Аналіз режимів роботи силової установки.

Розглядати окремо кожен режим роботи установки у тій послідовності, в якій вони йдуть відповідно до їздового циклу, недоцільно, оскільки це дуже великий обсяг інформації і режими постійно дублюються. Тому при аналізі режимів роботи достатньо обмежитися такою послідовністю, при якій можна прослідкувати всі переходи та зміни у взаємодії ДВЗ та електродвигунів. Найкраще з цієї точки зору підходить розгін автомобіля з місця до 70 км/год плюс рух з постійною швидкістю 70 км/год та сповільнення з 120 км/год до 0 (обидві ділянки взяті з позаміського сегменту їздового циклу).

Розгін з місця до 70 км/год (20-61 секунди позаміського сегменту) і рух з постійною швидкістю 70 км/год (61-111 секунди позаміського сегменту). Ця послідовність складається з таких режимів:

- розгін до моменту розблокування вала ДВЗ;

- розблокування вала ДВЗ та розгін до моменту впорскування палива;

- старт ДВЗ та розгін його до стаціонарного режиму;

- розгін за участю ДВЗ;

- блокування вала ДГ1 і перехід у режим руху з високою швидкістю;

- рух з постійною швидкістю.

1. Розгін до моменту розблокування валу ДВЗ триває з 20 по 31,72 секунду позаміського сегменту їздового циклу. Закінчується у момент, коли швидкість автомобіля досягає 20 км/год. У цьому режимі вал ДВЗ блоковано, а ротор ДГ1 вільно обертається (напруга на обмотці ротора відсутня). Автомобіль приводиться у рух за допомогою ДГ2. На рис. 4.1 (1) зображено графіки зміни частот та крутних моментів двигунів у цьому режимі.

2. Розблокування вала ДВЗ та розгін його до моменту впорскування палива триває 1,5 секунди – з 31,72 по 33,22. При цьому у початковий момент, коли швидкість руху автомобіля досягає 20 км/год, вал ДВЗ розблоковується і на обмотку ротора ДГ1 подається струм. ДГ1 виступає у якості стартера для ДВЗ. Напрям обертання його ротора поступово змінюється на протилежний. Вал ДВЗ розганяється до мінімальної частоти холостого ходу, яка для даного двигуна складає 908 хв^-1. Його крутний момент від’ємний і дорівнює моменту механічних втрат. Він дещо зростає з підвищенням частоти обертання. Крутний момент ДГ2 у момент розблокуванні валу ДВЗ стрибкоподібно зростає і далі поступово підвищується пропорційно до зростання моменту механічних втрат ДВЗ. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.1 (2).

3. Старт ДВЗ та розгін його до стаціонарного режиму триває 3 секунди – з 33,22 по 36,22. Починається цей режим з впорскування палива і старту двигуна. Далі ДВЗ поступово розганяється до частоти стаціонарного режиму, що становить 1400 хв^-1. Крутний момент при цьому зростає до 100 Н×м. Крутний момент ДГ2 зменшується, оскільки ДВЗ починає приймати участь у приведенні автомобіля в рух. ДГ1 поступово переходить у режим генератора, його крутний момент спочатку знижується до 0, а далі зростає у протилежному напрямі. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.1 (3).

4. Розгін за участю ДВЗ у режимі тягово-швидкісного зв’язку, коли розблоковані всі шестерні планетарної передачі, – основний режим роботи силової установки. При розгоні з місця до 70 км/год він триває до моменту, коли частота обертання валу ДГ1 стає нульовою. Це відбувається при швидкості 67,51 км/год. Таким чином, установка працює у цьому режимі з 36,22 по 59,56 секунди. Частота та крутний момент ДВЗ підтримуються незмінними. ДГ1 працює у режимі генератора. Його крутний момент постійний, а частота обертання ротора знижується. Частота обертання вала ДГ2 продовжує зростати. Його крутний момент також поступово зростає. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.1 (4).

5. Блокування вала ДГ1 і перехід у режим руху з високою швидкістю. Коли частота обертання вала ДГ1 знижується до нуля (при швидкості 67,51 км/год), він блокується і установка переходить у режим руху з високою швидкістю. При цьому зберігається тільки тяговий зв'язок між ДВЗ та ДГ2. Частота обертання валу ДВЗ починає зростати, доки автомобіль розганяється. Крутний момент ДВЗ залишається незмінним, а момент ДГ2 продовжує повільно зростати. Режим триває з 59,56 по 61 секунду. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.1 (5).

6. Рух з постійною швидкістю 70 км/год відбувається також у режимі високої швидкості. Вал ДГ1 блоковано, частоти і крутні моменти ДВЗ і ДГ2 незмінні і становлять відповідно 30 Н×м та 9,47 Н×м. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.1 (6).

Сповільнення з 120 км/год до 0 (346 – 380 секунди позаміського сегменту) – це сукупність режимів, що забезпечують зниження швидкості автомобіля за рахунок використання гальмівного моменту, який створюється одним або обома електродвигунами, що працюють у режимі генератора. При цьому відбувається рекуперація енергії та заряджання батареї. Під час сповільнення транспортного засобу гібридна силова установка працює в таких режимах:

- гальмування з блокованим валом ДГ1 + сповільнення ДВЗ в режимі примусового холостого ходу до частоти стаціонарного режиму;

- гальмування + розблокування вала ДГ1, ДВЗ у режимі примусового холостого ходу;

- зупинка ДВЗ;

- гальмування.

Рис. 4.1. Графіки зміни частот обертання та крутних моментів при розгоні з місця до 70 км/год

1. Гальмування з блокованим валом ДГ1 + сповільнення ДВЗ в режимі примусового холостого ходу до частоти стаціонарного режиму відбувається до моменту, коли швидкість автомобіля стає синхронною (67,51 км/год). Частота обертання вала ДВЗ при цьому стає рівною 1400 хв^-1. До моменту досягнення цих показників сповільнення відбувається при блокованому валу ДГ1 (тобто у режимі руху з високою швидкістю). ДВЗ працює у режимі примусового холостого ходу, його крутний момент дорівнює моменту механічних втрат. Рекуперація енергії забезпечується за рахунок ДГ2. Тривалість режиму – з 346 по 360,87 секунди. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.2 (1).

Рис. 4.2. Графік зміни частот обертання та крутних моментів при сповільненні з 120 км/год до 0

2. Гальмування + розблокування вала ДГ1, ДВЗ у режимі примусового холостого ходу починається, коли автомобіль досягає синхронної швидкості руху. ДГ1 розблоковується і на обмотку ротора подається напруга. ДГ2 продовжує працювати у режимі генератора. ДВЗ працює у режимі примусового холостого ходу. Мета даного режиму – підтримувати сталу частоту обертання вала ДВЗ, щоб при переході від гальмування до руху з постійною швидкістю або прискорення не потрібно було заводити двигун та виводити його на потрібний швидкісний режим. Даний режим роботи силової установки триває до моменту, коли швидкість автомобіля знижується до 20 км/год, тобто з 360,87 по 374,33 секунди. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.2 (2).

3. Зупинка ДВЗ відбувається за 2 секунди – з 374,33 по 376,33. Коли швидкість автомобіля досягає 20 км/год, на обмотку ротора ДГ1 подається додаткова напруга і ДВЗ гальмується ним до зупинки. При цьому різко зростає момент механічних втрат за рахунок різкої зміни кутової швидкості колінчатого вала. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.2 (3).

4. Гальмування з 20 км/год до 0 проходить при блокованому валу ДВЗ і триває з 376,33 по 380 секунду. При цьому ротор ДГ1 вільно обертається, напруга на ньому відсутня. ДГ2 продовжує працювати як генератор. У цьому режимі ефективність рекуперації енергії найвища. Графіки зміни частот та моментів двигунів зображено на рис. 4.2 (4).

Таким чином, при русі за їздовим циклом, що імітує реальні умови експлуатації, відбуваються численні зміни режимів роботи силової установки, визначальним параметром чого є швидкість руху автомобіля. Всі ці переходи та зміни мають на меті забезпечити найбільш оптимальні умови роботи ДВЗ (тобто мінімум змін режимів його роботи), раціональне використання електроенергії та її рекуперацію, а також недопущення частої зупинки ДВЗ для зниження інтенсивності зношування деталей.

Дата добавления: 2017-02-01