Актуальность проблемы. Создание, становление и активное развитие автомобильной промышленности имеет существенную актуальность в политической, экономической и социальных сферах Узбекистана. Короткий период производства по новым современным технологиям автомобилей на заводах «УзДЭУ», и «СамКочАвто», около 40 наименований комплектующих к ним на более 10 заводах, доказал справедливость столь ответственного решения в период перехода к рыночной экономике в Узбекистане, в стране где экономика была сориентирована на аграрную сферу.
Узбекистан в состав автопроизводителей вошел по современным методам - тюнинговой организацией производства. Прогресс достижений зависит не только от углубления освоения технологии, увеличения перечня и объема производства, но и так же от уровня участия Узбекистана в разработке прогрессивных конструкций, комплектующих, агрегатов, систем и автомобиля в целом. Только при такой постановке и по ее успехам в результатах Узбекистан может выйти на перспективный уровень тюнингового производства автомобилей с ведущими компаниями мира.
Тенденция совершенствования агрегатов, систем и автомобиля в целом определяется ужесточением требований к их эксплуатационным свойствам. В число важнейших задач при этом входят улучшение топливной экономичности при сохранении высоких динамических свойств, повышение безопасности и улучшения комфортабельности движения.
Путь наиболее полного удовлетворения всё более ожесточающихся требований к конкурирующим автомобилям, имеет тенденцию широкого внедрения микропроцессорного автоматического управления режимом работы двигателя, трансмиссии, движением автомобиля. Большая возможность и гибкость такого управления оптимальным согласованием характеристик системы «двигатель -трансмиссия - автомобиль», создание прогрессивных решений конструкций, уровень электронной промышленности в автоматизации процессов определяют актуальность поисков объективных оценочных критериев эксплуатационных свойств автомобиля, разработки новых теоретически обоснованных методов оптимизации конструктивных параметров и законов управления агрегатами и автомобилем в целом.
Цель исследования. Разработать теоретически обоснованные методы выбора параметров и режимов управления двигателем и трансмиссией автомобиля. Получить решение, на уровне научного обобщения проблемы основ оптимизации параметров, характеристик и режимов управления двигателя и трансмиссии автомобиля с учетом их потенциальных свойств, требований эксплуатации, а также особенностей формирования эксплуатационных свойств автомобилей при использовании несаморегулируемых бесступенчатых передач.
Научная новизна. Научную новизну работы представляют:
• уточнённое аналитическое уравнение для определения силы сцепления колёс с дорогой, на основе методов баланса сил из теории автомобиля, введением зависимостей коэффициентов сцепления и сопротивления качению колёс от скорости движения автомобиля, позволяющее определить предельную тяговоскоростную возможность автомобиля во всём диапазоне скоростного режима;
• метод выбора ряда передаточных чисел ступенчатой трансмиссии по обеспечению автомобиля наивысшей интенсивностью разгона;
• метод определения режима регулирования передаточного числа бесступенчатой передачи, обеспечивающего автомобиль, с учетом плавной переменности передаточного числа, наиболее интенсивным разгоном;
• результаты вычислительных экспериментов, позволившие установить закономерности изменения:
- оценочных критериев интенсивности разгона от передаточного числа трансмиссии;
- диапазона, ряда и режима управления от конструктивных факторов -инерционности движущихся частей двигателя, удельной мощности автомобиля, скоростной характеристики двигателя;
• разработанные расчётные методы и составленные алгоритмы расчёта на ЭВМ, базирующиеся на экспериментальных статистических зависимостях и численных методах определения решений многопараметрических уравнений, позволяющие определить:
- топливно-экономическую характеристику двигателя;
- режимы регулирования нагрузкой двигателя и передаточным числом трансмиссии по улучшению топливно-экономических свойств автомобиля при разгоне и равномерном движении;
• метод экспериментальных исследований бесступенчатой передачи на автомобиле, основанный на установленной зависимости мощности сопротивления качению колёс на нагрузочных и ведомых роликах, позволивший обеспечить необходимой точностью результаты эксперимента.
Достоверность полученных результатов обеспечивается необходимым объемом экспериментальных исследований на современных приборах и испытательных стендах с применением стандартизированных методов, а также подтверждается удовлетворительным совпадением экспериментальных данных и результатов, полученных в ходе теоретических расчетов.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
В ходе решения проблемы, сформулированной на основе критического анализа исследований и конструктивных решений, посвященных выбору параметров и режимов управления двигателем и трансмиссией автомобиля, в диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:
1. Ha основе проведенного расчетно-сравнительного анализа оценочных критериев интенсивности и топливной экономичности автомобиля, определено их влияние на выбор параметров и режимов управления двигателя и трансмиссии, и определена объективность выбираемого критерия оценки процесса разгона по интенсивности и топливной экономичности автомобиля.
2. На основе статистического анализа результатов экспериментальных испытаний двигателей автомобиля Дамас с карбюратором и автомобиля Нексия с многоточечным инжекторным впрыском топлива, определена возможность применения известных методов и уравнений для исследований скоростных характеристик двигателей внутреннего сгорания.
3. Уточнено уравнение определения силы сцепления колёс с дорогой, на основе методов баланса сил из теории автомобиля, введением зависимостей коэффициентов сцепления и сопротивления качению колёс от скорости движения автомобиля, позволяющее определить предельную тягово-скоростную возможность автомобиля во всём диапазоне скоростного режима. Разработаны метод и программа расчёта предельно возможной тягово-скоростной характеристики автомобиля по условиям сцепления колёс с дорогой.
4. Разработан метод определения скоростной характеристики двигателя, обеспечивающей автомобиль максимально возможным тягово-скоростным свойством. Выявлено влияние схемы расположения ведущих колес на показатели характеристики при движении с интенсивным разгоном и равномерным движением.
5. Разработан метод определения ряда и диапазона передаточных чисел ступенчатой трансмиссии по обеспечению автомобиля наиболее интенсивным разгоном.
6. Разработан метод определения режима регулирования передаточного числа бесступенчатой передачи, учитывающий плавную переменность передаточного числа бесступенчатой передачи, обеспечивающего автомобиль наиболее интенсивным разгоном.
7. Разработан метод выбора рационального диапазона и закона регулирования бесступенчатой трансмиссией автомобиля. При оптимизации по времени разгона до 100 км/ч с удельной мощностью автомобиля от 25 до 115 кВт/т диапазон регулирования передаточного числа находится в пределах 3,5..3,3.
8. Разработан метод расчетного определения характеристики минимальных расходов топлива двигателя и топливной экономичности равномерного движения автомобиля.
9. В исследованном диапазоне удельной мощности 25-115 кВт/т автомобиля, при одинаковости относительных минимальных угловых скоростей вала двигателя значение минимального передаточного числа изменилось в среднем на 8-10%. На общий диапазон регулирования передаточного числа бесступенчатой передачи, определяемый отношением «,та, с учетом интенсивности разгона, существенное влияние оказывает йГ,ий . При условно принятом = 0,2 и п„ = 0,85 - 0,9 общий диапазон регулирования передаточного числа определен равным 8-9.
10. Разработан расчетный метод выбора режима экономичного разгона автомобиля, позволяющий определить угловую скорость вала двигателя при разгоне с бесступенчатой передачей и режима управления нагрузкой двигателя при экономичном разгоне автомобиля со ступенчатой и бесступенчатой передачами.
Определено, что при разгоне автомобиля с бесступенчатой передачей до 100 км/час выбор оптимальной угловой скорости вала двигателя уменьшает расход топлива на 2%, управление нагрузкой двигателя увеличивает эту экономию до 5% относительно интенсивного разгона на режиме постоянной максимальной мощности и при этом интенсивность по времени ухудшается на 14%. Расход топлива автомобиля с бесступенчатой передачей на 13% меньше, чем с трехступенчатой коробкой передач и на 11,5% меньше, чем с четырех ступенчатой коробкой передач.
11. Разработана методика экспериментальных исследований, включающая определение тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля и характеристики регулирования передаточного числа бесступенчатой передачи при дорожных и стендовых испытаниях.
12. Результаты проведенных дорожных и стендовых испытаний показывают, что применение автоматической системы регулирования передаточного числа, реагирующей на разряжение во впускном коллекторе, по сравнению с нереагирующей, приводит к экономии топлива в среднем на 15-16%.
13. Разработан метод расчета режима работы системы двигатель - бесступенчатая передача с автоматическим регулятором, реагирующим на нагрузку по разрежению во впускном коллекторе двигателя. Он позволяет:
объяснить ограниченность примененного на автомобиле Volvo 343 способа регулирования передаточного числа по нагрузочному режиму;
определить влияние отдельных характеристик и конструктивных параметров на выбор режима работы двигателя;
- наметить возможности дальнейшего совершенствования системы автоматического регулятора.
14 Разработан способ регулирования передаточного числа бесступенчатой передачи, позволяющий реализовать результаты теоретических расчетов по обеспечению наиболее интенсивного разгона автомобиля. Система автоматического регулирования, основанная на микропроцессорном управлении, позволит осуществить разгон автомобиля не только с максимально возможной интенсивностью (на пределе буксования колес), но и с заданной интенсивностью, а также улучшить обгонные качества машины.
