С помощью методологии полного жизненного цикла (ПЖЦ) можно получить наиболее точную технико-эколого-экономическую оценку эффективности применения альтернативных топлив, которую целесообразно проводить с учётом всех стадий жизненного цикла: добычи сырья, его транспортировки, получения топлив, вспомогательных процессов получения топлив и электроэнергии, а также использования моторных топлив в силовых установках. На основании потребления альтернативных топлив на транспорте, а также учитывая преимущества природного газа (ПГ) среди других альтернативных топлив, можно утверждать, что его применение наиболее перспективно. Это обусловлено большими разведанными запасами ПГ, а также возможностью существенного сокращения выбросов вредных веществ при его сжигании в двигателе внутреннего сгорания в сравнении с использованием топлив иного происхождения. Возможно непосредственное использование ПГ, а также получение из него других альтернативных топлив. Учитывая существующие методики оценки показателей силовых установок и топлив в ПЖЦ, а также требования международных стандартов по оценке экологической безопасности продукции в ПЖЦ (ГОСТ Р ИСО 14040 - 14043), решалась задача создания математических моделей, описывающих материальные и энергетические потоки для различных альтернативных моторных топлив. Разработаны математические модели ПЖЦ силовой установки, работающей на моторных топливах, получаемых из природного газа: компримированном природном газе, сжиженном природном газе, метаноле, диметиловом эфире (ДМЭ), синтетическом дизельном топливе и водороде. В частности, в данной статье более подробно представлена математическая модель ПЖЦ силовой установки, работающей на ДМЭ. Математическая модель позволяет рассчитывать энергетические и материальные потоки в ПЖЦ силовой установки, определять расход затрачиваемых природных ресурсов, энергии, выбросы вредных веществ в окружающую среду, сравнивать различные виды топлив и выбирать наиболее эффективные с учётом ПЖЦ.

Определение параметров течения воздуха через клапанные каналы является важной частью моделирования рабочего процесса поршневого двигателя, поскольку потери в каналах определяют количество рабочей смеси, которое может быть использовано двигателем в процессе сгорания. В данной работе с помощью программы ANSYS Fluent проведено моделирование течения воздуха через клапанные каналы двигателя в пространственной постановке как турбулентное течение вязкой сжимаемой жидкости, что подразумевает решение системы уравнений Навье-Стокса, усреднённых по Рейнольдсу. Данная система является незамкнутой, и для её замыкания была использована SST (Shear Stress Transport) модель турбулентности Ментера. Расчёт течения воздуха производился при разных ходах клапана, с шагом 0,76 мм. Зная среднее значение массового расхода воздуха через один цилиндр двигателя для режима максимального крутящего момента, а также закон движения клапана, было найдено приблизительное значение расхода воздуха, соответствующее каждому ходу клапана. Таким образом была проведена серия расчётов с различными ходами клапанов для каждого канала. Для верификации математической модели, которая включает в себя систему уравнений, настройки решателя, сетки и другое, была проведена продувка головки блока цилиндров бензинового двигателя на стенде SuperFlow. Полученная модель течения хорошо согласуется с экспериментальными данными. Определена зависимость коэффициента расхода впускных и выпускных каналов, которая в дальнейшем может быть использована для получения математической модели рабочего процесса двигателя (например, с помощью программы AVL Boost).

В статье рассмотрены современные подходы к нормированию выбросов вредных веществ (ВВ) с отработавшими газами легковых автомобилей в США, Европейском союзе (ЕС) и Японии. В США нормированием выбросов ВВ занимается Агентство по охране окружающей среды США (EPA). Методология оценки и нормы на выброс ВВ отражены в стандарте “Tier 3 FTP Standards”. В Японии методология оценки и значения предельных выбросов ВВ для легковых автомобилей устанавливаются Министерством окружающей среды и отражены в стандарте “New Term”. В ЕС требования на выброс ВВ от легковых автомобилей регламентируются Директивами и Постановлениями ЕС, основанными на Правилах ООН № 83. В настоящее время действует базовое Постановление ЕС 715/2007. Нормативные документы разных стран различаются между собой значениями предельных выбросов ВВ и методологией их оценки, включающей продолжительность испытаний, скоростные режимы движения автомобиля, начальные условия проведения испытаний и другое. Поэтому необходима международная унификация требований на выброс ВВ от легковых автомобилей, важным шагом которой является разработка всемирно согласованной процедуры испытаний легковых автомобилей WLTP (Глобальные технические правила № 15), согласованной в Женеве Всемирным форумом WP29 ЕЭК ООН.

Транспортную машину предполагается оснащать комбинированной энергетической установкой, состоящей из двигателя внутреннего сгорания и вспомогательного источника энергии - маховичного аккумулятора с бесступенчатым регулируемым приводом. С помощью предложенной методики проведено математическое моделирование двухпоточной передачи с одним трёхзвенным дифференциальным механизмом, содержащим в регулируемой ветви привода маховичного аккумулятора энергии транспортной машины гидрообъёмную передачу. Выполнен анализ двухпоточных передач и выбрана рациональная схема привода, которая применялась в качестве иллюстрации при составлении математической модели гидрообъёмно-механического привода и предназначалась для реализации на транспортной машине высокой проходимости. Исследование математической модели объёмной гидропередачи проведено с использованием экспериментально полученных коэффициентов потерь, что позволяет более точно описывать параметры при условии полного геометрического подобия гидромашин. Коэффициенты потерь объёмной гидропередачи представлены усечёнными полиномами не выше третьей степени параметра управления гидрообъёмной передачи, что показано на примере экспериментальной характеристики гидромашины типа Sauer. Разработан алгоритм выбора рациональной кинематической схемы и выполнен расчёт потоков мощности двухпоточного привода маховика, а также определены зависимости КПД привода от параметра управления (передаточного числа) гидрообъёмной передачи. Проведена оценка влияния величины внутреннего передаточного числа трёхзвенного дифференциального механизма на КПД и передаваемую гидрообъёмно-механическим приводом мощность. Предложенная математическая модель и полученные зависимости КПД от передаточного числа гидрообъёмно-механического привода могут быть использованы при составлении уравнений динамики, описывающих движение транспортной машины, оснащённой вторичным источником энергии - маховичным аккумулятором, а также для исследования поведения машины на местности.

В статье рассмотрен алгоритм переключения передач в автоматической коробке передач (АКП) с фрикционными элементами управления и приведены основные задачи, решаемые данным алгоритмом. Предложена стратегия управления процессом переключения передачи, основанная на желании водителя изменить скорость движения, и улучшения качества переключения передач. Обозначены и проанализированы факторы, значительно влияющие на качество переключения. За базовый параметр процесса переключения выбрана его длительность, определяемая правилами «нечёткой» логики, исходя из актуального состояния транспортного средства и «желания» водителя. Сформулирована задача оптимизации времени для стадий переключения - передача крутящего момента и синхронизация угловых скоростей, исходя из минимизации работы буксования и скорости изменения ускорения (замедления) автомобиля - «джерка». Для решения задачи оптимизации значение «джерка» было ограничено. Приведена методика построения закона изменения угловой скорости вращения двигателя по полученной длительности стадий переключения. Согласно полученному закону изменения угловой скорости двигателя, можно получить законы изменения крутящих моментов на фрикционных элементах коробки передач в процессе переключения передачи. Описанный алгоритм может позволить системе управления АКП не только удовлетворять требованиям качества переключения, но и на его основе создавать алгоритмы автоматической коррекции законов переключения в процессе эксплуатации. Данный процесс показан на примере автоматической корректировки характеристики «управляющий ток - крутящий момент» для включаемого фрикционного элемента управления при переключении передач. Приведены базовые функциональные зависимости корректировки. Пример показывает использование разработанного закона управления в качестве обратной связи упрощённого алгоритма автоматической коррекции на протяжении 15 итераций по приведению переходного процесса в соответствие с заданным законом изменения.

Оценочными параметрами эффективности торможения автомобиля являются установившееся замедление и тормозной путь. Для получения функциональной зависимости установившегося замедления при торможении необходимо иметь верное уравнение движения автомобиля, учитывающее высоты точек приложения действующих на него сил. Кроме того, все силовые факторы, связанные с инерцией, выразить в виде приведённой к центру тяжести автомобиля силы инерции, которая является движущей силой при торможении. Объектом исследований будет динамика торможения автомобиля с любой начальной скорости движения. В случае торможения с высокой начальной скорости, сила сопротивления воздуха многократно превышает силу сопротивления качению, являясь второй по величине силой сопротивления при торможении, после касательных реакций дороги в местах контакта колёс с опорной поверхностью, создаваемых тормозными механизмами. Учёт высот точек приложения сил оказывает значительное влияние на динамику движения автомобиля при торможении, поэтому становится весьма актуальной задачей для проектирования автомобилей и реальной оценки их эффективности. Цель исследований - получение уравнений движения автомобиля при торможении с учётом силы сопротивления воздуха и без неё, которые позволят оценить влияние сил сопротивления на динамику торможения. Впервые получены аналитические зависимости, связывающие между собой продольные силы, действующие на двухосный автомобиль при торможении и высоты точек их приложения, на основе нового уравнения движения колёсной машины, и подтверждающие, что сила, без точки приложения, не возникает. Силой в механике называют меру взаимодействия не менее двух тел, которая характеризуется точкой приложения, направлением и своей величиной.

Техническая реализация совокупности правил, обеспечивающих взаимодействие системы активной безопасности и системы автономного управления движением, требует преобразования запрашиваемых параметров в вектор управления, а регулирование управляющего воздействия на исполнительные механизмы реализуется с помощью адаптивного управления. В статье приводится обзорное описание метода «связанного управления» при решении задач активной безопасности. Представлено место метода «связанного управления» в системотехническом подходе при проектировании антиблокировочного управления. Суть метода - решить проблему построения контура управления с учётом дополнительных факторов и возможностей пропорционально их значимости на всех этапах адаптации системы и построения вектора управления, которые при классическом подходе считались стохастическими связями в системе или воздействиями внешней среды. Дано описание процесса синтеза управления с применением «связанного управления» и рассмотрены перспективы применения в задачах антиблокировочного управления, систем динамической стабилизации и при проектировании взаимодействия систем активной безопасности и систем автономного управления движением. В дальнейшем, «связанное управление» может быть развито до учёта взаимовлияния множества систем на динамику транспортного средства. При рассмотрении прямолинейного движения применение «связанного управления» позволит производить адаптацию порогов с учётом перераспределения вертикальных реакций. «Связанное управление» необходимо при решении задачи динамической стабилизации транспортного средства или задачи торможения при бортовой неравномерности коэффициента сцепления ввиду появления большей вариативности (большего количества степеней свободы) и выбора оптимальной реализации стабилизирующего управления.

Современные кормоуборочные комбайны (КУК) по плавности хода являются одним из наиболее нагруженных видов самоходных машин, что связано с особенностями их компоновки и условиями эксплуатации. В связи с чем, разработка технических решений по повышению плавности хода КУК - актуальная задача современного комбайностроения, а основой для создания таких средств будет определение уровня действующих нагрузок на остов рассматриваемого класса машин при их движении. В работе представлены результаты экспериментальных исследований по оценке динамических нагрузок и параметров плавности хода самоходного КУК при его движении по дорогам с грунтовым и асфальтобетонным покрытиями на различной скорости. Приведена методика проведения измерений, описаны условия и используемое измерительное оборудование. Представлены реализации усилий и виброускорений в различных частях комбайна, проведён их анализ, а также выделены условия возникновения критических нагрузок на остов самоходного комбайна, сопровождающиеся отрывом колёс от опорной поверхности и значительными ускорениями на остове и адаптере самоходной машины. Представлены результаты спектрального анализа, проведённого по полученным экспериментальным данным. На амплитудно-частотных характеристиках виброускорений в таких частях КУК, как мост управляемых колёс, мост ведущих колёс и адаптер, выделены основные гармоники и характерные им спектры. Показано, что спектры сконцентрированы в низкочастотной области, границы которой ограничены частотой собственных колебаний остова на пневматических шинах и адаптера на подвесе через питатель. На основе полученных экспериментальных данных определена взаимосвязь между компоновкой и особенностями колебаний КУК и определены направления дальнейших научных изысканий по повышению плавности хода и снижению динамических нагрузок на рассматриваемый вид самоходных сельскохозяйственных машин.

В работе рассмотрен отечественный и зарубежный опыт создания безэкипажных наземных транспортных средств (БНТС) специального назначения. Выявлены основные направления развития конструкции БНТС: роботизация существующих образцов транспортных средств, с внедрением систем дистанционного управления; создание БНТС на основе элементной базы ходовых систем, спроектированных для экипажного применения; создание БНТС, изначально спроектированных для безэкипажного применения. Рассмотрена классификация БНТС специального назначения, принятая в отечественной и зарубежной технической литературе. Проанализированы этапы развития отечественной наземной робототехники. Анализ известных работ показал, что все современные исследования, связанные с созданием БНТС, направлены на обеспечение управляемого движения без экипажа, но практически отсутствуют работы, направленные на повышение подвижности. Это связано с тем, что существующие в Российской Федерации БНТС тяжёлого и среднего классов построены на базе ходовых систем, предназначенных для размещения экипажа и сконструированных по требованиям, учитывающим психофизиологические возможности человека. В этой связи существует необходимость разработки нового метода обеспечения высокой подвижности БНТС на этапе проектирования, с учётом отсутствия ограничений, накладываемых психофизиологическими возможностями экипажа по виброударным нагрузкам, скорости восприятия зрительной информации, воздействию на органы управления БНТС, и геометрического положения человека относительно опорной поверхности. При проектировании БНТС отсутствие ограничений, накладываемых психофизиологическими возможностями экипажа, позволяет реализовать более высокие показатели подвижности с применением новых методов проектирования, с использованием имитационного математического моделирования.

18-19 октября 2017 года в ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» прошёл очередной Международный автомобильный научный форум (МАНФ-2017) «Интеллектуальные транспортные системы». В работе форума приняли участие представители Минпромторга России, Минтранса России, специалисты зарубежных и российских автопроизводителей, ведущие учёные из России, Беларуси, Грузии, молодые учёные, аспиранты и студенты. Основными направлениями обсуждения на научном форуме были: тенденции развития автономного (беспилотного) транспорта; системы помощи водителю (ADAS) нового поколения; системы коммуникации автомобилей, инфраструктуры и человека; техническое зрение и навигационные системы автономных автомобилей; системы моделирования дорожной обстановки и движения автомобиля; испытания и сертификация автономных автомобилей; развитие нормативно-правовой базы автономного движения; кибербезопасность систем автономного движения; социально-экономические проблемы внедрения автономных автомобилей. В рамках проведения форума было подписано соглашение между Ассоциацией автомобильных инженеров (ААИ) и Ассоциацией транспортных инженеров (АТИ) России, которое должно дать дополнительный импульс и согласование усилий по созданию автономных (беспилотных) транспортных средств и соответствующей инфраструктуры. Участники форума смогли ознакомиться с экспонатами выставки отечественных научно-исследовательских разработок в области автономных транспортных средств и их компонентов. На выставке были представлены: беспилотный электробус «ШАТЛ»; беспилотный автомобиль на электротяге; электронные системы управления и автокомпоненты интеллектуальной транспортной системы; «Беспилотный КАМАЗ»; беспилотный автобус на базе лёгкой электроплатформы; каркасный автобус нового поколения, технические характеристики которого полностью удовлетворяют требованиям программ «Доступная среда»; «Открытая автомобильная платформа для тестирования технологий автономных транспортных средств».