ДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИЕ
Введение (постановка задачи и актуальность). Ужесточающиеся экологические требования к двигателям транспортных средств требуют разработки и внедрения высокоэффективных турбокомпрессоров. Переход от внешнего к внутреннему регулированию, а именно к регулируемому сопловому аппарату (РСА) турбины, продиктован необходимостью сокращения времени переходных процессов при работе двигателя и самого транспортного средства.
Цель исследования заключается в разработке и подтверждении методологии (общей стратегии) проектирования и модернизации радиально-осевых турбин с РСА.
Методология и методы. В работе использовано сочетание моделей расчёта самого двигателя с предварительной верификацией по результатам испытаний на моторном стенде (AVL BOOST, CRUISE M), газодинамического расчёта турбинной ступени с определением геометрических параметров лопаточного венца, корпуса (улитки) и механизма привода лопаток, их геометрического моделирования (Siemens NX) с последующим экспортом 3D-моделей, гидродинамического моделирования течения в ступени, в том числе с учётом переносной составляющей (с вращением рабочего колеса) и построения характеристик ступени (AVL FIRE).
Результаты и научная новизна. Сочетание (синтез) расчётных моделей различного уровня позволяет определить геометрические параметры турбины турбокомпрессора с РСА, обеспечивающие высокую эффективность (коэффициент полезного действия) турбинной ступени с одновременным смещением режима максимального крутящего момента самого двигателя в область более низких значений частот вращения коленчатого вала (по внешней скоростной характеристике).
Практическая значимость работы заключается в сокращении времени проектировочных и последующих доводочных (экспериментальных) работ при создании и модернизации турбин с РСА малоразмерных турбокомпрессоров. Полученные значения относительных геометрических параметров могут быть использованы на стадии проектирования.
Введение (постановка задачи и актуальность). Применяемое исключительно двигателистами понятие «коэффициент наполнения» имеет ряд существенных недостатков, поскольку этот коэффициент характеризует не наполнение как таковое, а только его ухудшение. В частности, невозможно назвать его предельную величину, при которой достигается максимальная мощность двигателя.
Цель исследования – поиск показателя, альтернативного коэффициенту наполнения и количественно определяющего степень заполнения полного объёма цилиндра свежим зарядом. Этот показатель должен однозначно оценивать резервы по наполнению и то предельное значение, к которому следует стремиться для достижения максимальной мощности двигателя при отсутствии потерь свежего заряда в результате продувки.
Методология и методы. Для решения поставленной задачи использовался термодинамический анализ результатов газообмена на базе соотношений компонентов образующейся рабочей смеси.
Результаты и научная новизна. В статье доказано, что наполнение однозначно характеризуется общетехническим понятием доли – доли свежего заряда σСЗ в рабочей смеси. Соответственно, доля остаточных газов, представляющая собой разность σr = 1 – σСЗ, позволяет оценивать степень внутренней рециркуляции и, с другой стороны, характеризует резервы по наполнению.
Практическая значимость. Предлагаемый подход даёт возможность учитывать влияние на наполнение типа используемого топлива (его молярной массы), внешней рециркуляции и (переменных) фаз газораспределения. Таким образом представляется возможным установить связь между коэффициентами дозарядки и очистки, а также сократить количество независимых переменных при проведении теплового расчёта рабочего цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания, что, в конечном итоге, упрощает его выполнение.
Введение (постановка задачи и актуальность). При низких скоростях движения транспортных средств, когда набегающий поток минимален или вовсе отсутствует, большое значение для теплоотвода имеет поток воздуха, создаваемый вентилятором радиатора. В качестве критерия эффективности теплоотвода в данной статье использовался расход воздуха через радиатор, создаваемый вентилятором радиатора, который вычисляется исходя из перепада давления на радиаторе для различных частот вращения вентилятора. Рассмотрена возможность увеличения расхода воздуха через радиатор за счёт увеличения расстояния между вентилятором и радиатором в результате доработки конструкции кожуха.
Цель исследования – анализ влияния конструкции кожуха радиатора на эффективность тепло отвода радиатора системы охлаждения.
Методология и методы. Определение статического давления, создаваемого на различных частотах вращения вентилятора производилось на входе и выходе из радиатора в 32 точках (по 16 с каждой стороны) с помощью приёмников воздушного давления. Показания давлений регистрировались при помощи 64-канального сканера давления.
Результаты и научная новизна. В статье рассмотрено исследование влияния удалённости вентилятора от поверхности радиатора системы охлаждения на эффективность теплоотвода вследствие увеличения расхода воздуха через радиатор системы охлаждения. Представлены результаты эксперимента по определению оптимального расстояния между радиатором и вентилятором для различных частот вращения.
Практическая значимость. Определено значение расстояния между вентилятором и радиатором, позволяющее достичь увеличения расхода воздуха через радиатор за счёт более равномерного распределения воздушного потока по поверхности радиатора, создаваемого вентилятором, установленным на кожухе радиатора.
АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ
Введение (постановка задачи и актуальность). Проблеме повышения эффективности автоматического контроля запотевания остекления уделяется большое внимание. В рамках этой тематики проведены сотни исследований, опубликована масса статей американских, японских, корейских, европейских, китайских, иранских и других авторов. Способность климатической системы автомобиля автоматически обнаруживать потенциальную возможность запотевания ветрового стекла и предупреждать возникновение запотевания повышает безопасность. Менее очевидно, что это позволяет снизить энергозатраты (предупредить запотевание энергетически выгоднее, чем удалить конденсат), а также более широко применять имеющиеся в автомобиле средства, использование которых обычно приводит к проблемам с запотеванием. В статье изложены принципы автоматического предупреждения запотевания ветрового стекла системой климат-контроля автомобиля во время движения. Рассмотрены стратегии раннего прогнозирования запотевания и автоматического предотвращения образования конденсата, комфортные для водителя и пассажиров.
Цель исследования – повышение эффективности автоматического контроля запотевания ветрового стекла средствами климатической системы автомобиля.
Методология и методы. Изучение способов оценки риска запотевания остекления автомобиля и его автоматического предотвращения. Анализ научной литературы, технической документации и материалов по указанному направлению, опубликованных в открытых источниках; стендовые эксперименты и натурные испытания.
Результаты и научная новизна. Рассмотрена автоматическая работа климатической системы в режиме предупреждения запотевания ветрового стекла автомобиля во время движения. Научная новизна заключается в предложенном способе прогнозирования риска запотевания и упреждающего регулирования, включающем упрощённый расчёт точки росы воздуха в кабине, цифровую экстраполяцию уровня риска и соответствующую поэтапную упреждающую коррекцию сигналов управления исполнительными устройствами климатической системы, обеспечивающую предотвращение возможного запотевания.
Практическая значимость. Предварительная проверка в условиях зимних натурных испытаний показала эффективность предложенного способа предупреждения запотевания ветрового стекла по сравнению с типовым способом контроля риска запотевания. Планируется проведение дальнейших исследований для получения количественных показателей эффективности и экономичности предложенного способа.
Введение (постановка задачи и актуальность). Обеспечение безопасности дорожных машин является актуальной задачей. В частности, она применима к дорожно-строительной технике. В статье представлен алгоритм, позволяющий получить наиболее точные результаты расчётов по методике, описанной в ГОСТ Р ИСО 3471 (ROPS): испытания землеройных машин на безопасность при опрокидывании.
Цель работы заключается в исследовании напряжённо-деформированного состояния (НДС) конструкции коммунальной платформы, учитывающего остаточные напряжения, деформации и релаксацию конструкции при многократном нагружении в соответствии с требованиями по безопасности при опрокидывании землеройных машин.
Методология и методы. В статье представлена модель кабины минипогрузчика для проведения прочностного расчёта, созданная в программе конечно-элементного анализа. Сравнительная оценка проведена на основании результатов натурного эксперимента, проведённого на реальной конструкции и виртуального моделирования. Объектом исследования является кабина минипогрузчика. Предметом исследования являются методы проектирования силовых конструкций транспортных средств и их использование с учётом условий эксплуатации.
Результаты и научная новизна. Создан алгоритм, учитывающий влияние остаточных напряжений, деформаций и релаксацию конструкции для последующих нагружений, который позволяет снизить погрешность расчёта по перемещениям для коммунальной платформы с 84,5 до 4,5%. Достигнутая внутренняя энергия при вертикальном нагружении на 426% больше, а для случая продольного нагружения на 14,6% больше, чем для варианта, не учитывающего остаточные напряжения и деформации.
Практическая значимость. Предлагаемый алгоритм позволяет учесть требования стандарта ГОСТ Р ИСО 3471 в части недопущения приведения в порядок или ремонта конструкции между нагружениями, что является фактическим эксплуатационным режимом.
ОБЗОРЫ, АНАЛИТИКА
Электрификация автотранспорта – одна их самых обсуждаемых и актуальных проблем современного общества. Действительно ли это путь к совершенству и гармонизации сосуществования человеческой цивилизации с природой? Нужно ли нам в России следовать путём, который торит Европа? Или, как обычно, «у нас особенная стать»? Есть ли объективные предпосылки к чувствительным изменениям для нас, жителей России, в энергетической отрасли, в транспортной инфраструктуре и, как следствие, в жизни нашего общества? В работе проведён сравнительный анализ различных сценариев электрификации транспортных средств (ТС) в России и показано, что энергетическая и экологическая эффективность электрификации транспорта в значительной степени зависит от того, с помощью какого именно электричества происходит электрификация. Ключевая задача энергетического перехода – ограничение выбросов парниковых газов – может быть решена только на основе неуглеродной электрогенерирующей энергетики. Авторы рассмотрели 20 вариантов электрификации среднестатистического пассажирского ТС с различным качеством электрогенерации (углеродным следом электрогенерирующих систем) и различными силовыми агрегатами – чисто электрическими (BEV), гибридными (HEV и PHEV), с топливными элементами (FC), с различными видами источников первичной энергии – и пришли к заключению, что, во-первых, роль водорода как автомобильного топлива сильно переоценена; во-вторых, скорее производные водорода такие, как е-топлива, имеют более успешные перспективы применения на транспорте, и, в-третьих, помимо BEV, «городская» ниша которых давно и вполне оправдано предопределена, автомобили типа PHEV могут быть наиболее эффективными с точки зрения как потребительских требований к качеству мобильности, так и требований общества к экологической эффективности ТС в целом
Введение (постановка задачи и актуальность). Одной из важнейших задач при реализации движения беспилотного автомобиля, является управление исполнительными механизмами автомобиля для отработки запросов от регуляторов, отвечающих за планирование траектории движения. В настоящее время продольное управление динамикой осуществляется за счёт контроля момента на колёсах от силовой установки и тормозной системы, поперечное – рулевым управлением. В статье рассмотрены существующие подходы к управлению движением автомобилей различных уровней автономности, различные типы регуляторов с их преимуществами и недостатками.
Цель исследования – провести аналитический обзор используемых подходов управления продольной и поперечной динамикой беспилотного автомобиля, сопоставить закономерности используемых решений и теории автомобиля, обозначить основные проблемы управления динамикой беспилотного транспортного средства.
Методология и методы. Аналитический метод исследования: анализ отечественной и зарубежной технической литературы, предлагающей подходы к управлению исполнительными механизмами беспилотного автомобиля.
Результаты и научная новизна. Проведён анализ подходов при формировании алгоритмов управления исполнительными механизмами беспилотного автомобиля и сопоставлены закономерности используемых решений и теории автомобиля. В результате анализа сделан вывод, что отсутствуют подходы синтеза регулятора для управления исполнительными механизмами высокоавтоматизированного транспортного средства, структура которых теоретически обоснована при решении задачи управления с учётом теории автомобиля, принципов оптимального управления и принципов адаптивного управления.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при постановке задачи разработки систем управления нижнего уровня с применением функционала качества, в которой синтез регулятора проходит по результатам решения задачи управления на основе теории автомобиля, принципов оптимального управления и принципов адаптивного управления и структура регулятора теоретически обоснована.