Разработка системы контроля и управления нагрузкой ДВС гибридного привода для исключения неустойчивых и переходных режимов работы
Научный руководитель: , д-р технических наук, проф.
Вологодский государственный технический университет,
г. Вологда
Вопросы, связанные с эффективным использованием энергоресурсов в последнее время становятся всё более актуальными. Исследования показали очень низкую экономичность ДВС в городских условиях движения.
Теория энергоэффективных комбинированных силовых установок до сих пор широко не описана, существует только методика тягового расчёта автомобилей с ДВС, которая не может отвечать современным требованиям, хотя потребность в этом существует.
Сам по себе гибридный привод достаточно не сложен. Это может быть либо последовательная, либо параллельная схема передачи энергии. За поддержание устойчивой работы двигателя при максимальной экономичности, т. е. при полностью открытой дроссельной заслонке отвечает система контроля и управления нагрузкой (СКУН) ДВС.
Электронный блок управления (ЭБУ) СКУН с помощью электропривода дроссельной заслонки (ЭДЗ) выводит ДВС на работу по внешней скоростной характеристике и нагружает его генератором, создавая равный баланс мощности между ними. Потребители электрической энергии: тяговый мотор, конденсаторный или электрохимический накопитель создают нагрузку на генератор, которая изменяется и может превышать вырабатываемую генератором электрическую мощность или наоборот может быть слишком малой для загрузки ДВС.
С помощью быстродействующего электронного ключа (БЭК) ЭБУ создаёт постоянную нагрузку на генератор, при этом нагрузочный режим ДВС всегда остаётся постоянным.
При снижении нагрузки (БЭК постоянно замкнут, обороты превышают установленный уровень) ЭБУ переводить ДВС на более низкую ступень мощности: 6; 4; 3000 об/мин - отключение ДВС.
При увеличении нагрузки (скважность сигнала управления БЭК максимальна, обороты ниже установленного уровня) ЭБУ переводить ДВС на более высокую ступень мощность: 3; 4об/мин.
Рис. 1. Принципиальная схема СКУН ДВС
При таком способе управлении ДВС работает только по внешней скоростной характеристике в режимах близких к минимальному удельному расходу топлива, т. е. энергетический КПД двигателя стремиться к максимальному механическому
Основным сегментом внедрения разработки является автомобильный транспорт крупных городов, сельхозтехника, особенно большой интерес подобные разработки вызывают у производителей автобусов.
Основными конкурентами в этой области являются серийновыпускаемые автомобили с гибридной силовой установкой Яонии, США. Ведущим производителем в этой области является компания Toyota. В России также проводилось немало разработок современных тяговых приводов для автотранспорта. Научные работы подобной тематики велись НАМИ, НАТИ, НП «Росэлектротранс», соответствующими кафедрами МЭИ (ТУ), МВТУ им. Баумана, МИФИ, рядом научно-производственных предприятий и организаций. На сегодняшний день такие автомобили стоят значительно дороже среднеклассового городского автомобиля и в России пока не распространены. Отечественная автомобильная промышленность находится на стадии формирования соответствующего научного технического знания и опыта по проектированию электромеханических гибридных приводов. Были выпущены опытные образцы гибридных городских автобусов на Псковском, Вологодском заводах, но отсутствие эффективной системы управления, высокая стоимость комплектующих не позволяет добиться высоких показателей экономичности.
Ввиду большого интереса к внедрению подобных систем компаниями производителями городского автомобильного транспорта существует необходимость создания совместных проектов на основе коммерческого, государственного или научного сотрудничества, позволяющих приблизиться к созданию высокоэффективной надёжной гибридной силовой установки.
Список литературы
1. Автомобильный справочник: Пер. с англ. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: «За рулем», 20с.
2. Александров О. Л., Раков энергетической эффективности ДВС в условиях неустановившегося режима работы/ , , // Вестник машиностроения№6. С. 17-20.
