Совершенствование конструкции гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями

Хамидуллин, Радик Планетович

Колесные и гусеничные машины

автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Совершенствование конструкции гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями

кандидата технических наук: Хамидуллин, Радик Планетович
город: Набережные Челны
год: 2007
специальность ВАК РФ: 05.05.03

Диссертация по транспортному, горному и строительному машиностроению на тему «Совершенствование конструкции гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями»

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование конструкции гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями"

На правах рукописи

□03057045

Хамидуллин Радик Планетович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ЗА СЧЕТ УСТРАНЕНИЯ ЖЕСТКОЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ ТЕПЛОВЫМ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ДВИГАТЕЛЯМИ

Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2007

003057045

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Камская государственная инженерно-экономическая академия"

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, профессор .. Фролов Маркс Михайлович.

доктор технических наук, профессор Баранчик Виталий Павлович; кандидат технических наук, доцент Сазонов Владислав Викторович.

Научно-технический центр открытого акционерного общества "Камский автомобильный завод"

(НТЦ ОАО "КАМАЗ", г. Набережные Челны)

Защита состоится «14» мая 2007 года в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д 212.065.03 в Ижевском государственном техническом университете по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, дом 7, ИжГТУ, корпус 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета.

Автореферат разослан «09» апреля 2007 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. В настоящее время основными потребителями моторных топлив являются транспортные средства, которые при работе выбрасывают в атмосферу вместе с отработавшими газами большое количество окиси углерода и других вредных составляющих. Особенно это проявляется в крупных городах, где загрязнение воздушного бассейна, серьезно влияющее на здоровье горожан, становится самой острой экологической проблемой.

Количество транспортных средств в ближайшей перспективе будет непрерывно увеличиваться. 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. Это приведет к дальнейшему возрастанию выбросов токсичных веществ и потреблению невосполнимого углеводородного топлива.

Известно, что одним из направлений решения проблем топливной экономичности и экологии крупных городов является применение в конструкциях автомобилей гибридных (комбинированных) энергосиловых установок (КЭ-СУ), состоящих из теплового (карбюраторный, дизельный и др.) и электрического двигателей. В таких энергосиловых установках более эффективно используется электрическая (электродвигатель (ЭД)) и тепловая (тепловой двигатель (ТД)) энергия в процессе движения, что в результате позволяет улучшить топливную экономичность на 30-50 %, уменьшить уровень шума, существенно повысить экологическую безопасность транспортных потоков.

В настоящее время в мире разработаны различные конструктивные варианты КЭСУ, которые обычно подразделяются в зависимости от взаимодействия потоков энергии от ТД и ЭД на КЭСУ с последовательной и параллельной компоновочными схемами. Исследования показали, что при параллельной компоновочной схеме можно получить более высокие показатели топливной экономичности. При этом конструкции КЭСУ, обеспечивающие параллельную компоновочную схему, могут существенно отличаться друг от друга.

Возможными направлениями повышения эффективности работы КЭСУ и улучшения тягово-скоростных свойств гибридного автомобиля являются, во-первых, обеспечение трогания с места гибридного автомобиля с нулевых частот вращения вала ЭД, что возможно реализовать за счет устранения жесткой кинематической связи между ТД и ЭД, во-вторых, рациональный выбор передаточного числа редуктора, соединяющего ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля, что существенно влияет на характер изменения и численные значения внешней скоростной характеристики вращающего момента КЭСУ. Исследования по указанным направлениям совершенствования КЭСУ в настоящее время практически отсутствуют.

Вышесказанное подтверждает важность проблемы создания гибридных автомобилей в целом и актуальность исследований настоящей диссертацион-

ной работы в частности, направленно» на разработку новых методик исследований КЭСУ и совершенствование разработанных на настоящее время конструкций КЭСУ параллельной компоновочной схемы ТД и ЭД.

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 и совершенствованием разработанных на настоящее время конструкций КЭСУ параллельной компоновочной схемы ТД и ЭД. Кратко основную цель диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: совершенствование конструкции комбинированной (гибридной) энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы легкового автомобиля за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями путем введения в конструкцию центробежной муфты двойного действия.

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

1. Разработать структурную схему и обосновать перспективность совершенствования КЭСУ параллельной компоновочной схемы путем устранения жесткой кинематической связи между ДВС и ЭД введением в конструкцию центробежной муфты двойного действия.

2. Разработать методику расчета и обоснования основных конструктивных параметров КЭСУ при соединении ДВС и ЭД центробежной муфтой двойного действия.

3. Выполнить расчетные исследования центробежной муфты и обоснование конструктивных параметров трансмиссии для усовершенствованной конструкции КЭСУ легкового автомобиля.

4. Разработать конструкцию и изготовить экспериментальный образец КЭСУ.

5. Провести комплекс экспериментальных исследований для доказательства работоспособности конструкции и эффективности усовершенствованной КЭСУ.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД автомобилей малого класса. Предмет исследования - центробежная муфта двойного действия, соединяющая ДВС и ЭД в составе КЭСУ, и редуктор, соединяющий ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля.

Методы исследований. Теоретические методы исследования базируются на теориях движения и эксплуатационных свойств транспортных машин, математического моделирования, анализа и синтеза сложных технических систем, численных методах вычислений. Расчетные исследования проведены на основе разработанной автором диссертации методики. 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 конструкции экспериментального образца легкового автомобиля ИЖ-21261, оборудованного КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, экспериментальной проверкой в лабораторных и дорожных условиях.

На защиту выносятся результаты теоретических, расчетных и экспериментальных исследований КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД легкового автомобиля малого класса, включающие: структурную схему усовершенствованной КЭСУ; методику расчета и обоснования основных конструктивных параметров КЭСУ при соединении ДВС и ЭД центробежной муфтой двойного действия; результаты расчетов центробежной муфты и конструктивных параметров трансмиссии гибридного автомобиля; конструкцию экспериментального образца КЭСУ; результаты экспериментальных исследований гибридного автомобиля малого класса.

Научная новизна. Научная новизна выполненной диссертации заключается в следующем:

1. Разработана конструкция КЭСУ, отличающаяся от известных на настоящее время КЭСУ параллельной компоновочной схемы отсутствием жесткой кинематической связи между ДВС и ЭД и позволяющая повысить эффективности работы КЭСУ за счет обеспечения трогания с места гибридного автомобиля с нулевых частот вращения вала ЭД.

2. Разработана методика расчета передаточного числа редуктора, соединяющего ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля, позволяющая обосновать внешнюю скоростную характеристику вращающего момента КЭСУ, обеспечивающую наилучшие тягово-скоростные свойства гибридному автомобилю.

3. Разработана методика расчета конструктивных параметров центробежной муфты двойного действия, соединяющей ДВС и ЭД в составе КЭСУ.

4. Впервые представлены результаты экспериментальных данных разработанного гибридного легкового автомобиля с КЭСУ, в конструкции которой применена центробежной муфты двойного действия.

5. Разработаны научно-обоснованные рекомендации по созданию КЭСУ с центробежной муфты двойного действия при параллельном соединении ДВС и ЭД.

Практическая полезность. Внедрение в практику проектирования разработанных методик позволяет, во-первых, обоснованно выбирать базовые параметры центробежной муфты двойного действия и передаточное число редуктора, соединяющего ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля, при создании КЭСУ параллельной компоновочной схемы. 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 до-

водочных испытаний за счет выбора наиболее эффективных конструктивных решений при создании КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, причем возможно сделать это еще на ранней стадии проектирования. Применение разработанного нового принципа соединения ДВС и ЭД в составе КЭСУ позволяет существенно повысить тягово-скоростные свойства гибридного автомобиля без изменения мощностных параметров и характеристик ДВС и ЭД.

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, использованы в экспериментальном образце КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, 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. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на конференции с международным участием "Современные наукоемкие технологии" (Египет, г. Хургада); на VI Международной научно-практической конференции "Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике" (г. Новочеркасск); на IX Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии" (г. Москва); на Международной научно-практической конференции "Наука и образование - 2006" (г. Мурманск); на 53-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (г. Ижевск); на Международной научной конференции "Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках" (г. Таганрог); на Международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении" (г. Брянск); на заочных электронных конференциях "Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства", "Фундаментальные исследования" и "Прикладные исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники" (г. Москва); на Международной научно-технической конференции "Современные информационные технологии" (г. Пенза); на Международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (г. Волгоград); на Всероссийских научно-технических конференциях: VI ВНТК "Современные промышленные технологии" и XV ВНТК "Методы и средства измерений физических величин" (г. Нижний Новгород); на Всероссийских научно-технических конференциях: XVIII ВНТК "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве" и XV ВНТК "Современные проблемы математики и естествознания" (г. Нижний Новгород).

Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедрах "Автомобили и металлообрабатывающее оборудование" Ижевского государственного технического университета, "Дизайн промышленных изделий" Удмуртского государственного университета и "Эксплуатация автомобильного

транспорта" Камской государственной инженерно-экономической академии (г. Набережные Челны).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных статей, 1 учебное пособие с грифом Учебно-методического объединения вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов и 3 научно-технических отчета.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы (102 наименования) и приложения. Общее количество страниц в диссертационной работе 140. Основная часть содержит 115 страниц текста, в том числе 31 рисунок и 12 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 создания комбинированных энергосиловых установок легковых автомобилей в мире, выполнен анализ конструктивных схем КЭСУ и сформулированы цель, теоретические и практические задачи диссертационной работы.

В проведенном обзоре подробно рассмотрены следующие гибридные автомобили, созданные в мире на настоящее время: Toyota Prius и Estima Hybrid (Toyota Motor), Estima Hybrid, Accord Hybrid и Honda Civic Hybrid (Honda Motor), Volkswagen Golf EVW1, Volkswagen Golf EVW2 и Volkswagen AG (Volkswagen), Додж-Интрепид ESX2 и Jeep Liberty HEV (DaimlerChrysler), Prodigi, Ford Escape HEV, Mercury Mariner Hybrid и Ford F-150 (Ford Motor), Chevy Mini, Precept, Chevrolet Avalanche и Chevrolet SSR (General Motors Corp.), Nissan Yanya, Altima Hybrid (Nissan), Mazda MX Sport Tourer (Mazda), Subaru Elten Custom и Fuji Heavy Industries Ltd. (Subaru), Advance и Sports Utility Pack (Mitsubishi), Citroen Berlingo Dynavolt и Citroen Xsara Dynactive (Citroen), Fiat Múltipla Hybrid Power (Fiat), Suzuki EV-Sport и Suzuki Landbreeze (Suzuki), Audi 100 Avant quattro и Audi Dúo (Audi), Paradi GM (Opel и Vauxhall), BioPower Hybrid (Saab), MG TF 200 Hybrid Performance Development (MG Rover), Direct Hybrid и Bluetec Hybrid (Mercedes) и др.

Все разнообразие КЭСУ можно разбить в зависимости от принципа компоновочных решений ТД, в качестве которого может быть бензиновый ДВС, дизель и другие, и ЭД на два типа, первый, КЭСУ последовательной компоновочной схемы (ведущие колеса автомобиля приводятся в движение от ЭД), второй, КЭСУ параллельной компоновочной схемы (привод ведущих колес может осуществляться одновременно от ТД и (или) ЭД).

Были выявлены некоторые недостатки параллельной конструктивной схемы при соединении ТД и ЭД в составе КЭСУ через согласующий редуктор (рис. 1). Обозначения на рис. 1: ТД - тепловой двигатель, ЭД - электродвигатель, НЭ - накопитель энергии, CP - согласующий редуктор, ПЧ - преобра-

зующая часть (трансмиссия), Д - дифференциал.

Одним из недостатков является то, что между ТД и ЭД имеется жесткая кинематическая связь. Поэтому невозможно использовать в процессе движения автомобиля высокие вращающие моменты ЭД, которые, как известно, соответствуют малым частотам вращения вала ЭД. Кроме того, часто ЭД имеет более высокие максимальные частоты вращения вала и для согласования работы ТД и ЭД по частотам вращения их валов в конструкцию вводят редуктор, соединяющий их, который увеличивает значение частоты вращения вала ЭД, при которой гибридный автомобиль трогается с места. Второй недостаток - повышенные потери мощности в электромеханической трансмиссии из-за введения в конструкцию редуктора с жесткой кинематической связью ТД и ЭД.

Одним из направлений устранения отмеченных недостатков является применение дифференциального согласующего редуктора, например, планетарного типа, другим - применение в конструкции центробежной муфты двойного действия, "разрывающей" жесткую кинематическую связь между ТД и ЭД и позволяющей обеспечивать трогание с места гибридного автомобиля практически с нулевых частот вращения вала ЭД. Эти два направления совершенствования конструкции КЭСУ не исключают друг друга. Первое направление перспективно для создания автоматических трансмиссий гибридных автомобилей, что требует применения более мощных ТД и ЭД. Второе — предпочтительно для КЭСУ, состоящих из маломощных ТД и ЭД, со ступенчатыми или вариа-торными трансмиссиями.

Во второй главе разработаны структурная схема усовершенствованной КЭСУ, теоретические положения исследования центробежной муфты двойного действия в составе КЭСУ, тягово-скоростных свойств и топливной экономичности гибридного автомобиля, а также рассмотрены вопросы обоснования наиболее рационального (оптимального) передаточного числа редуктора, соединяющего ЭД с трансмиссией автомобиля.

Вначале главы рассмотрена конструкция разработанной ранее КЭСУ по схеме, изображенной на рис. 2. Основным преимуществом гибридного электромобиля, выполненного по данной схеме, - это более эффективное использование в процессе движения механической энергии, вырабатываемой ДВС. Кроме этого очевидны следующие положительные факторы: габаритные размеры силовой установки сравнимы с размерами силовой установки с ДВС аналогичной мощности; возможность использования ЭД в качестве стартера; возможность использование ЭД в качестве генератора для зарядки аккумуляторных батарей при замедлении-торможении (рекуперация энергии) или при установившихся скоростях движения автомобиля, когда мощности ДВС достаточно

Рис. 1. Структурная схема гибридного автомобиля с параллельной компоновочной схемой КЭСУ

для преодоления сопротивления движению автомобиля; радиус действия по

Основными элементами, составляющими экспериментальный образец гибридного автомобиля, являются: силовая установка гибридного типа, состоящая из ДВС ВАЗ-1111 и ЭД ПТ-125-12, соединенных между собой ременным согласующим редуктором; пускоре-гулирующая аппаратура, главной функцией которой является согласование работы обоих двигателей силовой установки при передаче крутящих моментов по заданной программе, моделирующей реальные условия движения электромобиля; накопитель электрической энергии, представляющий собой два блока свинцово-кислотных аккумуляторных батарей 6СТ-55, по четыре батареи в блоке; автомобиль-носитель ИЖ-21261 с серийной трансмиссией (муфта сцепления, коробка переключения передач (КПП), карданная передача, главная передача, межколесный дифференциал).

Скоростные и нагрузочные режимы работы ДВС и ЭД в составе гибридного автомобиля для заданных дорожных условий движения автомобиля существенно зависят от значения передаточного числа редуктора, например, цепного, шестеренчатого или ременного, соединяющего ДВС и ЭД. Выбор передаточного числа этого редуктора должен базироваться на анализе его влияния на тягово-скоростные свойства автомобиля, которые в свою очередь определяются в основном значениями крутящих моментов на выходном валу КЭСУ. Предположим, что в состав КЭСУ (рис. 2) входит тепловой двигатель с заданной внешней скоростной характеристикой крутящего момента М| = ^(п) (максимально возможная частота вращения коленчатого вала равна п|"ах = 6000 об/мин) и ЭД - внешняя скоростная характеристика М2 = £г(п) (максимально возможная частота вращения вала ЭД п™ах = 9000 об/мин). ЭД имеет максимальный крутящий момент 100 Н*м, который уменьшается с увеличением частоты вращения вала по экспоненте примерно до 5 Н*м. В этом случае зависимость изменения крутящего момента ЭД от частоты вращения его вала можно

записать в виде: Г2(п) = ЮОе 3000 , где е « 2,718 (рис. 3).

Один из возможных критериев выбора передаточного числа редуктора, соединяющего тепловой и электрический двигатели, - это согласование частот

пробегу соизмерим с обычными автомобилями.

Рис. 2. Структурно-кинематическая схема созданного экспериментального образца гибридного легкового автомобиля на базе автомобиля ИЖ-21261

_ тах П?

вращения их выходных валов. В этом случае передаточное число 1рел = —— =

птах

1,5. Значение крутящего момента, передаваемого от ЭД, без учета механических потерь в редукторе будет увеличиваться в 1,5 раз. Однако следует учитывать, что в такое же количество раз в согласующем редукторе будет уменьшаться частота вращения. В связи с этим суммарный крутящий момент КЭСУ может даже уменьшится, м, Н*м

70 60

30 20 10 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 п, об/мин Рис. 3. Зависимости крутящих моментов ДВС, ЭД от частот вращения их валов и крутящего момента, передаваемого от ЭД через редуктор, от частоты вращения выходного

вала КЭСУ

В рассматриваемом случае согласующий редуктор увеличивает крутящий момент на выходном валу КЭСУ только при частотах вращения меньших 2500 об/мин. Это увеличение повлияет на тягово-скоростные свойства при движении автомобиля только с малыми скоростями. Для динамичного режима разгона (разгон за наименьшее время) со ступенчатой коробкой передач движение на второй и последующих передачах будет явно при частотах вращения более 2500 об/мин, при которых крутящий момент, передаваемый на выходной вал КЭСУ от ЭД через редуктор, даже уменьшается (рис. 3). Более того, если связь между тепловым и электрическим двигателями жесткая, то высокие крутящие моменты ЭД вообще не используются в процессе движения, т.к. тепловой двигатель в начале разгона работает на некоторых холостых оборотах коленчатого вала, а ЭД на более высоких оборотах из-за жесткого соединения двигателей

через согласующий редуктор. Следовательно, наиболее рационально в данном случае отказаться от согласующего редуктора и реализовать в системе управления и в самой конструкции КЭСУ возможность использования частот вращения вала ЭД в диапазоне от 0 до 6000 об/мин.

Учитывая рассмотренные особенности суммирования крутящих моментов от теплового и электрического двигателей была поставлена задача совершенствования конструкции разработанного гибридного легкового автомобиля в направлении создания КЭСУ с клиноременной передачей, например, имеющей передаточное отношение, равное 1.

600 1600 2600 3600 4600 п, об/мин

Рис.4.Зависимости изменения крутящих моментов ДВС ВАЗ-П11,ЭД ПТ-125-12 и КЭСУ от частоты вращения выходного вала КЭСУ Зависимости изменения крутящих моментов ДВС ВАЗ-1111, ЭД ПТ-125-12 и КЭСУ для различных конструктивных схем представлены на рис. 4. Обозначения: ДВС - крутящий момент теплового двигателя ВАЗ-1111; ЭД1 - крутящий момент ЭД ПТ-125-12 с учетом передаточного отношения ременного согласующего клиноременного редуктора, равного .1,4, для системы управления, реализованной в экспериментальном образце гибридного автомобиля; ЭД2 -

крутящий момент ЭД ГТГ-125-12 с учетом передаточного числа клиноременной передачи, равного 1; ДВС + ЭД1 - крутящий момент КЭСУ, состоящей из двигателей ВАЗ-1111 и ПТ-125-12 и реализованной в экспериментальном образце гибридного легкового автомобиля; ДВС + ЭД2 - крутящий момент КЭСУ, состоящей из двигателей ВАЗ-ИИ и ПТ-125-12, с учетом передаточного числа, равного 1. Результаты расчетных исследований тягово-скоростных свойств автомобиля с двумя рассматриваемыми КЭСУ представлены в табл. 1.

Таблица ] - Расчетные показатели тягово-скоростных свойств автомобиля ИЖ-21261, оборудованного различными КЭСУ

Наименование показателя тягово-скоростных Созданная Измененная

свойств КЭСУ КЭСУ

1. Время разгона в секундах до скоростей движе-

ния:

7 км/ч 0,139 0,091

11 км/ч 1,041 0,802

15 км/ч 1,584 1,538

30 км/ч 3,740 4,042

40 км/ч 6,293 6,001

50 км/ч 8,874 9,105

60 км/ч 12,799 12,255

70 км/ч 17,017 16,172

80 км/ч 23,107 21,855

90 км/ч 30,635 28,348

2. Время разгона в секундах на пути:

400 м 25,804 25,525

1000 м 48,452 47,621

3. Время разгона в секундах в интервале скоростей 17,836 16,093

от 60 до 90 км/ч

4. Максимально возможная скорость движения в

км/ч и соответствующая частота вращения выход-

ного вала КЭСУ в об/мин на:

3 передаче 107,48/5203 108,64/5259

4 передаче 109,88/4003 120,97/4406

5 передаче 116,03/3407 116,56/3422

Преимущества КЭСУ с передаточным числом согласующего редуктора, равным 1, в сравнении с установленной КЭСУ на экспериментальном образце гибридного легкового автомобиля следующие:

1. Уменьшенное передаточное число клиноременного редуктора с 1,4 до 1 позволяет более эффективно использовать высокие крутящие моменты ЭД на малых частотах вращения его вала. В связи с этим автомобиль будет иметь лучшую динамику разгона до малых скоростей движения, 15-16 км/ч.

2. Более высокие крутящие моменты КЭСУ при частотах вращения ее выходного вала в диапазоне от 3200 до 5600 об/мин обеспечивают лучшие тя-гово-скоростные свойства автомобилю на наиболее вероятных эксплуатационных скоростных режимах, т.е. в диапазоне скоростей движения от 55 до 100 км/ч. Время разгона до скоростей 70 и 90 км/ч уменьшится соответственно на 5 и 7,5 %, а в диапазоне скоростей от 60 до 90 км/ч более чем на 9,7 %.

Совершенствование КЭСУ потребовало дополнительных исследований и изменения ее конструкции. Для использования высоких крутящих моментов ЭД на малых частотах его вращения принято решение об устранении жесткой связи между ДВС и ЭД (рис. 1) за счет введения центробежной муфты двойного действия (рис. 5).

На рис. 5 приняты следующие обозначения: 1 - клиноременная передача, 2 - центробежная муфта двойного действия, 3 - муфта сцепления, 4 - корпус, 5 - колодка, 6 - пружина, 7 - внутренняя поверхность колодки, 8 - наружная поверхность барабана, 9 - барабан, 10 - шкив, 11 - наружная поверхность колодки, 12 - внутренняя поверхность барабана.

Центробежная муфта включает в себя корпус 4, жестко соединенный с коленвалом ДВС, в котором установлены колодки 5, поджатые пружинами 6 таким образом, что в обычном состоянии своей внутренней поверхностью 7 соприкасаются с наружной поверхностью 8 барабана 9, жестко соединенного со шкивом 10 клиноременной передачи 1. В рабочем состоянии колодки 5 под действием центробежных сил сжимая пружины 6 своей наружной поверхностью 11 взаимодействуют с внутренней поверхностью 12 барабана 9.

Запуск ДВС производится подачей напряжения питания на обмотку возбуждения ЭД. При этом крутящий момент с вала ЭД через клиноременную передачу 1, шкив 10, барабан 9, поверхности 8 и 7, колодки 5 и корпус 4 передается на коленчатый вал ДВС. После запуска ДВС под действием центробежных сил колодки 5, сжимая пружины 6, отводят свои поверхности 7 от поверхностей 8. ДВС выходит на холостые частоты вращения, а ЭД останавливается. Центробежная муфта разомкнута, т.к. холостых частот вращения ДВС достаточно для того, чтобы колодки 5 отошли от поверхности 8 барабана 9, но не достаточно, чтобы сомкнулись поверхности 11 и 12. Начало движения автомобиля определяется включением муфты сцепления 3 и нажатием на педаль привода дроссельной заслонки ДВС, связанной с блоком управления работой ЭД.

При нажатой педали привода дроссельной заслонки система управления подает напряжение на обмотку возбуждения ЭД. Трогание автомобиля с места начинается с момента начала вращения якоря ЭД, т.е. при максимальном крутящем моменте ЭД. С ростом частоты вращения коленчатого вала ДВС с холостых частот до частоты вращения, соответствующей началу трогания автомобиля, плавно включается муфта 2 через поверхности 11 и 12. Таким образом, трогание и разгон автомобиля происходит на оптимальных режимах работы ЭД и ДВС. В период приближения скорости движения автомобиля к требуемой во-

Рис. 5. Структурно-кинематическая схема усовершенствованного экспериментального гибридного автомобиля

дителем (определяется значением угла открытия дроссельной заслонки) система управления начинает изменять ток возбуждения для перевода ЭД в переходный режим работы между тяговым и генераторным.

Если по дорожным условиям крутящий момент, подводимый на ведущие колеса только от ДВС, превышает потребный для данной скорости установившегося движения, то ЭД по своей естественной характеристике переходит в генераторный режим и начинается зарядка накопителя энергии. Крутящий момент при этом от ДВС через замкнутую центробежную муфту 2 и клиноремен-ную передачу 1 передается на вал ЭД. Если же по дорожным условиям крутящий момент, подводимый к ведущим колесам автомобиля только от ДВС, для достижения требуемой скорости не достаточен, то ЭД продолжает работать в тяговом режиме, потребляя электрическую энергию из накопителя.

Для расчетных исследований использовался разработанный комплекс программных средств, в котором реализован следующий алгоритм расчета разгона гибридного автомобиля:

1. Разгон начинается при минимально устойчивой частоте вращения вала КЭСУ пт1П на первой разгонной передаче. Поэтому на 1 шаге алгоритма находят скорость Утт, соответствующую частоте вращения выходного вала КЭСУ пт|п, т.е. начальную скорость разгона V,, = Утт;

2. По формуле V = 0,105~7-г- определяют скорость движения автомоби-

'к'о'р

ля на каждой ступени трансмиссии при частоте вращения выходного вала КЭСУ птах,

3. Определяют скорость V* = + АУ, АУ - заданный шаг варьирования скорости, который может быть и переменным;

Р -Р

4. По формуле О = —5-— определяют динамические факторы автомо-

биля с КЭСУ на скоростях V«, Ук;

5. Вычисляют коэффициенты сопротивления качению по формуле

Г = Г0 + КгУ2, где Г0 — коэффициент сопротивления качению при движении автомобиля с малой скоростью, Кг - коэффициент, характеризующий увеличение значения коэффициента сопротивления качению с возрастанием скорости движения машины V;

6. По формуле 5=1 + —'' '-- определяют коэффициенты уче-

Мг

та влияния инерции вращающихся масс автомобиля с КЭСУ, где М - масса автомобиля, кг; г - радиус колеса, м; О) - момент инерции вращающихся масс КЭСУ, кг*м2; о2 - момент инерции колеса, кг*м2; ш - число колес автомобиля; О-Г

7. По формуле j =-§ определяют ускорения автомобиля при работе

5 ер

КЭСУ по внешней скоростной характеристике для скоростей У„, Ук;

8. По формулам Д^ = 2-^——, ДБ, =0,5(\^ + определяют вре-

.¡¡-й+й

мя и путь разгона от скорости У„ до V«;

9. Определяют общее время и путь разгона до скорости V» по формулам

1 = А11+Д112+...+Д11п+42р+Д1'+ ... +Л1*, (1) Б = ДБ| + ДБ'г +... + ДБ^ + в1^ + ДБ^ + ... + ДБ^; (2)

10. Далее проводят расчет характеристик разгона в следующем интервале скоростей. В новом интервале скорость разгона V« берут равной скорости V* предыдущего интервала и переходят к выполнению шага алгоритма 3, т.е. процесс расчета повторяется.

Отметим, что при выполнении третьего шага алгоритма расчета разгона возможен случай, когда V* будет больше П - номер передачи, на которой происходит разгон). В данном случае в качестве Ук берут значение максимальной скорости на данной передаче, т.е. V* = \',пах1 и переходят к выполнению следующего шага алгоритма.

При V* = Утах„ после выполнения шага 9 алгоритма, происходит переключение на следующую разгонную передачу. Во время переключения передач скорость движения автомобиля, равная Утах;, уменьшится до значения Ук, кото-

Га Г ( 1в ) -ч/ав

рое определяется по формуле Ук = У2 = л— агЛе V! - ^

'пер

где

А = В = 6,5* юЛ^о + С = 6врМ. Пройденный путь за время переклю-

чения вычисляется по формуле 8пер = —

, где V,

скорость начала переключения передач. Далее по формулам (1), (2) корректируют значения общего времени разгона и пути разгона с учетом переключения передач и выполняется 10-ый шаг алгоритма.

Если разгон совершается на высшей передаче и достигнута максимальная частота вращения вала КЭСУ, то после выполнения 9-го шага алгоритма процесс расчета заканчивается. При расчете разгона по рассмотренному алгоритму возможен случай, когда ускорение автомобиля с КЭСУ при скорости Ук (7-ой шаг алгоритма) будет отрицательным. В данном случае необходимо подобрать значение скорости Ук так, чтобы ускорение было близко к нулю и после выполнения 8-го и 9-го шагов алгоритма процесс расчета закончить.

В третьей главе выполнен расчет основных конструктивных параметров усовершенствованной энергосиловой установки. Вначале выполнен расчет параметров конструкции центробежной муфты двойного действия в составе КЭСУ, а далее на основе анализа тягово-скоростных свойств проведено обоснование параметров трансмиссии гибридного автомобиля, оборудованного усовершенствованной энергосиловой установкой, к которым относятся передаточные числа коробки передач, главной передачи и количество ступеней трансмиссии.

Основные технические характеристики стартера серийного автомобиля ижевского производства: номинальное напряжение 12 В, номинальная мощ-

ность (1,65 ± 10 %) кВт при частоте вращения (1750 ± 170) мин'1, минимальная пусковая мощность 0,85 кВт при частоте вращения 5000 мин'!. Количество зубьев шестерни стартера в зависимости от его модификации изменяется от 9 до 12, а маховика - 115 штук. Поэтому передаточное отношение серийного автомобиля зубчатой передачи "стартер-маховик" примерно равно iCT» 10.

Тогда минимальный крутящий момент стартера Мст = 1,6242 Н*м, а крутящий момент запуска двигателя Млуск = Мст * ¡ст = 16,242 Н*м.

Среднее давление механических потерь бензинового двигателя можно определить по эмпирической формуле Рм = 0,034 + 0,0113Vcp (МПа), где Vcp -средняя скорость поршня в м/с.

Для двигателя ВАЗ-1111 Vcp = (S пе)/30000 (м/с), где S = 71 мм - ход поршня, пе - частота вращения коленчатого вала в мин"1. Реально запуск двигателя происходит примерно при пе = 600 мин"1, т.е. при Vcp = 1,42 м/с. Тогда Рм = 4,91 Н/см2. Результирующая сила FM = Рм Fnop, где Fnop = 52,8 см2 - площадь поршня двигателя ВАЗ-1111.

Мощность, необходимая для преодоления силы FM, NM = PMVhne/(30x) кВт, где Vh = 0,749 л - рабочий объем двигателя, т - тактность двигателя. Крутящий момент, реализующий мощность NM, Мм = 3*104NM/(3,14ne) Н*м. Для запуска двигателя потребуется примерно в два раза больше значения крутящего момента в сравнении со средним давлением механических потерь. В соответствии с расчетными данными для запуска ДВС ВАЗ-1111 в усовершенствованной конструкции гибридного силового агрегата необходимо обеспечить передачу через элементы центробежной муфты крутящего момент не менее 6 + 7 Н*м.

Сила нажатия одной колодки центробежной муфты, необходимая для передачи мощности N (в л.с.) при числе оборотов п (в мин"1),

Qi = 71620Nkg/(Rznf), (3) где R - внутренний радиус барабана в см; к - коэффициент, учитывающий режимы работы муфты; z - число колодок; f- коэффициент трения скольжения.

Для разработанной конструкции: R = 14,6 см; учитывая изменение значения коэффициента к для автомобилей в диапазоне от 1,2 до 1,5, берем его среднее значение к = 1,35; z = 6; значение коэффициента трения во фрикционных передачах для стали по стали изменяется в пределах от 0,15 до 0,2, берем среднее значение f = 0,175; считаем, что блокирование колодок с барабаном происходит при частоте вращения п = 1500 мин"1; для этой частоты вращения передаваемая мощность от ДВС ВАЗ-1111 на выходной вал КЭСУ равна N = 8,01 л.с.; g « 9,81 м/с2. Следовательно, Qi = 330,4 Н.

Сила пружины F] в Н при числе оборотов ni (частоте вращения холостого хода, равной для ДВС ВАЗ-1111 примерно 800 мин'1) в минуту, при которых давление колодки на барабан еще должна быть равна нулю, Fi = G V|2/(gr), (4)

где G — вес колодки; V] = 7trni/30; г - расстояние от центра тяжести колодки до оси вала в м; п я 3,14.

Следовательно, центробежная сила F должна быть равна: F = Fi + Qi, т.е.

СУ2/(ег) = ОУ,2/(ег) + дь (5)

где V = лгп/ЗО.

По формулам (3) - (5) можно определить вес колодки в. По силе Р| можно рассчитать пружину наружную:

Р,Ь/4 = сЬ2[ст„]/6, (6)

где Ь - длина между опорами пружины в см; с - ширина пружины в см; Ь -толщина пружины в см; [сти] - допускаемое напряжение на изгиб в кг/см2.

Прогиб пружины в см

х = Р,Ь3/(48Е1), (7)

где I = сЬ3/12 - осевой момент инерции площади сечения пружины, Е - модуль упругости материала пружины.

Прогиб х задается с учетом радиального зазора (0,8 + 1,5 мм). Формулы (6), (7) позволяют определить параметры с и И. Удельное давление, создаваемое колодкой, можно определить по формуле р = СУБ, где Б - площадь контакта колодки с барабаном в процессе движения автомобиля.

У автомобиля, оборудованного КЭСУ, вид внешней скоростной характеристики существенно отличается от внешней скоростной характеристики ДВС. Причиной этому являются высокие крутящие моменты ЭД на малых частотах вращения его вала, которые быстро уменьшаются при переходе в зону высоких частот вращения. Такой характер изменения крутящего момента в зависимости от частоты вращения выходного вала КЭСУ, что свойственно КЭСУ, состоящей из ЭД и ДВС, существенно осложняет выбор и обоснование наиболее рациональных передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии.

Для ускоренного создания экспериментального образца гибридного электромобиля выбор передаточного числа главной передачи базировался на возможности применения главной передачи, выпускаемой в настоящее время с передаточным числом 3,9 и наличии главных передач, выпускаемых ранее с передаточными отношениями 4,22 и 4,55. За основу коробки передач взята серийно выпускаемая в настоящее время коробка передач с рядом передаточных чисел: 3,19, 1,864, 1,329, 1, 0,806. 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.

Анализ тягово-скоростных свойств проведен для трех возможных вариантов трехступенчатых коробок передач (ряды передаточных чисел этих коробок передач: вариант №1 -¡1 = 3,19, \2 = 1,864, ¡3= 1,329; вариант № 2- ¡! = 3,19, ¡2= 1,864, ¡з=1; вариант № 3 - ¡1 = 3,19, \2 = 1,329, ¡3= 1) в сравнении с серийной пятиступенчатой коробкой. В соответствии с расчетными данными количество ступеней трансмиссии мало влияет на показатели времени разгона гибридного легкового автомобиля 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 позво-

лит, во-первых, уменьшить материалоемкость разрабатываемой комбинированной энергосиловой установки, во-вторых, облегчить управление автомобилем.

Увеличение передаточного числа главной передачи с 3,9 до 4,22 и 4,55 улучшает показатель максимального преодолеваемого подъема соответственно на 9,34 и 19,08 %. Наименьшее время разгона до скорости 90 км/ч получено для варианта № 1 с передаточным числом главной передачи ¡0 = 4,22. Проведенный анализ расчетных исследований показал, что наиболее предпочтительно на гибридном автомобиле с усовершенствованной КЭСУ из рассматриваемых конструктивных вариантов применение трехступенчатой коробки передач с рядом передаточных отношений ¡1 = 3,19,12= 1,864, ¡3 = 1,329 и значением главной передачи ¡0 = 4,22.

Для дальнейшего улучшения тягово-скоростных свойств гибридного автомобиля следует:

- увеличить передаточное число первой передачи с ¡, = 3,19 до значения 4,498 при передаточном числе главной передачи ¡о = 4,22. Это позволит обеспечить преодоление максимального подъема 36 %, что соответствует современным общепринятым требованиям к тяговым свойствам легковых автомобилей;

- для уменьшения потерь в трансмиссии высшую (третью) передачу выполнить прямой, т.е. с ¡з = 1, что требует введения главной передачи ¡0 = 5,608 и корректировки передаточных чисел второй и третьей передач.

Следовательно, наиболее рациональный, с точки зрения тягово-скоростных свойств, ряд передаточных чисел трехступенчатой коробки передач для гибридного легкового автомобиля с усовершенствованной энергетической установкой при передаточном числе главной передачи ¡о = 5,608: ¡1 = 3,384, ¡2 = 1,864, Ь = 1.

Четвертая глава посвящена описанию разработанной конструкция измененной части и новых сборочных единиц усовершенствованной КЭСУ.

Конструкция измененной части силового агрегата, разработанная с учетом проведенных расчетов, представлена на рис. 5, где введены следующие обозначения: 1 - корпус 2 - барабан с опорой, 3 - втулка с подшипником, 4 -корпус муфты со стойкой, 5 - колодка с пальцем; 11, 12 - кольца стопорные, 15

- корпус центробежной муфты (рис. 7), 16 - пружина внутренняя, 17 - пружина наружная, 18, 19, 20 - втулки, 22 — шкив ведомый, 23 - вал, 24 - втулка распорная, 25 - муфта, 26 - рукоятка, 27, 28 - кольца стопорные, 29 - штифт, 30 -винт; 31 - болт, 32 - шайба, 33 - гайка М8х1, 34, 35 - шайбы, 36 - шплинт, 41

- подшипник 80209 (ГОСТ 7242-81).

Внешний вид измененной части усовершенствованной гибридной установки представлен на рис. 8. Обозначения на рис. 8 соответствуют представленной выше структурно-кинематической схеме усовершенствованного экспериментального образца гибридного легкового автомобиля: 4 - корпус центробежной муфты, 5 - колодка, 6 - пружина, 9 - барабан, 10 - шкив, 26 - рукоятка, предназначенная для отключения ДВС, что дает возможность использования гибридного автомобиля как чистого электромобиля.

Рис. 7. Корпус центробежной муфты усовершенствованной комбинированной ____энергосиловой установки_

Рис. 8. Внешний вид измененной части комбинированной шергосияовой установки В пятой глав« представлены лабораторно-дорожные испытания гибридного легкового автомобиля ИЖ-21261. Экспериментальный образец гибридного автомобиля проходил испытания на топливную экономичность и тягово-скоростные свойства в лабораторных и дорожных условиях. Испытания на токсичность проведены на тормозном стенде с беговыми барабанами. Сравнение экспериментальных данных усовершенствованной конструкции гибридного автомобиля с разработанной ранее конструкцией позволило сделать следующие выводы: у автомобиля существенно улучшена динамика разгона до малых ско-

ростей движения за счет использования высоких крутящих моментов при малых частотах вращения выходного вала ЭД, автомобиль стал более динамичен при движении со скоростями 60 - 90 км/ч. Лабораторно-дорожные испытания подтвердили выводы, сделанные ранее при проведении теоретических и расчетных исследований.

Результаты испытаний на выброс токсичных веществ с отработавшими газами ДВС ВАЗ-1111 и топливной экономичности в городских условиях эксплуатации представлены в табл. 2, 3 и 4.

Таблица 2 - Результаты испытаний гибридного автомобиля на холостом ходу

Частота вращения вала двигателя, мин'1 Предельно допустимое содержание окиси углерода (СО), объемная доля, % Предельно допустимое содержание углеводородов (СН), млн"' Результаты испытаний

СО СН 230

N ■ 1,5 1200 0,55

N 1 *лов 2,0 600 1,2 110

Таблица 3 - Результаты испытаний гибридного автомобиля в ездовом цикле

Выбросы, г/км Требования ЕВРО-2, г/км Требования ЕВРО-3, г/км

СО СН+ЫО* СО сн+ш. СО сн+ио.

1,9 0,34 2,2 0,5 2,3 0,35

Таблица 4 - Результаты испытаний гибридного автомобиля на топливную экономичность

К» заезда Цлина трассы, км Время в пути, мин. Средняя скорость движения, км/ч ..... 1 ■—...........................- .........| Эксплуатационный расход топлива в городе, л/100 км

Гибридный ИЖ-21261

1 40 81 29,63 6,88 9,81

2 40 83 28,92 7,01 9,86

3 40 85 28,23 7,09 9,90

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Для обеспечения возможности использовать в процессе движения гибридного автомобиля, оборудованного КЭСУ параллельной компоновочной схемы ЭД и ДВС, высоких вращающих моментов ЭД необходимо за счет изменения конструкции устранить жесткую кинематическую связь между ЭД и ДВС, которую реализуют в КЭСУ шестеренчатые, цепные или ременные согласующие редукторы.

2. Эффективными направлениями устранения жесткой кинематической связи между ЭД и ДВС является применение в конструкции КЭСУ дифференциального согласующего редуктора планетарного типа или центробежной муфты двойного действия, "разрывающей" жесткую кинематическую связь между ТД и ЭД и позволяющей обеспечивать трогание с места гибридному автомобилю практически с нулевых частот вращения вала ЭД.

дуктора. При увеличении передаточного числа в одних диапазонах частот вращения выходного вала КЭСУ вращающие моменты возрастают, в других -убывают. Это является следствием особенностей изменения внешней скоростной характеристики ЭД.

4. Разработанные теоретические положения исследования гибридных автомобилей, оборудованных КЭСУ параллельной компоновочной схемы ЭД и ДВС, соединенных между собой центробежной муфтой двойного действия, позволяют:

- для заданных характеристик ЭД и ДВС рассчитать конструктивные параметры центробежной муфты:

- обосновать передаточное число редуктора, передающего вращающий момент от ЭД в трансмиссию гибридного автомобиля, обеспечивающее наилучшую внешнюю скоростную характеристику момента КЭСУ;

- провести анализ и обосновать конструктивные параметры ступенчатой трансмиссии по показателям тягово-скоростных свойств и топливной экономичности.

5. Для гибридного легкового автомобиля, оборудованного усовершенствованной КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, наиболее рациональное количество ступеней трансмиссии равно трем.

У экспериментального образца гибридного автомобиля ИЖ-21261, оборудованного пятиступенчатой серийной коробкой передач, необходимо при установке КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия:

- увеличить передаточное число первой передачи с и = 3,19 до значения 4,498 при передаточном числе главной передачи ¡0 = 4,22. Это позволит обеспечить преодоление максимального подъема 36 %, что соответствует современным общепринятым требованиям к тяговым свойствам легковых автомобилей;

- наиболее рациональный, с точки зрения тягово-скоростных свойств, ряд передаточных чисел трехступенчатой коробки передач для гибридного легкового автомобиля с усовершенствованной КЭСУ при передаточном числе главной передачи ¡0 = 5,608: ¡1 = 3,384, \2 = 1,864, ¡3 = 1.

6. Разработанный гибридный автомобиль, оборудованный усовершенствованной КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, полностью обеспечивает выполнение норм ЕВРО-3 по выбросам СО, СН и МОх.

7. Сравнение экспериментальных данных гибридного автомобиля, оборудованного усовершенствованной КЭСУ, с разработанной ранее конструкцией показало, что у автомобиля существенно улучшена динамика разгона до малых скоростей движения (менее 20 км/ч) за счет использования высоких крутящих моментов при малых частотах вращения выходного вала ЭД, существенно возросли максимально преодолеваемые подъемы, автомобиль стал более динамичен при движении со скоростями в диапазоне 60 - 90 км/ч.

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

- договора с Московским государственным техническим университетом "МАМИ" (2005 г.), выполненного в соответствии с ведомственной целевой программой Министерства образования и науки России "Развитие научного потенциала высшей школы" (2005 г.);

- аналитической ведомственной целевой программы Министерства образования и науки России "Развитие научного потенциала высшей школы (20062008 годы)" (2006 г.);

- договора с Московским государственным техническим университетом "МАМИ", выполненного в соответствии 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) (2006 г.).

Основное научные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Хамидуллин Р.П. Совершенствование конструкции комбинированной энергетической установки параллельной компоновочной схемы// Вестник ИжГТУ: Периодический научно-теоретический журнал Ижевского государственного технического университета. -Вып. 2. - Ижевск: ИжГТУ, 2007. - С. 22-24.

2. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Музафаров Р.С., Хамидуллин Р.П. Выбор мощности тягового электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания и параметров накопителей гибридных силовых установок автомобилей: Учебное пособие. — Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика", 2006. - 137 с.

3. Хамидуллин Р.П., Филькин Н.М., Лукин Е.В. Обзор и анализ гибридных автомобилей, созданных в мире// Материалы 53-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров. — Ижевск: ООО "Издательский дом "Парацельс", 2006.-С. 217-230.

4. Хамидуллин Р.П., Филькин Н.М., Фролов М.М. Приоритетное направление автомобилестроения - создание комбинированных энергосиловых установок// Современные наукоемкие технологии. - 2006. - № 3. - С. 73.

5. Хамидуллин Р.П., Филькин Н.М., Фролов М.М. Структурная оптимизация комбинированной энергосиловой установки легкового автомобиля// Материалы VI Международной научно-практической конференции "Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике". - В 3-х частях. - Часть 1. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. -С. 29-30.

6. Филькин Н.М., Хамидуллин Р.П., Фролов М.М. Методика и комплекс программных средств огггимизации передаточных чисел трансмиссий транспортных машин// Сборник трудов IX Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии". - М.: МГАПИ, 2006. - С. 104-110.

7. Филькин Н.М., Хамидуллин Р.П. Математическая модель характерных режимов движения транспортной машины с комбинированной энергетической установкой и механической трансмиссией// Материалы Международной научно-практической конференции "Наука и образование - 2006". - Мурманск: МГТУ, 2006. - С. 282-285.

8. Филькин Н.М., Фролов М.М., Хамидуллин Р.П. Структурный анализ конструкции гибридной энергосиловой установки автомобиля по критерию вероятности безотказной ра-

боты// Материалы Международной научной конференции "Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках". - В 4-х частях. - Часть 2 "Статистические методы в естественных и технических науках". - Таганрог: Изд-во "Антон", ТГРУ, 2006. - С. 73-75.

9. Филькин Н.М., Фролов М.М., Хамидуллин Р.П. Повышение экологической безопасности транспортных потоков за счет создания и эксплуатации автомобилей с комбинированными энергосиловыми установками// Сборник научных трудов по итогам Международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении". - Выпуск 5. - Брянск: Брянская государственная инженерно-технологическая академия, 2006.-С. 175-178.

10. Хамидуллин Р.П., Филькин Н.М. Анализ перспектив развития автоматических трансмиссий транспортных машин// Успехи современного естествознания. - 2006. - № 8, -С. 74-75. Заочная электронная конференция "Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства".

11. Филькин Н.М., Хамидуллин Р.П. Инженерный анализ конструкций легковых автомобилей, оборудованных комбинированными энергосиловыми установками// Сборник статей Международной научно-технической конференции "Современные информационные технологии". - Пенза: Пензенский технологический институт, 2006. - С. 71-72.

12. Филькин Н.М., Хамидуллин Р.П. Формализация процесса структурно-параметрической оптимизации технических систем// Фундаментальные исследования. -2006. - № 11. - С. 79-80. Заочная электронная конференция "Фундаментальные исследования".

13. Хамидуллин Р.П., Филькин Н.М., Фролов М.М. Создание комбинированной энергосиловой установки для малолитражного легкового автомобиля// Фундаментальные исследования. - 2006. - № 11. — С. 80-82. Заочная электронная конференция "Прикладные исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники".

14. Филькин Н.М., Хамидуллин Р.П. Специализированные программные средства исследования гибридных энергосиловых установок автомобилей// Материалы Международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине". - Волгоград: Волгоградский государственный технический университет, 2006. - С. 186-187.

15. Хамидуллин Р.П. Разработка метода структурной оптимизации гибридной энергосиловой установки легкового автомобиля// Материалы Всероссийских научно-технических конференций: VI ВНТК "Современные промышленные технологии", XV ВНТК "Методы и средства измерений физиических величин". - Нижний Новгород: Нижегородский научный и информационно-методический центр "Диалог", 2006. - С. 1.

16. Хамидуллин Р.П. Программные средства исследования топливно-скоростных свойств автомобиля, оборудованного гибридной энергосиловой установкой// Материалы Всероссийских научно-технических конференций: XVIII ВНТК "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве", XV ВНТК "Современные проблемы математики и естествознания". - Нижний Новгород: Нижегородский научный и информационно-методический центр "Диалог", 2006. - С. 15.

17. Создание автомобиля с гибридной энергетической установкой, состоящей из теплового и электрического двигателей: Заключительный отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках договора с Московским государственным техническим университетом "МАМИ". Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 0120.0 600198/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняш-кин. - Ижевск; ИжГТУ, 2005. - 257 с. - Отв. исиолн. Н.М. Филькин; Соисполн.: P.C. Муза-фаров, А Н. Филькина, К.С. Ившин, М.Н. Стрелков, A.C. Мельников, В.А. Буторин, Р.П. Хамидуллин.

18. Разработка учебно-методических материалов для подготовки инженеров по специальности "Автомобилестроение" со специализацией "Проектирование транспортных

средств с гибридной силовой установкой", бакалавров и магистров по направлению "Автомобили с гибридными силовыми установками": Промежуточный отчет о научно-исследовательской работе, выполненной 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)/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкин. - Ижевск: ИжГТУ, 2006. - 152 с. - Отв. нсполн. Н.М. Филькин; Соисполн.: P.C. Музафаров, А.Н. Филькина, Р.П. Хамидуллин, К.С. Ившин, М.Н. Стрелков.

19. 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 годы)". Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.006 06492/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкин. - Ижевск: ИжГТУ, 2006. - 178 с. - Отв. исполн. Н.М. Филькин; Соисполн.: P.C. Музафаров, Р.П. Хамидуллин, А.Н. Филькина, К.С. Ившин, В.А. Буторин, М.Н. Стрелков, A.C. Мельников, С.А. Шиляев.

В авторской редакции Подписано в печать 09. оу.07- . Усл. печ. л. Н . Тираж 100 экз. Заказ № . Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ. 426069, Ижевск, Студенческая 7.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Хамидуллин, Радик Планетович

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСОВ СОЗДАНИЯ

КОМБИНИРОВАННЫХ (ГИБРИДНЫХ) ЭНЕРГОСИЛОВЫХ УСТАНОВОК ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

1.1. Обзор гибридных автомобилей, созданных в мире до настоящего времени.

1.2. Анализ конструктивных схем комбинированных энергосиловых установок.

1.3. Постановка цели и задач диссертационной работы.

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ И РАЗРАБОТКА

ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ АНАЛИЗА

КОНСТРУКЦИИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ КЭСУ.

2.1. Краткое описание конструкции КЭСУ, подлежащей модернизации.

2.2. Обоснование необходимости совершенствования конструкции КЭСУ.

2.3. Основные теоретические положения инженерного анализа эффективности конструкции КЭСУ.

Глава 3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ.

3.1. Расчет параметров конструкции центробежной муфты двойного действия в составе КЭСУ.

3.2. Обоснование параметров трансмиссии гибридного автомобиля, оборудованного усовершенствованной энергосиловой установкой.

Глава 4. КОНСТРУКЦИЯ ИЗМЕНЕННОЙ ЧАСТИ И НОВЫХ

СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ КЭСУ.

Глава 5. ЛАБОРАТОРНО-ДОРОЖНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА ГИБРИДНОГО ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

ИЖ-21261.

Введение 2007 год, диссертация по транспортному, горному и строительному машиностроению, Хамидуллин, Радик Планетович

В настоящее время основными потребителями моторных топлив являются транспортные средства, которые при работе выбрасывают в атмосферу вместе с отработавшими газами большое количество окиси углерода и других вредных составляющих. Особенно это проявляется в крупных городах, где загрязнение воздушного бассейна, серьезно влияющее на здоровье горожан, становится самой острой экологической проблемой. 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.

Количество транспортных средств в ближайшей перспективе будет непрерывно увеличиваться. 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. Это приведет к дальнейшему возрастанию выбросов токсичных веществ и потреблению невосполнимого углеводородного топлива.

Есть несколько широко известных путей повышения топливной экономичности и уменьшения загрязнения воздуха отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Основными направлениями повышения топливной экономичности являются: совершенствование конструкции транспортных средств с целью уменьшения затрат энергии на движение; повышение топливной экономичности двигателей за счет совершенствования его конструкции и процессов смесеобразования, впуска горючей смеси, выпуска отработавших газов и т.д.; применение турбонаддува; переход на альтернативные топлива и др. Для повышения экологичности применяют следующие мероприятия: создание систем дожигания и нейтрализации несгоревших продуктов и вредных примесей; производство и реализация топлива с улучшенными экологическими показателями; применение альтернативных видов топлива, например, сжатого и сжиженного природного газа; разработка новых типов двигателей и др.

Известно также, что одним из направлений решения проблем топливной экономичности и экологии крупных городов является замена тепловых двигателей, используемых в настоящее время в конструкциях большинства транспортных машин, электродвигателями, не загрязняющими окружающую среду и производящими гораздо меньше шума. Многие автомобильные фирмы работают над созданием конструкции электромобиля, способного конкурировать по своим эксплуатационным свойствам с обычными автомобилями. Такие работы не теряют своей актуальности и в настоящее время, но на современном уровне развития электрохимической промышленности в мире проблематично из-за отсутствия эффективных накопителей электроэнергии приемлемых габаритов, массы и стоимости обеспечить путевой пробег электромобиля, сравнимый с пробегом автомобиля на одной заправке топливом.

Указанные выше проблемы создания чистого электромобиля позволили сделать вывод многим исследователям и конструкторам о необходимости проведения работ, направленных на создание конструкций гибридных (комбинированных) энергосиловых установок (КЭСУ) транспортных средств, состоящих из теплового (карбюраторный, дизельный и др.) и электрического двигателей. В таких энергосиловых установках более эффективно используется электрическая (электродвигатель (ЭД)) и тепловая (тепловой двигатель (ТД)) 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. 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.

В настоящее время в мире разработаны различные конструктивные варианты КЭСУ, которые обычно подразделяются в зависимости от взаимодействия потоков энергии от теплового и электрического двигателей на КЭСУ с последовательной и параллельной компоновочными схемами. Проведенные исследования показали, что при параллельной компоновочной схеме можно получить более высокие показатели топливной экономичности. При этом конструкции КЭСУ, обеспечивающие параллельную компоновочную схему, могут существенно отличаться друг от друга.

Малый опыт создания КЭСУ требует продолжения работ по совершенствованию методов исследований КЭСУ и их конструкций. Одним из направлений повышения эффективности работы КЭСУ является, во-первых, обеспечение трогания автомобиля с нулевых частот вращения вала электродвигателя, что существенно повышает тягово-скоростные свойства автомобиля при малых скоростях движения, во-вторых, рациональный выбор передаточного числа редуктора, соединяющего тепловой и электрический двигатели, что влияет на внешнюю скоростную характеристику КЭСУ, а следовательно, и на тягово-скоростные свойства.

Объектом исследования является КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД автомобилей малого класса. Предмет исследования - центробежная муфта двойного действия, соединяющая ДВС и ЭД в составе КЭСУ.

Теоретические методы исследования базируются на теориях движения и эксплуатационных свойств транспортных машин, математического моделирования, анализа и синтеза сложных технических систем, численных методах вычислений. Расчетные исследования проведены на основе разработанной автором диссертации методики. 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 исследований обеспечена обоснованностью теоретических положений, реализацией их в конструкции экспериментального образца легкового автомобиля ИЖ-21261, оборудованного КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, экспериментальной проверкой в лабораторных и дорожных условиях.

Научная новизна выполненной диссертации заключается в следующем:

Внедрение в практику проектирования разработанных методик позволяет, во-первых, обоснованно выбирать базовые параметры центробежной муфты двойного действия и передаточное число редуктора, соединяющего ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля, при создании КЭСУ параллельной компоновочной схемы. 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 при создании КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, причем возможно сделать это еще на ранней стадии проектирования. Применение разработанного нового принципа соединения ДВС и ЭД в составе КЭСУ позволяет существенно повысить тягово-скоростные свойства гибридного автомобиля без изменения мощностных параметров и характеристик ДВС и ЭД.

Разработанные теоретические положения диссертационной работы внедрены в практику проектирования и применяются при разработке новых экспериментальных конструкций гибридных автомобилей, создаваемых в ГОУ ВПО ИжГТУ, использованы в экспериментальном образце КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, 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.

Кратко основную цель диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: совершенствование конструкции комбинированной (гибридной) энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы легкового автомобиля за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями путем введения в конструкцию центробежной муфты двойного действия.

Основным критерием выбора темы работы была практическая потребность в разрабатываемом научном направлении, позволяющем существенно повысить эффективность использования КЭСУ в составе гибридного легкового автомобиля.

В период 2005-2007 г.г. автор диссертации принимал активное участие в исследованиях и создании экспериментальных образцов КЭСУ. Диссертационная работа выполнялась в рамках договора с Московским государственным техническим университетом "МАМИ" (2005 г.) [35], в рамках аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)" (2006 г.) [36] 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) (2006 г.) [37].

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на конференции с международным участием "Современные наукоемкие технологии" (Египет, г. Хургада); на VI Международной научно-практической конференции "Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике" (г. Новочеркасск); на IX Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии" (г. Москва); на Международной научно-практической конференции "Наука и образование - 2006" (г. Мурманск); на 53-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (г. Ижевск); на Международной научной конференции "Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках" (г. Таганрог); на Международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении" (г. Брянск); на заочных электронных конференциях "Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства", "Фундаментальные исследования" и "Прикладные исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники" (г. Москва); на Международной научно-технической конференции "Современные информационные технологии" (г. Пенза); на Международной конференции ."Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (г. Волгоград); на Всероссийских научно-технических конференциях: VI ВНТК "Современные промышленные технологии" и XV ВНТК "Методы и средства измерений физических величин" (г. Нижний Новгород); на Всероссийских научно-технических конференциях: XVIII ВНТК "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве" и XV ВНТК "Современные проблемы математики и естествознания" (г. Нижний Новгород).

По теме диссертации опубликовано 15 научных статей, 1 учебное пособие с грифом Учебно-методического объединения вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов и 3 научно-технических отчета.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы (102 наименований) и приложения. Общее количество страниц в диссертационной работе 140. Основная часть содержит 115 страниц текста, в том числе 31 рисунок и 12 таблиц.

Заключение диссертация на тему "Совершенствование конструкции гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

3. Внешняя скоростная характеристика КЭСУ (суммарный вращающий момент ЭД и ДВС от частоты вращения выходного вала КЭСУ) имеет сложный характер изменения в зависимости от передаточного числа согласующего редуктора. При увеличении передаточного числа в одних диапазонах частот вращения выходного вала КЭСУ вращающие моменты возрастают, в других -убывают. Это является следствием особенностей изменения внешней скоростной характеристики ЭД.

- для заданных характеристик ЭД и ДВС рассчитать конструктивные параметры центробежной муфты:

- увеличить передаточное число первой передачи с ii = 3,19 до значения 4,498 при передаточном числе главной передачи i0 = 4,22. Это позволит обеспечить преодоление максимального подъема 36 %, что соответствует современным общепринятым требованиям к тяговым свойствам легковых автомобилей;

- для уменьшения потерь в трансмиссии высшую (третью) передачу выполнить прямой, т.е. с i3 = 1, что требует введения главной передачи io = 5,608 и корректировки передаточных чисел второй и третьей передач;

Библиография Хамидуллин, Радик Планетович, диссертация по теме Колесные и гусеничные машины

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

2. Аксенов П.В. Многоосные автомобили. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989.-280 с.

3. 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.

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

5. Антонов А.С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Теория и расчет. Л.: Машиностроение, 1975.-480 с.

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

7. 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.

8. Аэродинамика автомобиля: Сб. статей/ Пер. с англ. Ф.Н. Шклярчука; Под ред. Э.И. Григолюка. М.: Машиностроение, 1984 - 376 с.

9. Васильев А.П. Проектирование дорог с учетом влияния климата на условия движения. М.: Транспорт, 1986. - 248 с.

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

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

12. 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.

13. 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.

14. Злотин Г.Н. Снова о коэффициенте неустановившегося режима работы двигателя// Двигателестроение. 1988. - № 12. - С. 55 и 57.

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

16. 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.

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

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

19. Кондрашкин А.С., Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Оптимизация числа ступеней трансмиссии легкового автомобиля// Автомобильная промышленность. 1987. -№ 12.-С. 16-17.

20. Кондрашкин А.С., Филькин Н.М., Ардашев В.М., Мезрин В.Г., Сальников В.Ю. "Иж" с комбинированной силовой установкой// Автомобильная промышленность. 1997. - № 11. - С. 7-9.

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

22. 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.

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

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

25. Лазарева А.Н. Разработка методики расчета базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы для легкового автомобиля. Дис. канд. техн. наук. - Ижевск: ИжГТУ,2006.- 154 с.

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

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

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

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

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

31. 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.

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

33. Машиностроение. Энциклопедический справочник: Инженерные расчеты в машиностроении/ И.И. Артоболевский, В.Н. Беляев, В.Л. Бидерман и др.; Под общ. ред. Е.А. Чудакова. 1948. - Том 2. - Л.: Машгиз. - 891 с.

34. 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.

35. 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.

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

37. 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.

38. Петров М.А. О выборе числа передач и ряда передаточных чисел трансмиссии автомобиля// Труды Сибирского автодорожного института. -Сборник № 6. Омск: СибАДИ, 1957. - С. 46-72.

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

40. Петрушов В.А., Щуклин С.А., Московкин В.В. Сопротивление качению автомобилей и автопоездов. М.: Машиностроение, 1975. - 255 с.

41. Петрушов В.А., Щуклин С.А., Московкин В.В. Сопротивление качению грузовых автомобилей и автопоездов. М.: Машиностроение, 1976. - 223 с.

42. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 312 с.

43. Пришвин С.А., Эпштейн С.С. Исследования разгонов автомобильных двигателей требуют нового подхода (ответ Г.Н. Злотину)// Двигателестроение. 1989. -№ 11. - С. 57-58.

44. 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.

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

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

47. 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.

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

49. Токарев А.А. Топливная экономичность и тягово-скоростные качестваавтомобиля. М.: Машиностроение, 1982. - 224 с.

50. Токарев А.А., Наркевич Э.И., Шур 0.3. и др. Исследование скоростных свойств и топливной экономичности автобусов при эксплуатации на магистралях// Автомобильная промышленность. 1978. - № 11. - С. 27-29.

51. Топливная экономичность автомобилей с бензиновыми двигателями/ Т.У. Асмус, К. Боргнакке, С.К. Кларк и др.; Под ред. Д. Хиллиарда, Дж. С. Спрингера; Пер. с англ. A.M. Васильева; Под ред. А.В. Кострова. М.: Машиностроение, 1988. - 504 с.

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

53. Умняшкин В.А., Сальников В.Ю., Филькин Н.М. Легковой автомобиль с гибридной энергосиловой установкой// Сборник научных трудов "Техника и технологии строительства и эксплуатации автомобильных дорог". М.: МАДИ (ТУ); УФ МАДИ (ТУ), 2000. - С. 135-140.

54. Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Динамика комбинированных энергосиловых установок машин// Вестник Уральского межрегионального отделения Академии транспорта. -Курган: КГУ, 1998. С. 4-10.

55. Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Проект создания конструкции квадри-цикла с гибридной энергосиловой установкой// Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Современные проблемы машиностроения и транспорта". Ульяновск: УлГТУ, 2003. - С. 173-177.

56. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Музафаров Р.С. Анализ конструкций и проблем создания гибридного автомобиля// Материалы III Всероссийской научно-технической конференции "Транспортные системы Сибири". Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. - С. 191-193.

57. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Скуба Д.В. Обоснование необходимости создания автомобиля особо малого класса (квадрицикла) с гибридной энергосиловой установкой// Машиностроение и инженерное образование. -2005.-№2.-С. 11-18.

58. Умняшкин В.А., Якимович Б.А., Филькин Н.М. Динамика машинного агрегата с комбинированной энергетической установкой// Труды Международной научно-технической конференции MOTAUTO'98. Том IV. - Болгария: София, 1998.-С. 193-198.

59. Филькин Н.М., Кондрашкин А.С. Новая конструкция гибридной энергоустановки для малотоннажных грузовых автомобилей типа фургон и пикап// Успехи современного естествознания. 2004. - № 10. - С. 82-83.

60. Филькин Н.М., Кондрашкин А.С. Разработка новых технологических решений по созданию гибридной энергоустановки для легковых и малотоннажных грузовых автомобилей// Успехи современного естествознания. 2004. - № 7.-С. 49-50.

61. Филькин Н.М., Хамидуллин Р.П. Формализация процесса структурно-параметрической оптимизации технических системII Фундаментальные исследования. 2006. - № 11. - С. 79-80.

62. Хамидуллин Р.П., Филькин Н.М. Анализ перспектив развития автоматических трансмиссий транспортных машин// Успехи современного естествознания. 2006. - № 8. - С. 74-75.

63. Хамидуллин Р.П., Филькин Н.М., Фролов М.М. Приоритетное направление автомобилестроения создание комбинированных энергосиловых установок// Современные наукоемкие технологии. - 2006. - № 3. - С. 73.

64. Хамидуллин Р.П., Филькин Н.М., Фролов М.М. Создание комбинированной энергосиловой установки для малолитражного легкового автомобиля// Фундаментальные исследования. 2006. - № 11. - С. 80-82.

65. 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.

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

Похожие работы

Транспортное, горное и строительное машиностроение
05.05.00