Курсач КЭУ 1

Двенадцатый участок (№12) – разгон – разбивается на элементарные отрезки времени Порядок расчёта:

- интервал (элементарный отрезок времени)

;

- начальное значение времени:

- начальное значение скорости:

- конечное значение времени:

- конечное значение скорости :

- средняя скорость:

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления качению,

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха,

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы инерции,

- коэффициент учёта инерции вращающихся масс:

- мощность, затрачиваемая на преодоление суммарного сопротивления движению, приведённая к валу двигателя :

- частота вращения вала ДВС:

т.к

- для вычисленной частоты вращения по внешней скоростной характеристике ДВС графически определяется соответствующая мощность

- процент использования мощности двигателя:

- по нагрузочной характеристике двигателя удельный расход топлива

- расход топлива ДВС за время

Аналогично вычисляется расход топлива на следующих отрезках времени . Для определения расхода топлива, за всю фазу разгона вычисленные расходы топлива суммируются:

,,

Результаты расчёта заносят таблицу:

Тринадцатый участок (№17) – равномерное движение. Скорость равномерного движения на это участке км/ч, время равномерного движения Порядок расчёта следующий:

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления качению,

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха,

- мощность, затрачиваемая на преодоление суммарного сопротивления движению, приведённая к валу двигателя :

- частота вращения вала ДВС :

- по внешней скоростной характеристике для вычисленной частоты вращения нужно найти соответствующую мощность ,

- процент использования мощности двигателя:

- по нагрузочной характеристике двигателя для вычисленного процента использования мощности, определяется удельный расход топлива ДВС для /мин] :

- расход топлива ДВС за время

Результаты расчёта заносят таблицу:

При замедлении – четвертый участок (№4) расход топлива ДВС можно принять равным нулю:

Пятый участок цикла – стоянка. Расчёт расхода топлива проводится аналогично расчёту на участке №1. По аналогии проводится расчёт расхода топлива ДВС на следующих участках городского цикла. Результаты расчётов для следующих участков цикла приведены ниже в таблицах.

9 равн. движ.	III
tрд, с	Vрд, км/ч	Nf, кВт	Nw, кВт	NΣ, кВт	ne, об/мин	Ne, кВт	N%	ge, г/(кВт*ч)	Qрд, г	Qрд, л
24	32	4,443	1,378	6,328	1674,391	39,46	16,036	260	10,968	0,013

10 замедление	II
Qзам, г
0

11 стоянка	н
Qxx, г	Qxx, л
5,236	0,006

Суммарный расход топлива ДВС за все фазы разгона автомобиля при движении в городском цикле:

Суммарный расход топлива за все фазы равномерного движения автомобиля при движении в городском цикле:

= 1,703 + 10,968 + 10,678 + 5,865 = 29,214

Суммарный расход топлива за все фазы замедлений автомобиля при движении в городском цикле:

= 0

Суммарный расход топлива за все фазы стоянки и переключения передач КП автомобиля при движении в городском цикле (режим холостого хода ДВС):

= 2,743 + 5,236 + 0,499 + 5,236 + 0,499 + 0,499 + 0,499 + 1,745 = =16,955

Расход топлива ДВС за весь период движения автомобиля в городском цикле:

= + 29,214 + 0 + 16,955= 92,963

Путевой расход топлива двигателем автомобиля в штатной комплектации при движении в городском цикле:

Расчет расхода топлива ДВС автомобиля с КЭУ при движении в городском цикле

Предварительный алгоритм работы КЭУ:

Характеристика минимальных удельных расходов топлива ДВС:

ne	Ne%	Ne	ge min	Ne min
1000	12,86	40	258	5,144
1500	33,61	60	218	20,166
2000	40,33	80	212	32,264
2500	54,83	100	218	54,83
3000	61,59	100	229	61,59
3500	67,24	100	240	67,24
4000	72,12	100	256	72,12

Исходные данные по системе тягового электрооборудования:

В КЭУ применены две одинаковые обратимые электромашины.

Для каждой из них:

- момент инерции вращающихся частей электромашины I_э = 0,05 кг·м²;

- КПД электромашины в режиме электродвигателя = 0,87;

- КПД электромашины в режиме генератора = 0,87;

- КПД преобразователя = 0,95;

- КПД накопителя при разряде = 0,9;

- КПД накопителя при заряде = 0,95;

Первый участок (№1) – стоянка. ДВС не работает, электромашина не работает. Расход топлива ДВС и энергия, затраченная из накопителя равны нулю:

1 стоянка
Энергия на стоянке
Eст	0	кВт*с
Расход топлива ДВС
Qст	0	г	0		л

Второй участок (№2) –разгон только на электродвигателе. Необходимо вычислить энергию, затраченную из накопителя на этом участке. Так как скорость переменна, аналогично предыдущим расчетам, участок разгона разбивается на элементарные отрезки времени Порядок расчёта:

- интервал (элементарный отрезок времени) [сек.]:

;

- начальное значение времени [сек.]:

- начальное значение скорости:

- конечное значение времени:

- конечное значение скорости:

- средняя скорость :

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления качению,

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха,

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы инерции,

- коэффициент учёта инерции вращающихся масс:

- мощность, затрачиваемая на преодоление суммарного сопротивления движению, приведённая к валу электродвигателя :

- энергия, затраченная из накопителя на данном интервале времени :

На следующем отрезке времени расчет аналогичный. Для определения энергии, затраченной из накопителя за всю фазу разгона, вычисленные значения суммируются:

,,

Результаты расчёта заносятся в таблицу:

Третий участок №3 – равномерное движение на электродвигателе. Скорость равномерного движения на этом участке км/ч, время равномерного движения Порядок расчёта следующий:

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления качению,

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха, ,

- мощность, затрачиваемая на преодоление суммарного сопротивления движению, приведённая к валу двигателя :

- энергия, затраченная из накопителя за время равномерного движения :

Результаты расчёта заносятся в таблицу:

3 равн. движ.
tрд, с	Vрд, км/ч	Nf, кВт	Nw, кВт	NΣ, кВт	EзатрΔt, кВт*с
9	15	2,019	0,142	2,349	26,922
Энергия, затраченная ЭД
Eзатр.рд.	26,922	кДж

Четвертый участок №4 – замедление. Скорость переменна, участок разбивается на элементарные отрезки времени, на каждом отрезке вычисляется рекуперируемая в накопитель энергия, а результаты затем суммируются. Однако, необходимо учитывать, что у автомобиля в штатной комплектации при движении в городском цикле часть времени при замедлении занимает торможение двигателем, впоследствии выключается сцепление и замедление осуществляется только колесными тормозным механизмами. Для автомобиля с КЭУ это означает торможение с разными значениями замедлений: часть участка j_a = -0.69, часть -0.92. Порядок расчета:

- интервал (элементарный отрезок времени) []:

;

- начальное значение времени [сек]:

- начальное значение скорости []:

- конечное значение времени :

- конечное значение скорости :

- средняя скорость :

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления качению,

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха,

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы инерции,

- коэффициент учёта инерции вращающихся масс:

- мощность, затрачиваемая на преодоление суммарного сопротивления движению, приведённая к валу электродвигателя :

- энергия, затраченная из накопителя на данном интервале времени :

Результаты расчёта целесообразно свести в таблицу:

Девятый участок №9 – равномерное движение. Согласно алгоритму работы КЭУ на этом участке запускается ДВС, выводится на режим минимальных удельных расходов, а избыток его энергии направляется в накопитель. Электромашина работает в режиме электрогенератора. Вычисляются расход топлива ДВС и энергия, направленная в накопитель. Порядок расчета следующий:

- время равномерного движения ;

- скорость равномерного движения ;

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления качению,

;

- мощность, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха,

- мощность, затрачиваемая на преодоление суммарного сопротивления движению, приведённая к валу двигателя :

- частота вращения вала ДВС :

- по линии минимальных удельных расходов, нанесенной на внешнюю скоростную характеристику ДВС, определяется значение :

- т.к. , то дальнейшие расчеты имеют смысл;

- запас мощности ДВС с учетов КПД трансмиссии до электрогенератора :

- по характеристике минимальных удельных расходов топлива определяется значение ;

- расход топлива ДВС :

- энергия, затраченная из накопителя на данном интервале времени :

Результаты заносят в таблицу:

Суммарный расход топлива ДВС за все фазы разгона автомобиля при движении в городском цикле:

Суммарный расход топлива за все фазы равномерного движения автомобиля при движении в городском цикле:

= 14,68+ 19,197 + 10,621 + 1,634 = 46,129

Суммарный расход топлива за все фазы замедлений и стоянок в городском цикле равен нулю.

Суммарный расход топлива за все фазы городского цикла:

= 0 + 46,129 = 46,129

Путевой расход топлива ДВС автомобиля с КЭУ при движении в городском цикле:

/

Энергия, затраченная из накопителя за все фазы разгона:

;

Энергия, затраченная из накопителя за все фазы равномерного движения:

;

Энергия, накопленная за счет работы ДВС за все фазы разгона:

;

Энергия, накопленная за счет работы ДВС за все фазы равномерного движения:

;

Энергия, рекуперированная за все фазы замедления:

;

Сумма всей затраченной энергии:

Сумма всей накопленной энергии:

Разница между накопленной и затраченной энергиями (баланс энергии):

Количество дополнительного топлива, необходимого для компенсации полученного дефицита электрической энергии:

Эквивалентный расход топлива в городском цикле:

Таким образом, получили путевой расход топлива ДВС автомобиля в штатной комплектации 10,893 л/100км и того же автомобиля с КЭУ – л/100км.Экономия топлива 1,03 л/100км, что составляет 10,005%.

,