Citroen C3 4L 1.4 (75)

Московский государственный университет
приборостроения и информатики
ФГУП ГНЦ РФ «Центральный научноисследовательский автомобильный и
автомоторный институт»
(НАМИ)
ФГУП «Государственный научноисследовательский институт
автомобильного транспорта (НИИАТ)»
Московский государственный
технический университет
«МАМИ»
Московский автомобильно-дорожный
институт (государственный технический
университет)
МВК
программный пакет для комплексных
исследований автомобиля
Москва
2008
tel.
(495) 574-71-48;
tel./fax
e-mail: m_v_c@mail.ru
Московкин Виктор Владимирович
МВК
программный пакет для комплексных
исследований автомобиля
предназначен для разработчиков автомобилей, научноисследовательских организаций, экологических служб, учебных
заведений, выпускающих специалистов по производству и
эксплуатации автомобилей, тракторов и двигателей внутреннего
сгорания, предприятий специализирующихся на автоперевозках
и
продаже
автомобилей,
редакций
газет
и
журналов,
освещающих автомобильную тематику, городских хозяйств и др.
МВК включает в себя два метода экспериментальный
метод и расчетный метод неотъемлемой частью которых
являются БАНК ДАННЫХ и ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД.
1
БАНК
ДАННЫХ
состоит
из автомобилей и
автобусов
полной массой от 0.5 до 400 тонн и колесной формулой тягача
от 4х2 до 8х8. На 01.08.2006 г. насчитывает более 3200
объектов, причем 80% из них модели 2006, остальные 20002005 г.г. Он так же включает в себя отдельные агрегаты и их
характеристики:
двигатели
бензиновые,
дизельные
и
газотурбинные мощностью от 8 до 2600 л.с., механические и
автоматические коробки передач с числом ступеней от 4 до 18,
ведущие
мосты
колесными
–
одноступенчатые,
редукторами,
шины
двухступенчатые,
различных
с
конструкций,
аэродинамические коэффициенты и т. п.
ИНЖЕНЕРНЫЙ
МЕТОД
позволит
Вам
на
стадии
проектирования рассчитать новый агрегат автомобиля. При
этом расчетчику не потребуется решать специфических задач,
связанных с определением зависимостей и коэффициентов,
квалифицированный выбор которых может быть осуществлен
только при объединении усилий специалистов-исследователей по
системам
двигателя,
агрегатам
трансмиссии,
шинам,
аэродинамики и т.п. Он будет иметь дело только с параметрами,
суть которых понятна даже не специалисту. Так, при создании
нового двигателя, в расчетные формулы необходимо подставить:
мощность двигателя, его рабочий объем, число цилиндров,
максимальные
характеристике,
и
минимальные
обороты,
при
обороты
которых
внешней
желательно
максимальный крутящий момент и его значение.
2
на
иметь
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД
Экспериментальный
метод
позволяет,
на
основе
кратковременных экспериментов, без применения стендовых
устройств и специального оборудования определить параметры,
из которых складывается мощностной и топливный балансы
автомобиля в общем случае движения:
 моменты инерции элементов трансмиссии и двигателя;
 потери в агрегатах трансмиссии;
 сопротивление качению шин;

аэродинамическое сопротивление;

потери от циркуляции мощности в системе приводдвижитель;

сопротивление движению автомобиля при движении в
усложненных условиях (на повороте, на дорогах с
профильными неровностями, на деформируемых
поверхностях и т.п.);
 механические потери в двигателе и потери на привод
вспомогательного оборудования;
 многопараметровую характеристику двигателя с учетом
влияния на нее внешней аэродинамики автомобиля,
аэродинамики подкапотного пространства и конструкции
впускной и выпускной систем.
На
основе
экспериментов
поэлементного
с
испытанными
сопоставления
аналогами
результатов
или
данными,
имеющимися в БАНКЕ ДАННЫХ можно оценить совершенство
отдельных
повышения
элементов
его
Вашего
скоростных
экономичности.
3
автомобиля
свойств
и
и
найти
пути
топливной
С помощью экспериментального метода Вы найдете
резервы экономии топлива даже там, где, по мнению многих
исследователей,
их
быть
не
может.
Так
в
пособиях
по
исследованию и расчета автомобиля, потерями в трансмиссии
нередко вообще пренебрегают или считают их практически
одинаковыми для всех автомобилей. Испытания с помощью
МВК показали, что у автомобилей 6х6 и 8х8, потери в
трансмиссии нередко превалируют, над другими видами потерь,
а у неполноприводных автомобилей могут быть соизмеримы с
ними (см. рис.)
У Вас имеется реальная возможность оперативно установить
влияние на потери в трансмиссии: конструкции ведущих
мостов, сорта, уровня
и температуры масла в агрегатах,
качества их изготовления и степени приработки зубчатых
зацеплений и т.п. Эти данные непременно укажут Вам пути их
снижения.
4
Экспериментальный
метод
позволит
Вам
определить
переходные коэффициенты между фактическими данными,
полученными в реальных дорожных условиях и их значениями,
замеренными
в
стационарных
условиях:
на
моторных
и
барабанных стендах, в аэродинамических трубах и других
стендовых установках. Он также включает в себя методику,
которая позволяет определить некоторые параметры автомобиля
на основе обработки результатов полученных при стандартных
испытаниях
автомобиля.
аэродинамических
Например,
коэффициентов
в
для
определения
программу
вводятся
величины значения, которых зависят от аэродинамического
сопротивления: максимальная скорость автомобиля, его расход
топлива, время разгонов в определенном диапазоне скоростей
на отдельных передачах и с переключением передач. Найденные
таким образом аэродинамические коэффициенты не требуют
корректировки, поскольку все испытания выполнены не в
аэродинамических трубах и не на моделях, а на натурных
объектах в практически одинаковых дорожных условиях.
Автомобили
рекордсмены
по
аэродинамическому
сопротивлению и автомобили, занимающие места, к примеру, с
500 по 509 по данному параметру приведены на рисунке.
Точность данной методики возрастает при увеличении
количества испытанных объектов с одинаковыми кузовами. Так,
для определения аэродинамических коэффициентов автомобиля
Mercedes C, занимающего в приведенной таблице пятое место,
использованы результаты испытаний 25 автомобилей.
5
Примечание к рисунку. Индекс за автомобилем указывает на год снятия модели с
производства (Запись Citroen Saxo hatchback_4 следует читать следующем образом:
автомобиль Citroen Saxo с исполнением кузова типа hatchback выпускался до 2004 года).
6
Следовательно,
вероятность
ошибки
в
данном
случае
ничтожно мала не смотря, на наш взгляд, сенсационный
результат: представительский автомобиль среднего класса по
аэродинамическому сопротивлению, занимает
высокое
пятое
место из 562 моделей легковых автомобилей, среди которых
около половины малогабаритных и спортивных.
Таким образом, создаются идеальные возможности для
оценки степени совершенства Вашего автомобиля по сравнению
с аналогами.
Иллюстрация одного из этапов исследований по оценке совершенства
впускной и выпускной систем у автомобиля KAZ-4540.
Крутящий момент
двигателя
500
моторный стенд
Н*м
расхождение характеристик
связано с неудачно выбранными
параметрами впускной и
выпускной систем и местом
установки воздухозаборника
400
300
данные, полученные непосредственно
на автомобиле при его движении на
дороге (первоначальное состояние)
200
100
1000
1500
2000
Обороты
двигателя 3000 об/мин
2500
Расход топлива и время разгона
автомобиля на высшей передаче в КП
Состояние автомобиля в диапазоне скоростей:
40 - 80 км/ч
Расход топлива, л
Время разгона, с
0,9
96,7
0,63
58,7
30
39
Первоначальное
После доводки системы
Улучшение показателей, %
7
РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД
МВК позволяет всего за несколько минут собрать автомобиль
и провести его «испытания». Если, например, характеристики
двигателя, установленного на объекте исследований, Вас не
устраивают, то можно взять из БАНКА ДАННЫХ новый или
скорректировать имеющийся: увеличить или уменьшить число
цилиндров, изменить рабочий диапазон частоты вращения
коленчатого вала и т.п. Если и это не даст желаемого результата,
то Вы можете воспользоваться ИНЖЕНЕРНЫМ МЕТОДОМ.
Для испытаний собранного, таким образом автомобиля,
предлагается
несколько
динамометрическая,
видов
скоростная,
дорог
горная
и
маршрутов:
(Памир),
участок
Штутгартского кольца – 225 км (система дорог в Германии, на
которых проводятся сравнительные испытания автопоездов
различных фирм), городской маршрут, карьерный, дорога для
испытаний моторных тормозов и т.п. Если Вас не устраивает
профиль дороги, то его можно тут же изменить или «создать»
новую дорогу. При желании любую из дорог можно покрыть
льдом, грунтом, снегом, установить ограничение скорости на ее
участках,
можно
преодолевать
маршрут
с
полным
или
частичным использованием мощности двигателя и тормозных
свойств. Следовательно, не отходя от компьютера, Вы сможете
провести «испытания» «собранного» Вами автомобиля, например,
на улицах Москвы или дорогах Дмитровского Автополигона (см.
рис.)
8
Нажав на клавишу X Вы можете вывести на экран текущие
и суммарные значения выбросов вредных веществ [ВВВ].
9
Предусмотрены так же лабораторно-дорожные испытания
равномерное движение и разгоны в любом заданном диапазоне
скоростей
на
отдельных
передачах
передач на горизонтальной дороге, на
или
с
переключением
уклонах и подъемах,
выбеги на каждой передаче и в любом диапазоне скоростей.
В считанные секунды на экран монитора
Вы можете
вывести комплект стандартных характеристик автомобиля.
10
У вас также имеется возможность проанализировать их.
11
Для
выявления
резервов
повышения
свойств
Вашего
автомобиля в МВК предусмотрена функция, которая позволяет
определить
степень
его
совершенства
автомобилями, имеющимися
в БАНКЕ
по
сравнению
ДАННЫХ
(по
с
84-м
параметрам). С ее помощью Вы можете определить не только,
какое место он занимает по выходным характеристикам:
максимальной
скорости,
времени
разгона
на
отдельных
передачах и с переключением передач, расходу топлива его
стоимости при различных режимах движения и т.п., но и по
параметрам, формирующим эти характеристики. Например,
рекордсмен по топливной экономичности в городском цикле
(EUurb) – Audi A2 (см. табл.) по параметрам, оказывающим
наибольшее влияние на расход топлива, в данном режиме
движения находится на относительно скромном месте. Так,
автомобиль по величине его механических потерь в двигателе
(мех. пот) находится на 17 месте, а по индикаторному КПД (gis)
только на 27. При движении по горизонтальной дороге со
скоростью 120 км/ч
его расход топлива опускается на 2-ое
место. При этом механические потери в двигателе находятся на
9
месте,
gis
–
на
149,
а
величина
аэродинамического
сопротивления, оказывающего в данном режиме движения,
наибольшее влияние на расход топлива на 141.
МВК позволяет провести подробный поэлементный анализ
всех автомобилей и в первую очередь занимающих, более
высокие места. Это может показать пути для дальнейшего
снижения расхода топлива у рекордсмена, на основе уже
достигнутого уровня научных разработок.
Для
анализа
можно
использовать
автомобиля и его отдельных агрегатов.
12
характеристики
13
Пример характеристик автомобиля.
14
Пример характеристик отдельного агрегата.
15
Результаты исследований накапливаются в специальном
файле, который в любой момент можно распечатать. В нем,
кроме параметров выведенных на экран монитора, имеются
дополнительные
данные
позволяющие
судить
о
работе
агрегатов, например, для анализа работы коробки передач Вы
будете располагать средними значениями крутящих моментов и
оборотов на каждой передаче в зависимости от времени и
пройденного пути и т. п.
Весь пакет компьютерных программ МВК построен по
единой логической схеме, которая понятна каждому, поэтому в
кратчайший срок Вы их сможете полностью освоить. Опыт
работы со студентами, а так же с другими слушателями, не
являющимися специалистами-расчетчиками, показывает, что
большинство из них, даже те, которые никогда не работали на
компьютере, способны самостоятельно выполнять расчетные
исследования после короткого инструктажа (15-20 минут).
Косвенным
подтверждением
этого
является
короткая
инструкция, которая занимает треть машинописного листа.
Таким образом, с помощью МВК можно получить полный
комплект
характеристик
автомобиля,
определяющих
его
топливную экономичность, скоростные свойства, долговечность
агрегатов
и
параметры:
т.п.
При
этом,
максимальная
контролируемые
скорость,
время
расчетные
разгона
на
отдельных передачах и с переключением передач, расходы
топлива при постоянных скоростях движения, в городском и
скоростном циклах, на дорогах с переменным профилем и т.п.,
полученные с помощью программы - укладываются в пределы
естественного разброса данных, полученных при натурных
испытаниях.
16
Стандартные характеристики
Макси- Время
Расход топлива, л/100 км
мальная разгона
в циклах ЕЭК ООН
скор.,
до 100
км/ч, городской скорокм/ч
смешас
стной
нный
Легковые автомобили полной
массой до 3,5 т
207
210
218
215
183
183
168
168
185
186
170
169
235
238
334
334
155
153
192
191
170
165
185
184
Audi A3 D 4L 2.0 (140)
BMW X3 D 6L 3.0 (204) 4WD
Chrysler Cruiser D 4L 2.2 (121)
Citroen C3 4L 1.4 (75)
Ford C-Max D 4L 1.6 (109)
Hyundai Getz D 3L 1.5 (82)
Jaguar S 6V 3.0 (238)
Mercedes SLR 8V 5.4 (626) Aut
Nissan Micra D 4L 1.5 (65)
Opel Meriva 4L 1.8 (125)
Toyota Yaris D 4L 1.4 (75)
VAZ 2110i 4L 1.5 (94)
9,5
9,4
7,9
7,9
12,1
11,8
14,2
14,1
11,3
11,6
13,8
13,2
7,6
7,4
3,8
3,8
17,0
15,5
11,3
11,1
12,9
12,8
12,5
12,3
7,2
7,2
11,1
11,6
9,1
9,1
8,2
8,4
6,3
6,3
6,3
6,3
14,7
14,6
22,0
22,0
5,6
5,8
10,9
11,0
5,1
5,1
9,8
9,8
4,5
4,4
6,9
6,8
7,5
7,6
5,0
5,2
4,1
4,1
4,0
4,1
7,7
7,9
10,6
10,5
4,0
4,0
6,6
6,6
3,7
3,6
6,1
5,7
5,5
5,4
8,4
8,6
6,9
6,8
6,2
6,4
4,9
4,9
4,8
4,9
10,3
10,4
14,5
14,7
4,6
4,6
8,2
8,2
4,2
4,2
7,4
7,2
Движение на участке Штутгартского кольца
Grafenhausen-Werratal (226 км)
Средняя скорость
Расход топлива
км/ч
л/100 км
Грузовые автомобили
Факт Расчет Разница Факт Расчет Разница
%
%
DAF – 95XF 12,6 (428)
79,8
79,9
0,1
36,2
36,7
1,4
Iveco – EuroTech 9,5 (375)
76,8
77,8
1,3
37,9
36,8
2,9
MAN 26.603 FLS 18,3 (600)
83,8
82,8
1,2
40,8
40,0
2,0
Mercedes 1848 16.0 (476)
80,4
79,3
1,4
37,4
38,6
3,2
Renault Magnum 12 (430)
80,1
79,7
0,5
37,0
35,8
3,2
Scania R124 11.7 (420)
78,2
79,6
1,8
37,8
39,0
4,5
Volvo – FH 12.1 (420)
80,2
79,2
1,2
38,8
36,8
5,5
Примечания.
1. Рядом с автомобилями даны рабочий объем и мощность двигателя в л.с.
2. Для легковых автомобилей в первой строке даны фактические данные во второй – расчетные.
17
МВК постоянно совершенствуется, в связи с этим в нее
добавляются все новые и новые элементы. Однако из-за
отсутствия конкретных данных по некоторым характеристикам
и параметрам отдельных агрегатов и функций расчеты в ряде
случае становятся не совсем корректны.
Например
из-за
отсутствия
в
настоящее
время
необходимого количества экологических характеристик ВВВ
(СО,
НС,
NOx
и
закономерностям,
рассчитываются
установленным
ограниченного
полученных
др.)
количества
при
на
по
основе
обработки
экспериментальных
испытаниях
дизельных
и
общим
данных
бензиновых
двигателей. В связи с этим в МВК корректно рассчитаны только
те ВВВ которые находятся в прямой зависимости от расхода
топлива. (Pb, SO2 и др.), а также выбросы CO2 создающих
парниковый эффект.
Нет
режимов
также
полной
работы
ясности
каждой
относительно
конкретной
параметров
гидромеханической
коробки передач: величины моментов инерции ее деталей,
гидравлических
и
механических
потерь,
коэффициентов
трансформации, неизвестна угловая скорость выходного вала
двигателя
при
которой
происходит
блокировка
гидротрансформатора и т.п. Однако при сотрудничестве с
Вашими специалистами перечисленные недостатки могут быть
легко
устранены.
МВК
уже
разработана
система
ввода
многопараметровых экологических характеристик ВВВ, поэтому
при их наличии будут рассчитаны конкретно значения СО, НС,
NOx и др. как при испытаниях в циклах EU и EPA, так и в
дорожных условиях. Разработчики гидромеханических передач
помогут уточнить используемые для расчетов параметры и
характеристики,
а
также
при
необходимости
ввести
дополнительные.
И тогда наши методы станут также и Вашими и все
возникающие проблемы будут обязательно устранены.
18
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ МВК
МВК позволит:

выявить резервы повышения скоростных свойств и топливной
экономичности автомобиля;

оценить
степень
совершенства
каждого
агрегата
Вашего
автомобиля путем сопоставления его мощностного и топливного
балансов с лучшими мировыми аналогами;

выбрать оптимальные параметры автомобиля тип, мощность,
рабочий объем и число цилиндров двигателя, число ступеней в
коробке передач
и диапазон между ними, мощность моторного
тормоза и т.п.;

определить эффективность мероприятий реализация которых на
автомобиле
и
испытания
требуют
существенных
затрат
(газотурбинных и турбокомпаудных двигателей, двигателей
регулируемым
рабочими объемами и утепленными камерами
сгорания, автоматических
размеров
и
с
коробок передач, шин различных
конструкций,
новых
сортов
моторных
и
трансмиссионных масел и т.п.);

создать прототипы автомобилей с рекордными показателями по
топливной экономичности в своем классе и т.п.;

усовершенствовать разделы теории автомобиля, касающиеся
скоростных свойств и топливной экономичности;

решать организационные, экономические и социальные задачи.
Например: оперативно получить количественные данные для
технико-экономического
обоснования
19
применения
нейтрализаторов,
путепроводов,
обоснования
альтернативных
изменения
допустимых
топлив,
ширины
строительства
проезжей
скоростей
АТС,
части
режимов
дорог,
работы
светофоров, расстояний между остановками автобусов и др.;

оценить
экономию
достоверность
топлива
за
рекламы,
счет:
гарантирующей
аэродинамических
большую
обтекателей,
присадок к моторным и трансмиссионным маслам, распылителям
топливно-воздушной смеси и т.п. При наличии МВК Вы всегда
будет в выигрыше: если приобретете устройство, то только то,
которое гарантирует Вам прибыль; если откажется от покупки
малоэффективного устройства, тогда сэкономит средства, которые
могли бы быть затрачены на его покупку, установку и испытания.
Мы предлагаем несколько вариантов
использования МВК
 Выполнение
заказов
на
проведение
экспериментальных
и
расчетных исследований нашими силами.
 Передача
отдельных
элементов
МВК
или
всего
пакета
компьютерных программ.
 Создание
совместного
предприятия
совершенствования
реализации МВК на внешнем и внутреннем рынках.
тел.
(495) 574-71-48;
тел./факс (495) 964-91-78
20
e-mail: m_v_c@mail.ru
и