Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Радько Александр Евгеньевич

Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка»
<
Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка» Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка»
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Радько Александр Евгеньевич. Улучшение показателей автомобильных двигателей на основе комплексного учета динамических явлений в системе «Автомобильный двигатель - Нагрузка»: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.04.02 / Радько Александр Евгеньевич;[Место защиты: Тульский государственный университет].- Тула, 2016.- 126 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Разработка и исследование математических моделей двигателей легковых автомобилей 23

1.1 Предварительные замечания 23

1.2 Разработка графа связей автомобильного двигателя с искровым зажиганием 24

1.3 Допущения, принятые при создании модели ДВС 30

1.4 Система уравнений разработанной модели ДВС 30

1.5 Разработка математического описания системы управления двигателем с искровым зажиганием 34

1.6 Математическое моделирование работы ДВС с искровым зажигани-ем

1.6.1 Математическая модель двигателя ВАЗ 2106 36

1.6.2 Математическая модель двигателя ВАЗ 21114 .38

1.6.3.1 Экспериментальное исследование процессов и характеристик двигателя ЗМЗ 4062 40

1.6.3.2 Математическая модель двигателя ЗМЗ 4062 43

1.7 Оценка адекватности разработанной математической модели ДВС .46

1.8 Выводы по первой главе 46

Глава 2. Разработка математической модели системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» 48

2.1. Предварительные замечания 48

2.2. Разработка обобщенного графа связей автомобиля 49

2.3. Принятые допущения при разработке модели 51

2.4. Разработка системы уравнений модели в рабочем виде .52

2.5 Оценка адекватности разработанной математической модели системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» . 54

2.6 Исследование математической модели системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» на примере ДВС ЗМЗ 4062 в составе автомобиля ГАЗ 3110 .55

2.6.1 Исследование функционирования системы «Автомобильный ДВС -Нагрузка» при различных условиях движения 55

2.6.2 Исследование функционирования системы «Автомобильный ДВС -Нагрузка» при различных коэффициентах сопротивления каче-нию .61

2.6.3 Исследование функционирования системы «Автомобильный ДВС -Нагрузка» при различных радиусах качения колес 68

2.6.4 Исследование функционирования системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» при движении по ездовому циклу .74

2.7 Выводы по второй главе 75

Глава 3 Разработка методики проектировочных расчетов системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» 76

3.1 Предварительные замечания 76

3.2 Методика проектировочных расчетов системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» .77

3.3 Исследование влияния конструктивных параметров двигателя на функционирование системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» 77

3.4 Исследование влияния конструктивных параметров агрегатов трансмиссии на функционирование системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» .82

3.5 Исследование совместного влияния конструктивных параметров двигателя и агрегатов трансмиссии на функционирование системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» 91

3.6 Выводы по третьей главе 97

Основные результаты и выводы 99

Список литературы

Разработка математического описания системы управления двигателем с искровым зажиганием

Рассмотренные математические модели на достаточно высоком уровне описывают работу САУ ДВС. В тоже время при построении данных моделей используются общепринятые допущения, связанные с использованием осред-ненных показателей рабочих процессов ДВС и характеристик потребителя. При этом характеристики потребителя определяются экспериментальным путем для установившихся режимов работы двигателя.

Работы по имитационному моделированию системы двигатель - нагрузка могут быть применены, в частности, для имитации ездовых циклов [21, 33, 58, 62, 40]. Ездовые циклы служат для оценки токсичности и дымности отработавших газов двигателей транспортных средств и учета расхода топлива. При этом имитационное моделирование процесса функционирования автомобиля в ездовом цикле может рассматриваться как альтернатива натурным испытаниям [64].

Существует несколько ездовых циклов, отличающихся программами испытаний, моделирующих режимы работы двигателя, а также применяемой аппаратурой и методами отбора проб. В разных странах используют различные ездовые циклы. Так в странах Европы (в том числе и в России) для оценки токсичности отработавших газов и дымности и контроля расхода топлива используют цикл NEDC, в Америке – цикл FTP - 75, в Японии – цикл JC08, в Австралии - CUEDC.

Учебная модель [40] позволяет исследовать работу системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» в процессе выполнения ездового цикла. Так, данная модель позволяет исследовать влияния регулировок и параметров ДВС, а так же момента инерции колес, передаточных чисел КПП и др. на экономические и экологические показатели при выполнении ездового цикла.

В работе [58] автор представляет разработанную имитационную модель движения автомобиля, выполненную на базе программы «Stamm». Модель позволяет получить нормы расхода топлива с учетом режима использования автомобиля в городских условиях при низкой температуры воздуха, расход топлива на прогрев двигателя в низкотемпературных условиях и рекомендуемое время прогрева перед началом движения.

В работах [36, 37] рассматривается ездовой цикл NEDC и его соответствие современным условиям. Для создания европейского испытательного цикла New European Drive Cycle (NEDC состоит из 4 циклов ECE 15 и одного цикла EUDC) были использованы старые статистические данные и он не в полной мере учитывает распределение режимов движения транспортных средств в условиях современного мегаполиса, и, как следствие, искажается оценка эмиссии вредных веществ и путевого расхода топлива. Авторами предложена корректировка данного испытательного цикла с учетом современных условий движения в больших городах. Скорректированный цикл NEDC наиболее точно позволяет оценить топливно-экономические и экологические показатели двигателя.

В работе [21] рассмотрена возможность использования ездовых циклов при создании алгоритмов работы системы управления автомобилем с комбинированными энергетическими установками. При анализе соответствия ездовых циклов реальным условиям движения автомобиля так же показано не оправданное ориентирование алгоритма управления на эти ездовые циклы. Показана целесообразность использования обобщенных результатов режимометрирова-ния движения транспортных средств в реальных условиях эксплуатации.

Известные результаты исследований динамических явлений в системе «Автомобильный ДВС - Нагрузка» для улучшения показателей работы ДВС включают, в основном, описание локальных аспектов процесса функционирования данной системы и требуют привлечения большого объема экспериментальных данных. Кроме того, отсутствует единый подход к математическому описанию динамических явлений в системе «Автомобильный ДВС - Нагрузка», что в конечном итоге требует постановки и решения научной задачи.

Наиболее перспективными являются модели третьей группы [2, 8, 9, 10, 55], отражающие процесс функционирования системы двигатель - нагрузка в целом как единой динамической системы в различных условиях эксплуатации. Эти модели могут быть использованы при исследовании и анализе работы автомобильного двигателя и системы двигатель – нагрузка, имитации ездовых циклов, проектировании автомобилей, анализе тягово-скоростных свойств автомобиля и его топливной экономичности при изменении параметров двигателя. Однако модели данной группы находят пока ограниченное применение вследствие существенных трудностей, возникающих при сопряжении математического описания отдельных элементов.

Работы [10, 55] позволяет сделать выводы о широких возможностях разработанной динамической модели по описанию совместной работы автомобиля и его двигателя в реальных условиях эксплуатации, таких как: возможность отслеживания изменения давления в цилиндрах, изменение осредненного движущего момента двигателя, изменение частоты вращения коленчатого вала, изменение часового расхода топлива, изменение скорости автомобиля и учет выбросов вредных веществ. Одним из главных преимуществ и отличительной особенностью модели является использование метода графов для описания системы, позволяющего объединить системы различной энергии.

В работах [2, 8, 9] авторы рассматривают возможность использования разработанного программного комплекса CRUISE – BOOST на стадии разработки и доводке автомобилей с целью прогнозирования мощностных характеристик, экологических показателей и расхода топлива, а именно: скорости автомобиля, частоты вращения и крутящего момента двигателя, давление на впуске, температуры двигателя, расхода топлива и образования NOх.

Математическая модель двигателя ЗМЗ 4062

Как уже отмечалось ранее, для получения надежных результатов моделирования на переходных режимах движения, прогнозирования мощностных, экономических и экологических показателей необходимо рассматривать систему, состоящую из автомобиля, трансмиссии и двигателя в целом при различных условиях функционирования.

При построении математической модели автомобиля, являющегося сложной многосвязной системой, необходимо преодолеть существенные трудности, возникающие при сопряжении моделей отдельных элементов.

Для снижения зависимости отечественных предприятий и организаций двигателестроения от зарубежных программных комплексов актуальной задачей является разработка отечественных программных продуктов для исследования и расчета системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка», а также решения оптимизационных задач на стадии проектирования.

Под нагрузкой в данном случае понимается момент сопротивления, передающийся на коленчатый вал двигателя. Определение текущего значения момента сопротивления является сложной задачей, решение которой зависит от совокупности динамических процессов, происходящих как в двигателе, так и в автомобиле в целом, а также от дорожных и метеорологических условий. Для автомобильных двигателей момент сопротивления, как правило, определяется на основе опытных данных по эмпирическим зависимостям.

В данной главе разработан обобщенный граф связей и математическая модель системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка». Произведен комплексный анализ функционирования системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» [70] при различных условиях эксплуатации на примере двигателя ЗМЗ-4062 на автомобиле ГАЗ-3110. Принципиальная возможность использования теории графов связей при разработке динамической модели автомобиля была проиллюстрирована в [10, 34, 55]. Однако описание ряда узлов автомобиля требовало уточнения и сформированная с использованием описаний данного графа модель имела ограниченное применение.

В настоящей работе разработаны дополнения к вышеуказанному графу в части более детального описания агрегатов трансмиссии. На рис. 16 представлен обобщенный граф связей автомобиля, дополненный, по сравнению с [55], гасителем крутильных колебаний (ГКК) [57].

Характеристика энергетических базовых звеньев, входящих граф приведена в табл. 3. Модификация графа связей системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» для условий процесса торможения приведена на рис. 17. Рис. 17 Граф связей автомобиля для условий торможения

Из графа, приведенного на рис. 16, как частные случаи, может быть получено описание всех возможных режимов функционирования автомобиля и их комбинации, а именно: движение с включенной передачей, движение накатом, торможение и других. Так, на рис. 18 представлен граф связей автомобиля для условий движения накатом. Рис. 18 Граф связей автомобиля для условий движения накатом

Приведенные графы связей позволяют описать поведение системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» в различных условиях эксплуатации.

При разработке математической модели системы «Автомобильный двигатель – Нагрузка» были приняты следующие допущения: - линейный характер изменения передаточного числа и потерь на буксование; - момент сопротивления, характеризующий потери энергии в агрегатах трансмиссии, принимался постоянным с учетом КПД трансмиссии; - результаты получены для условий движения автомобиля по горизонтальному участку; - при создании модели оператора введены дискретные значения скорости автомобиля (времени), по которым происходит переключение передач. 2.4. Разработка системы уравнений модели в рабочем виде В соответствии с графом связей, приведенном на рис. 16, рассмотрим процесс получения уравнений математической модели системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка». Диск сцепления с фрикционными накладками моделируется двумя энергетическими базовыми звеньями: - модулированным трансформатором угловой скорости МТF, задающим закон изменения передаточного отношения сцепления ic ; - модулированным сопротивлением MR5, определяющим величину момента M5, передаваемого сцеплением при буксовании: где tб – время буксования; ti – момент времени, соответствующий началу включения сцепления; ic0 – передаточное отношение сцепления в момент вре мени tj; Lб - работа буксования; M6=M4-M5; ю6 = ю5=ю4; М7 =

Модель оператора представляет собой управление передаточными числами коробки переключения передач (КПП) и площадью открытия дроссельной заслонки. Так, например, переключение передач может осуществлено при достижении определенных значений частоты вращения коленчатого вала, времени или скорости движения автомобиля. Описание моделей оператора посвящены работы [25, 28].

В данной работе переключение передач происходит при достижении определенных, заранее заданных, скоростей.

Оценка адекватности модели системы была произведена путем сравнения экспериментального [41] и расчетного контрольного расхода топлива автомобиля ГАЗ 3110 с двигателем ЗМЗ 4062.

Так, при контрольном расходе топлива на скорости 90 км/ч, расчетное значение составило 8.48 л/10 км, что на 3,6 % меньше экспериментального значения.

Оценка адекватности разработанной математической модели системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» .

При разработке конструкции современных систем «двигатель – нагрузка» необходимо выполнить множество требований, учет которых является многокритериальной задачей, решение которой традиционным подходом сводится к однокритериальной, за счет свертки критериев, наименьшим образом влияющих на предъявленные требования.

Недостатком данного подхода являются неиспользованные резервы по реализации потенциальных возможностей работы двигателя, а так же значительный объем экспериментальных исследований для доводки свойств спроектированного образца.

Современному конструктору необходим инструмент, который на стадии проектирования и доводки системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» позволил бы обеспечивать необходимые показатели системы «в целом», и тем самым ускорить процесс ее проектирования и доводки.

В основу предлагаемой методики проектировочных расчетов положен метод ЛП – поиска, позволяющий равномерно охватить область поиска. ЛП – последовательности (Приложение 9) обладают наилучшими характеристиками равномерности среди всех существующих последовательностей.

При использовании этого метода пространство параметров зондируется пробными точками равномерно распределенной последовательности (ЛП), с учетом функциональных ограничений, в каждой их которых вычисляются все критерии оптимальности. В дальнейшем конструктор путем наложения критериальных ограничений определяет несколько оптимальных решений. Если нет ни одного решения, необходимо ослабить ограничения.

В третьей главе разработана методика проектировочных расчетов системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка». Приведены примеры проектировочных расчетов данной системы на примере двигателя ЗМЗ 4062 и автомобиля ГАЗ 3110.

Предлагаемая методика проектировочных расчетов системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» включает следующие этапы: - формирование расчетных точек пространства основных конструктивных параметров системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» с помощью метода ЛП-поиска; - анализ системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» с помощью разработанной математической модели (проведение вычислительного эксперимента). - выбор совокупности основных конструктивных параметров, обеспечивающих выполнение требований технического задания. На основе предложенной методики проектировочных расчетов произведено исследование влияния: - конструктивных параметров двигателя на функционирование системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка»; - конструктивных параметров агрегатов трансмиссии на функционирование системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка».

Объектом исследования влияния параметров двигателя на функционирование системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» является двигатель ЗМЗ 4062 на автомобиле ГАЗ 3110. В качестве варьируемых конструктивных параметров ДВС были приняты значения фаз газораспределения, так как автомобильные двигатели с пере менными фазами газораспределения являются одним из перспективных вариантов развития адаптивных ДВС. В большинстве двигателей фазы газораспределения неизменны во всех режимах работы и определяются формой кулачка распределительного вала. Однако для создания оптимального процесса смесеобразования необходимо изменять фазы ГРМ в зависимости от режима работы ДВС [82, 49, 77]. Так например, для: - режима холостого хода позднее открытие впускных клапанов с минимальным перекрытием клапанов способствует улучшению стабильности работы двигателя и снижению расхода топлива; - режима низких нагрузок уменьшается перекрытие клапанов с целью минимизации поступления отработавших газов во впускной трубопровод и улучшения стабильности работы двигателя; - режима средних нагрузок увеличивается перекрытие клапанов, в следствие чего снижается содержание оксидов азота в отработавших газах; - режима высоких нагрузок при низкой частоте вращения коленчатого вала обеспечение раннего закрытия впускных клапанов при небольшом или нулевом перекрытии позволяет двигатель лучше реагировать на изменение положения дроссельной заслонки; - режима высоких нагрузок при высокой частоте вращения коленчатого вала обеспечение перекрытия клапанов около ВМТ с большим углом поворота коленчатого вала способствует получению максимальной мощности ДВС при высокой частоте вращения коленчатого вала.

К основным задачам системы изменения ваз ГРМ относятся: - стабилизация процесса сгорания в цилиндрах двигателя и повышение равномерности его работы на холостом ходу; - снижение расхода топлива; - увеличение мощности ДВС при высоких скоростях вращения коленчатого вала; - обеспечения максимального крутящего момента; - увеличение рециркуляции отработавших газов и уменьшение выброса оксидов азота. Изменение фаз ГРМ достигается путем изменения распределительного вала относительно коленчатого. Принцип действия привода поворота распределительного вала, может быть: - механический; - гидравлический; - электрический; - пневматический. Так, в настоящее время, системы изменения фаз газораспределения используют фирмы Honda на двигателях RSX (система i-VTEC), Porsche на двигателях 911 GT2 (система VarioCAMPlus), BMW на двигателях 316ti (системы Valvetronic и Doppel-Vanos) и др.

При моделировании изменение угла открытия клапанов принимаем на основании анализа значений фаз газораспределения для двигателей аналогичного класса: в следующем диапазоне: для впускных клапанов от 324 до 365 положения коленчатого вала (ПКВ); для выпускных клапанов от 109 до 143 ПКВ. При этом изменяем только углы начала открытия впускных и выпускных клапанов. Продолжительность открытия оставляем неизменной и равной заводской продолжительности открытия соответствующих клапанов двигателя ЗМЗ 4062.

В качестве критериев эффективности функционирования ДВС принимались: - время разгона автомобиля до 15 км/ч, 30 км/ч, 60 км/ч, 90 км/ч и 120 км/ч соответственно; - расход топлива ДВС на холостом ходу; - расход топлива при разгоне автомобиля с места до скорости 120 км/ч; - расход топлива при движении в установившемся режиме. План вычислительного эксперимента на основе ЛПт-последовательностей приведен в приложении 9. Результаты моделирования представлены в Приложении 10.

Для получения достоверных результатов оценки влияния фаз газораспределения на функционирование системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» на холостом ходу и обеспечения идентичных условий воспроизведения опытов расчеты целесообразно проводить при постоянной частоте вращения коленчатого вала. Обеспечение постоянства частоты вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу может быть достигнуто путем соответствующего изменения состава смеси, а точнее цикловой подачи топлива при текущем расходе воздуха.

Для этого используем данные экспериментов с наименьшей и наибольшей частотой вращения коленчатого вала (эксперименты № 4 и №13 соответственно). При изменении состава смеси таким образом, при котором получаем обороты коленчатого вала двигателя на холостом ходу, установленные заводом изготовителем, получили расход топлива для эксперимента № 4 - 0,001928 кг, а для эксперимента №13 - 0,001838 кг. Таким образом, наиболее экономичный вариант работы двигателя на холостом ходу получился при использовании фаз газораспределения из эксперимента № 13.

Исследование влияния конструктивных параметров двигателя на функционирование системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка»

Анализ влияния передаточных чисел КПП и ГП на функционирование системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» показал, что разница по времени разгона автомобиля с рассматриваемыми вариантами КПП и ГП при неизменной модели оператора может составлять до 18 %; разница по расходу топлива может составлять до 21 %.

На основании анализа результатов расчетов, приведенных в табл. 7 и на рис. 50-58 можно обоснованно выбирать КПП и ГП для заданных режимов эксплуатации автомобиля в зависимости от экономических и тягово-скоростных требований. Табл. 8 Рекомендации по выбору КПП и ГП Минимальный расход топлива Минимальное время разгона разгон установившийся режим до скорости 90 км/ч до скорости 120 км/ч КПП/ ГП 3110-1700010-10/ 3110-2402010 3110-1700010/ 3110-2402010 3110-1700010/ 3110-2402010 3110-1700010-10/ 3110-2402010 В табл. 8 представлены КПП и ГП, позволяющие получить минимальный расход топлива в режимах разгона и установившегося движения, а так же минимальное время разгона.

Исследование совместного влияния конструктивных параметров двигателя и агрегатов трансмиссии на функционирование системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка»

В разделе 3.4 при исследовании влияния конструктивных параметров трансмиссии на функционирования системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» было выявлено, что минимальные расход топлива и время разгона до 120 км/ч достигаются при использовании КПП/ГП 3110-1700010-10/ 3110-2402010. Теперь проведем исследования влияния передаточных чисел данных КПП и ГП на функционирование системы при изменении фаз газораспределения.

Вычислительный эксперимент проводим при неизменной модели оператора, применяемой в разделах 3.3 и 3.4. При этом фазы газораспределения изменяем согласно разделу 3.3 и применяем передаточные числа КПП/ГП 3110-1700010-10/ 3110-2402010. В качестве критериев эффективности функционирования ДВС принимались: - время разгона автомобиля до 15 км/ч, 30 км/ч, 60 км/ч, 90 км/ч и 120 км/ч соответственно; - расход топлива при разгоне автомобиля с места до скорости 120 км/ч; Результаты моделирования представлены в Приложении 11. Результаты вычислительного эксперимента по анализу влияния фаз газораспределения на время разгона представлены в табл. 9.

Проведенный анализ результатов вычислительного эксперимента показал, что разница по времени разгона с рассматриваемыми вариантами фаз газораспределения может составлять до 12 %. Анализ влияния фаз газораспределения на расход топлива показал, что: - разница в расходе топлива для режима разгона автомобиля при изменении фаз согласно проведенным расчетам может составлять до 7 %; На рис. 59-63 представлены изменения основных характеристик системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» при использовании 4-х ступенчатой и 5-и ступенчатой КПП и фаз газораспределения впуск 126/378 , выпуск 344,5/596,5. При использовании данных фаз ГРМ и 4-х ступенчатой КПП получили минимальный расход топлива при разгоне.

Как видно из рис. 59-63 за равные промежутки времени автомобиль с четырехступенчатой КПП проходим больший путь, при этом расход топлива у данного автомобиля так же больше. На рис. 64-68 представлены изменения основных характеристик системы «Автомобильный ДВС - Нагрузка» при использовании 4-х ступенчатой и 5-и ступенчатой КПП и фаз газораспределения впуск 121.8/373.8 , выпуск 339,4/591,4. При использовании данных фаз ГРМ и 4-х ступенчатой КПП получили минимальное время разгона до 120 км/ч.

На рис. 64 представлена зависимость угловой скорости (рад/с) коленчатого вала двигателя от времени (с). Рис. 64 Зависимость угловой скорости вращения коленчатого вала от времени Рис. 65 Зависимость перемещения от времени На рис. 65 представлена зависимость перемещения (м) автомобиля от времени (с). На рис. 66 отображена зависимость мощности двигателя (кВт) от време ни (с). 5-й ступенчатая КПI 4-х ступенчатая КПП Рис. 66 Зависимость мощности двигателя от времени На рис. 67 отображена зависимость момента сопротивления (Н м) двигателя от времени (с). 5-и ступенчатая КПП 4-х ступенчатая КПП

На рис. 68 отображена зависимость массы топлива (кг), поступающего в двигатель от времени (с). Рис. 68 Зависимость расхода топлива от времени Из рис. 64-68 видно, что так же как и на рис. 59-63 за равные промежутки времени автомобиль с четырехступенчатой КПП проходим больший путь, при этом расход топлива у данного автомобиля так же больше.

Таким образом, выбор фаз газораспределения и передаточных чисел КПП и ГП на стадии проектировочных расчетов системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» может быть обоснован результатами вычислительных экспериментов на разработанной математической модели.

В данной главе приведены примеры проектировочных расчетов системы «Автомобильный ДВС – Нагрузка» на примере двигателя ЗМЗ 4062 и автомобиля ГАЗ 3110, на основании разработанной методики проектировочных расчетов, позволяющие на стадии проектирования и доводки автомобильных двигателей обоснованно выбирать значения фаз ГРМ.

Значения фаз газораспределения в каждом опыте определяют эффективность наполнения цилиндров свежим зарядом и величину потерь насосных ходов. Данный комплексный критерий эффективности работы автомобильного двигателя непосредственно связан с динамикой разгона автомобиля и оценивался в результате проведения вычислительного эксперимента. Неработоспособные варианты конструкции двигателя при заданном алгоритме переключения передач характеризуются слишком большим перекрытием клапанов (в опыте № 3 перекрытие клапанов на 12 гр. больше по сравнению с базовым вариантом, в опыте № 5 – на 13 гр., в опыте № 15 – на 26 гр.).

По коробкам передач динамика разгона определяется характером изменения нагрузки, которая влияет на изменение частоты вращения коленчатого вала и соответственно расхода топлива.