Повышение экономичности и экологических характеристик внутригородского автотранспорта за счет применения комбинированных энергетических установок на базе ДВС

• Автор: Минкин, Илья Михайлович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Содержание:
Введение

Глава 1. Актуальность проблемы.

1.1. Современные направления повышения эффективности энергетических установок автомобилей. Цель и задачи исследований...8.

1.2. Предпосылки и условия применения АТС с КЭУ

1.3. Анализ литературных источников по АТС с КЭУ

1.4. Заключение по главе 1

Глава 2. Исследование основных свойств КЭУ на базе ДВС.

2.1. Анализ структурных схем КЭУ на базе ДВС

2.2. Функциональные свойства КЭУ различного типа на базе ДВС 45.

2.3. Математическая модель энергетического баланса АТС

с КЭУ на базе ДВС
2.4. Заключение по главе 2
Глава 3. Определения энергетических параметров АТС с КЭУ на базе ДВС, бифункциональная многопараметровая характеристика работы энергетической установки в составе внутригородских АТС.
3.1. Задачи определения энергетических параметров КЭУ
3.2. Определение рациональных пределов мощности, реализуемой ДВС входящим в состав КЭУ
3.3. Определение рациональных режимов работы ДВС в составе КЭУ...79.
3.4. Учет условий движения АТС с КЭУ на базе ДВС
3.5. Методика расчета параметров АТС с КЭУ
3.6. Алгоритм работы КЭУ
3.7. Бифункциональная многопараметровая характеристика
работы энергетической установки в составе внутригородских АТС
3.8. Заключение по главе 3
Глава 4. Экспериментальные исследования
4.1. Объекты исследования

4.2. Оборудование, аппаратура и методы проведения
исследований АТС с КЭУ на базе ДВС
4.2.1. Мобильный научно-исследовательский имитационный комплекс для изучения режимов работы АТС с КЭУ на базе ДВС
4.2.2. Проведение исследований КЭУ в составе АТС на стенде с беговыми барабанами
4.3. Экспериментальные исследования автомобиля-лаборатории с КЭУ на базе ДВС, разработанного и изготовленного в ФГУП «НАМИ»
4.4. Модификация ДВС ЗМЗ-4062.10 для работы в составе КЭУ
4.5. Экспериментальные исследования автомобиля TOYOTA
«Prius» производства Япония с КЭУ на базе ДВС :
4.6. Анализ результатов экспериментальных исследований
АТС с КЭУ на базе ДВС
4.7. Рекомендации по применению КЭУ на базе ДВС для внутригородских АТС различного назначения
4.8. Создание унифицированной платформы
4.9. Заключение по главе 4
Глава 5. Вопросы оценки экономичности и экологических характеристик АТС с КЭУ на базе ДВС
5.1. Экономический эффект от сокращения расхода топлива
при применении АТС с КЭУ на базе ДВС
5.2. Затраты на переоборудование АТС
5.3.Заключение по главе 5
Основные результаты и выводы по диссертационной работе
Список литературы
Приложение 1: Расчет топливной экономичности автомобиля
«ГАЗЕЛЬ» с КЭУ на базе ДВС
Приложение 2. Алгоритм работы АТС с КЭУ на базе ДВС
Акты внедрения

Введение.
Широкая автомобилизация принесла с собой ряд серьезных проблем: существенная доля в развитии парникового эффекта на нашей планете с последующим необратимым изменением климата и массовое поражение здоровья людей из-за нарушения механизма генетической наследственности, а также необходимость экономии невозобновляемых топлив нефтяного происхождения и защита окружающей среды.
Эти проблемы обусловлены содержанием в отработавших газах (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) токсичных веществ, которые отрицательно воздействуют на здоровье людей и на окружающую среду.
Быстрый рост числа автомобилей на Земле приводит к накоплению этих веществ в атмосфере, что требует срочной разработки системы мероприятий и условий введения этой системы в действие в тот момент, когда в этом возникает неотложная необходимость. [3]. При этом меры по снижению токсичности отработавших газов ДВС автомобилей должны давать результаты, оцениваемые не несколькими процентами, а десятками процентов. Данное требование обусловлено тем, что основным источником загрязнения атмосферы большинства крупных и средних городов является именно автотранспорт (АТС). [8]
В данной работе рассматриваются проблемы повышения экономичности и экологических характеристик внутригородских АТС за счет применения комбинированных энергетических установок (КЭУ) на базе ДВС. Анализ технической литературы (рис.1, и рис.2.), посвященной развитию автомобильных энергетических установок позволяет сделать следующий прогноз на период до 2020 года: Количество производимых бензиновых и дизельных энергетических установок в период до 2020 года будет неуклонно сокращаться, тогда как количество энергетических установок, имеющих КЭУ, а также основанных на ЭХГ (Электрохимическом генераторе тока и использующих газ будет

Обобщая материал по внедрению на АТС комбинированных энергоустановок, можно констатировать, что в зависимости от конструктивных исполнений КЭУ (микро КЭУ, средняя КЭУ и полная КЭУ), а также технологического цикла (рис. 5.), можно получать экономию топлива от 5 до 30% и более; энергетические и мощностные требования к АТС с КЭУ проиллюстрированы на рис. 6. На рис. 7. графически представлен жизненный цикл ТАБ.
Необходимо отметить, что ряд зарубежных фирм перешли на серийное производство и эксплуатацию автобусов с КЭУ. Так, японская фирма «Мицубиси» БСГБО делает ставку на свой серийный комбинированный привод: дизельный двигатель приводит в действие генератор, который питает электрический двигатель. Избыточная энергия хранится в литиево-ионных батареях на крыше автобуса.

Мощность
Рис. 5. Характеристики КЭУ с различным уровнем комбинирования.
15 кВт-

• Рекуперативное торможение
• Ускорение
• Система Стоп/Старт
10 кВт
Средняя КЭУ
•42В
• Стартер генератор
• Ограниченное рекуперативное торможение
• Система Стоп Старт
5 кВт - Ми*фо КЭУ
• 12/42В
• Стартер генератор
• Система Стон Старт
Топливная
экономичность. %

10% 15% 20%
25% 30%