Том 17, № 2 (2023)

Обоснование. Важнейшим направлением развития экономики страны в условиях санкционной политики стало импортозамещение. В связи с этим предъявляются высокие требования к производству в рамках конкурентоспособности автомобильной техники. Автомобильная техника является неотъемлемой частью развития экономики страны, что подтверждается ростом объемов автомобильных перевозок. Однако, в тоже время, рост автомобилей, повышает потребление топлива нефтяного происхождения, основным недостатком которого является эмиссия вредных веществ, поэтому двигатели внутреннего сгорания автомобильной техники должны обеспечивать малые расходы топлива и меньше выбросов вредных веществ в отработавших газах. Вместе с тем, режимы работы двигателя во многом зависят от нагрузок, формируемых в трансмиссии автомобиля.

Цель работы ― определить возможности расширения диапазонов регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля, с одной стороны, обеспечивающих малые расходы топлива и меньше выбросов вредных веществ в отработавших газах, а с другой стороны – обеспечивающих требуемую для движения автомобиля мощность, с учетом типа трансмиссии и движителя.

Материалы и методы. Проведен анализ возможных традиционных и нетрадиционных рабочих циклов двигателя внутреннего сгорания. Применяется метод математического моделирования формирования моментов в различных типах трансмиссий автомобиля.

Результаты. Рассмотрены возможные пути расширения диапазонов регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающих потребную мощность, малые расходы топлива и меньше выбросов вредных веществ в отработавших газах, а также схемы трансмиссий и процессы формирования в них потребной мощности для обеспечения движения автомобиля.

Заключение. Рассмотренный в статье подход расширения диапазонов регулирования мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля позволяет сделать вывод о необходимости использования принципов научного подхода к процессу конструктивного оформления трансмиссий автомобилей, способных управлять двигателем внутреннего сгорания в зависимости он нагрузок, обеспечивая его работу с минимальным расходом топлива и эмиссией вредных веществ.

Обоснование. В статье проанализированы инновационные технологии и конструкторские решения, направленные на применение водорода в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) и силовых водородных установках. Показаны преимущества водородного топлива и обозначены основные проблемы, c которыми сталкиваются западные автопроизводители и которые определяют пути решения проблем на автотранспорте. В этой связи метод использования энергии водорода в ДВС и силовых водородных установках становится решающим фактором.

Цель работы ― поиск рационального и эффективного метода применения водорода на транспорте.

Материалы и методы. Рассмотрены технологии получения водорода электролизным методом и генерированием водорода на борту автомобиля из водородосодержащих компонентов. Предложено использовать аммиак в качестве реагента-носителя водорода для работы в двух топливных дизельных ДВС.

Результаты. Отмечается, что аммиак, при высоком уровне содержания водорода в молекуле, относительно безопасен, имеет низкую стоимостью и значительный объем производства. Его проще хранить и транспортировать по сравнению с водородом. Для ДВС, работающем на углеводородным топливе, использование аммиака и его производного продукта водорода привлекательно необходимостью удаления высоко токсичных оксидов азота, содержащихся в выхлопных газах дизельных ДВС.

Рассмотрена одна из основных проблем создания экологически чистого дизельного ДВС связанная со снижением NOx до экологически безопасного уровня. Положительным фактором применения аммиака является генерирование водорода в термическом реакторе на борту автомобиля, а также возможность организации эффективного процесса нейтрализации оксидов азота в дизельном ДВС.

Заключение. Применение аммиака для генерирования водорода позволяет в дизельном ДВС реализовать процесс селективного восстановления оксидов азота при впрыскивании аммиака в камеру сгорания на такте выпуска.

Данный метод позволяет существенно повысить эффективность нейтрализации NОх в дизельном ДВС, за счет возможности температурного регулирования реакции нейтрализации NОх непосредственно в цилиндре и в выпускной системе ДВС.

Обоснование. Топливные элементы являются одним из перспективных направлений в развитии электрифицированного транспорта благодаря возможности обеспечения пробега, сопоставимого с традиционными транспортными средствами (ТС), работающими на двигателях внутреннего сгорания (ДВС), при отсутствии вредных выбросов в окружающую среду во время движения ТС. Продолжительный процесс развития топливных элементов был связан с невозможностью реализации потенциала топливных элементов и наличием более доступных и надёжных в то время источников. Сегодняшние программы и меры поддержки электротранспорта и топливных элементов ставят перед собой задачу достижения целевых показателей в области сокращения выбросов вредных газов и увеличения доли электромобилей на дорогах.

Цель работы — изучение истории развития топливных элементов и их актуальности применения на транспортных средствах.

Материалы и методы. Расчёты по определению удельных параметров были выполнены методами решения дифференциального уравнения силового баланса движения транспортного средства, с помощью численного метода Эйлера.

Результаты. Результатами научного исследования является определение удельных параметров энергоустановок и проведение анализа истории развития топливных элементов. Путём сравнения удельных параметров было в ыявлено, что наиболее эффективными являются комбинированные энергоустановки на топливных элементах.

При использовании таких энергоустановок было зафиксировано снижение массы в 2,5 раза по сравнению с другими т ипами энергоустановок.

Заключение. Применение топливных элементов позволяет снизить массу энергоустановки и повысить экологическую безопасность транспортного средства. Топливные элементы прошли несколько продолжительных этапов развития и достигли  пика своего развития после начала активного освоения космоса. В настоящий момент, развитие водородных технологий активно продолжается, были выпущены программы развития электрифицированного транспорта во многих странах, в том числе и в Российской Федерации. Авторы отмечают актуальность проведения научных исследований в данной области и предполагают, что транспортные средства, работающие на электрохимических генераторах, получат своё дальнейшей развитие в ближайшие годы.

Обоснование. В процессе разработки систем подрессоривания современных быстроходных колесных и гусеничных машин при подобранной оптимальной упругой характеристике системы подрессоривания, её неудовлетворительная демпфирующая характеристика может оказать существенное отрицательное влияние на общую работу узла подвески. Именно поэтому поиск методики получения оптимальной демпфирующей характеристики является актуальной задачей.

Цель работы — описание методики выбора демпфирующей характеристики одноуровневой пневмогидравлической рессоры для колёсной машины с учётом движения по трассам с гармоническим профилем и разбитой булыжной дороге.

Материалы и методы. Демпфирующая характеристика рессоры подбирается с использованием имитационного математического моделирования в программе Matlab и его приложении — Simulink, что позволяет учитывать нелинейность характеристик подвески. В процессе построения характеристики фиксируются предельные значения сил в шинах передних колёс для участков характеристики, работающих при выключенных клапанах пневмогидравлической рессоры. Ускорения на месте водителя и давление в камере рессоры фиксируются для участков характеристики, работающих после включения клапанов.

Результаты. Результаты подбора оптимизированной демпфирующей характеристики показали улучшенный контакт колёс с поверхностью и повышение устойчивости машины, снижение виброускорений на низких частотах возмущения.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования данной методики для разработки систем подрессоривания новых колёсных и гусеничных машин.

Обоснование. Современный уровень проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ подразумевает применение систем, построенных на базе программируемой электроники. Разработку же этих систем на текущей стадии развития инженерии целесообразно осуществлять при помощи специализированного программного обеспечения. Вместе с тем системный подход к методологии использования упомянутых средств ещё не сформирован в полной мере, что обуславливает необходимость рассмотрения ряда соответствующих вопросов теории и практики.

Цель. Целью работы стала попытка формирования начал упомянутого системного подхода при положении в его основу идеи комплексного применения аппаратных и программных средств, когда взаимодополнение их возможностей обеспечивает возникновение выраженной эмерджентности.

Методы. В рамках статьи был проведён аналитический обзор и категоризация современных средств, позволяющих осуществить сопровождение исследований при их подготовке, проведении и обработке полученных результатов. В качестве частного примера их успешного совместного применения рассмотрена сконструированная авторами учебная компьютеризированная лабораторная установка для балансировки и тарирования системы измерения крутящего момента на приводном вале легкового автомобиля.

Результаты. Материалы статьи содержат описание конструкции и принципа действия упомянутой установки, последовательное рассмотрение тех конкретных средств, которые были использованы при её создании, ряд сведений, касающихся базовых возможностей, наиболее значимых характеристик и особенностей этих средств, а также результаты проведённых тестовых испытаний и их интерпретация.

Заключение. Описанный авторами подход даёт возможность рационально подойти к решению задач по созданию и использованию информационно-измерительных систем для экспериментальных исследований автотракторной техники.

Обоснование. Развитие электрических и гибридных автомобилей невозможно без создания схем, при которых крутящий момент генерируется электромоторами независимо на переднюю и заднюю оси или на каждом колесе и достигается наилучшая динамика. Разработка функции распределения момента по осям или колесам автомобиля является актуальной технической задачей.

Цель работы ― создание математической модели распределения запрашиваемого водителем момента на передний и задний электромотор с целью содействия системе курсовой устойчивости и противодействию пробуксовке колес при движении в повороте на грани сноса/заноса или движении по поверхностям с низким или переменным коэффициентом сцепления.

Материалы и методы. Модель алгоритма реализована в среде MATLAB/Simulink, протестирована в режиме model-in-the-loop на имитационной модели, разработанной в среде LMS Simcenter Amesim, протестирована в режиме hardware-in-the-loop на машине реального времени LabCar (ETAS GmbH) и испытана в составе автомобиля.

Результаты. Функция, основанная на вышеописанных методах, реализована в MATLAB/Simulink. Выполнено тестирование в режиме симуляции на имитационной модели, разработанной в Simcenter Amesim и определены первичные значения калибровочных параметров. Выполнено внедрение функции в структуру ПО прототипа и компиляция исполняемого кода С-кода для мастер-файла, загружаемого в блок управления. Выполнено тестирование в составе блока управления на стенде реального времени LabCar. После устранения выявленных на предыдущих этапах тестирования недочетов, выполнены калибровки и испытания в составе автомобиля, которые показали эффективность описанной модели распределения момента.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования предложенных законов управления для разработки систем распределения момента по осям или колесам автомобиля современных транспортных средств.

7 апреля 2023 года ушёл из жизни наш коллега, доктор технических наук, профессор, почётный работник высшего профессионального образования, заместитель генерального директора по науке Центрального научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (ФГУП НАМИ), член редакционных коллегий журналов «Тракторы и сельхозмашины» и «Известия МГТУ “МАМИ”» Бахмутов Сергей Васильевич.
Бахмутов Сергей Васильевич был крупным специалистом в следующих научных областях: динамика движения транспортно-технологического средства, активная безопасность, оптимизация конструктивных параметров, высоко- автоматизированные транспортно-технологические средства.
Являлся автором и соавтором более 170 научных работ, среди которых 20 книг, 22 авторских свидетельства и патента на изобретения и полезные модели.