РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОЙ
ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ
КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ ТЕПЛОВОГО И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЕЙ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ
Одним из эффективных направлений повышения топливной экономичности и уменьшение выбросов токсичных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания (ДВС), является разработка и применение в конструкциях транспортных машин комбинированных энергосиловых установок (КЭСУ), которые часто называют гибридными энергосиловыми установками. КЭСУ представляют собой комбинацию двух типов двигателей, обычно ДВС и электродвигателя (ЭД), необходимые режимы работы которых, обеспечиваются системой управления. Система управления явля-ется одной из основных частей КЭСУ, от функционирования которой, во многом зависит эффективность работы КЭСУ.
Трудоемкость создания КЭСУ значительно зависит от работ, связанных с системой управления. Эти работы направлены на поиск наиболее рациональных принципов, способов, алгоритмов, схем управления КЭСУ и т.д., позволяющих уменьшить расход топлива, улучшить экологическую безопасность и тягово-скоростные свойства автомобиля с КЭСУ.
Практически все автомобильные фирмы мира, в настоящее время проводят исследования, направленные на создание КЭСУ. С течением времени объем исследований по данному направлению возрастает, что еще раз подтверждает эффективность, значимость и перспективность выполняемой научной работы.
Цель работы. Разработка алгоритма и системы управления работой комбинированной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы теплового и электрического двигателей легкового автомобиля с приводом на задние колеса.
Задачи исследования. Сформулированная цель и проведенный анализ нерешенных проблем по теме диссертации позволили определить следующие основные задачи исследования:
1. Критический анализ конструктивных схем и систем управления КЭСУ.
2. Разработка принципов и алгоритма управления работой автомобиля с КЭСУ.
3. Расчетные исследования по выбору и обоснованию алгоритма управления КЭСУ.
4. Разработка методики расчета параметров и характеристик тягово-скоростных свойств и топливной экономичности для обоснования системы управления КЭСУ.
5. Разработка системы управления работой автомобиля с КЭСУ.
6. Проведение экспериментальных исследований и лабораторно-дорожных испытаний системы управления КЭСУ в составе автомобиля.
7. Разработка научно-обоснованных рекомендаций по совершенствова-нию системы управления КЭСУ.
Методы исследования. Решения поставленных задач базируются на методах теории автомобиля, теории автоматического управления, основных положениях электроники и электротехники, методах синтеза и оптимизации конструкций транспортных машин, методах инженерного эксперимента и математического анализа.
Достоверность и обоснованность. Достоверность принятых в диссертационной работе решений подтверждается согласованностью теоретических и расчетных результатов с результатами экспериментальных исследований, полученных в лабораторных и дорожных условиях.
Научная новизна заключается в следующем:
- разработан алгоритм управления КЭСУ параллельной компоновочной схемы, который отличается от существующих использованием зависимости нагрузки теплового двигателя от равномерной скорости движения автомобиля;
- разработана методика обоснования численных значений параметров системы управления, базирующаяся на показателях эксплуатационных свойств автомобиля;
- впервые в России разработана система управления КЭСУ параллельной компоновочной схемы маломощного теплового двигателя и электрического двигателя постоянного тока;
- разработаны научно-обоснованные рекомендации по созданию и совершенствованию системы управления.
Практическая ценность. Внедрение в практику проектирования созданных теоретических основ расчета и обоснования алгоритма управления КЭСУ позволяет, во-первых, существенно улучшить эксплуатационные свойства автомобиля, оборудованного КЭСУ параллельной компоновочной схемы, во-вторых, существенно уменьшить сроки, затраты и объем доводочных испытаний.
Реализация результатов. Разработанные алгоритм и система управле-ния КЭСУ были использованы при разработке опытных образцов гибридных автомобилей в Ижевском государственном техническом университете. Результаты диссертационной работы используются в учебных программах по дисциплинам «Особенности тяговой динамики и топливной экономичности автомобилей с гибридными силовыми установками (ГСУ)», «Конструирование и расчет КЭСУ автомобиля». Результаты работы были использованы при выполнении аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)", номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.006 06492. При выполнении аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)", номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.00 901933. При выполнении мероприятия №1.2.2 «Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук» федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» / Государственный контракт № П1449 от 03 сентября 2009 года.
