автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Улучшение топливной экономичности городского автобуса путем оптимизации параметров силового агрегата и режимов движения

восковсш государственный

автомовильно - jsoposhhr

институт ¡технический университет3

на правах рукописи

остапенко/йндреп взлен7инсвич

НЛНЧЗЕНИЕ ТОШШВНОН 3KCÎIC1ÎII4HDCTIÎ ГОРОДСКОГО АВТОБЗеа ПНТЕН ОПТКШШ1Ш ПйРйНЕТРОВ СИЛОВОГО АГРЕГАТ!) И РЕШОВ ДЗИ5ЕНЙ2.

(05.05.05 - Автомобили и тракторы)

йвтореферат диссертации îia сойскеяве дченоЛ степени кандидата технических кадк

Касквз 13S3

Работа ввподненг ка кафздре "Евтоиобили" Московского государственного автоасбильно-дорожного института (технического университета)

Научный руководитель - доктор тонических надк, профессор* НЯРБУТ Й.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ВУПЛЯКОВ В.С.(НПО Главиосавтотранс) кандидат технических надк, профессор СЕ/ШФОНОВ В.ВДМЯШ

Еедкцаа организации - НВНИ.

Защита состоится шв ' ^ 1.933г.

б О часов на засадании специализированного 'совета к 053.30.03. ВАК Рв при Иосковслом государственном аЕтоиобияьно-дороинои инстигдте (технической университете) по адресу:

125829, Косхга 8-312, ГСП - 47, Ленинградский проспект 64, адд.42.

С диссертацией можно ознакомиться л библиотеке ИДИ. Автореферат разослан * £ " 1993г.

Отзывк проси« представлять в двух экземплярах с подписью, заверенной лвчатьв.

телефон для справок :155 - 03 - 28

йчеикй секретарь специализированного совета

кандидат технических наук, В.К. ВЛАСОВ .

доцзнт

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РРРОТЫ

Актуальность работа. Рвглбдснир перевозки остается одними из основных по перевозке пзпсагкров в пределах насэленных пунктов .Оки составлявт около 302 от всех пассавирс-ккх перевозок городски» тракспортом.причсх. просиатриваетса дальнсй®ая тенденция роста пассахирооборота по всех видам автобусных перззсзок на 5-6л евегодно.

В связи с.ростси пзссавирооборота, условнение* зконсиичес-кпй ситуации в стране огрэмнуг роль играет снижение эксплуатационных затрат и себестоимости перевозок.Существенное значение е ревений этой проблемы инеет снигение расхода топлива на городском пзссанирскоы транспорте. Так, согласно перспективным планам развития азтобуссстроения с учеток достижений отечественной науки и тзхники для городских автобусов, предполагается значительно уиеньзить расходы топлива и зредннх выбросов, досткгнуть по этим показателям уровня зкокоаичности лучвих зарубегннх аналогов .

Сниаеиия расходов собираются достигнуть в основной за счет уменьшения снзраяенной ыасси и аэродинааического сзпрстизления, оптимизации параметров трансиисси::, приагнения ипн прогрессивки:: конструкций и т.д.

Рассмотрение зтих еспросов па основе оптимизации системы "двигатель - трансмиссия" г различиях условиях и ргпииах движений автобусг откривазт нов^в воздознэсти з рсиеккк поставленных задач. Автоматизация "роцрссэз упггвленк:: силовни ¿грегатск поз-ьслвет снизить дтоь!яяепость водителя и, :сак следствие,повысить безопасность и коифсрггбй.ььнасть дплвслия,осуществлять болеа рациональное управление автоиобплзк.

Разработанные га рубегом и уче унановгеньае ва автонсбиля:; элехтрокнае сястеаи упргзления обеспгчи.вавт пов^аезйй топливной ¿коноашчности на ¡0-5 5 X. Нвоб;:одшо отыьтить к тг::ой фактор, как оптимизация ревунов двиюгния,. [¿арпрутог, учет загрувенности гарорутов.Оптимизация 'зтих параметров так«е збладозт значительном резервом для улучвзкия топливной зконокичностк автобуса. В связи с з^весказан'ша актуальность данней рабстн очевидна.

Целью раблтн являете? улучвекие тозливной зконо-зиччости городского автобуса за счет оптимизации резииов двияв-ния.характеристк:: и параметров дизельного двигателя и транскис-

сии.

и 6 ъ б к т исследования: оольвсй городской автобус /ЫАЗ-025с.оборудованный трехступенчатой гидромеханической коробкой передач и дизельным двигателем.

Методы исследования: для решения поставленных задач б работе использованы исковкае полоаениа теория автомобиля,методы математического моделирований,чисязннке методы математического анализа и реаения систем дифференциальных уравнений на ПЗВК.Подтвергдеире имитационной катенатической модели с реальным объектом осуществлялось сравнение» результатов расчетных и экспериментальных исследований.

Научная новизна работа заклгчаегся е том, что вопросы топливной экономичности исследуется комплектно с по-мсдьи имитационной модели дзигениг,учитывавшей взаимосвязи кбж-ду агрегатами азтобуса.

-Предлоксня в дополнение к стандартному городском« циклу три разновидности циклов движения автобусов: -"легкий", -"тянелкй", -"особо тиелый".

-Обоснована целесообразность использования различных типов городских цмклзз дяс более полней качественной и количественной оценки движения городского автобуса.

-Рекоыеяддлтся рациональные с точки зрения топливной экономичности рехикн двизеняя и интенсивность разгона. .

- Вкязяено, что увеличение коэффициента приспособляемости по моменту и более внеокяе значения крутящего момента с зоне низкие обарстоз в сочетании с ранними парекличекилми передач обзепечивашт уяучпение диналики разгона и топлизной зконоыичкос-т и.

- Разработана и огрорклека в виде пакета прикладных программ матензгическая недель, имнткрущаа двивение по заданным циклам с ЕвзмогностьЕ изменения различных факторов, влияг-«их на двиизние городского автобуса.

Практическая значимость работы: -Предлохекние рацизнальние с точки зрения топливной экономичности характеристики ЛВС и ГДТ. а также региыы двих&ния позволяет улячаить топливную экономичность без ухудвекиа скоростных свойств. 2

-Получение наиболее польой информации в различных условиях дэигения почьотет более точно прогнозировать в учитывать расходы топлива для городского азто5усз.

- Разработанная методика и банк програяи д-а ЭБ'й позволит в короткие сроки проводить сравн^телы:::* я оппозиционный анализ по различили критериям для аЕТсб^з с ГОД1 или автонатиэи-розанни'« сцеплен:шк.

Реализация результатов раЕоти: Результаты прояедвиккх асг.г.гг,сегяМ; о пли испагьзованц при выполрвнрч работ, прэдискотречпнх теыатичгекпм азаном НИР ^йДИ.

Апробация: основные полепегош диссертации докладывались кг 5С-сй, 51-ой наушо-техгачвекой кок^ерйаиик в ЙЙДЙ, на семинаре в Польской политехническом ииститцте г.Еецин б I ЗЗЗг.

Объеи работы. Г'иссертациокндя ра£втэ состо'.л из взеденкя, чет^рск глав, выводов. библиографии я прнлонзний.Ол^ содержит 121 стравчцз, з те* числе й&гинописнсго текста стр.. 31 рисунок,¡6 таблиц и список литература на 34 язииеноганий.

СЗ.ЕРШКЕ РРБ07Й

Во ввсдьн:!1| рз:крп5агтс£! актуальность ягсяедузаоЗ пробьешь

? Г1ПрвгГ1 глазе праведен зкалкг работ в ей наст и утччгепэд толладней зглжопмвйстя :: дну.заияеечих свойств ггта-:?5УлсГ.. Пп-ямгккг нозих ранений в с5.".астк г.икстриедии квятатсля и тролс— ккссии.козлачззкх, позволят наде.нься ке только нг снязгкке гкемдатацмекнцх зитрдг, ио и снивенле острот-: пройлеки городских автобусных прревазак.Сдцвстиуат зпрвделеяхке гикокзсзрностн Едканиг раз п!г*:тос констрцг.глвкцх акторов ка тскявндп экономичность ь слс.'зстнчй свойства.

Ь связи с оггм 2y.r-B.~snr следувуке о^яевьн? ¿зягчблэния раз-ыниг конструкции V улунекия здхо*:шх лзрамагрег» и ¡сзрактррнс-ткк автобуссз:

- позиигнкг прояггодктильнос-и;

- Б-пучь'евие типлиьноя зконоигассгк:

- диЕньнексг ¡¡дельнсЯ патсриглпЕнкзсти;

- по^ингние СТЕПЗНИ соответствуй сощал^наа требованиях:

- кккионле койстрахтгвноЛ Осзомгнссти:

- ь'лучеекие эчоязгичееккх поиаэатглгй качест£-з:

- повас°нк8 кэдегности.

Вопросами оптимизации системы "двигатель-трансыисскя". с целы) достижения наилучвнх тягово-скоростных свойств.топливной экономичности занимались Е.й.Чудаков, К.й.ййзепиан, Б.С.Фалъке-вич. 3.А.Петров. О.С.Руктвяель. ft.fi. Черванёь.О.И.Гируцк;?й. Д.Г,Поляк .П.Й.Гацук, О.Крайний, В.В.Селифпнав. Й.Й. Еарикян, Й.И.Гривкевич, Й.Н.Иарбут, Б.И.Плуаников, £.Г.Барвинок. Л.Д.Поляк, С.Н.Роие11,и.ШЬе и другие.Особенности условий работк городского автобуса рассьотрзны в грудах В.В.йленина, Е.К.Виль-ковского.Б.Б.Гзабома.Я.А.Токарева, З.И.Наркевича, К,Б.Зимина и других.

большая часть работ з ¿той области посзящвна принципам построения законов управления трансмиссией и двигателем автаио-биля. Разделение законов управления трансаиссией на динаыичоскис и экономические позволило добиться на различных резкззх дзигения оптимизации по необходимый параметрам, что не когло не приеьсти к улучаении как динамических свойств, так и топливной экономичности автомобиля. 5што установлено такяе влияние многочисленных яксплуатационках факторов, 2 частности, кассы астокобиля , уклона дороги и т.п. на формирогзние закона пергклпчаиия, эте вызвало необходимость создания адаптивной систем; управления. Выявлена необходимость управленуа двигателем на переходных ревизах переключения передач, с цель» сниагкия дикаиических нагрузок в трансмиссии и уяеныаеняя рывков в процессе переключения.

Прсведгн анализ используемых в насголаег время критеригв оптимизации. Яри ревении задач эффективности использования городского гранспзрта ст автобуса требуется хахсияадьная производительность при нинимаяьшх расходах топлива. Пезтоау при рассмотрении оптимизационных задач, креие средней скорости,среднего путевого расхода топлива .используется и такой коыплехеный критерий кал фактор производительности, равный отношении Уср/Огср.

Следует ответить, что проведенный анализ работ позволил сделать вывод о необходимости определенных уточнений и дополнений по оптимизации кап реаинов двиаения, так и оптимизации параметров и характеристик систеун "двигатель - трансаисскл".

Исходя из поставленной цели и анализа выполненных, исследований определена еявдуз'дко зедачи:

1) Разработать для городского автобуса с дизельным двигателем и ГДТ дополнительнае ездозие цикли, яозеалякиие учитывать разнообразные скоростные раЕ»;«и двигения и уклоны ма дорогах, а

такие блу.ян:« ??их условий на скоростнне к топливно-зкономичес-кие показатели.

2 доставить програкну и провести расчеты ка ПЭВМ ре»иков разгона и сочетания различных <5аз цикличного дзквения городского автобуса для определения оптимального управления скорсстныии реокиакл двиеэния в городских условиях.

ЗМлрецелить идти длдчвеяия топливлсЗ эконсиичностк за счет выбора рациокалъикх паракотрсз и характеристик двигателя и трансмиссии.

4)Провесги исследования и расчет? позволявшие определять степень влиьнир загрузки автобдеа на иарвруте . его эксплуатационных показателей на производительность я толлдекдп экономичность.

5)Просестн экспериментальное подтвгргдеиче ке::оторнх результат сз аналитических исследований.

Во второй глава сбоскавываттса допущения, пркяягхз при разработке иатеизтическоЯ иокели и расснатркзгптся требования предъявляемые к расчетной ыатематической иодгли. Приводите? стракгиркая схехз расчета параметров цвииежя городского автобуса по различным циклам .

Исследование рашиов циклического дзягенк® автобуса с ££-тоаатнческо*! гранснисскей, с. учётов в сек связей вггду отдельнн-ии элементами авточоЗилг представляет собой с.ясзнув задачу, псэ-тог.'у нсполь^эсас при создании математической модели расчетная ехе"-з сгроктся с слределенккик допугеккяаи. ilp'i построении иодгли крена слокпопти модели необхрдикэ уч::тчвсть и эт:пы:ъ её подобия объекта кг.д5л;:вое^ния. Г»рп задач отша:згции

системы "р.в'лгатиль-т^пнс'1,!'ссия" ;ксС<::зглпь ЕРпс-лнение след^гянх требований:

—Формализация объекта о гиде рэаиаоевпзаиннх

подсистем , котлрне допускавт описание ыатагятичгскими заяиси-зостяаи в соотаатствии с поставленной задачей.

-Нчиткв?я .что вег срекя циклического дзиаенкя изрекается стриктура состояния скстгкы, математическая ио&гяъ tзкяе дсяеяя наетъ перЕчекнуй структиру.

-CiioiimcTo и степень подобия издали ддлвкз бати в соответствии с тое£уеной точностью получения кггсходииой тирорма-ики.

- Расчётная програмха. созданная на Hase данной ко дели.

домна обладать слелутитл свойствами: простота .нодульность, структурность, дниверсальность. лёгкость переорганизации. -Экспериагнтэльная проверяемость.

При рассмотрении двквениа автобуса и определения таких па-' раиетрдв как расход топлива.вреия дгиггниу к скорость бпсдкз достаточно упроченной расчетной схаик которая ке учитывает ynp'j-гссть звеньев асдсистеаы "двкгатель-трансиис^я-агтомооиль". Уравнения равнагесиа для такой системы (автобус с Г||Т) ииеат пид

01 due/dt = Ик -Кн.

(2.1)

32 duT/dt. - Кт -Не,

где 31 - иоаеят инерции касс иахоаика л кастко соединенных с к:;м деталей,

32 - призедегазй к тдрбине ГДТ ноават инерции L'accu автобуса, Приведенный нскенг^нэрцил опрэделяеи пс фсэчуле : J2=63p*ïa*rK*rp./ Цт .причзк здесь бвр=1*б2, так как номент инерции «аховика воиел в первой уравнение систеиы (2.1), Нн- лоиакт на нгсоснов колесе. Мт - иокекг на ягду тдрбина.

иг = гш -угловые скорости коленчатого нала ДБС и насссного колеса, зт - дгловая скорость турбинного колеса ГДТ. Кт = 1.04 * Кгт( Мн - И' ) .где М'-моаснт norepï в гидротраясфорааторе: К' = 0.04 *itaax.

Уравнение (2.1) реиавтея только численны» интегрированиен поскольку:

1 - s

Йн = ли * ps * не * Бгт (2.2)

Момент на насссиза колесе пропорционален ие2 и Ян , а Хн-- коэфзвдеткт ноаента насосногс колеса ГДТ является нелинейной функцией i = ит/ие. Кроме того,

js -• плотность вгдкости ГДТ, Пгт - активный я^ааетр ГДТ.

Обычно для резеакя системы цравнаккА используется агтед Рунге -Кутта.

Пдновренеет с определение* скорости IÎ и пути S при расче-

е

тах движения автобуса по городскому циклу для каждого '-зга определялось значение абсолютного расхода топлива Qi в литрах. Для разгонов и равномерного движения:

1г (¡в * 2 Pc * U * л t

Qi = ---------------------- ' где . (2.3)

i< 35000 * 10 * рд * ty-т *

jA - плотность дизельного топлива в кг/л.

Ее - удельный расход таплчвав г/кВтч,

1}гт - к.п.д. ГДТ ( при заблокированном ГДТ =1,0),

Pc = Рд + Рв + Ри , ( при равномерно* движении Pc = Рд+Рв)

Для торможений:

AÛT = ta * At/ рт * 3600 .где

Qxx - часовой расход топлива на режиме холостого хода двигателя в кг/ч.

Путевой расход топлива за цикл в л/100 км определяется по зависимости:

Qs = 105*(Qp+Qpfl+Qï)/(Sp+SpA+ST), где (2.4)

индексы соответствуют :

р - разгон, рд - равномерное движение, т - торможение. Характеристики двигателя и гидротрансфориатора задавались с использованием полиномов третьей степени.

При задании режимов движения использовалась детерминированная модель,согласно которой для каждой координата пути возможно задание как дорояных уклонов, так и скорости движения автомобиля.

На основе аналитического описания математической аодели бала выполнена программа на языке васоксго уровня ПЙСКПЛЬ.

Б третьей глазе приведен!.- результат исследований по разработанной математической подели и результат« проведенных исследований движения автобусов по реальном маржрутам.Так в. г. Иосквз по наиболее характерным городским маршрутам : по маржруту N-155 проспект нарвала 1укова - Филевский парк и по маржруту N* 48 пр.Кедкоза - м.Гюлежаевская средняя длина перегона между остановками составила Lcp з 400м, а средние скорости движения на марвруте составили 18-19 км/ч.

Для различных городских маршрутов удельное количество слу-

чайных остановок может составлять от 10 до 40Z от удельного количества технологических остановок. На мараруте N- 155 и 48 величина Нуд Солее «тех на 20-30з:,так как значительная часть остановок на этих марврутах расположена за светофорами. Увеличение количества остановок на маржруте приводит к увеличению расхода топлива.

Движение полугкспрессом, экспрессом и в пригороде, часто суцественно отличается от двиаения в центре города и от городского цикла по ГОСТ 20306-90.Так для полуэкспрессных марвру-тов например №56 от м.Молодежная ул. Косыгина средняя длина перегона составила Lcp = 700мСсреднее удельное количество остановок 1.6 км К средняя скорость на мараруте составила 31-32ки/ч. Незначительные колебания скорости на ыаржруте, как показали нави наблюдения, объясняется необходимость! соблюдения водителем графика движения на марвруте.

Следует отметить, что в реальных условиях не всегда движение происходит по горизонтальному профилю дороги, а гостовский цикл ориентирован именно на такие дороги. Поэтому очевидно, что при модвлировгняи нужен, как вариант, более "тяжелый "городской цикл, дополнявший цикл гостовский. Наличие небольших подъемов, например в 3%, приводит к существенному увеличению расхода топлива - по нави* расчетам для ЛиАЗ-5256 до 65% при движении по городскому цикжу ГОСТ 20306-90.Нклон Ci) в 3Z довольно часто встречается в городах европейской части России. Это значение целесообразно принять в расчетах для так называемого "тяжелого" цикла еце и по следующим причинам : удельная мощность современных больгих городских автобусов находится в пределах 10 -ПкВт/т , для £ийЗ-525б соответственно 9.44кВт/т.

При такой удельной мощности для движения со скоростью не менее 40-50кн/ч (что соответствует реальный скоростям двиаения на отдельных городских аарврутах) следует принимать расчетный подъем в 3-4Z .Кроме "тяжелого" городского цикла в расчетах предлагается использовать "особо тяжелый" городской цикл, в качестве которого берется наибольвий встречавшийся в данном городе подъем, исклвчнть который из маршрута движения автобусов по теа или иным причинам невозможно и который превшвает i = 3-42.

В навих расчетах для "особо тяхелого'цикла было принято i = 52.что значительно снижает средние скорости на мараруте и увеличивает путевой расход топлива.Движение автобуса при таком подг-8

ёме значительно искажает гостовский городской цикл .Отсутствие в некоторых подциклах режимов замедления и торможения из-за медленных разгонов приводит и уыеньвенив времени прохождения участка длинной 1920и поэтому средняя скорость несколько выве чем при меньжих уклонах.•

Одним из возможных путей снижения расхода топлива на городских автобусных маржрутах является увеличение средней скорости движения. Это возможно, например, за счет увеличения расстояния между остановками.Отсюда при моделировании движения автобуса возникает необходимость располагать циклом с минимальным числом остановок и максимально свободным движением.Поэтому для получения количественной и качественной оценки такого движения при моделировании движения городского автобуса ИиИЗ-5256 был использован так называемый "легкий"цикл движения. Конечная скорость разгона и равномерного движения выбиралась как максимально разреженная в городских условиях (ВОкм/ч), а расстояние между остановками 1200м (как среднее расстояние перегона .для скоростного движения). В г. Москве скоростные марврутн составляет около 2Ъ'А. При этом согласно экспериментальным данкнм скорости на перегонах достигают БОкм/ч, а длина перегона на скоростном мараруте колеблется в диапазоне 600-2900м.

Таким образом, предложенные "особо тяжелый","тяжелый" и "легкий" циклы позволяет получить более полную информацию по движении автобуса в различии* условиях, более точно прогнозировать эксплуатационные затраты и производить оптимизацив городского движения для автобусов по различным критериям.

Значительное влииие на топливную экономичность оказывает коэффициент сопротивления качении и загрузка автобуса.

При рассмотрении закона распределения изменения полной массы автобуса за ездку необходимо отметить, что средневзвеженная масса автобуса составляет около 13т., а коэффициент вариации составляет около 9=0.13.. Так как иа отдельных перегонах загрузка автобуса достигала предельной то расчеты проводились и для более жирокого диапазона загрузки от 252 до 135Z от номинальной.

Полученные при моделировании движения городского автобуса ЛийЗ-5256 по' ГОСТ 20306-90 зависимости fis = fCtfa) и удельного расхода топлкза за цикл Оуд - И На) (рис.1.) показывает ,что увеличение загрузки автобуса с номинальной (Иа = 15250кг,число пассажиров п = 82. ) до полной (На - 17425кг, п = 114 ) приводит

х росту путевого расхода топлива на 122, а при 25%-ой загрузке путевой расход топлива на 227. меньше,че* в случае загрузки номинальной.

Рис.1. Зависимости -Qs=f(Ha)---Оуд=Г(Иа)

1.2.3 - циклы по ГОСТу 2030Б-Э0,1.ср=?00ы.1.ср=шм.

Однако этс не означает,что автобусы целесообразно не загружать Напротив, исходя из экономической эффективности следует увеличивать интервал» двимения к уаеньвать число автобусов ка мгржруте, ваш они исясльэултся со значительной недогрузкой (например, поздно вечерок ). И второе. При обычных условиях движения среднее расстозниг иежди перекрёстками на трассе карврута составляет, как известно , около бООи, а соеднее расстояние между остановкам на яаржрутг-Шм, то есть автобусу, в принципе,довольно сложно избежать остановок на перекрёстках. А это до-полнительаай расход топлива.Резердок здесь может быть увеличение средней скорости на карируте.Наприаер. за счет более рационзль-ной организации движения, в ток числе и на перекрёстках, у светофоров, правильного распслсжения остановок у светофоров,увеличе-

ния (скажеч . до 600-?00х ) расстояния между остановками. Су-жественное влияние на расход топлива оказывает коэффициента сопротивления качении ГО .С увеличением Í0 от 0.005 до 0.015 увеличение путевого расхода для городского цикла составило 2l'¿.

При исследовании влияния загрузки автобуса на топливнуп экономичность било выявлено, что при сравнении больного автобуса с меньжикк в 1.5 раза но имевцих те ie удельные мощности и удельные расхода первый имеет кеньяий путевой расход чем два меньвих (при одинаковом количестве перевозимых пассажиров).

Таким образом, топливная экономичность автобуса зависит от того, как увеличилась сила сопротивления качении. Так при оптимальном выборе загрузки автобусов на марвруте (подбором рационального типа автобуса .расписания движения и.т.д.). т.е. с увеличением массы полезной нагрузки, расход топлива на единицу массы существенно снижается .При увеличении коэффициента f0 (вследствие неудовлетворительного технического состояния автобуса или дороги ) расход топлива резко возрастает. Зная диапазона изменения На и f0, можно прогнозировать и корректировать расход топлива при выборе типа автобуса , составлении расписания и маршрута движения.

Влияние параметров удельной нежности Нуд и коэффициента приспособляемости по моменту Км на показатели ÖS и Ucp определялось при прохождении одинакового пути с достижением скорости бОки/ч.При этом путь 5к внбирался максимально возможном и соответствовал удельной мощности Нудгб.75 кВт/т. Некоторые результаты расчетов для разгонов до конечной скорости Uk = 30,45,60вм/ч и для городского цикла представлены на рис.2, и таблице 1,

Та;гям образом „ увеличение К* и Нуд приводит к увеличении интенсивности при разгоне,что при одних и тех же значениях удельных расходов топлива ge г/кВтч приводит к увеличении абсо-литннх и путевнх расходов топлива.

Это совсем не означает , что для уиеныения расходов топлива следует идти на уменьвеяие Нуд и.Км. Некоторое увеличение необходимо для уменьшзиия поаех траисйЬртному потоку, повывения скоростей движения городских автобусбв, особенно в условиях движения на подъемах и т.д..*--

Г1

Рис.2. Зависимость и = К 5) 1.2 - Мдд=12.8,НаД=6.75 3,4, - Ки=1.3.Км=1.

Табл.1.

¡изменяемый I 1л». I 1;рд. I 1р, 1 Ор. I Орд,I От.1 Чэ, I I параметр 1с I с I с! л 1л 1л 1л/100км1

I Км = 1 1 247.0 I 57.8 I 100.210.725 I 0.1191 0.051 46.53 I

1 Км = 1.31 1 239.8 I 74.5 I 75.8 1.0.639 I 0.1641 0.051 47.56 I

I Нуд ^ 6.751 257.0 1 36.5 I 131.61 0.762 1 0.0581 0.051 45.81 I

I Над = 12.81 236.9 I 85.3 I Б2.7 I 0.679 1 0.1911 0.С51 47.92 I

Кроме того, именно повнвеиное значение дделышй модности и коэффициента приспособляемости поззалавт ..сохранял ввсокие скоростные свойства . обеспечить сд«естввнное сямекие -расходов топлива за счет использования более ранних по скорости, двимения переклвчений передач при разгонах и более раннего выхода на внс-

вуп передачу .При этом повывенные значения Нк должны быть также и при малых угловых скоростях вала двигателя. Иначе после перек-лпчения может произойти недопустимо большое уменьшение момента, подводимого к ведущим колесам.

Табл.2,

{Изменяемый I Ьц. I Ьрд,1 Ьр, I Цр. I 0рд.1 От .1 08. I

¡параметр 1с 1 с I с I л I л I л 1л/100км1

I Км - 1 I 247.3 I 30.71 126.0} 0.7511 0.0561 0.0461 44.44 I

I Км -- 1.31 I 240.6 I 52.41 89.3 1 0.6971 0.1311 0.05 I 45.74 I

I Нуд = 6.751 255.5 I 9.751 173.81 0.8041 0.0111 0.0331 44.16 I

I Иуд = 12.81 238.0 I 65.61 83.6 I 0.6951 0.1401 0.05 I 46.04 I

Расчеты, проводимые для городского цикла согласно ГОСТ 20306-90 с более ранними по скорости перекляченияки, показаны в таблице 2. Из-за сливкам медленных разгонов при Кн - 1 и Иуд г 6.75кВт/т, для того чтобы уложиться в цикл по пути, пришлось на некоторых этапах сократить время торможения , использовав более интенсивное торможение вместо 1м/с2. Как видно из табл. 1 - 2, использозание раннего переключения компенсирует увеличение расхода топлива из-за увеличения- Ь'уд и Км.

При моделировании движения по частичным характеристикам двигателя с двухрзгииныи регулятором для цикла с Ьср -700м было выявлено, что в зависимости от интенсивности разгона (по различным частичным характеристика!! от 07- 1.0 Мк} наиболее значительно увеличивается средняя скорость цикла на 9,72. а путевой расход увеличился на 9,22

Наибольвее значение фактора производительности Уср/05ср соответствует разгонам с Кк = 0.9 . то есть более выгодно с точки зрения топазной экономичности я интенсивности производить разгоны интенсивно, но не при полной подаче топлива.Таким образом, нолно сделать следуввие выгода:

1) Выбор нагрузочных характеристик двигателя должен проводиться с учетом возмозности использования работы двигателя в зо-

12

не низких оборотов (без завалов по Мк в зоне малых оборотов),что позволяет производить Солее ранние переключения. Б то же Бремя .необходимо учитывать.что для снижения дымности при малых оборотах двигателя нагрузка не должна достигать предельных значений.

2) Использование разгонов с полной подачей топлива ( по вневней скоростной характеристике) хоть и обеспечивает максимальную интенсивность разгона и лучвие средние скорости, но приводит к увеличение путевых расходов топлива. Оптимальным разгоном обеспечивавшим максимальный фактор удельной производительности является разгон в зоне Мк = 0,В5 - 0,95 от максимального момента двигателя.

Рассматривая влияние режиаов движения необходимо отметить, что при одних и тех же средних скоростях иенез экономичным является режим дви1ения разгон - торможение.Наиболее экономичным является режим движения разгон.установивжееся движение, замедление , торможение . Это объясняется тем . что в режиме РТ в отличие от РНЗТ необходимо разгоняться до более высоких конечных скоростей (например до 40км/ч при U = 21км/ч в цикле РТ и до 2В км/ч при U = 21км/ч в цикле PS3T) при одинаковых средних скоростях в цикле.

Режим РИТ такяе хуже (в среднем на 6Z) режима РНЗТ, при одних и тех же средних скоростях в цикле , т.к. отсутствие режима замедления должно компенсироваться более высокими конечными скоростями разгона (при одинаковом ускорении замедления).

Таким образом .в цикличном городском движении водители необходимо стремиться сократить относительную величину фазы разгона ,за счет увеличения фазы равномерного движения и фазы замедления. Зто в своя очередь позволяет сохранить необходимые средние скорости и график движения по мароруту при существенно меньжих расходах топлива.Для различной протяженности циклов можно выделить линии оптимального значения фактора производительности (итрих-пунктирная линия на рис.1.3).Зто позволяет выявить наиболее оптимальные по фактору производительности конечные скорости разгонов в циклах различной протяженности. При этом чем меньже расстояние между остановочными пунктами , тем выже удельна е расходы топлива в цикле . Поэтому так важно правильно производить составление графиков и жарврутов движения автобуса , правильно организовывать безостановочный проезд перекрестков и располагать, по возможности, остановки пзред светофорами.

Рис.1.3.

'¿/05=К Ур)

£6

60

— Онд=П «р)

1.2,3 - Бц 12С0м, 5ц 700к, Бц 400м 4,5,6 - !>ц 400м, Бц 700м, 5ц 1200м.

Ьлчянхе параметров характеристик гидротрансформатора (ГДТ) на сксростние сгойствг.и тзллявнуЕ зхоноиичность саыоходння азами рассмотрено во многих работах . В навей работе бклэ розено ограничиться исследозаина^и влиан'/я только кпд ГДТ при кеизнек-ннх остальных парамеграх характеристик ГДТ.

Повухег.ис кпд ГДТ всегда уделялось большое внимание. Однако в современник автсчобидях прочно утвердились нногостуяанчатые ГНИ с четырьмя !! более передачами . 3 таких Г5Ш . использование ГДТ ограничивается одной - двуия низании передачаии. Эти низшие передачи на автоаобклях приаензлтся очэиь редко (чаче всего на горидских автобусах),причем, с увеличэнием числа передач, удельной точности, врейани дпипепия на выспнх передачах уыеньвается степень в.".;:як!:а ;:пц ГДТ.

Для выяснения степени влияния кпд ГДТ на скоростные свойства и тспдиеиуи экономичность автобуса ЛкйЗ-5256 било проведено

ТЯ

ьоделирэвани.е двияекия автобуса с различный характеристикам по кпд,а следовательно, и по К = Г С а).Значение К„при 1 = 0 было постоянный и разным 2.8. а значения ¡^задавались :0.82;0.87 С сврий-ннй ГДТ 1:0.92. При этом значения К=Г(П были получены е виде полиномов с нэчалок в той яг точке с Ко=2.8 .'Значения К1 =П П соответствуют значениях кпд с мах =Ш) значениям кпд

с ^агхг-О.В? и КЗ =14 П с ^иак =0.82. Результаты расчетов при разгонах и равномерно» движении,а такгв в целок для упроден.чэго цикла с ¡,ср=700м. представлен!) в табл.3.

В пикле с 1ср = 700к раэоца в значениях расходе. топлива при изиэнении^иах.от 0.92 до 0.82 путевой расход тсшливэ изменяется на 3.52 , причех врекя прпховдениа цикла и соответственно средняя скорость в цикле практичзски не изаекились (изменения около С.5X3.

В четвертой главе рассмотрены вопроси проведения я;:г.г.ери-менталькых исследований и вкборй комплекса измерительно?. аппаратура.

ТАБЛ. 3.

I ^иах I ОС л 3 1иа(км/чЯ СразСлП ОравС лН05л/100км1 '.(с) !

---------------------------------------------------------------1

--------------——--—------------------——------------------1

I 0.82 I 0.21391 31.41 I 0.Л2 I 0.053 I 30.55 I 80.32 I

I------1-------т--------1--------]--------1----------1---------]

I 0.87 I 0.21001 31.45 10.105 10.085 I 29.93 I 30.07 1

I------1 -------1--------1--------;—---------1--------;

I 0.92 I 0.20551 31.96 1 0.102 I 0.033 I 29.49 I 78.87 1

Для проведения экспериментальных исследований сила использована р^гистрирузцая аппаратура.разработанная ::а ка^здр: "Срга-низациа и безопасность двигзния" созасстко с кафедрой "йзюиейи-ли" НАДИ. Регистрация скорости двигоиия автобуса производилась в виде аналогового сигнала с ргэрезавэей сьзсобкостис 0,1и/с.Ксип-лекс аппаратуры позволяет пвонзгедить регистрации «гракетроз с:<орост:1 ,пуп:,кр загни на сат>г.;;г.це ч в цирревм виде на асно-дисплее синхронно.

/¡ля кзмерели.': пути лспзльэовслось "пятое кс^гсо" на автобусе оно утаняоливалось не специальном кракстейнз с оозорстко?. осьа. Колесо датчика принимается пругяной к гсыитну дероги с усилием

около ¡00,4..а неровности дороги гасятся при помоаи амортизатора со специально подобранной хаоактеригтикой.Давление воздуха в шине колеса подбирается пои тарировке.Сигнал с датчика.формируемый огттозлектрснним лреобразезатслеы. з зазоре которого помечен диск с прорьзяяи. пистцпает в блок согласования БСС. Причем.период ыезду двумя тпуг.ъсгип датчика соответствие; переиенеш!» центра колеса в продольно!! направлении на 0.01м.

В качестве датчика расхода топлива использовался серийный датчик ITT с Омах =1.25 л/мин и Речах =1о Бэр,но для увеличения количества инпульсоз Сто есть дискретности отсчета) была выполнена модернизации датчика.заклячазцаяся в установка дополнительного диска с читарьмя магнитами и грркенои .

Для исклачения пульсации топлива в кагистрали и влияния этой пульсация на показания расходоиера.зашпка тспчива производилась из специально изготовленного бака лед давлением топли-вспа.^качжапсчго насоса.

Совместная работа £лска согласования с саыописцгк к блока регистрация параметров дэитения псзвелаэт одновременно писать на ленте сгисздсца реким даигения гстобуса по маршруту (трзссг).а итоговые значения прейденного пути,времени двигения,суммарного грекени нэисдвиеного состояния автобуса и израсходованного топлива "зкдаятся в виде цифр на табло, которые можно просмотреть при нажатии клазкзи вызова парэиетра на индикацио. Погрешности зпллратури, зозннкапцие в основной :13-эа неточностей датчикоз я погрешностей кеерцевого генератора ивто:; зреиен« не препимет 0,12, что вполне приемлемо для целого ряда испытаний.Аппаратура легко тарируется и проверяется, является петрологически обеспеченной.

Планом проведения зкепериыекта предусматривалось проведение замеров парааетраз U.S.Т.О. с цельи идентификации реального автобуса имитационной модели н уточнения некоторых параметров последнего при разгонах и равномерном двиаении Среднее отклонение путезего расхода топлива состаЕИлэ 4-52. После уточнения значений величины сопротивлзния качекиа и потерь в трансииссш; максимальная осибка по расходу топлива составила 2,37..

Основные зызеды.

Критерия оценки топливной экономичности а течении последних 20-30 лет становятся всо более подробными. Б настоящее время топливная экономичность оценивается по ГОСТ—20306-90. Однако он

пгра*зет далеко нь е полной царе все многообразие реальных усло-дгимвния.Наойходимо дальнейзер рчсмирение критериев оценки, в допилиты к гостовсмцу циклу необходимы цикли, позволявшие учитывать и различные уклоны укл«::и :: различные скоростные реви-ыи движения.

!, Для более полкэЛ сцен:;« топлиы:с& зьснс^'Л'^ти я скоростей сзойсте геройского аегзиуса пре^ясазки " особо тавелий", " тавелый" и "легкий" циклы, которые поззоляет учитызать уклекы и хаксиыально "свободно;" йя«::гк:;а, п^луля более исдрсбнуи информации, более точно прогной.'ровегь эксплуатационные затраты и производить оптимизации двкпзг.кя городского автобуса.

2. Разработана иатгкатмч&^гя нодгяь двкгеика горедсксга автобуса по различным цкклзх с возеэнностьы и^п^и-эогзш'.я различных характеристик к ¡¡зреиетрос систеик "дБигателч-трансичс-сия", псзЕояяЕ^ая исследовать Бякй:-:::е репке в двхгеккя и параметров автобуса на эксплуатационное показатели.

3.Предложены рекомендации, позволяю1?;:г улучапть топлигнуа экономичность эа счет подСолг. оптимальной загрузки автобуса на ыараруте к путем составления правильного расписание и кар:рута двиавняв.Например, скчкгние гзгрузхг егтибус* с нормального значения С82 пассажира) до загрус::и ве'.тьвдесятьи пассажира-.::! приводит к увеличекки удельного рчехода тпглиза на 277..

4. Показано.что некоторое пезвганаг удельной мощности н ко-гффпцйента приспособляемости по сравнения с используекнии у отечественных ав/обусов пог2о.к±~.е-, сохраняя внсские скоростнве свойства, обеспечить скихеиче расхода топлива за счет использования Солее ранних, ¡¡о скорости, переключений г.ородач и боле раннего выхода на аисвув г.зредачу.Гаь увеличение удельной мощности ка 2БХ приводит к сшаанив времени разгона до 60 км/ч на 172 при паиверио равных абсолютных расходах топлива.

5.3 результате численного моделирования получены данные о е.чйян!!'.! р<?2:;*(1Б дзпягиия пс циклам различной протяженности и ге-висиыосп; путевого расхода топлкга от конечных скоростей разгона. Б частности, при сохранении одних н тех ве средних скоростей залие^ г гзродсксы цикле кгейходимс струниться сократить относительную гглнчин!' фаз« разгона, за счет увзличпния относительной аез№ина ®ези разксь;рноги двисенкя V с>ззи замедлений. Использование разгонов с полней годачэй гоплива (по еизвней ско-рссткой характеристнкь )йбг.спечмЕиС7 соответственно каксикзльнув 12

интенсивность разгона и более зссокие средние скорости в цик-лг,однако белее вьтод.чнм является разгон по характеристике з зоне 0.85-0.95 ог Йкмах.Разгон го эти* характеристикам происходит прч максимально* ^акторе производительности U'Os.a снижекае путевого расхода топлива составляет примерно 2'/.. Наиболее рецио-нзльмай вабор конечных скоростей разгонов, по фактора производи-тзльнэсти, для циклов различной протяженное.!! позволяют оптимизировать движение как пс расходу топлива, так к ергдньй скорости автобуса в цкклз.

В.При оцихх а тая а? средних скоростях в чикле [зазксяцих от графика движения пс иарируту) наиболее эконоиичнвм является режим РЧЗТ.т.к, кепзльзувтея более низкие конечные скорости разгона.При средней скорости 2Скн/ч путевой расход топлива у режима РТ хцже на Í8Z.

7. Остановлено, что для городского asTOáyca с грех ступенчатой ГКП использование ГДТ с более высоки* к.п.д. на 10 У. приводит к уменьпенно путевого расхода топлива на 3.5Z , а время прохегдекия цикла поэтически не меняется.Увеличение кпд ГдГ является довольно слоаной и aosorocToaseft задачей причем, с увеличении чисха передач слияние кпд ГД7 на топливнуа экономичность иыеиьаазтеа позтоку ловпяенке кпд ГДТ с цельо улучшении топляв-:юЛ зклюйичцости признанно аэ целесообразный.

З.Зкслзркиечтальниаи исследованиями прдтгврчдена и уточнена вспользуэягя расчетная гталатичоскал модпль .Нгксимальная опий-;;а по расходу топлива при раэкомерноа двкэении и разгонах составила менее А','..

Эсновныэ пояснения диссертации опубликованы з следующих работах:

¡.Йстапенко Й.З..Лузинов Н.Й.,Нарбут Й.И. 0 некоторых принципах построения ряда передаточных чисел коробки пеоедач автобу-са./Совгриг.чсгзоозние агрегатов и систем автомобиля : Сб. тр. ЩИ, 1331.15-17cv

2.Астапенко 9.В. К вопросу об организации процесса переключения передач городского автобуса .//Известия вузов.Мааинострое-ни2,13S3.JÍ5 ,В5-88с.

S.Sarbut Й.К..Chaczljan fi.S.fistapenko fi.H. Яр]уо paraaetrou silnika na alasciHosci er.sploatacyjne autobusu

sisjskiego.yHaterialy seoinaryjne.Szcsasiíi.-lS93.c¡31-135.