ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 82
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ДВС ВАЗ-2111
Рисунок 2 – Внешняя скоростная характеристика ДВС ВАЗ-21124
Рисунок 3 – Внешняя скоростная характеристика ДВС ВАЗ–2111
3.2 Выбор ЭМ и построение его скоростной характеристики
ЭМ для электромобиля (последовательной ГСУ) определяется из условия до- стижения максимальной мощности. А в случае ГСУ параллельной схемы из вы- бранного соотношения мощностей ДВС и ЭМ. ЭМ мощностью 65 и 9 кВт соот- ветственно.
Внешняя скоростная характеристика описывается системой уравнений:
Мкр
= М???????????? при 0 ≤ ???? ≤ ???? ???? (39)
(40)
где Mmax – максимальный крутящий момент ЭМ, Нм;
???? max – максимальная частота вращения вала ЭМ, 1/с;
х– отношение максимальной частоты вращения к номинальной, характеризующее тип ЭМ.
Значение хзависит от типа электрической машины, для данной электрической машины х = 3.
3.3 Топливно-экономический расчет
Топливно-экономический расчет автомобиля с ГСУ сводится к определению расход топлива, расход топлива в магистральном и городском цикле NEDC (New European Driving Cycle).
Из уравнения движения автомобиля находим силу на ведущих колесах автомобиля:
???????? = ????к − ????д − ????в, (41)
где Рк – сила на колесе;
Рд – сила сопротивления дороги, Н; Рв – сила сопротивления воздуху, Н;
Рu – приведенная сила инерции автомобиля.
(42)
????д = ???????????? (43)
????в = ????????????2 (44)
???????? = ???????????? (45)
(46)
где М – крутящий момент силовой установки, Нм;
iтр – передаточное отношение трансмиссии, для ДВС на каждой передаче
iтр1 = 13,34; iтр2= 8,7; iтр3 = 6; iтр4 = 4,57; iтр5 = 3,07; для ЭМ iтр= 2,57.
????тр = 0,9 – КПД трансмиссии; rк = 0,266 – радиус колеса, м;
m = 1000 – масса автомобиля, кг;
kF= 0,45 – фактор обтекаемости, Н*с2/м2;
???? = 1,29 – коэффициент учета вращающихся масс;
Таким образом, зная передаточные числа трансмиссии, крутящий момент силовой установки в любой момент времени:
(47)
(48)
????(????) = 6.28 ????????. (49)
В случае с традиционными автомобилями с ДВС это позволило определить режим работы ДВС в каждый момент времени. И по топливно-экономической ха- рактеристике рассчитать мгновенный расход топлива в каждый момент времени ездового цикла. Приняв допущение, что при отрицательных значениях крутящего момента и включенной муфте сцепления расход топлива равняется нулю, так как двигатель работает в тормозном режиме.
Следовательно, часовой расход топлива в каждый промежуток времени:
???? = ????????????, (50)
где ge – удельный расход топлива двигателя, г/кВтч.
И путевой расход топлива за цикл в литрах на 1000 км:
(51)
где ????т = 730 – плотность топлива, кг/м3. S – путь, пройденный за цикл, км. Q = 9,69 л/100км
Для автомобиля с последовательной ГСУ аналогично автомобилю с ДВС, расчет топливно-экономических показателей за ездовой цикл определяется по режимам работы тяговой ЭМ в каждый момент времени. И по характеристике эффективности ЭМ рассчитать мощность потребляемую электродвигателем.
Расход энергии за весь ездовой цикл:
ЕЭМ = ∫ ???????????? (52)
ЕЭМ – 0,135 кВтч.
Такое же количество эергии должна вырабтать генераторная установка на основе ДВС:
ЕТЭМ
= ЕГЭМ (53)
Приняв допущение, что режим работы генератора проходит в зоне максимальной эффективности, тогда энергия, выработанная ДВС, равна:
ЕДВС = Ег????г ???????????? (54)
где ????гmax = 0,9 максимальный КПД генератора.
Едвс = 0,15 кВтч.
ДВС работает также в зоне максимальной эффективности, при минимальном удельном расходе с часовым расходом:
???????????????? = ????????????????????, (55)
где gmin = 250 – минимальный удельнй расход топлива, г/кВтч.
Gmin = 7,5 кг/ч
Тогда путевой расход топлива автомобиля с последовательной ГСУ равен:
(56)
где Ngmin = 30 Нт – мощность ДВС при минимальном удельном расходе топлива. Q = 5,06л/100км.
Для автомобиля с параллельной ГСУ необходимо учитывать совместную работу ДВС и ЭМ. А именно алгоритм их совместной работы, характеристики согласующего устройства и отношение мощностей двигателей.
Основополагающим фактором для большинства алгоритмов работы ГС является работа ДВС по характеристике минимальных удельных расходов
М = ????(????, ????). (57)
Зная значение крутящего момента силовой установки, необходимого для движения в ездовом цикле, можно найти недостающее значение момента электрической машины в тяговом или генераторном режиме:
Мс = Мдвс + Мэм (58)
В случае если крутящий момент электрической машины в генераторном режиме превышает свое максимальное значение, значение крутящего момента ДВС вычисляется по формуле:
Мдвс = Мс – Мэм???????????? (59)
Так же если крутящий момент силовой установки меньше максимального кру- тящего момента ЭМ:
Мс ≤ Мэм????????????
Тогда транспортное средство приводится в
движение только ЭМ и Мдвс = 0.
Также необходимо обеспечить поддержание заряда накопителя энергии за весь ездовой цикл, расход энергии не должен быть больше выработанной энергии:
Еэм = ∫ ???????????? (60)
v, 1/с | N, кВт | М, Нм |
13,33 | 7,31 | 87,23 |
20 | 12,38 | 98,49 |
26,67 | 18,11 | 108,08 |
33,33 | 24,29 | 115,99 |
40 | 30,72 | 122,23 |
46,67 | 37,17 | 126,79 |
53,33 | 43,45 | 129,68 |
60 | 49,34 | 130,90 |
66,67 | 54,64 | 130,44 |
73,33 | 59,12 | 128,31 |
80 | 62,58 | 124,51 |
86,67 | 64,81 | 119,02 |
93,33 | 65,60 | 111,87 |
Рисунок 2 – Внешняя скоростная характеристика ДВС ВАЗ-21124
Рисунок 3 – Внешняя скоростная характеристика ДВС ВАЗ–2111
3.2 Выбор ЭМ и построение его скоростной характеристики
ЭМ для электромобиля (последовательной ГСУ) определяется из условия до- стижения максимальной мощности. А в случае ГСУ параллельной схемы из вы- бранного соотношения мощностей ДВС и ЭМ. ЭМ мощностью 65 и 9 кВт соот- ветственно.
Внешняя скоростная характеристика описывается системой уравнений:
Мкр
= М???????????? при 0 ≤ ???? ≤ ???? ???? (39)
(40)
где Mmax – максимальный крутящий момент ЭМ, Нм;
???? max – максимальная частота вращения вала ЭМ, 1/с;
х– отношение максимальной частоты вращения к номинальной, характеризующее тип ЭМ.
Значение хзависит от типа электрической машины, для данной электрической машины х = 3.
3.3 Топливно-экономический расчет
Топливно-экономический расчет автомобиля с ГСУ сводится к определению расход топлива, расход топлива в магистральном и городском цикле NEDC (New European Driving Cycle).
Из уравнения движения автомобиля находим силу на ведущих колесах автомобиля:
???????? = ????к − ????д − ????в, (41)
где Рк – сила на колесе;
Рд – сила сопротивления дороги, Н; Рв – сила сопротивления воздуху, Н;
Рu – приведенная сила инерции автомобиля.
(42)
????д = ???????????? (43)
????в = ????????????2 (44)
???????? = ???????????? (45)
(46)
где М – крутящий момент силовой установки, Нм;
iтр – передаточное отношение трансмиссии, для ДВС на каждой передаче
iтр1 = 13,34; iтр2= 8,7; iтр3 = 6; iтр4 = 4,57; iтр5 = 3,07; для ЭМ iтр= 2,57.
????тр = 0,9 – КПД трансмиссии; rк = 0,266 – радиус колеса, м;
m = 1000 – масса автомобиля, кг;
kF= 0,45 – фактор обтекаемости, Н*с2/м2;
???? = 1,29 – коэффициент учета вращающихся масс;
Таким образом, зная передаточные числа трансмиссии, крутящий момент силовой установки в любой момент времени:
(47)
(48)
????(????) = 6.28 ????????. (49)
В случае с традиционными автомобилями с ДВС это позволило определить режим работы ДВС в каждый момент времени. И по топливно-экономической ха- рактеристике рассчитать мгновенный расход топлива в каждый момент времени ездового цикла. Приняв допущение, что при отрицательных значениях крутящего момента и включенной муфте сцепления расход топлива равняется нулю, так как двигатель работает в тормозном режиме.
Следовательно, часовой расход топлива в каждый промежуток времени:
???? = ????????????, (50)
где ge – удельный расход топлива двигателя, г/кВтч.
И путевой расход топлива за цикл в литрах на 1000 км:
(51)
где ????т = 730 – плотность топлива, кг/м3. S – путь, пройденный за цикл, км. Q = 9,69 л/100км
Для автомобиля с последовательной ГСУ аналогично автомобилю с ДВС, расчет топливно-экономических показателей за ездовой цикл определяется по режимам работы тяговой ЭМ в каждый момент времени. И по характеристике эффективности ЭМ рассчитать мощность потребляемую электродвигателем.
Расход энергии за весь ездовой цикл:
ЕЭМ = ∫ ???????????? (52)
ЕЭМ – 0,135 кВтч.
Такое же количество эергии должна вырабтать генераторная установка на основе ДВС:
ЕТЭМ
= ЕГЭМ (53)
Приняв допущение, что режим работы генератора проходит в зоне максимальной эффективности, тогда энергия, выработанная ДВС, равна:
ЕДВС = Ег????г ???????????? (54)
где ????гmax = 0,9 максимальный КПД генератора.
Едвс = 0,15 кВтч.
ДВС работает также в зоне максимальной эффективности, при минимальном удельном расходе с часовым расходом:
???????????????? = ????????????????????, (55)
где gmin = 250 – минимальный удельнй расход топлива, г/кВтч.
Gmin = 7,5 кг/ч
Тогда путевой расход топлива автомобиля с последовательной ГСУ равен:
(56)
где Ngmin = 30 Нт – мощность ДВС при минимальном удельном расходе топлива. Q = 5,06л/100км.
Для автомобиля с параллельной ГСУ необходимо учитывать совместную работу ДВС и ЭМ. А именно алгоритм их совместной работы, характеристики согласующего устройства и отношение мощностей двигателей.
Основополагающим фактором для большинства алгоритмов работы ГС является работа ДВС по характеристике минимальных удельных расходов
М = ????(????, ????). (57)
Зная значение крутящего момента силовой установки, необходимого для движения в ездовом цикле, можно найти недостающее значение момента электрической машины в тяговом или генераторном режиме:
Мс = Мдвс + Мэм (58)
В случае если крутящий момент электрической машины в генераторном режиме превышает свое максимальное значение, значение крутящего момента ДВС вычисляется по формуле:
Мдвс = Мс – Мэм???????????? (59)
Так же если крутящий момент силовой установки меньше максимального кру- тящего момента ЭМ:
Мс ≤ Мэм????????????
Тогда транспортное средство приводится в
движение только ЭМ и Мдвс = 0.
Также необходимо обеспечить поддержание заряда накопителя энергии за весь ездовой цикл, расход энергии не должен быть больше выработанной энергии:
Еэм = ∫ ???????????? (60)