нашей стране не производятся; создание элементной базы и специализированных фирм по разработке и производству электронных систем управления работой КЭСУ в составе автомобиля; разработка и организация производства более эффективных накопителей электрической энергии в электрохимической промышленности, подобных накопителям, используемым иностранными фирмами, например, никель-ридридные, никель-кадмиевые аккумуляторные батареи и т.п.; разработка специальной конструкции автомобиля, оборудованного КЭСУ (кузов, шасси и др.); создание специального маломощного экономичного двигателя с расчетными мощностными параметрами и характеристиками; привлечение государственных органов для координации в рамках страны и поддержки данного перспективного направления (такая поддержка осуществляется во многих странах, например, Япония, США и др.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Для учета влияния упругодемпфирующих свойств трансмиссии на динамику движения заднеприводного гибридного автомобиля с механической ступенчатой коробкой передач при параллельной компоновке ДВС и ЭД, соединенных между собой согласующим редуктором, достаточно применить се-мнмассовую математическую модель движения с четырьмя упругодемпфн-рующими участками.

2. В КЭСУ с точки зрения повышения топливной экономичности наиболее рационально реализовать параллельную работу маломощного ДВС и ЭД работающего в режиме генератора или двигателя в зависимости от условий движения. ДВС имеет необходимые мощности на высоких частотах вращения вала для движения с большими скоростями, но обладает плохой динамикой разгона автомобиля. ЭД позволяет компенсировать этот недостаток за счет реализации высоких крутящих моментов на малых частотах вращения выходного вала КЭСУ. Поэтому необходимую дополнительную энергию при разгоне можно получать от нахопителя энергии через ЭД а продолжать движение с постоянными и близкими к ним скоростями (при малых ускорениях) только на ДВС.

3. Разработанная методика расчета базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы для легкового автомобиля позволяет выполнить расчет, обоснование и оптимизацию базовых параметров и характеристик КЭСУ (внешние скоростные характеристики ДВС и ЭД количество ступеней и передаточные числа трансмиссии) по множеству показателей тягово-скоростных свойств и топливной экономичности, которые рассматриваются как частные критерии оптимальности,

4. Внешняя скоростная характеристика КЭУ существенно отличается от внешней скоростной характеристики ДВС из-за высоких крутящих моментов ЭД на малых частотах вращения его вала, которые быстро уменьшаются при переходе в зону высоких частот вращения. Такой характер изменения крутящего момента существенно осложняет выбор и обоснование наиболее рациональных передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии. На начальном этапе создания КЭСУ динамическая характеристика, представляющая собой зависимость динамического фактора автомобиля от его скорости движения, позволяет выбирать для каждой скорости движения передачу трансмиссии, обеспечивающую наилучшие тягово-скоростные свойства гибридному автомобилю.

5. Из-за особенностей внешней скоростной характеристики КЭУ динамичный разгон (разгон за минимально-возможное время) гибридного автомобиля, оборудованного КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС и ЭД практически невозможно реализовать без автоматических систем контроля процесса разгона н переключения передач. -

6. При1 создании гибридного легкового автомобиля массой от 800 до 1100 кг, оборудованного КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС и ЭД достаточно трехступенчатой коробки передач. Переход на трехступенчатую

коробку передач позволит, во-первых, уменьшить материалоемкость разрабатываемой КЭСУ, во-вторых, облегчить управление автомобилем.

7. При создании гибридного квадрнцикла автомобильного типа класса Ь?, оборудованного КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС н ЭД, ограничение на мощность ЭД во всем диапазоне изменения частоты вращения выходного вала КЭУ определяется в соответствии с формулой Ыэд =15— Ыдвс, где Ыдвс — соответствующая мощность ДВС. В этом случае КЭСУ позволит существенно улучшить тягово-скоростные свойства квадрнцикла в сравнении с его аналогом, оборудованном только ДВС. При этом суммарная мощность энергетической установки квадрнцикла будет не более 15 кВт, т.е. он будет относиться к транспортным средствам типа Ьт.

8. Результаты расчетных значений показателей тягово-скоростных свойств по разработанным математическим моделям движения гибридного автомобиля отличаются от экспериментальных значений не более чем на 4,6 %. Это говорит о достаточно высокой степени адекватности разработанных программных средств, а следовательно н математических моделей движению реальных гибридных автомобилей.

9. На реальных гибридных автомобилях показано, что применение в конструкциях легковых автомобилей КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС и ЭД позволяет в сравнении с автомобилями, оборудованными штатными ДВС, улучшить топливную экономичность до 30 % практически без изменения конструкции автомобиля-носителя КЭСУ н уменьшить общие выбросы в атмосферу токсичных составляющих с отработавшими газами на 35-40 %.

10. Результаты диссертационной работы были использованы при выполнении научно-исследовательских и опьгшо-конструкгорских работ в соответствии:

- с подпрограммой «Транспорт» научно-технической программы Ми-нобрнауки РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки н техники» (2004 - 2005 г.г.);

- с грантом по фундаментальным исследованиям в области технических наук Минобрнауки РФ (2003 - 2004 г.г.);

- с аналитической ведомственной целевой программой Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)».

Основное научные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Филькина (Лазарева) А.Н., Фнлькнн Н.М. Алгоритм управления электромеханическим приводом гибридного автомобиля// Материалы П Международной научно-практической конференции «Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимни, материаловедении и мехатроинке». - В 2-х частях, - Часть 2. - Новочеркасск; ЮРГТУ, 2003. -С. 52-54.

2 Филькина (Лазарева) А.Н. Численное моделирование движения автомобиля в городском н магистральном ездовых шмелях// Материалы Юбилейной XV Международной Ивтер-нет-конферекцнн молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения,— М.: Институт машиноведения им. А-А. Благовравоаа РАН, 2003.

3. Филькина (Лазарева) А.Н. Основные направления улучшения тошшвно-скоростных

свойств легкового автомобиля// Материалы Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Инновации в науке, технике, образовании и сошальной сфере». - Казань: Издательство «Экоиентр», 2003. - С. 125.

4. Филькина (Лазарева) А.И. О проблеме параметрического синтеза энергоенловой установки транспортной машины// Материалы Международной научной конференции «Анализ и синтез как методы научного познания», - В 4-х частях. - Часть 2 «Анализ я синтез: естественные и технические науки». - Таганрог: ТГРУ, 2004, — С. 63-64.

5. Филышва (Лазарева) А.Н. Проект создания ккадрицихла с гибридной энергосиловой установкой// Современные наукоемкие технологии. -2004, — № 2. — С, 184-185,

6. Умняшкин В.А., Филькина (Лазарева) А.Н. Проблемы шразнеиш окружающей среды автомобильным транспортом и некоторые возможные пути их решения// Сборник научных трудов «Проектно-технологическне н социально-экономические Аспекты современного производства». - Ижевск: Издательство Института экономики УрО РАН, 2004. - С. 43-47.

7. Филькина (Лазарева) А.Н. Обоснование необходимости создания н серийного производства гибридного микролитражного автомобиля// Материалы Межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в России». — Выпуск 2. - Кузнецк: КИИУТ, 2004. - С. 413-415.

8. Умняшкии В.А., Филькина (Лазарева) АН., Ившнн К.С., С кубе Д.В. Автомобили особо малого класса (квадрнцнклы) с гибридной энергосиловой установкой/ Под общ. ред. В.А. Умняшкина. - Ижевск: Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. -138 с.

9. Филышна (Лазарева) АЛ. Методика расчета параметре« гибридной энергоенловой установки легкового автомобиля// Труды Международной научно-технической конференции «Современные информационные технологии». - Пенза: Пензенский технологический институт, 2004. - С. 35.

10. Филькина (Лазарева) АН. Энергетический подход к проблеме обоснования основных составляющих гибридной энергоенловой установки автомобиля// Материалы IV Международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства». - В 4-х частях, - Часть 4. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. - С. 41-42.

11. Филькина (Лазарева) А.Н. Создание гибридных автомобилей как одно из направлений решения проблем экологии крупных городов// Успехи современного естествознании. — 2004, - Я» 11.-С. 45-46.

12. Филькина (Лазарева) А.Н. Программные средства исследования и оптимизации конструкции гибридной энергоустановки// Тезисы докладов II Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Информационные технологии, системный анализ и управление». - Таганрог: ТГРУ, 2004. - С. 16-17.

13. Филькина (Лазарева) А.Н. Экспериментальные исследования автомобиля, оборудованного гибридной энергоенловой установкой// Материалы заочных Всероссийских научно-технических конференций: I ВНТК «Современные промышленные технологии», X ВНТК «Метода в средства измерений физических величин», - Нижний Новгород: Межрегиональное Верхне-Волжское отделение Академии технологических наук Российской Федерации. 2004.-С. 20.

14. Филыснна (Лазарева) А.Н. Разработка алгоритма управления электродвигателем гибридной энергоенловой установки легкового автомобиля// Материалы XVI Международной Интернет-конференции молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения. — М.: Институт машиноведения им. A.A. Бнагонравовв РАН, 2004.

15. Умняшкии В.А., Филькина (Лазарева) А.Н., С куба ДВ. Обоснование параметров ступенчатой трансмиссии квадрианкла Lj, оборудованного гибридной энергетической установкой// Вестник Уральского межрегионального отделения российской Академии транспорта«^. ~ Курган: КГУ, 2005. - С. 37-41.

16. Филькина (Лазарева) А.Н. Методика расчета базовых параметров комбинированной

энергосиловой установки легкового автомобили// Материалы 53-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров. - Ижевск: ООО «Издательский дом «Парацельс», 2006. - С. 207-216.

17, Умняшкнн В.А., Буторнн В.А., Филькина (Лазарева) А.Н. Синтез замкнутых многопоточных передан дифференциального типа// Вестник ИжГТУ: Периодический научно-теоретический журнал Ижевского государственного технического университета. - Вып. 2. -Ижевск: ИжГТУ, 2006. - С. 22-24.

IS. Разработка конструкций и научных основ проектирования кеадрнциклов с гибридной энергосиловой установкой: Промежуточный отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в соответствии с подпрограммой «Транспорт» научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 0120.0 406597/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В .А. Умняшкнн. - Ижевск: ИжГТУ, 2004. - 160 с. - Отв. всполн. А.Н. Филькина (Лазарева); Соиспош.: К.С. Ившни, С.Н. Зыков.

19. Разработка научных основ создания конкурентоспособного автомобиля особо малого класса (квадрипнкпа) с гибридной эиергосаловой установкой: Заключительный отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках гранта по фундаментальным исследованиям в области технических наук Минобразования РФ, Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 0120.0 406598/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умкяшкви. - Ижевск: ИжГТУ, 2005. - 11 с. - Исполн.: А,Н. Филькина (Лазарева), ДВ. Скубв, К.С. Ившин.

20. Разработка научных основ расчета, проектирования и конструирования гибридных энергосиловых установок (ГЭСУ) транспортных машин и создание экспериментального образца городского автомобиля особо малого класса (квадрицикла) с ГЭСУ: Промежуточный отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 года)». Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.006 06492/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкнн. - Ижевск: ИжГТУ, 2006, -178 с,-Отв. испоян. Н.М. Филькин; Сонсполн.: P.C. Музафаров. Р.П.Хамцдуя-лин, А.Н. Филькина (Лазарева) и др.

В авторской редакции Подписано в печать 1.11.06. Усл. печ. л. 1,63. Тираж 100 экз. Заказ № 282 Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ. 426069. Ижевск, Студенческая, 7

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСОВ РАСЧЕТА БАЗОВЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ.

1.1. Состояние вопросов выбора и обоснования теплового и электрического двигателей КЭУ параллельной компоновочной схемы

1.2. Общий обзор и анализ методик расчета передаточных чисел трансмиссий автомобилей.

1.3. Постановка цели и задач диссертационной работы.

Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ

АВТОМОБИЛЯ С ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ.

2.1. Выбор и обоснование схемы динамической модели автомобиля, оборудованного КЭСУ параллельной компоновочной схемы ТД и ЭД

2.2. Внутренние и внешние силы, действующие на гибридный автомобиль при его движении.

2.3. Разработка математических моделей характерных режимов движения автомобиля с гибридной энергетической установкой и механической трансмиссией.

Глава 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА БАЗОВЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК КЭСУ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ.

3.1. Особенности расчета показателей тягово-скоростных свойств и топливной экономичности гибридного автомобиля.

3.2. Методика расчета базовых параметров и характеристик КЭСУ параллельной компоновочной схемы.

Глава 4. РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КЭСУ,

РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ МАЛОГО И ОСОБО МАЛОГО КЛАССОВ.

4.1. Обоснование мощностных показателей ЭД "чистого" электромобиля

4.2. Обоснование мощностных показателей ТД и ЭД гибридного автомобиля параллельной компоновочной схемы КЭУ.

4.3. Расчет и анализ особенностей расчета передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии легкового автомобиля, оборудованного КЭУ.

4.4. Расчет базовых параметров КЭСУ автомобиля особо малого класса (квадрицикла).

Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

5.1. Адекватность разработанных математических моделей движению реального гибридного автомобиля.

5.2. Экспериментальные исследования гибридного легкового автомобиля ИЖ-2126 "Ода".

Высокая насыщенность машинами, оборудованными двигателями внутреннего сгорания (ДВС), привела к тому, что при работе они расходуют большое количество моторного топлива и выбрасывают в атмосферу вместе с отработавшими газами большое количество окиси углерода и других вредных составляющих, которые отрицательно влияют на здоровье человека и окружающую его природную среду. Поэтому над проблемами топливной экономичности и экологичности по различным направлениям работает большое количество ученых, конструкторов и других категорий людей, которые ищут пути и методы их решения.

Особенно остро стоит проблема экологии в крупных городах и около крупных автомагистралей. Например, в "Концепции обеспечения экологической безопасности города Москвы на период до 2001 года и более отдаленную перспективу" представлены данные Москомприроды за 1998 г., в которых отмечено, что в воздушный бассейн г. Москвы было выброшено 1737,3 тыс. тонн загрязняющих веществ, в том числе стационарными источниками 134,3 тыс. тонн, а передвижными источниками, в основном автомобильным транспортом, выброшено почти в 12 раз больше - 1603 тыс. тонн загрязняющих веществ. К сожалению, подобная картина наблюдается и в других крупных городах, например, в Нижнем Новгороде 86 % загрязнения воздуха дает автотранспорт [97]. При этом не отмечено существенных изменений в экологии крупных городов и мегаполисов в последние годы. Количество транспортных средств в ближайшей перспективе будет непрерывно увеличиваться. Например, в соответствии с концепцией развития автомобильной промышленности России (Распоряжение правительства РФ от 16 июля 2002 года № 978-р) парк легковых автомобилей возрастет к 2010 году с 21,2 до 30-33 млн. штук, в том числе иностранного производства (большая часть из которых не новые) с 4,6 до 7-8 млн. штук. При этом число легковых автомобилей на 1 тыс. жителей увеличится со 140 до 245 штук.

Одним из эффективных направлений повышения топливной экономичности и уменьшения выбросов токсичных веществ с отработавшими газами ДВС является применения в их конструкциях электропривода. В последние годы четко обозначились два направления развития машин с электромеханическими приводами, первое - создание чистого электромобиля, второе - разработка электромеханического привода с комбинированной (гибридной) энергетической установкой. Из-за отсутствия доступных для массового производства эффективных накопителей электрической энергии чистые электромобили имеют относительно малые пробеги на одной зарядке. Это и является одной из основных причин исследований возможности и эффективности использования в конструкциях автомобилей комбинированных энергетических установок.

Указанные выше проблемы создания чистого электромобиля позволили сделать вывод многим ученым автомобилестроения о необходимости проведения исследований, направленных на разработку конструкций комбинированных (гибридных) энергетических установок (КЭУ) транспортных средств, состоящих из теплового (карбюраторный, дизельный и др.) и электрического двигателей [29, 30]. На основе КЭУ можно создавать комбинированные энергосиловые установки (КЭСУ), представляющие собой совокупность КЭУ и трансмиссии, которые позволяют более эффективно использовать электрическую (электродвигатель) и тепловую (тепловой двигатель) энергия при выполнении заданного объема работ, что в результате позволяет улучшить топливную экономичность на 30-50 %, уменьшить уровень шума, существенно повысить экологическую безопасность транспортных средств (на 40 % и более). Улучшение указанных эксплуатационных свойств происходит за счет возможности применения в конструкции маломощного теплового двигателя и обеспечения его работы на установившихся или близких к ним режимах. В процессе торможения и замедления происходит рекуперация кинетической энергии транспортного средства, т.е. электродвигатель работает в генераторном режиме, подзаряжая накопители электрической энергии, которые в сравнении с "чистым" электромобилем будут работать в более легких эксплуатационных режимах, что позволит значительно увеличить их долговечность.

Отметим, что данное направление создания энергосиловых установок перспективно и для дорожно-строительных, сельскохозяйственных, технологических, стационарных обрабатывающих и других типов машин, которые используют в своих конструкциях тепловые двигатели.

Цель диссертационной работы. Исходя из состояния вопросов разработки КЭСУ для транспортных машин, тенденций и перспектив их развития для легковых автомобилей в диссертационной работе исследуются наименее изученные проблемы, связанные с разработкой новых теоретических и расчетных методов исследования КЭСУ. Кратко основную цель диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: разработка методики расчета и обоснования базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы ДВС И ЭД, обеспечивающих оптимальные (наиболее рациональные) тягово-скоростные свойства и топливную экономичность гибридному автомобилю и реализация этой методики в виде комплекса программных средств на ПЭВМ.

Задачи исследований. Сформулированная цель и проведенный анализ нерешенных проблем по теме диссертации позволили определить следующие основные задачи исследований диссертационной работы:

1. Разработать математическую модель движения гибридного автомобиля, позволяющую наиболее точно рассчитывать показатели тягово-скоростных свойств и топливной экономичности в различных условиях эксплуатации.

2. На основе обоснованной математической модели разработать алгоритмы расчета показателей тягово-скоростных свойств и топливной экономичности гибридного автомобиля.

3. Разработать методику расчета и обоснования базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы теплового и электрического двигателей, к которым относятся: внешние скоростные характеристики теплового и электрического двигателей, количество ступеней и передаточные числа трансмиссии.

4. Реализовать разработанную методику в виде комплекса программных средств на ПЭВМ.

5. Выполнить расчетные исследования для гибридных автомобилей малого и особо малого классов.

6. Доказать адекватность разработанной математической модели движению реального гибридного автомобиля.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД автомобилей малого и особо малого классов. Предметом исследования являются методики расчета, обоснования и оптимизации базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки, к которым относятся внешние скоростные характеристики ДВС и ЭД, количество ступеней и передаточные числа трансмиссии.

Методы исследований. Теоретические методы исследования базируются на теориях движения и эксплуатационных свойств транспортных машин, математического моделирования и параметрической оптимизации, анализа и синтеза сложных технических систем, программирования, дифференциальных уравнений и численных методов вычислений. Расчетные исследования проведены на основе разработанных автором диссертации программных средств. Экспериментальные исследования выполнены с помощью специализированной контрольно-измерительной аппаратуры в соответствии с нормативными документами на проведение экспериментальных исследований тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобилей.

Достоверность и обоснованность. Достоверность исследований обеспечена обоснованностью теоретических положений, реализацией их в конструкциях экспериментальных образцов легковых автомобилей, оборудованных КЭСУ, экспериментальной проверкой в лабораторных и дорожных условиях.

На защиту выносятся результаты теоретических, расчетных и экспериментальных исследований гибридных легковых автомобилей малого и особо малого классов, оборудованных КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД, включающие: динамические модели автомобиля, оборудованного КЭСУ; математические модели характерных режимов движения автомобиля с гибридной энергетической установкой и механической трансмиссией; методику расчета базовых параметров и характеристик КЭСУ параллельной компоновочной схемы; методику обоснования мощностных показателей электродвигателя "чистого" электромобиля; результаты расчетных исследований, обосновывающих базовые параметры КЭСУ для автомобиля малого и особо малого классов; результаты экспериментальных исследований созданного гибридного автомобиля малого класса.

Научная новизна. Научная новизна выполненной диссертации заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель движения автомобиля, оборудованного КЭСУ, отличающаяся от известных учетом упругодемпфирующих свойств трансмиссии и позволяющая более точно проводить расчет показателей тягово-скоростных свойств и топливной экономичности.

2. Впервые разработана комплексная методика расчета и обоснования внешних скоростных характеристик ДВС и ЭД, количества ступеней и передаточных чисел трансмиссии гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД для легкового автомобиля малого и особо малого классов.

3. Разработанная методика реализована в виде комплекса программных средств на ПЭВМ, позволяющего выполнять параметрический анализ и синтез базовых параметров КЭСУ легкового автомобиля.

4. Обоснованы наиболее рациональные базовые параметры КЭСУ для гибридного автомобиля особо малого класса (квадрицикла).

5. Разработаны научно-обоснованные рекомендации по созданию КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД для автомобилей малого и особо малого классов.

Практическая полезность. Внедрение в практику проектирования разработанной методики, реализованной в виде комплекса программных средств, позволяет, во-первых, обоснованно выбирать базовые параметры КЭСУ параллельной компоновочной схемы, обеспечивающие автомобилю наилучшие эксплуатационные свойства. Во-вторых, возможность проведения исследований влияния различных конструктивных и мощностных параметров и характеристик КЭСУ на эксплуатационные свойства автомобиля позволяет существенно сокращать сроки разработки новых конструкций и объем доводочных испытаний за счет выбора наиболее эффективных конструктивных решений, причем возможно сделать это еще на ранней стадии проектирования.

Реализация результатов. Разработанные теоретические положения диссертационной работы внедрены в практику проектирования и применяются при разработке новых экспериментальных конструкций гибридных автомобилей, создаваемых в ГОУ ВПО ИжГТУ и ГОУ ВПО МГТУ "МАМИ", а также в учебном процессе при подготовке дипломированных инженеров и магистров в ГОУ ВПО ИжГТУ по специальностям автомобилестроения и в учебном процессе филиала научно-образовательного центра ГОУ ВПО МГТУ "МАМИ" "Автомобильный транспорт с гибридными силовыми установками" при ГОУ ВПО ИжГТУ.

Апробация работы. В период 2003-2006 г.г. автор диссертации принимал активное участие в исследованиях и создании экспериментальных образцов КЭСУ. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с подпрограммой "Транспорт" научно-технической программы Минобразования РФ "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" [60] (2003-2004 г.г.), в рамках гранта по фундаментальным исследованиям в области технических наук Минобразования РФ [62] (2003-2004 г.г.), в рамках договора с Московским государственным техническим университетом "МАМИ" [57, 69] (2005 г.), в рамках аналитической ведомственной целевой программы Минобрнауки РФ "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)" [61] (2006 г.) и по договору с Московским государственным техническим университетом "МАМИ" в рамках Государственного контракта 2006-РИ-16.0/005/146 "Научно-организационное, методическое и техническое обеспечение организации и поддержки научно-образовательных центров в области транспортных технологий и осуществление на основе комплексного использования материально-технических и кадровых возможностей совместных исследований и разработок" (VIII очередь) [63] (2006 г.).

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Восьмой Всероссийской научно-технической конференции "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве" (г. Нижний Новгород, 2003 г.); на III Международной научно-практической конференции "Моделирование. Теория, методы и средства" (г. Новочеркасск, 2003 г.); на II Всероссийской научно-практической конференции "Социально-экономическое развитие России" (г. Пенза, 2003 г.); на III Международной научно-практической конференции "Математическое моделирование в образовании, науке и производстве" (г. Тирасполь, 2003 г.); па VIII Международной конференции "Образование. Экология. Экономика. Информатика" (г. Астрахань, 2003 г.); на III Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы информатики в образовании, управлении, экономике и технике" (г. Пенза, 2003 г.); на IV Международной научно-практической конференции "Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики" (г. Новочеркасск, 2003 г.); на XV и XVI Международных интернет-конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения (г. Москва, института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, 2003-2004 г.г.); на VI Международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права" (г. Москва, 2003 г.); на II Международной научно-практической конференции "Проблемы синергетики в трибологии, трибоэлектрохимии, материаловедении и мехатронике" (г. Новочеркасск, 2003 г.); на Международной научно-технической конференции "Современные информационные технологии" (г. Пенза, 2003-2004 г.г.); на IV Международной научно-практической конференции "Компьютерные технологии в науке, производстве и экономических процессах" (г. Новочеркасск, 2003 г.); на Международной научной конференции "Анализ и синтез как методы научного познания" (г. Таганрог, 2004 г.); на Первой заочной электронной конференции "Приоритетные направления развития науки, технологий и техники" (г. Москва, 2004 г.); на Всероссийской молодежной научно-практической конференции "Инновации в науке, технике, образовании и социальной сфере" (г. Казань, 2003 г.); на Межвузовской научно-практической конференции "Актуальные проблемы науки в России" (г. Кузнецк, 2004 г.); на IV Международной научно-практической конференции "Моделирование. Теория, методы и средства(г. Новочеркасск, 2004 г.); на Международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (г. Волгоград, 2004 г.); на Всероссийской интернет-конференции с международным участием "Проблемы экологии в современном мире" (г. Тамбов, 2004 г.); на заочной электронной конференции "Экология промышленных регионов России" (г. Москва, 2004 г.); на II Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов "Информационные технологии, системный анализ и управление" (г.

Таганрог, 2004 г.); на заочных Всероссийских научно-технических конференциях "Современные промышленные технологии" (г. Нижний Новгород, 2004-2005 г.г.); на 13-ой Всероссийской научно-технической конференции "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве" (г. Нижний Новгород, 2004 г.); на Всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ и инновационной деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений РФ "Иннов-2005" в рамках П-ой специализированной выставки инноваций в промышленном производстве "Высокие технологии XXI века" (г. Новочеркасск, 2005 г.); на IV-ой Международной специализированной выставке "Машиностроение. Металлургия. Металлообработка - 2005" (г. Ижевск, 2005 г.).

Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедре ГОУ ВПО ИжГТУ «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование» и на кафедре ГОУ ВПО УдГУ «Дизайн промышленных изделий», а также на производственно-технических совещаниях в Управлении главного конструктора и в отделе компьютерных систем и технологий ОАО «ИжАвто».

Публикации. По теме диссертации опубликована 1 монография (в соавторстве); 30 научных статей; 2 тезиса докладов; выпущено 6 отчетов о научно-исследовательских работах, выполненных в соответствии научно-техническими программами Минобрнауки РФ.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы (109 наименований). Общее количество страниц в диссертационной работе 164. Основная часть содержит 128 страниц текста, в том числе 19 рисунков и 18 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Для учета влияния упругодемпфирующих свойств трансмиссии па динамику движения заднеприводного гибридного автомобиля с механической ступенчатой коробкой передач при параллельной компоновке ДВС и ЭД, соединенных между собой согласующим редуктором, достаточно применить семимассовую математическую модель движения с четырьмя упругодемпфирующими участками.

2. В КЭСУ с точки зрения повышения топливной экономичности наиболее рационально реализовать параллельную работу маломощного ДВС и ЭД, работающего в режиме генератора или двигателя в зависимости от условий движения. ДВС имеет необходимые мощности на высоких частотах вращения вала для движения с большими скоростями, но обладает плохой динамикой разгона автомобиля. ЭД позволяет компенсировать этот недостаток за счет реализации высоких крутящих моментов на малых частотах вращения выходного вала КЭСУ. Поэтому необходимую дополнительную энергию при разгоне можно получать от накопителя энергии через ЭД, а продолжать движение с постоянными и близкими к ним скоростями (при малых ускорениях) только на ДВС.

3. Разработанная методика расчета базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы для легкового автомобиля позволяет выполнить расчет, обоснование и оптимизацию базовых параметров и характеристик КЭСУ (внешние скоростные характеристики ДВС и ЭД, количество ступеней и передаточные числа трансмиссии) по множеству показателей тягово-скоростных свойств и топливной экономичности, которые рассматриваются как частных критериев оптимальности.

4. Внешняя скоростная характеристика КЭУ существенно отличается от внешней скоростной характеристики ДВС из-за высоких крутящих моментов

ЭД на малых частотах вращения его вала, которые быстро уменьшаются при переходе в зону высоких частот вращения. Такой характер изменения крутящего момента существенно осложняет выбор и обоснование наиболее рациональных передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии. На начальном этапе создания КЭСУ динамическая характеристика, представляющая собой зависимость динамического фактора автомобиля от его скорости движения, позволяет выбирать для каждой скорости движения передачу трансмиссии, обеспечивающую наилучшие тягово-скоростные свойства гибридному автомобилю.

5. Из-за особенностей внешней скоростной характеристики КЭУ динамичный разгон (разгон за минимально-возможное время) гибридного автомобиля, оборудованного КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС и ЭД, практически невозможно реализовать без автоматических систем контроля процесса разгона и переключения передач.

6. При создании гибридного легкового автомобиля массой от 800 до 1100 кг, оборудованного КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС и ЭД, достаточно трехступенчатой коробки передач. Переход на трехступенчатую коробку передач позволит, во-первых, уменьшить материалоемкость разрабатываемой КЭСУ, во-вторых, облегчить управление автомобилем.

7. При создании гибридного квадрицикла автомобильного типа класса L7, оборудованного КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС и ЭД, ограничение на мощность ЭД во всем диапазоне изменения частоты вращения выходного вала КЭУ определяется в соответствии с формулой Кэд = 15 - ЫдВС, где Ыднс - соответствующая мощность ДВС. В этом случае КЭСУ позволит существенно улучшить тягово-скоростные свойства квадрицикла в сравнении с его аналогом, оборудованном только ДВС. При этом суммарная мощность энергетической установки квадрицикла будет не более 15 кВт, т.е. он будет относиться к транспортным средствам типа L7.

8. Результаты расчетных значений показателей тягово-скоростных свойств по разработанным математическим моделям движения гибридного автомобиля отличаются от экспериментальных значений не более чем на 4,6 %. Это говорит о достаточно высокой степени адекватности разработанных программных средств, а следовательно и математических моделей движению реальных гибридных автомобилей.

9. На реальных гибридных автомобилях показано, что применение в конструкциях легковых автомобилей КЭСУ с параллельной компоновочной схемой ДВС и ЭД позволяет в сравнении с автомобилями, оборудованными штатными ДВС, улучшить топливную экономичность до 30 % практически без изменения конструкции автомобиля-носителя КЭСУ и уменьшить общие выбросы в атмосферу токсичных составляющих с отработавшими газами на 35 - 40 %.

10. Результаты диссертационной работы были использованы при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в соответствии:

- с подпрограммой "Транспорт" научно-технической программы Минобрнауки РФ "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (2004 - 2005 г.г.);

- с грантом по фундаментальным исследованиям в области технических наук Минобрнауки РФ (2003 - 2004 г.г.);

- с аналитической ведомственной целевой программой Минобрнауки РФ "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)".

1. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. - М.: Машиностроение, 1981.-232 с.

2. Александров И.К. Механические трансмиссии. Потери с учетом нагрузочных режимов// Автомобильная промышленность. 1995. - № 12. - С. 16-17.

3. Андреев А.В. Передача трением. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 176 с.

4. Анискин Л.Г., Квитко Х.Д. Методика выбора ряда передаточных чисел трансмиссии автомобиля, обеспечивающих его разгон за минимальное время// Автомобильная промышленность. 1963. -№ 10. - С. 25-29.

5. Анискин Л.Г., Квитко Х.Д. О выборе оптимального ряда передач трансмиссии автомобиля// Сборник трудов Челябинского политехнического института. -№ 52. 1969. - С. 6-17.

6. Антонов А.С., Кононович Ю.А., Магидович Е.А., Прозоров B.C. Армейские автомобили. Теория. М.: Воениздат, 1970. - 526 с.

7. Артамонов М.Д., Иларионов В.А., Морин М.М. Теория автомобиля и автомобильного двигателя. М.: Машиностроение, 1968. - 283 с.

8. Архангельский В.М., Пришвин С.А., Эпштейн С.С. Энергетические показатели карбюраторных двигателей при их разгонах на режимах полной мощности// Двигателестроение. 1988. - № 4. - С. 9-11 и 23.

9. Барский И.Б., Эглит И.М., Шарипов В.М. Инженерный метод расчета полной работы буксования тракторной муфты сцепления// Тракторы и сельхозмашины. 1977. - № 9. - С. 16-17.

10. Безбородова Г.Б., Галушко В.Г. Моделирование движения автомобиля. Киев: Вища Школа, 1978. - 168 с.

11. Богданов Э.Ф. Потери энергии и время включения фрикционных устройств кривошипных прессов// Вестник машиностроения. 1995. -№ 7. - С. 12-14.

12. Бочаров Н.Ф., Цитович И.С., Полунгян А.А. и др. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости/ Под общ. ред. Н.Ф. Бочарова, И.С. Цитовича. М.: Машиностроение, 1983. - 299 с.

13. Вернигор В.А., Солонский А.С. Переходные режимы тракторных агрегатов. М.: Машиностроение, 1983. - 183 с.

14. Волков В.Е., Кишкурно В.И., Корнилов С.Н., Мирзоев Г.К. Проблемы топливной экономичности легкового автомобиля и некоторые пути их решения// Автомобильная промышленность. 1984. -№ 1. - С. 13-14.

15. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств: Пер. с англ. А.И. Аксенова. М.: Машиностроение, 1982. - 284 с.

16. Высоцкий М.С., Беленький Ю.Ю., Гилелес JI.X. и др. Грузовые автомобили/ Под ред. В.В. Осепчугова. М.: Машиностроение, 1979. - 384 с.

17. Гапоян Д.Т., Кичжи А.С. Коробки передач легковых автомобилей. -М.: НИИНавтопром, 1968. 106 с.

18. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. Минск: Вышейш. шк., 1986.206 с.

19. Гришкевич А.И., Бусел Г.Ф., Бутусов Г.Ф. и др. Проектирование трансмиссий автомобилей. Справочник/ Под общ. ред. А.И. Гришкевича. М.: Машиностроение, 1984. - 268 с.

20. Громов Д.И., Гилелес Л.Х. Расчет ряда передаточных чисел трансмиссии по условию минимума времени разгона автомобиля// Автомобильная промышленность. 1969. -№ 11. - С. 20-21.

21. Даценко И.К. К вопросу определения величины передаточных чисел коробки передач грузового автомобиля// Труды Киевского автодорожного института. Сборник № 2. - Киев: Гос. изд-во технической литературы УССР, 1955.-С. 18-27.

22. Ждановский Н.С., Ковригин А.И., Шкрабак B.C., Соминин А.В. Неустановившиеся режимы поршневых и газотурбинных двигателей автотранспортного типа. JL: Машиностроение, 1974. - 222 с.

23. Зимелев Г.В. Теория автомобиля. М.: Воениздат, 1957. - 453 с.

24. Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля. М.: Машиностроение, 1966. -278 с.

25. Иларионов В.А., Морин М.М., Сергеев Н.М. и др. Теория и конструкция автомобиля. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.-368 с.

26. Кацыгин В.В., Бобровик А.И. Анализ показателей разгона агрегата с учетом буксования// Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства.- 1975.-№ 10.-С. 13-15.

27. Кнороз В.И. Работа автомобильной шины. М.: Транспорт, 1976.236 с.

28. Кондрашкин А.С., Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Методика расчета передаточных чисел трансмиссии легкового автомобиля// Автомобильная промышленность. 1986. - № 2. - С. 16-17.

29. Кондрашкин А.С., Филькин Н.М., Мезрин В.Г. Комбинированная силовая установка для электромобиля// Автомобильная промышленность. -1996.-№4. с. 9-10.

30. Кондрашкин А.С., Филькин Н.М., Мезрин В.Г., Сальников В.Ю. Легковой автомобиль с гибридной силовой установкой. Результаты экспериментов// Автомобильная промышленность. 2001. - № 11. - С. 9-10.

31. Королюк B.C., Портенко Н.И., Скороход А.В., Турбин А.Ф. Справочник по теории вероятностей и математической статистике М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. литературы, 1985. - 640 с.

32. Кошарный Н.Ф. Некоторые закономерности динамики взаимодействия колеса с грунтом// Автомобильная промышленность. 1977. -№ 1.-С. 15-17.

33. Куликов Н.К. Динамический ряд передаточных чисел коробки передач// Автомобильная промышленность. 1958. -№ 12. - С. 19-22.

34. Куликов Н.К. Метод расчета передаточных чисел коробки передач автомобиля// Автомобильная промышленность. 1951.-№6.-С. 10-13.

35. Латария Б.Е. Выбор передаточного числа главной передачи грузовых автомобилей и автопоездов, работающих в горных условиях// Автомобильная промышленность. 1970. -№ 10. - С. 3-5.

36. Лахно Р.П., Нифонтов Б.Н. Выбор числа ступеней и передаточных чисел силовой передачи автопоездов для междугородных грузовых перевозок. -М.: НИИНавтопром, 1967. 85 С.

37. Литвинов А.С. Теория эксплуатационных свойств автомобилей. М.: МАДИ, 1975.- 178 с.

38. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

39. Лурье М.И. Выбор мощности двигателя и параметров трансмиссии дизельных грузовых автомобилей и автопоездов общего назначения// Труды НАМИ. Выпуск № 96. - М.: НАМИ, 1968.

40. Лурье М.И. Выбор передаточных чисел силовой передачи малолитражного автомобиля// Автомобильная промышленность. 1959. - № 7. -С. 22-26.

41. Лурье М.И., Сорочан Ю.П. Исследование влияния числа ступеней коробки передач на средние скорости и расходы топлива грузового автомобиля и автопоезда// Автомобилестроение. М.: НИИНавтопром, 1969. - № 4.

42. Лурье М.И., Токарев А.А. Скоростные качества и топливная экономичность автомобиля. М.: Машиностроение, 1967. - 164 с.

43. Лурье М.И., Шмидт А.Г. Выбор мощности двигателя и передаточных чисел трансмиссии легкового автомобиля// Автомобильная промышленность. -1969.-№9.-С. 21-23.

44. Мартынов В.К., Выров Б.Я. Аналог ременной передачи// Бесступенчато-регулируемые передачи: Межвузовский сборник научных трудов. Ярославль: ЯПИ, 1984. - С. 44-49.

45. Матикашвили И.В. Подбор передаточных чисел трансмиссии горного автомобиля// Труды института машиноведения Академии наук Грузинской ССР.-Том № 1.-Тбилиси: 1963.-С. 119-122.

46. Нарбут А.Н., Халиков Р.Т. Влияние характеристики двигателя и передаточных чисел коробки передач на среднюю скорость автопоезда// ЭИ "Конструкции автомобилей".-М.: НИИНавтопром, 1980.-№ 6.-С. 12-17.

47. Нарбут А.Н., Халиков Р.Т., Симаков А.Н., Титаренко B.C. Влияние ряда передаточных чисел на разгон автопоезда// Автомобильная промышленность. 1980. -№ 8. - С. 13-16.

48. Наркевич Э.И., Токарев А.А. Оптимизация мощности двигателя и параметров трансмиссии городских автобусов. М.: НИИНавтопром, 1978. - 32 с.

49. Нифонтов Б.Н. Графический метод тягового расчета автомобилей и автопоездов// Труды института комплексных транспортных проблем при Госплане СССР. Выпуск № 6. - М.: 1967.-С. 121-128.

50. Нифонтов Б.Н. К вопросу выбора числа ступеней и величины передаточных чисел силовой передачи междугородных автопоездов// Труды института комплексных транспортных проблем при Госплане СССР. Выпуск № 6. - М.: 1967.-С. 81-120.

51. Петров М.А. О выборе числа передач и ряда передаточных чисел трансмиссии автомобиля// Труды Сибирского автодорожного института.

52. Сборник № 6. Омск: СибАДИ, 1957. - С. 46-72.

53. Петрушов В.А., Московкин В.В., Евграфов А.Н. Мощностной баланс автомобиля/ Под общ. ред. В.А. Петрушова. М.: Машиностроение, 1984. - 160 с.

54. Полунгян А.А., Кондрашкин С.И., Плужников Б.И. Моделирование разгона автомобиля с учетом динамики трансмиссии// Динамика транспортных средств: Межвузовский сборник трудов. М.: ВЗМИ, 1982. - С. 138-147.

55. Полунгян А.А., Фоминых А.Б. Динамическая нагруженность трансмиссий колесных машин, методы расчета и снижения ее на стадии проектирования// Труды МВТУ "Колесные машины высокой проходимости". -М.: МВТУ, 1986.-С. 61-75.

56. Поляков B.C., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам/ Под. ред. B.C. Полякова. 2-е изд., испр. и доп. - Л.: Машиностроение, 1979. -344 с.

57. Проектирование полноприводных колесных машин: В 2-х томах. Учеб. для вузов/ Б.А. Афанасьев, Н.Ф. Бочаров, Л.Ф. Жеглов и др.; Под общ. ред. А.А. Полунгяна. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999 (2000). - 488 (641) с.

58. Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник/ А.И. Гришкевич, Б.У. Бусел, Г.Ф. Бутусов и др.; Под общ. ред. А.И. Гришкевича. -М.: Машиностроение, 1984. 272 с.

59. НИР: ВНТИЦ, 0120.0 406598/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкин. Ижевск: ИжГТУ, 2005. -11 с. - Исполн.: А.Н. Филькина (Лазарева), Д.В. Скуба, К.С. Ившип.

60. Родионов В.Ф., Фиттерман Б.М. Легковые автомобили (проектирование автомобилей). М.: Машиностроение, 1971. - 504 с.

61. РТМ 37.031.007-78. Автомобили и автопоезда. Методы комплексного исследования и оптимизации тягово-скоростных свойств и топливной экономичности. Центральный научно-исследовательский автомобильный полигон НАМИ. - 142 с.

62. Светлицкий В.А. Передачи с гибкой связью: Теория и расчет. М.: Машиностроение, 1967. - 156 с.

63. Скотников В.А., Мащенский А.А., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля/ Под ред. В.А. Скотникова. М.:

64. Агропромиздат, 1986.-383 с.

65. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

66. Тедорадзе Р.Г., Бежашвили Н.Д. Влияние тяговых свойств автомобиля на процесс обгона// Автомобильная промышленность. 1985. - № 4. - С. 17-18.

67. Токарев А. А. Гиперболический ряд передаточных чисел трансмиссии//Автомобильная промышленность, 1975.-№9.-С. 16-18.

68. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качества автомобиля. М.: Машиностроение, 1982. - 224 с.

69. Токарев А.А., Наркевич Э.И., Шур О.З. и др. Исследование скоростных свойств и топливной экономичности автобусов при эксплуатации на магистралях// Автомобильная промышленность. 1978. - № 11. - С. 27-29.

70. Умняшкин В.А., Сазонов В.В., Филькин Н.М. Эксплуатационные свойства автомобиля: Учебное пособие по дисциплине "Теория автомобиля". -Ижевск: Издательство ИжГТУ, 2002. 180 с.

71. Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Оптимизация передаточных чиселступенчатых механических трансмиссий машин// Теория и практика зубчатых передач: Труды международной конференции TPG'98. Ижевск: ИжГТУ, 1998. -С. 349-354.

72. Успенский И.Н. Конструирование трансмиссии автомобиля. Коробки передач. Горький: Изд-во ГПИ, 1980. - 58 с.

73. Файнштейн Я.И. Передаточные числа трансмиссий и методы их определения// Труды Всесоюзного научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства (ВИМ). Том № 137. - М.: 1965. - С. 214223.

74. Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1963. - 236 с.

75. Филькин Н.М. Методики оптимизации параметров конструкции энергосиловой установки транспортной машины. Ижевск: ИжГТУ, 2001. - 79 с.

76. Филькин Н.М. Оптимизация передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии легкового автомобиля. Дис. . канд. техн. наук. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1990. - 193 с.

77. Фуфаева И. Опыт Нижнего// Вести СоЭС. Нижний Новгород: Международный Социально-экологический Союз, 2001. -№ 4 (19).

78. Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания/ Под ред. В.Н. Луканина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1985. - 311 с.

79. Хлыстов Ф.Л. Тяговые расчеты гусеничных и колесных автомашин. -М.: Изд-во ОНТИ-НКТП-СССР, 1937. 144 с.

80. Цитович И.С., Митин Б.Е., Дзюнь В.А. Надежность трансмиссий автомобилей и тракторов. Минск: Наука и техника, 1985. - 143 с.

81. Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1972. - 384 с.

82. Чудаков Д.А. Теория подбора передач для сельскохозяйственных тракторов// Труды НАТИ. М.: НАТИ, 1938. - С. 23-34.

83. Чудаков Е.А. Избранные труды. Том 1. Теория автомобиля. - М.: Изд-во Академии наук СССР, 1961. -463 с.

84. Шмидт А.Г., Новохатный П.Н., Сытин К.Ю. Мощностные показатели двигателя на режиме разгона автомобиля// Автомобильная промышленность. 1977. -№ 7. - С. 8-10.

85. Gammer U. Auslegung von Kraftfahrzeug Getrieben nach der maximalen mittleren Geschwindigkeit//ATZ. - 1969.-№ 71. - S. 271-274.

86. Grace Gibb. French propose alternative to EEC power-to-weight measure. Commerc. Mot, 1973. - № 3523 (137). - 42 p.

87. Hoche Augustin. Zur Optimierung der Auslegung des Antriebssystems fur Kraftfahrzeuge. Dresden: Wiss. Z. Techn. Univ., 1988. - № 1 (37). - S. 73-79.

88. Hohn B.-R. Auslegungskriterien zukunftiger Kfz-Getriebe// VDI Bericht. 1986.-Nr. 579.-S. 1-23.

89. Hohn B.-R. Kraftstoffeinsparung durch Getriebe?// VDI Bericht. 1980. -Nr. 374. - S. 163.