К определению энергоэффективности гибридной силовой установки автомобиля категории м

ЭКОЛОГИЯ 25

УДК 629.331
К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ АВТОМОБИЛЯ КАТЕГОРИИ М,
А. В. Шабанов, к. т.н. / В.В.Ломакин, к . т .н . / А .А .Шабанов , инж.
Центр испытаний НАМИ, Университет машиностроения (МАМИ)

Одной из задач при создании автомобилей с гибридной силовой установкой (СУ) является оценка их энергоэффективности. Она прово­дится экспериментально или методами мо­делирования движения автомобиля по испы­тательным циклам. В настоящее время у нас в стране и за рубежом большое распростра­нение при испытаниях автомобилей получили ездовые циклы, имитирующие режимы дви­жения автомобилей в городе и на магистрали. Все скоростные и нагрузочные режимы, а так­же условия испытаний по циклам стандарти­зованы Правилами ООН № 83 и российскими регламентами по безопасности АТС [1]. Город­ской цикл (ГЦ) в соответствии с Правилами ООН № 83 отличается простотой структуры, высокой степенью воспроизводимости, воз­можностью использования обычной измери­тельной аппаратуры, что является преимуще­ством относительно других циклов, например японских и американских федеральных тестов с неустановившимися режимами движения.


Городской цикл Правил ООН № 83 включает два вида движения — равномерное (установившееся) и неравно­мерное (неустановившееся) — и состоит из четырежды повторяемого простого ГЦ:

• 
  средняя скорость во время испытания — 9 км/ч;
  
• 
  время движения в первой части — 195 сек.;
  
• 
  расстояние, пройденное за простой цикл, — 1,013 км;
  
• 
  расстояние, пройденное за четыре простых цик­ла, — 4,052 км.
  

Для расчёта эффективности гибридной силовой установ­ки, установленной на автомобиле УАЗ-3153, используем данные, опубликованные ранее в работах [2, 3]. Расход топлива в ГЦ автомобиля УАЗ-3153 с бензиновым двига­телем УМЗ-4218.10 составляет 17,4 л/100 км.
Определим расход топлива (Q_p) автомобилем в пер­вой части цикла протяжённостью 1,0 км:
Q/100 км (Q_p = 17,4/100 = 0,174 л).
Или в кг при плотности топлива г_т = 0,72 кг/л: 0,174 л X 0,72 кг/л = 0,125 кг.
Определим расход энергии за один цикл при из­вестной низшей теплотворной способности топлива Н_и = 44 МДж/кг:
“0,125 кг X 44 МДж/кг = 5,5 МДж.
При движении автомобиля УАЗ-3153 в первой ча­сти ГЦ расход энергии составляет 0,865 МДж [3]. Сопо­ставив расход энергии ДВС автомобиля за один цикл (5,5 МДж) с энергией движения автомобиля УАЗ-3153 в ГЦ (0,865 МДж), получим, что эффективный КПД ра­боты ДВС в ГЦ составляет всего 16 %. Это можно объяс­нить теоретическими выкладками, которые приведены ниже.
Максимальный эффективный КПД бензинового ДВС автомобиля составляет около 30 %. Топливная эконо­мичность автомобиля в значительной степени опреде­ляется скоростными и нагрузочными режимами работы двигателя. Режимы малых нагрузок ГЦ характеризуются низкими значениями механического и индикаторного

ЭКОЛОГИЯ

Q = Q + Q^ + Q + Q^ + Qhc + Q

ост¹

(^Рисунок 1. Расход энергии и зарядно-разрядный баланс энергии в батарее гибридной СУ ав­томобиля УАЗ-3153 при движении в ГЦ