Курсач КЭУ 1
.docx
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 Iэ = 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 ja = -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%.
,