Научные основы проектирования автотранспортных средств, работающих на газомоторных топливах

Вид материала

Содержание

Таблица 2.2 Статистические оценки показателей энергопотребления двигателей ЗИЛ (ГОСТ 14846-81)
Таблица 2.3 Идентификация сложной системы «автомобиль-производство»
Таблица 2.5 Регрессионные модели энергопотребления и скоростных свойств

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8

Таблица 2.2

Статистические оценки показателей энергопотребления двигателей ЗИЛ

(ГОСТ 14846-81)

Модель двигателя	Объем выборки	Минимальный удельный расход
МДж/кВт.ч*	Si,МДж/кВт.ч	, %
ЗИЛ-130, Бензин А-76.	20	13,7	0,69	5,0
ЗИЛ-130 Ф, Бензин А-76.	20	13,3	0,65	4,9
ЗИЛ-375 Ф, Бензин А-76.	20	13,1	0,53	4,1
ЗИЛ-375, .Бензин А-76.	10	14,3	0,47	3.3
ЗИЛ-375, .Бензин АИ-93.	10	13,9	0,49	3.5
ЗИЛ-645, диз. топливо.	38	9,7	0,38	3,9
При работе на природном газе	7	14,4	1,0	6,9
При работе на смеси пропан+бутан	8	12,7	0,84	6,6

* Величина низшей теплоты сгорания принята:

для бензина 44,2 МДж/кг;
для дизельного топлива 42,5 МДж/кг;
природного газа 47,7 МДж/кг (метан 49,8 МДж/кг) ;
смесь «пропан+бутан» - 46,1 МДж/кг .

Блок обратной связи (БОС)

Эксплуатационные показатели (показатели цели)

I- уровень

Показатели энергопотребления и скоростных свойств (ЭСС)

необход. объем достаточ. объем информации информации.

Q_S60 Т₄₀₀

Т_20-60 V_усл

V

Выходные параметры функциональных систем автомобиля

N_уд: q_min; n_M/n_e ; M_e/V_h

II уровень

Показатели, определяющие эксплуатационные свойства автомобиля

Общезначимые конструктивные параметры грузовых автотранспортных средств и его функциональных систем:

V_h (или Е); I₀ ; V_h/G_a

III уровень

формирования функциональных потенциальных свойств автомобиля

Рис.2.1. Блок-схема «Уровни - связи»

Таблица 2.3

Идентификация сложной системы «автомобиль-производство»

Наименование блоков моделей	Номер блока	№№ п/п	Единица измерений	Регрессионная модель
1	2	3	4	5
Критерии ЭСС- выходные параметры двигателя	1	1	_{кг/100 км}
2	_С	(автомобили)
3	_С	(автопоезда)
4	_С
Критерии ЭСС – конструктивные параметры автомобиля	2	5	_{кг/100 км}
6	_С
7	_С
8	_С
Показатели эксплуатационных свойств – выходные параметры двигателя	3	9	_{кг/100 км}
10	_км/ч
Показатели ЭСС – критерии ЭСС	4	11	_км/ч	Vусл=97,9-0,203 Т_20-60
	12	С	Т₄₀₀=31,0+0,106 Т_20-60
13	С	V_max=38,2-0,61 V_усл
14	_{кг/100 км}	Qs₇₀=0,4+1,14 Qs₆₀
15	_{кг/100 км}	Qs₈₀=-3,5+1,5 Qs₆₀
16	С	Т₆₀=-102,7+3,90 Т₄₀₀
17	С	Т₈₀=-90,8+4,50 Т₄₀₀
18	С	Т₁₀₀₀=3,9+1,7 Т₄₀₀
Показатели эксплуатационных свойств – критерии ЭСС	5	19	_{кг/100 км}	=-3,7+1,4 Qs₆₀
20	_км/ч	Т_20-60

Таблица 2.4

Удельные энергетические показатели грузовых автотранспортных средств, работающих на различных видах топлива (смесь пропан+бутан, природный газ, бензин А-76, смесь природный газ+А-76, природный газ+ДТ)

№№ пп	Тип, модель ГАТС, двигатель	Показатели *
Q_S₆₀ G_а МДж/100кмТ	Q_S₈₀ G_а МДж/100кмТ	Q_гец G_а МДж/100кмТ	Q_мец G_а МДж/100кмТ
1	Бортовой грузовой автомобиль с грузом ДВС с искровым зажиганием	=3,8%	=4,4%	=1,4%
2	Бортовой автопоезд с грузом ДВС с искровым зажиганием	=10,1%	=7,5%	-	-
3	Бортовой грузовой автомобиль с грузом ДВС дизельный процесс	=6,6%	=6,5%	-	-
4	Бортовой грузовой автомобиль 6х6 (ЗИЛ-131Н и УРАЛ-3750)	=5,8%	=3,2%	=1,6%	-

верхний индекс – среднее квадратическое отклонение;
нижний индекс в скобках – количество объектов;
 - коэффициент вариации.

Таблица 2.5

Регрессионные модели энергопотребления и скоростных свойств

грузовых автотранспортных средств ЗИЛ-138А и ЗИЛ-138И

Автомобиль	Режим движения	Показатель	Обозначение	X₀	Коэффициенты регрессии
X₁	X₂	X₃	X₄	X₁X₂	X₁X₃	X₂X₃	X₁X₂X	X₁X₃X
ЗИЛ-431610 (ЗИЛ-138А)	Разгон на пути 400м	Время, с	Т_А	42,4	2,7		-2,5	-1,5
Расход топлива, г	Q_A	265,9	10,1			20,9					-6,4
Разгон на прямой	Время, с	ТТ_А	86,7	33,1	-35,2	-32,3		-19,2	-17,4	19,7	12,6
Расход топлива, г	G_A	420,4	151,3	-69,9	-115,7		-60,3	-59,5	37,7	35,6
Vconst 40/60 км/ч	Расход топлива, кг/100 км	Q_SA	25.7	1,6	2,4	2,9	1,8
ЗИЛ-138И	Разгон на пути 400м	Время, с	Т_и	41,5	4,4		-1,75	-1,3		-0,8
Расход топлива, г	Qи	263,5	27,3			23,7
Разгон на прямой	Время, с	ТТи	57,7	22,6	-15,0	-11,7		-8,3	-8,3	5,2	4,1
Расход топлива, г	Gи	310,4	106,7	-24,5	-33,5		-24,0	-47,3	9,4	13,4
Vconst 40/60 км/ч	Расход топлива, кг/100 км	Qsи	24,3	1,6	2,9	1,8	1,6	0,7	0,6

 Принято следующее кодированное обозначение варьируемых переменных:

полная масса автомобиля (Ga) - Х_1,
передаточное число главной передачи (I_о) - Х_2,
вид топлива (hu) - Х_3,
частота вращения коленчатого вала двигателя при переключении

передач в КП (nн) (Vconst) - Х₄.

Кодированное значение переменной определялось по формуле:

, где

- натуральное, текущее значение переменной;

- натуральное значение нулевого уровня переменной;

- натуральное значение интервала варьирования.

обозначение: X₁– Ga; X₂– I₀ ; X₃– вид топлива; X₄– n_н;

В третьей главе заложены научные основы организации испытаний ГАТС и создания автоматизированной системы обработки экспериментальных данных (АСОЭД) ГАТС на ГМТ.

В п. 3.1. заложены научные основы формирования методологии натурных испытаний ГАТС, работающих на ГМТ, и их элементов.

В п. 3.2. разработаны:

общий алгоритм исследований (рис. 3.1);
структура этапов испытаний ГАТС, работающих на ГМТ, и получения информации (рис. 3.2);
структура научно-производственного комплекса для внедрения ГМТ в автотранспортный комплекс (рис. 3.3), являющейся основой создания АСОЭД;
приведена разработанная и реализованная стратегия повышения эффективности использования свойств ГМТ в ДВС и ГАТС ЗИЛ, в т.ч. повышение КПД ДВС и снижения токсичности выхлопных газов (на 17-96% по отдельным компонентам).

В п. 3.3. показано, что перечисленные выше направления деятельности позволили создать систему сопровождения и поддержания работоспособности ГАТС на ГМТ в эксплуатации и обеспечить эффективность проведения стендовых испытаний как ГАТС, так и их элементов на испытательном комплексе «Гидропульс» фирмы «Шенк» (ФРГ).

В п. 3.4. для измерения энергетических показателей при лабораторно-дорожных и эксплуатационных образцов ГАТС на природном газе и водороде была обоснована и разработана методика косвенного измерения расхода топлива с контролем результатов замеров весовым способом. Последнее позволило совместно с НИИАТом разработать расходный метод диагностирования работоспособности систем питания и хранения ГАТС на ГМТ.

В п. 3.5 и п. 3.6. проведены всесторонняя оценка регрессионных моделей из табл. 2.3 по критериям значимости коэффициентов регрессии, информативности и адекватности (на основании использовании критерия Фишера табл. 3.1), а также сопоставление результатов исследований скоростных свойств и энергопотребления на основе полнофакторных экспериментов 2³ и 2⁴ (рис. 3.4 и 3.5), подтвердивших качество моделей и методологию их построения.

Начало