WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Центральный ордена Трудового Красного Знамени

Научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт

ФГУП «НАМИ»

На правах рукописи

Минкин Илья Михайлович

ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВНУТРИГОРОДСКОГО АВТОТРАНСПОРТА ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НА БАЗЕ ДВС

Специальность: 05.05.03 «Колесные и гусеничные машины».

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации – Федеральном государственном унитарном предприятии – Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте (ФГУП «НАМИ»).

Научный руководитель: доктор технических наук Эйдинов А.А.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Ютт В.Е.

кандидат технических наук, профессор Макаров А.Р.

Ведущее предприятие – ОАО «ЗМЗ».

Защита диссертации состоится «01» октября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 217.014.01 при Государственном научном центре Российской Федерации – Федеральном государственном унитарном предприятии – Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте – ФГУП «НАМИ» по адресу: 125438, Москва, ул. Автомоторная, 2. Электронная почта: admin@nami.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке

ФГУП «НАМИ».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по указанному выше адресу.

Автореферат разослан «31» июля 2009 г.

Телефон для справок: (495) 456 – 40 – 40.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Зубакин А.Г.

http://www. nami.ru

Общая характеристика работы

Актуальность работы: Многие страны ввели жесткие нормы на выбросы отработавших газов (ОГ), особенно СО2 (парниковый эффект), автотранспортными средствами (АТС), предопределившие принятие ряда программ по улучшению экологии и снижению расходов топлива (программы «ALSTORE» и «EURELECTRIK» - Евросоюз, «Freedom Car» - в США, «Национальная инициатива создания экологически чистых двигателей и автомобилей нового поколения» - в Японии и др.). В этих программах предусмотрены работы по исследованию и внедрению АТС с комбинированными энергетическими установками (КЭУ) на базе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и электропривода в ближайшей и основанных на электрохимическом генераторе (ЭХГ), а также электромобилей (ЭМ) в более далекой перспективе.

В России также разрабатываются программы снижения воздействия АТС на человека и окружающую среду. В соответствии с решением Правительственной Комиссии по вопросам развития промышленности, технологий и транспорта от15.03.2008года №1142-ПЯ. разработан проект Программы «Создание автотранспортных средств нового поколения, работающих на альтернативных видах топлив, в том числе газовом, а также с применением комбинированных энергетических установок на 2010-2014 г.г.». Кроме того, Правительством Москвы одобрена «Концепция разработки и создания перспективных образцов транспортных средств с электроприводом» и разработана одноименная программа, включающая создание и внедрение АТС с КЭУ на базе ДВС и ЭМ. Однако, только принятие программ не достаточно для получения требуемых результатов. Необходимо решение ряда технических проблем, сдерживающих развитие АТС с КЭУ на базе ДВС. Исследования в области развития внутригородских АТС с КЭУ на базе ДВС являются актуальными, так как обеспечивается снижение расхода топлива до 40%, а выбросов ОГ более чем на 50%.

Цель исследований: повышение экономичности и экологических характеристик внутригородских АТС путем применения КЭУ на базе ДВС.

Сформулированная в работе цель достигается решением следующих задач:

1. Исследование основных направлений развития внутригородских АТС с КЭУ на базе ДВС, обеспечивающих выполнение перспективных международных требований по экологии и топливной экономичности.

  1. Создание исследовательских инструментов для расчетно-теоретических работ, позволяющих на стадии проектирования определять основные параметры компонентов КЭУ и оптимизировать режимы работы ДВС в составе КЭУ, для выбранного типа внутригородских АТС с учетом различных режимов их эксплуатации.

3. Создание мобильного научно-исследовательского имитационного лабораторного комплекса для изучения АТС с КЭУ на базе ДВС и проведение экспериментальных исследований, направленных на разработку требований к ДВС, рекомендаций по применению АТС с КЭУ на базе ДВС различных схемных решений в зависимости от технологического цикла работы АТС, а также на оценку адекватности математической модели и методики расчета параметров внутригородских АТС с КЭУ.

4. Проведение оценки экономичности и экологических характеристик внутригородского АТС с КЭУ на базе ДВС на примере автомобиля ГАЗ – 332132, эксплуатируемому в качестве маршрутного такси.

Объекты исследований: В качестве объектов исследования в данной работе использовались разработанный и изготовленный в ФГУП «НАМИ» автомобиль-лаборатория с КЭУ на базе ДВС на основе автомобиля ГАЗ-27257 и модернизированного двигателя ЗМЗ-4061.10, а также автомобиль TOYOTA «Prius» с КЭУ на базе ДВС.

Научная новизна:

1. На основе математической модели энергетического баланса АТС с КЭУ разработана методика расчета параметров внутригородских АТС с КЭУ на базе ДВС.

2. В качестве инструмента оптимизации характеристик и режимов работы основных компонентов АТС с КЭУ на базе ДВС разработана бифункциональная многопараметровая характеристика работы энергетической установки.

3. Разработаны требования к ДВС, предназначенным для работы в составе КЭУ.

Практическая значимость:

1. Созданы автомобиль-лаборатория с КЭУ на базе ДВС и, на его основе, мобильный научно-исследовательский имитационный комплекс для изучения КЭУ на базе ДВС, позволяющие воссоздавать энергетические потоки при различных схемных решениях, отрабатывать алгоритмы управления и оптимизировать параметры компонентов КЭУ.

2. Проведенные исследования позволили спроектировать и изготовить унифицированную платформу, основанную на применении электрических мотор-колес и КЭУ на базе ДВС, выполненной по последовательной схеме.

3. Подготовлены и переданы на ОАО «ЗМЗ», ОАО НПП «Квант» и ГТУ «МАДИ» рекомендации, требования к ДВС и мероприятия по модернизации ДВС ЗМЗ-4061.10 для

работы в составе КЭУ и учебно-методическое пособие для студентов соответствующего

профиля и производителей автомобилей, ДВС и элементов электропривода.

Реализация результатов работы: Результаты работы, в том числе методика расчета параметров внутригородских АТС с КЭУ на базе ДВС, используются при выполнении работ, связанных с созданием АТС с КЭУ в ФГУП «НАМИ», в ОАО «ЗМЗ»,

в ОАО НПП «Квант», а также в учебном процессе ГТУ «МАДИ» и МГТУ «МАМИ».

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались на:

- международном автомобильном научном форуме (МАНФ-2003), посвященном 85-и летию ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2003 г.

- объединенной коллегии по промышленной политике города Москвы «О ходе работ по разработке и созданию ФГУП «НАМИ» транспортных средств с электроприводом», май 2008 г.

- международном автомобильном научном форуме (МАНФ-2008), 2008г.

- 8-й научно-технической конференции «Новые разработки для электрического транспорта» и на заседании круглого стола «Электромобили в Москве: проблемы и перспективы»; Москва, 12 ноября 2008, Экспоцентр.

Публикации: Основные положения и результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, раздела основных результатов и выводов, списка литературы из 131 наименований и 2 приложений. Содержит 167 страниц текста, 40 рисунков и графиков, 17 таблиц.

Краткое содержание работы.

В первой главе рассмотрены основные направления повышения экономичности и экологических характеристик автомобильных энергетических установок и предпосылки развития АТС с КЭУ на базе ДВС.

На рисунке 1 представлены основные направления повышения эффективности энергетических установок автомобилей. АТС с КЭУ на базе ДВС является одним из наиболее перспективных путей на ближайшую перспективу.

Рис.1. Пути решения проблемы экологии АТС.

Применение на АТС двух источников энергии с функциональной связью создает новые качества: аккумулирование энергии основного источника и восстановление запаса энергии тяговых аккумуляторных батарей (ТАБ) за счет внешнего источника и рекуперативного торможения. Как видно из таблицы 1, наибольший КПД имеют энергоустановки с КЭУ на базе дизелей и газовых ДВС (0,187). В данной работе рассмотрены КЭУ на базе бензиновых ДВС для внутригородских АТС, как имеющие наибольший коэффициент изменения энергии в результате применения КЭУ (1,23).

Таблица 1. КПД различных энергоустановок (по данным проф. А.С. Хачияна – «МАДИ»).

Бензин

Дизельное топливо

Природный

газ в ДВС

с искровым

зажиганием

Бензин в топливных элементах

Метанол в топливных элементах

Водород в

топливных элементах

  1. Коэффициент изменения энергии на пути от источника до бака АТС

0,83

0,88

0,88

0,83

0,67

0,615

Коэффициент изменения энергии

в результате преобразования топлива

1,0

1,0

1,0

0,78

0,857

1,0

Средний КПД энергетической установки

0,143

0,177

0,177

0,226

0,225

0,218

Средний КПД АТС (с учетом потерь на пути от ДВС к колесам АТС)

0.119

0,156

0,156

0,146

0.129

0.134

Коэффициент изменения энергии в результате применения КЭУ

1,23

1,2

1,2

1,04

1,045

1,036

Средний КПД автомобиля (с учетом потерь на пути от ДВС к ВК) при использовании КЭУ

0.146

0,187

0,187

0,152

0.135

0.139

Анализ тенденций развития автомобильных энергетических установок в мире позволяет сделать прогноз на период с 2009 до 2020 года об уменьшении количества

АТС с бензиновыми ДВС с 48 до 43%, с дизелями с 40 до 30% и увеличения числа автомобилей с КЭУ на базе ДВС с 5 до 14% от общего количества автомобилей.

В нашей стране начальный этап развития транспорта с электроприводом был реализован такими известными учеными, как А.Н.Ларионов, А.П.Петров, В.Е.Розенфельд, А.Д.Степанов, И.С.Ефремов и другими. Проблемам создания и исследования автомобилей с КЭУ и ЭМ посвящены работы И.П.Ксеневича, М.Н.Фесенко, В.Е.Ютта, В.А. Умняшкина, Н.В.Филькина, А.А.Ипатова, Б.И.Петленко, А.И.Яковлева, А.А.Эйдинова, В.Ф.Кутенева, В.Ф.Каменева, В.В.Селифонова, Л.Ю.Лежнева, Ю.А.Купеева, Н.И.Леонова, Д.Б.Изосимова, В.В.Карницкого, Л.И.Вахошина и многих других ученых.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»