2601

Библиографический список

1.Работа транспортного дизеля на многокомпонентных топливах / В. А. Марков, С. Н. Девянин, А. С. Шустер // Автомобильная промышленность. – 2010. - № 4. – С. 12-15.

2.Результаты испытаний и перспективы эксплуатации дизелей на биотопливе / В.Ф. Федоренко [и др.]. – М. : ФГНУ Росинформагротех, 2008. – 136 с.

3.С ним – трудно, без него – вдвойне / Н. К. Мышкин, М. И. Петроковец // Химия и жизнь. – 2003. - № 9. – С. 28-32.

4.Ташпулатов М. М. Обеспечение работоспособности топливоподающей аппаратуры дизелей / М. М. Ташпулатов. – Ташкент : Фан, 1990. – 128 с.

5.Чичинадзе А. В. Трение, износ и смазка : трибология и триботехника / А. В. Чичинад-

зе, Э. М. Берлинер, Э. Д. Браун ; под общ. ред. Чичинадзе А. В. – М. : Машиностроение, 2003. – 576 с.

УДК 629.08:656.13

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ

А.П. Елгин, канд. техн. наук, доцент; Р.З. Кисматулин, аспирант; Р.В. Малкова, соискатель

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

При наличии альтернатив выбора возникает вопрос определения наиболее подходящего варианта для соответствующих условий [1, 2], которым является вариант с оптимальным сочетанием характеристик выбираемого объекта. Задачи оптимизации могут быть решены различными методами.

Известные методы оптимизации можно разделить на 3 основные группы (рисунок 1):

-методы условной оптимизации;

-методы безусловной оптимизации;

-эволюционные алгоритмы.

К методам условной оптимизации относятся методы, задача которых состоит в нахождении минимума или максимума (экстремума) целевой функции при каких-либо заданных ограничениях, то есть рассматриваются значения функции только для ограниченных значений переменных [3].

20

К группе методов условной оптимизации можно отнести:

-методы одномерной условной оптимизации, то есть методы, применяемые в случаях, когда целевая функция зависит от одной переменной

[3];

-методы многомерной условной оптимизации, то есть методы, применяемые в случаях, когда целевая функция зависит от нескольких переменных [3].

К методам одномерной условной оптимизации можно отнести: метод «золотого» сечения, метод чисел Фибоначчи, метод дихотомии (метод деления пополам), метод равномерного поиска (метод перебора), метод квадратичной аппроксимации, метод Паулла [4, 5].

К методам многомерной условной оптимизации можно отнести: метод проекции градиента, метод скользящего допуска, модифицированный метод комплексов, метод линейной аппроксимации, методы последовательной безусловной оптимизации (метод штрафных и метод барьерных функ-

ций) [4, 5].

К методам безусловной оптимизации относятся методы, задача которых состоит в нахождении минимума или максимума (экстремума) целевой функции в отсутствии каких-либо ограничений, то есть можно исследовать значения целевой функции во всех точках рассматриваемого пространства [3].

К группе методов безусловной оптимизации можно отнести:

-прямые методы – опираются только на вычисление значений целевой функции, не используя вычисление производных, при этом не требуется дифференцируемость целевой функции и аналитическое задание и достаточно иметь возможность вычислять и измерять значения целевой функции в произвольных точках [3];

-методы первого и второго порядка – применяются для оптимизации дифференцируемых функций, имеющих соответственно минимум одну или две производных [5];

-методы случайного поиска – основаны на поиске экстремума целевой функции путем введения в процесс поиска случайных величин [4].

К прямым методам оптимизации можно отнести: метод сопряженных градиентов, метод Гаусса-Зейделя (метод покоординатного спуска), сим- плекс-метод, метод Нелдера-Мида (метод деформированного многогранника), метод Хука-Дживса (метод «пробных» шагов), метод Розенброка (метод вращающихся координат) [4, 5].

К методам оптимизации первого и второго порядка можно отнести: градиентный метод наискорейшего спуска; градиентный метод с дроблением шага; метод Ньютона [4, 5].

К методам случайного поиска можно отнести: метод с возвратом при неудачном шаге, метод комплексов, метод повторяющегося случайного

22

поиска, метод случайного поиска с постоянным радиусом поиска и случайными направлениями [4].

Кэволюционным алгоритмам относятся методы, использующие и моделирующие биологическую эволюцию, то есть процессы отбора, мутации

ивоспроизводства [5].

Кгруппе эволюционных алгоритмов можно отнести: генетический алгоритм, дифференциальную эволюцию, «муравьиный» алгоритм, метод роя частиц [5].

При выборе технологического оборудования для автотранспортного предприятия (АТП) или станции технического обслуживания (СТО) автомобилей предполагается учитывать следующие параметры технологического оборудования: стоимость оборудования (затраты на покупку, транспортировку

имонтаж оборудования); универсальность оборудования (специализированное или универсальное оборудование); трудоемкость одного воздействия; энергоемкость одного воздействия (затраты на электричество); ресурс оборудования (надежность, срок службы); затраты на содержание (ремонт и техническое обслуживание оборудования); степень загруженности оборудования при работе в условиях конкретного предприятия (время простоя оборудования) и другие.

При оценке одних и тех же параметров технологического оборудования для АТП и СТО критерии (условия) оптимальности выбора технологического оборудования могут носить разный характер. Это связано с разными целевыми функциями АТП и СТО: для технической службы АТП главной задачей является поддержание подвижного состава (ПС) в работоспособном состоянии с минимальными затратами на его техническое обслуживание (ТО) и ремонт, а для СТО – получение максимальной прибыли от оказания услуг по ТО и ремонту ПС.

Задача оптимизации выбора технологического оборудования является многокритериальной, а параметры, учитываемые при оптимизации, являются дискретными величинами, расположенными в определенной области допустимых значений. Методы условной и безусловной оптимизации оперируют с одной группой параметров, учитывая один критерий. Следовательно, наиболее подходящим методом оптимизации выбора технологического оборудования является генетический алгоритм, позволяющий решать многокритериальные задачи оптимизации.

Библиографический список

1. Елгин А. П., Кисматулин Р. З. Актуальность оптимизации выбора технологического обо-

Ассоциации автомобильныхинженеров (ААИ) «Какой автомобиль нужен России?», 2010. 2. Елгин А. П., Малкова Р. В. Актуальность оптимизации выбора технологического оборудования для станций технического обслуживания автомобилей: Статья. – А. П. Елгин, Р. В. Малкова. – Омск: Материалы «69-й Международной научно-

23

технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ) «Какой автомобиль нужен России?», 2010.

3.МГСУ, кафедра «САПР в строительстве»: [Сайт].– URL: http://www.sapr-mgsu.by.ru/.

4.МГТУ им. Н. Э. Баумана, кафедра «САПР»: [Сайт]. – URL: http://bigor.bmstu.ru/.

5.Википедия. Свободная энциклопедия: [Сайт]. – URL: http://ru.wikipedia.org/.

УДК 621.43

К ВОПРОСУ О НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ

В.А. Лисин, канд. техн. наук, доцент; И.П. Залознов, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Автомобили, оснащенные двигателями с системой распределенного впрыска бензина, имеют ряд преимуществ, обеспечивающих им широкое распространение в настоящее время. Эти преимущества следующие [1]:

1.Высокая точность и стабильность дозирования топлива за счет применения электронных систем, отслеживающих текущее состояние и режим работы двигателя, и управляющих подачей топлива.

2.Низкое сопротивление впускного тракта. У двигателей, оснащенных системой распределенного впрыска, отсутствуют элементы, создающие дополнительное сопротивление во впускном тракте, и поэтому сопротивление впускного тракта лимитируется только сопротивлением, создаваемым впускными клапанами и воздушным фильтром.

3.Высокая равномерность распределения топливо-воздушной смеси (ТВС) по цилиндрам двигателя. Форсунки подают топливо в распыленном виде практически на впускной клапан, поэтому не является большой проблемой обеспечение равномерности распределения по цилиндрам поступающей ТВС.

4.Отсутствие подогрева впускного коллектора и поступающего в двигатель воздуха. Применение распределенного впрыска позволяет отказаться от подогрева впускного коллектора и поступающего в двигатель воздуха, так как нет необходимости в дополнительном испарении подаваемого топлива. Это способствует снижению температуры воздуха, увеличению плотности поступающей ТВС, увеличению коэффициента наполнения, росту мощности и крутящего момента, снижению требований к октановому числу топлива.

5.Относительная простота конструкции системы питания и несложность обслуживания в эксплуатации.

Таким образом, двигатели, оснащенные системой распределенного впрыска, в наибольшей степени отвечают требованиям, предъявляемым к газовым двигателям. В двигателях такого типа имеется возможность реализовать все преимущества использования газомоторного топлива [2].

24

Система подачи газового топлива при использовании на автомобилях с двигателями, оснащенными системой распределенного впрыска бензина, должна удовлетворять следующим требованиям [3]:

1.Отсутствие в системе диффузора, увеличивающего сопротивление впускного тракта.

2.Управление подачей газа не по разрежению, а с помощью электроники (имеется возможность использования элементов штатной системы управления впрыском бензина), что повысит точность и стабильность дозирования при подаче топлива.

3.Подачу газа осуществлять не централизованно (в зоне дроссельной заслонки), а в непосредственной близости от впускных клапанов, для чего требуется установка отдельных смесителей для каждого цилиндрадвигателя.

Этим требованиям удовлетворяет система впрыска газового топлива в ДВС. В настоящее время рекомендуется использовать систему с циклической подачей топлива, имеющую один дозатор и число смесителей равное числу цилиндров двигателя [3]. Такая система наиболее проста в установке и обслуживании и сходна по принципу действия со штатной системой впрыска бензина (циклическая подача топлива), что дает возможность использовать ее электронные компоненты. Использование газовой инжекторной системы в сравнении с газовыми системами «карбюраторного» (эжекторного) типа позволяет улучшить эксплуатационные показатели при работе автомобиля на газовом топливе, а именно:

-резко уменьшить уровень выбросов токсичных веществ в атмосферу и при использовании нейтрализатора обеспечить нормы токсичности «ЕВ-

РО-2» и «ЕВРО-3»;

-улучшить мощностные и динамические характеристики автомобиля;

-оптимизировать и уменьшить общий расход газового топлива;

-увеличить пробег автомобиля;

-исключить «обратные хлопки» у инжекторных бензиновых автомобилей, что особенно актуально у двигателей с впускным коллектором из пластика;

-исключить необходимость подстройки газобаллонной аппаратуры при загрязнении воздушного фильтра;

-исключить необходимость слива конденсата;

-значительно увеличить пробег автомобиля без подстройки газовой системы за счет специального программного обеспечения с элементами статистического самообучения, примененного в микропроцессорном блоке управления».

Также положительным является увеличение запаса хода до 800 – 900 км, то есть, примерно в 2 раза по сравнению с автомобилем, эксплуатирующемся на одном виде топлива.

25

Основным условием при переоборудовании автомобиля для работы на газовом топливе является достижение равноценной работы двигателя, как на бензине, так и на газе.

Но в ряде случаев проявляются и негативные моменты, в частности снижение ресурса выпускных клапанов [1, 2].

В результате наблюдений за 23 автомобилями марки «Субару», обслуживающихся в ООО «Субару-Клуб» г. Омск, оснащенных газобаллонным оборудованием (ГБО), были получены следующие данные:

-15 автомобилей оснащены газоподающей системой 4-го поколения (распределенный впрыск под давлением);

-8 автомобилей оснащены газоподающей системой 2-го и 3-го поколения (эжекционная система подачи газа).

За период наблюдения за автомобилями (в течение 2 лет) отказы, связанные с выходом из строя (прогар тарелок) выпускных клапанов, возникли у 7 автомобилей. При этом характер отказов проявился следующим образом (таблица 1).

Таблица 1

Данные по отказам автомобилей, эксплуатирующихся на газовом топливе

26

Пример неисправности выпускного клапана по причине перегрева его тарелки показан на рисунке 1.

Рис. 1. Примеры прогара тарелок выпускных клапанов при работе двигателя на газовом топливе

Из данных таблицы можно сделать следующие выводы:

1.Отказы практически не зависят от наличия компенсаторов в системе привода клапанов.

2.На состояние клапанов значительное влияние оказывает правильная регулировка газовоздушной смеси (особенно на режимах средних нагрузок). В первую очередь это относится к эжекционным системам подачи газа, так как в них регулировка смеси производится механически при обслуживании, и зачастую регулировку смеси для средних нагрузок производят на более экономичные («бедные») ее составы с целью экономии топлива. В системах впрыска регулировка состава смеси осуществляется «по обратной связи», то есть по сигналу датчика кислорода и состав поддерживается постоянным на уровне стехиометрического.

3.Важным является стиль езды на автомобиле. При динамичном, активном стиле двигатель часто раскручивается до высоких оборотов, при этом работает при достаточно высокой нагрузке. При этом возрастает тепловая нагрузка на выпускные клапаны, и, как следствие, резко снижается их ресурс. Те же явления имеют место при скоростной езде по загородной трассе.

Таким образом, при эксплуатации автомобилей с системой впрыска бензина, оснащенных ГБО, для обеспечения надежности необходимо выполнять следующие требования:

27

1.Установка, обслуживание и ремонт ГБО производится только квалифицированным специально обученным персоналом.

2.Водители газобаллонных автомобилей должны пройти краткосрочные курсы по обучению правилам эксплуатации ГБА.

3.Периодичность обслуживания элементов бензиновой системы питания необходимо уменьшить в 2-3 раза (по результатам исследования в условиях города Омска), так как, находясь в неработающем состоянии при эксплуатации автомобиля на газовом топливе, эти элементы подвергаются повышенному износу, загрязнению и разрушению (топливные насосы, топливоподающие магистрали, электромагнитные форсунки и т.д.).

4.Периодичность обслуживания привода клапанного механизма (на двигателях, не оснащенных гидрокомпенсаторами) с регулировкой тепловых зазоров также необходимо сократить в 2 раза, так как при работе на газовом топливе наблюдается повышенный нагрев и износ рабочих поверхностей тарелок выпускных клапанов и их седел ввиду особенностей протекания процесса горения газовоздушной смеси (низкая скорость горения смеси, растягивание процесса горения вплоть до такта выпуска). По той же причине не рекомендуется длительная эксплуатация на газовом топливе на режимах высокой частоты вращения коленчатого вала и высокой нагрузки (с большим углом открытия дроссельной заслонки), так как при этом увеличивается время горения газовоздушной смеси и повышается температура выпускных клапанов. Это может привести к преждевременному выходу из строя (прогару) тарелок клапанов и их седел. При этом повышенного износа стержней клапанов и их направляющих втулок не наблюдалось.

5.Необходимо усиливать внимание элементам системы зажигания двигателя, так как ввиду особенностей смесеобразования и свойств газового топлива работа двигателя на газовоздушной смеси предъявляет повышенные требования к надежности системы зажигания (при наличии неисправностей в системе зажигания увеличивается вероятность пропусков воспламенения, калильного зажигания, повышения тепловой нагрузки на элементы выпускной системы).

6.Необходимо выполнять рекомендации производителя газобаллонного оборудования по эксплуатации его продукции.

Библиографический список

1.Автомобильный справочник BOSCH: Пер. с англ.: Первое русское издание. – М.:

Изд-во “За рулем”, 2000. – 896 с.

2.Ерохов В.И. Легковые газобаллонные автомобили: устройство, переоборудование, эксплуатация, ремонт / В.И. Ерохов. – М.: Академкнига, 2003. – 238 с.: ил.

3.Лисин В.А. Повышение эффективности эксплуатации газобаллонных автомобилей путем обоснования нормативов обслуживания двухтопливной системы питания: Специальность 05.22.10: Дис... канд. техн. наук./ В.А. Лисин; СибАДИ. – Омск, 2005. – 120 с.

28

УДК 629.331.1

ОСНАЩЕНИЕ ГРУЗОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ВНЕШНИМИ СВЕТОВЫМИ ПРИБОРАМИ

В.В. Максюта, магистрант, Б.В. Савельев, канд. техн. наук, профессор, А.А. Шинкаренко, соискатель

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

До последнего времени к транспортным средствам (далее – ТС) перед их выпуском в обращение и находящимся в эксплуатации применялись в части регламентации установки внешних световых приборов разные документы (табл. 1), требования которых во многом не совпадали между собой (перечень различий приведен в нашей статье [7]). В такой ситуации контроль оснащения ТС, находящихся в эксплуатации, внешними световыми приборами не мог быть эффективным, и нарушения иногда просто игнорировались [6].

Технический регламент "О безопасности колесных ТС" (далее – технический регламент [8]) изменил ситуацию в лучшую сторону, сблизив требования в отношении установки внешних световых приборов, предъявляемые к ТС при их изготовлении и к ТС, находящимся в эксплуатации

(см. табл. 1).

* В отношении опознавательного знака "Автопоезд" грузовых автомобилей с прицепами (полуприцепами), сочлененных автобусов и троллейбусов.

** В соответствии с "Порядком контроля за внесением изменений в конструкцию ТС, зарегистрированных в ГИБДД МВД Российской Федерации" [4].

*** В соответствии с техническим регламентом ([8] прил. № 18)

29