14-15 октября 2020 г. в онлайн-режиме был проведён Объединённый международный автомобильный научный форум МАНФ-2020 «Наземные интеллектуальные транспортные средства и системы» и Автонет-2020 «Форум инновационных транспортных технологий». Впервые было проведено совместное мероприятие на базе уже известных и признанных в России и за рубежом форумов МАНФ и Автонет, что вызвало повышенный интерес как традиционных участников, так и большого числа новых специалистов, о чём свидетельствует общее число участников (более 1000 человек). Открытие Объединённого форума сопровождалось вступительным словом известных руководителей, во многом определяющих пути и темпы развития ключевых отраслей страны. Перечень обсуждаемых вопросов оказался достаточно широким: от будущего услуг для подключённых транспортных средств и мобильности после пандемии до технологии 5G и спутниковой связи для высокоавтоматизированных транспортных средств и формирования перспективной системы взаимодействия дорожной инфраструктуры и беспилотных транспортных средств. Особое внимание было уделено подготовке специалистов по приоритетным направлениям разработки, создания, испытаний и эксплуатации интеллектуальных транспортных средств и систем. На форуме состоялось вручение премий “AUTONET AWARDS 2020” и проведён финал конкурса научных работ студентов, аспирантов и молодых специалистов. В рамках Объединённого форума было заслушано более 180 докладов. Участники форума ознакомились с разработками ФГУП «НАМИ» в области интеллектуальных транспортных средств и их компонентов.

Введение. Данная работа посвящена развитию конструкций одного из важнейших элементов активной безопасности - вспомогательных тормозных систем автомобилей, работающих в сложных дорожных условиях.

Цель исследования - выявление современных тенденций развития тормозов-замедлителей на примере опыта ведущих автомобильных стран и наработок ФГУП «НАМИ» прошлых лет, а также стимулирование собственных исследований в этой области, которые не проводились более 30 лет.

Методология и методы. Материал статьи является итогом анализа отечественной нормативной базы в отношении средств активной безопасности, а также соответствующих законодательных актов стран Европейского союза, обязывающих оснащать некоторые категории транспортных средств тормозами-замедлителями. Уточнена терминология, применяемая в отношении данного вида агрегатов.

Результаты и научная новизна. Проведённые исследования современных свойств и конструкций тормозов-замедлителей ведущих производителей позволяют определить основные направления развития отечественных разработок в области энергоёмких тормозных систем.

Практическая значимость заключается в систематизации различных типов замедлителей, с их достоинствами и недостатками, позволяющей определиться в оптимизации выбора конструкции для конкретного типа транспортного средства

Введение. Сохраняющаяся на протяжении многих лет тенденция иметь автомобиль в собственности длительное время при недорогом техническом обслуживании и ремонте привела к широкому использованию в сервисе деталей, узлов и агрегатов от автомобилей, выведенных из эксплуатации. При этом на дороге оказывается автомобильная техника с непредсказуемыми показателями безопасности.

Цель исследования состоит в нахождении способов снижения негативного влияния бывших в употреблении запасных частей на безопасность дорожного движения.

Методология и методы. Анализ практики использования бывших в употреблении запасных частей позволил определить условия легализации их применения.

Результаты. Предложены пути законодательного регулирования использования бывших в употреблении запасных частей и восстановленных агрегатов.

Практическая значимость. Повышение безопасности дорожного движения и экономической эффективности работ малых предприятий в области технического обслуживания и ремонта колёсных транспортных средств.

Введение. Совершенствование конструкций колёсных машин (КМ), предназначенных для эксплуатации на территориях со слабо развитой дорожной сетью, является важной задачей. Повышение эффективности эксплуатации транспортных средств позволяет существенно снизить себестоимость грузовых перевозок в труднодоступные районы нашей страны, а также проводить освоение новых территорий. Многообразие грунтовых поверхностей территории Российской Федерации вызывает сложность выбора параметров автомобиля на ранних стадиях проектирования. В связи с высоким уровнем развития вычислительной техники, целесообразно использовать методы имитационного моделирования движения КМ.

Цель исследования - применить новые подходы при расчёте параметров взаимодействия колёсного движителя с грунтом, учитывающие основные особенности конструкции КМ, позволяющие точнее моделировать процесс движения транспортного средства по грунтовой поверхности и учитывающие взаимовлияние различных систем на проходимость транспортного средства при движении по деформируемым опорным поверхностям.

Методология и методы. В статье представлен метод имитационного моделирования движения КМ высокой проходимости по деформируемому грунту. Метод основан на принципе создания математической модели КМ в среде динамики твёрдых тел, расширенной новыми моделями. Особенности моделирования взаимодействия эластичной шины с деформируемым грунтом заключаются в создании дополнительной динамической библиотеки. Алгоритм этой библиотеки использует модель взаимодействия эластичной шины с деформируемым грунтом, разработанную профессором Я.С. Агейкиным и дополненную его учениками.

Результаты и научная новизна. В статье рассмотрен пример прямолинейного движения КМ на суглинке, приведены результаты исследования. Рассмотренный подход позволяет комплексно исследовать проходимость КМ при движении по деформируемым опорным поверхностям. Математическая модель учитывает основные системы КМ и их характеристики: двигатель, трансмиссию, механизмы распределения потоков мощности (дифференциалы) и их состояние, колёсный движитель, массово-инерционные свойства звеньев КМ.

Практическая значимость. Разработанный метод позволяет анализировать проходимость КМ как уже существующих, так и вновь разрабатываемых. Позволяет изучать взаимовлияние систем КМ на возможность движения по различным грунтовым поверхностям. Определять нагрузки на несущие элементы КМ, в том числе и получать историю нагружения для оценки ресурса.

Электрифицированные транспортные средства (ЭТС) в последние годы активно развиваются в мегаполисах Российской Федерации. В связи со специфичными климатическими условиями нашей страны производители ЭТС сталкиваются со сложностями при проектировании и при создании имитационных моделей, а также при выборе расчётных случаев для них. Основным критерием безопасности и степени деградации (SoH) тяговой аккумуляторной батареи (ТАБ) является диапазон температур, при которых она эксплуатируется.

Цель исследования - расчёт теплового состояния ТАБ при воздействии экстремальных температур в данном регионе.

Методология и методы. Методом исследования является создание модели системы термостати-рования ТАБ, а также анализ климатических условий региона.

Результаты и научная новизна. Температура эксплуатации оказывает влияние на эксплуатационные характеристики ЭТС, в частности на пробег на одном заряде, на степень уменьшения ёмкости в процессе эксплуатации, и другие технические параметры ТАБ. В свою очередь создание сложных схем охлаждения экономически нецелесообразно как при производстве, так и при обслуживании. Учитывая климатические условия нашей страны, выбираются возможные регионы эксплуатации. В статье приведена последовательность выбора расчётных случаев для имитационной модели. После определения конструкции и параметров подогрева ТАБ был частично использован полный факторный эксперимент для оценки эффективности системы термостатирования с пассивным охлаждением. Разрядные токи, степень заряженности для единичного аккумулятора были получены при моделировании работы и состояния компонентов тягового электрического оборудования, в том числе ТАБ при моделировании движения ЭТС.

Практическая значимость. В статье освещена проблематика безопасной продолжительной эксплуатации, а также указаны оптимальные, рабочие и критические диапазоны температур при эксплуатации единичных литий-ионных аккумуляторов.

Введение. Основным свойством для оценки транспортных колёсных машин широкого назначения является подвижность, характеризующаяся проходимостью, быстроходностью и автономностью. При этом для колёсных машин именно быстроходность (высокая средняя скорость) является основным фактором обеспечения высокой подвижности. Одним из перспективных путей повышения быстроходности высокоподвижных колёсных машин является увеличение эффективности торможения за счёт применения дополнительной системы замедления, что позволит сохранить работоспособность рабочей тормозной системы при интенсивном режиме движения.

Цель исследования - повышение подвижности (быстроходности) колёсных машин путём совершенствования тормозных свойств за счёт применения дополнительной тормозной системы.

Методология и методы. Для оценки влияния дополнительной тормозной системы на нагружен-ность рабочих тормозных механизмов и среднюю скорость движения высокоподвижных колёсных машин по совокупности дорожно-грунтовых условий применяется комплекс натурно-математического моделирования. В рамках данного комплекса реализована возможность исследования движения машины по статистически заданным трассам в режиме «реального времени» под управлением водителя-оператора. В качестве оценки эффективности применения дополнительной тормозной системы используются: температура рабочих тормозных механизмов; снижение энергии, рассеиваемой рабочей тормозной системой в процессе заезда; средняя скорость движения в зависимости от агрегатов трансмиссии, которые вносят вклад в замедление машины.

Результаты и научная новизна. Метод, представленный в данной работе, позволяет на этапе проектирования оценить влияние дополнительной тормозной системы на нагруженность рабочих тормозных механизмов и среднюю скорость движения высокоподвижных колёсных машин в условиях, приближённых к реальной эксплуатации.

Практическая значимость. В рамках работы доказана высокая эффективность применения дополнительной тормозной системы высокоподвижных колёсных машин. Определена степень снижения нагруженности рабочей тормозной системы, а также установлен уровень средних скоростей движения рассматриваемых машин по совокупности дорожных условий.

Введение. Натурные испытания остаются важнейшим показателем качества разработанных конструктивных решений. При этом всё более актуальными становятся высокопроизводительные имитационные расчётные комплексы, которые позволяют существенно сократить сроки проведения натурных испытаний вновь разрабатываемых прототипов автомобилей. Задача построения прозрачной связи между натурными и виртуальными испытаниями всегда является актуальной для качественного и эффективного изучения поведения объекта испытаний. В статье затрагиваются актуальные инженерные вопросы разработки комплексных методик оценки для управляемых систем автомобиля.

Цель исследования - решение задачи совокупной оценки различных алгоритмов управления системой подрессоривания для решения интеграционной задачи сравнения алгоритмов управления, независимо от их реализации. Результатом решения данной задачи являются рекомендации с целью доработки алгоритмов для разных условий и режимов движения автомобиля.

Методология и методы. В статье приводятся обоснование и общее описание комплексной методики для управляемой системы подрессоривания шасси автомобиля, последовательность планирования экспериментов и анализа достигнутых результатов. Даётся последовательность построения оценочной «конфликтной диаграммы» (Carpet plot) на основе данных по испытаниям. Рассматривается пример анализа результатов из приведённой диаграммы.

Результаты и научная новизна. Изложенные в статье подходы применялись авторами на начальных этапах разработки управляемой системы подрессоривания шасси, что позволило повысить качество и эффективность достигаемого результата в минимальные сроки. Разработанная и апробированная комплексная методика испытаний и методы оценки управляемой системы подрессоривания шасси представляют научную новизну, так как подобные методики и применяемые подходы ранее не использовались.

Практическая значимость. Разработанная комплексная методика испытаний и методы оценки используются во ФГУП «НАМИ» на начальных этапах проектирования управляемых систем подрессоривания шасси.

Введение. В статье описываются разработка, моделирование и сравнительный анализ регуляторов траекторного движения автомобиля, основанных на геометрическом методе. Регуляторы этого типа являются одним из основных компонентов систем автоматизации управления движением автомобилей. Проверка показателей качества и точности разработанных регуляторов осуществлялась в различных условиях движения при помощи математической модели динамики автомобиля, адекватность которой подтверждена путём сравнения с экспериментальными данными.

Цель исследования - разработать регуляторы траекторного движения автомобиля, основанные на геометрическом методе, и провести их сравнительный анализ.

Методология и методы. Характеристики регуляторов траекторного движения анализируются посредством методов теории автоматического регулирования. Тестирование регуляторов проводится с помощью математической модели динамики автомобиля. В качестве оценок точности модели используются среднеквадратичные ошибки и максимальные отклонения от экспериментальных данных.

Результаты и научная новизна. На основе сравнительного анализа сформулированы выводы о свойствах, качестве и точности работы регуляторов, основанных на геометрическом методе.

Практическую значимость представляют разработанные регуляторы, которые в дальнейшем могут быть реализованы в системах автоматического управления движением автомобилей.

Введение. Наряду с токсичными веществами, образующимися при сгорании топлива в двигателе, автомобиль выделяет в атмосферу определённое количество углеводородов в виде паров топлива, генерируемых в результате испарения из топливного бака и компонентов топливной системы. Энергетический баланс в топливном баке определяет общий уровень и изменение температуры топлива. Чем выше их величины, тем больше паров образуется в топливном баке, что увеличивает нагрузку на систему улавливания топливных испарений.

Цели исследований - разработать энергетическую модель топливного бака автомобиля, описывающую процессы нестационарного теплообмена для установившихся режимов работы; сформировать критерии энергетической эффективности топливного бака в отношении образования топливных испарений.

Методология и методы. Проведён анализ тепловых потоков, подведённых к топливному баку и отведённых от него. В результате решения уравнения энергетического баланса получены параметры, характеризующие теплотехнические свойства топливного бака.

Результаты и научная новизна. Обосновано изменение температуры топлива в баке в зависимости от времени по экспоненциальному закону. Предложены комплексные параметры, основными из которых являются: равновесный температурный напор, постоянная времени, максимальная скорость температурного напора и тепловой поток, подводимый к топливу, а также величина температурного напора, развиваемого за один час работы на холостом ходу - часовой расход топлива.

Практическая значимость. Приведены результаты испытаний шести вариантов автомобилей седан семейства «ЕМП», отличающихся характерными параметрами топливных баков и топливными модулями. Показано, что реализация частотного управления бензонасосами позволяет уменьшить нагрев топлива на 30%.

Введение. В настоящее время особенно актуален вопрос топливной экономичности, нормирования выбросов вредных веществ и поиска альтернативных топлив. Выбор природного газа как альтернативы традиционным топливам при конвертировании двигателя накладывает свои ограничения, избежать которые возможно, применив цикл Миллера.

Цель исследования - определить потенциал повышения энергоэффективности газового двигателя, конвертированного из дизеля 6ЧН13/15 и работающего по циклу Миллера с ранним закрытием впускного клапана в сравнении с двигателем, работающим по циклу Отто.

Методология и методы. Исследования проводились методом натурного эксперимента.

Результаты и научная новизна. Проведён сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований различных термодинамических циклов двигателей, работающих на природном газе. Полученные результаты будут использоваться при создании газового двигателя и дальнейшей его оптимизации путём управления рабочим процессом и системой подачи воздуха.

Практическая значимость. Предложены результаты сравнения показателей двигателей, работающих по термодинамическим циклам Миллера с ранним закрытием впускного клапана и Отто. Полученные результаты могут быть интересны автопроизводителям грузовых автомобилей и специалистам в области двигателестроения.

Введение. Качество программного обеспечения (ПО) блоков управления двигателями значительно определяет выходные показатели работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Важная составляющая процесса разработки ПО - его адаптация или калибровка, включающая большой объём работ по выбору конкретных значений управляющих воздействий для улучшения показателей рабочего цикла ДВС при ограничениях по токсичности.

Цель работы - снижение временных и материальных затрат при проведении начальных калибровочных работ.

Методология и методы. Достижение поставленной цели предлагается осуществить применением методики калибровки системы управления бензиновым двигателем с помощью эмпирических (получаемых экспериментально) моделей ДВС. Основной инструмент, используемый в работе, -программное обеспечение ASCMO, применяемое при технической поддержке ETAS. Представленный в статье процесс калибровки разбит на этапы: разработка плана эксперимента, проведение испытаний (проводится на модели бензинового двигателя), анализ и обработка результатов с построением эмпирической модели ДВС, оптимизация управляемых воздействий и подготовка калибровочных карт с учётом ограничений на вредные выбросы, накладываемых при испытаниях по автомобильному циклу.

Результаты и научная новизна. Сформулирована методика начальной калибровки ДВС, основанная на применении эмпирической модели двигателя. Представленные результаты получены без учёта законодательно установленных норм и правил; накладываемые ограничения сформированы произвольным образом.

Практическая значимость. Представленная методика имеет практическую значимость, поскольку позволяет оптимизировать трудозатраты на проведение калибровочных работ. Краткая оценка эффективности и вариантов применения методики приводится в публикации.

Введение. Для выполнения перспективных требований стандартов 2025-2030 гг. по снижению расхода топлива и выбросов CO₂ легковым и коммерческим транспортом требуется дальнейшее совершенствование конструкции и рабочего процесса бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в полном диапазоне рабочей карты, особенно на больших нагрузках.

Цель исследования - выполнить обзор и анализ путей повышения индикаторного КПД бензинового ДВС и подходов, направленных на повышение эффективности за счёт снижения тепловых потерь. Методология и методы. Обзор барьеров на пути повышения индикаторного КПД бензинового ДВС базируется на анализе идеального и реального циклов Отто и результатов экспериментальных и расчётных зарубежных и отечественных исследований последних лет, направленных на повышение топливной эффективности за счёт снижения тепловых потерь.

Результаты и научная новизна. Показано, что эффективными новыми подходами снижения тепловых потерь ДВС будущего являются: организация на больших нагрузках сгорания стехиометрической смеси, разбавленной большим количеством охлаждённых рециркулируемых отработавших газов (до 25-35%); увеличение отношения хода поршня к диаметру цилиндра S/D до величины порядка 1,5; применение тонких термических барьерных покрытий, обеспечивающих «температурный свинг» поверхности камеры сгорания. В сочетании с комбинацией отработанных современных технологий (непосредственным впрыском топлива, регулируемым клапанным приводом и др.) они позволяют существенно повысить оптимальную геометрическую степень сжатия, значительно понизить потери тепла в стенки камеры сгорания и склонность ДВС к детонации и обеспечить повышение индикаторного КПД до уровня 49-53%.

Практическая значимость заключается в возможности использования результатов работы при выборе схемы и конструктивных решений перспективного бензинового двигателя внутреннего сгорания с пониженным расходом топлива и уменьшенным количеством выбросов СО₂.

Материал подготовлен сотрудниками Отдела научно-технической информации управления корпоративных коммуникаций ФГУП «НАМИ»: Н.В. Ещенко (лит. запись и обработка текста), В.Д. Курановым (рецензирование), Д.А. Дементьевым (тех. консультирование), Г.И. Губской (обработка иллюстраций).