Моделирование процесса пуска при питании стартера от емкостного накопителя энергии

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. Боковая (тангенциальная) жесткость шин не является постоянной, а увеличивается с ростом боковой (тангенциальной) силы. Однако в диапазоне эксплуатационных значений
р р р (И)
у, Ух это изменение невелико, им можно пренебречь и считать зависимости у у и
Рх (К) линейными.
При изменении нормальной нагрузки на колесо существенно изменяются боковая и тангенциальная деформация шин.
Более стабильными являются относительные характеристики:
Ку _Я Ру И рх
у _ я х у х _ л
1 шу 1 шх
К рг К р
Я Я
где: шу и шх — коэффициенты относительной боковой и тангенциальной эластичности шины.
Однако и эти характеристики справедливы лишь при ограниченных значениях нормального прогиба шины.
Моделирование процесса пуска при питании стартера от емкостного
накопителя энергии
к.т.н. доц. Гармаш Ю. В.
Рязанский военный автомобильный институт
Аннотация. В данной статье приведена разработанная математическая модель работы системы пуска двигателя при питании стартера от емкостного накопителя энергии.
Ключевые слова: стартерный пуск двигателя, математическое моделирование, емкостные накопители энергии.
В работе [1] определена эквивалентная электрическая схема замещения, моделирующая электромеханическую систему пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Ее подключение к аккумуляторной батарее показано на рисунке 1.
т

та

яр & gt-
О
Рисунок 1 — Эквивалентная схема замещения системы стартер коленчатый вал ДВС
На рисунке 1: 8 — ЭДС аккумуляторной батареи- Г& quot-р — сопротивление проводов- г и К -сопротивления эквивалентной схемы замещения- С — емкость эквивалентной схемы. Как следует из [1], параметры г, К, С схемы замещения зависят от установившейся частоты прокручивания Шуст, которая, в свою очередь, зависит от напряжения, подаваемого на стартер. При питании стартера от накопителя энергии напряжение в процессе пуска уменьшается, что существенно усложняет расчет. В работе [1] мы определяли реакцию эквивалентной схемы на напряжение произвольной величины. Попробуем распространить полученный результат на
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. изменяющееся напряжение, представив его как совокупность таких ступенек (метод интеграла Дюамеля).
Для схемы, показанной на рисунке 1, реакция цепи на единичную функцию в операторной форме записи с использованием преобразования Лапласа имеет вид [2]:
1 1 + рЯС _ N (р)

(
Гпр + Г + -
Я ^ Р[Гпр + Г +
рс
[ + г + Я + рСЯ (г + Гпр м (р)
(1)
Я +
рс)
где: N () и М (р) — полиномы числителя и знаменателя. Характеристическое уравнение М (р) _ 0
р[
р0 _0. р1 (гпР + г) С
Гпр + Г +
Гпр + Г + Я
Я + рСЯ (г + ГПР)]_ 0
в данном случае имеет вид:
(2)
а его корни
Тогда, в соответствии с формулой разложения [2]:
[2
М '-(р)_ Гпр + Г + Я + 2 рЯС (г + Гпр) М '-(0)_ Гпр + Г + Я
М'-(Р)_ Гпр + Г + Я + 2

Гпр + Г + Я
(+ Г) ЯС
ЯС (г + Гпр)_-(+ г + Я)
Я
N (р)_ 1 — Гпр + Г + Я ¦ ЯС _-N (0)_ 1 (+ г) С г" + г
пр пр
Пользуясь этими выражениями, находим переходную проводимость как функцию вре-
мени:
а _
где:
ЕУ) М'-(0) + М ()
Гпр + г + Я
(+ г) ЯС
¦ ер _¦
1
Гпр + Г + Я
1+
Я
Г + Г
пр
(3)
(4)
С учетом зависимости г, Я и С от подаваемого напряжения (установившейся частоты), формулы (3) — (4) позволяют найти ток эквивалентной схемы замещения при любом начальном напряжении, подаваемом на стартер. Полученный результат позволяет рассчитать ток, потребляемый стартером от емкостного накопителя.
Как следует из [3], накопитель энергии целесообразно заряжать до напряжений более высоких, чем напряжение аккумуляторной батареи. В процессе разряда накопителя напряжение на нем уменьшается, пока не сравняется с напряжением аккумуляторной батареи, после чего аккумуляторная батарея берет часть токовой нагрузки на себя. Пусть и н (0) — исходное напряжение емкостного накопителя энергии.
Электрическая схема подключения показана на рисунке 2а, а на рисунке 2б — операторная электрическая схема замещения цепи. Здесь и далее введены обозначения: i (р) — изображение тока *(() — - изображение переходной проводимости ?().
С
Поскольку напряжение из-за разряда накопительной емкости н снижается, выражение для тока /(() может быть записано в виде интеграла Дюамеля [2]:

е
t
где: ну~'- - начальный скачок напряжения на входе цепи (при замыкании контактов тягово-
'-t) _ U. (0) g (()+j u '-®g ((- r) dr
: & quot- ¦ (0) -." 0
го реле) — g (t) — переходная проводимость
t
Ju н (T)g (t -т)т
0 — интеграл свертки.
(5)
• u '-® —
производная входного напряжения-
1/рС
а)
Рисунок 2 — Подключение накопителя энергии к эквивалентной схеме (а) и
операторная схема замещения
Производная
u
'-(т)
по очевидным причинам может быть определена следующим обра-
зом:
u
н ()=
du н (t)

dt
С.
Это позволяет записать интеграл свертки в виде [4]: t 1 t 1 Ju'-(t)g (t- r) dr = --Ji (t) g (t — T) dT _ --I (pGp)
0 C н 0 C н
Тогда интеграл Дюамеля в операторной форме принимает вид: I (p)_ U н (0) G (p)-C-1 (p)• G (p)
I (p) =
ин Cн • G (p)
с н + в (р)
откуда н.
Напряжение на накопителе энергии уменьшается по очевидному закону:
1 t
uн (t) = Uн (0) — - Ji (t)t
Сн 0.
Отсюда изображение напряжения на накопителе:
U н (0)
U н (p)_--Ь I (p)
Р РСн
I (Р)
(6)
(7)
(8)
(9) (10)
(11)
где: р — изображение постоянной- р — изображение интеграла в правой части. Учитывая (9), получим:
U н (Р)_
Uн (0) -1 • Uн (0) G (p) _ U"_(0)
С н + G (p)
1 -¦
G (Р)
U н (0)
С н
С н + G (p)
(12)
С н + 0(р)_
Используя уравнения (9) и (12), можно определить ток стартера и напряжение на накопителе энергии для рассматриваемого режима (с насыщающимся стартером), подставив (1) в (9) и (12), получим:
/ (Р) = и (р) =
и н (0)-ся (1 + ряс)
= N (р)
р2 (г + гпр)• яссн + ряс + (г + тпр)• С + ясн ]+1 Ых (р), ин (о)-сн [г + Гр + я + р (пр + г)• яс] = N 2 (р)
Тряс+1(77ПР)с7+ЯсНТ7Т м (р)
р2 (г + г
пр
)ясс н
(13)
(14)
Корни характеристического уравнения М1 (р) 0:
р1,2 = -0
1 ±
V
1-
[яс + (+ г) с н + яс н ]0
где:
о яс + (гпр + г)• с н + яс н о =-
2гясс"
(15)
(16)
Для дальнейшего анализа соотнесем постоянную времени эквивалентной схемы замещения с постоянной времени разряда накопителя энергии. Как следует из рис. 15 работы [5], она для эквивалентной схемы составляет ~0,5 с. В то же время [6] время прокручивания коленчатого вала карбюраторного ДВС около 10 с (дизельного ~ 15 с). В течение этого времени накопитель должен поддерживать частоту прокручивания коленчатого вала не ниже пусковой, то есть напряжение на нем должно убывать достаточно медленно, потому режим разря-
сс
да накопительной емкости н можно считать квазиустановившимся. Емкость накопителя н должна быть много больше емкости с эквивалентной схемы замещения, выражение (16) упрощается:
г + Гпр + Я
& quot- 2(г + г^)ЯС
а (15) при разложении в ряд дает:
р1,2 = -0

1-
гпр + г +
я)
р1 = -20 = -
г + г + я
пр
(+г)
= -а
-0
1 -1 + ¦
гпр + г +
где:

т = Кр + г +
я) н
я с
(гпр + г + я)
1 т
Применяя теорию вычетов [2, 4& quot-
/()=-и^
гпр + г + я
получим:
t
е т ±
я
г + г
пр
и н () = и н (0)е
Как следует из (22), максимальное значение тока в цепи:
,(0)=и н (°)
гпр + г
пр
(17)
(18)
(19)
(20) (21)
(22)
(23)
(24)
Очевидно, что вращающий момент обусловлен только частью ин (1-), которая приложена к сопротивлениям г и Я (в него не входит падение напряжения на сопротивлении гпр,). Обо-
и
()
u (t) = ин (t) —)гпр
(25)
1
1
1
2
е
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. После подстановки (22) и ряда преобразований получим:
«)=¦
и. (0)
пр
г + Я
+1
1
е 1 —
(-Г- +1
гпр
V пР
у
— +1 Я у
(26)
Выражение (26) определяет то искомое напряжение, которое необходимо стартеру для
оптимизации пуска ДВС и диктует требования, предъявляемые к накопителю энергии.
Литература
1. Айзенцон А. Е., Гармаш Ю. В., Латахина Е. В. Модель работы системы электопуска ДВС. Автомобильная промышленность, № 5, 2004, с. 16−18.
2. Зевеке Г. В., Ионкин И. А., Нетушил А. В., Страхов С. В. Основы теории цепей. Издание 5-е. — М.: Энергоатомиздат, 1989, — 528 с.
3. Фесенко М. Н., Чижков Ю. П. Емкостные накопители энергии в электрооборудовании транспортных средств. Грузовик, № 8, 1999, с. 11 — 15.
4. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. М.: & quot-Наука"-, 1986, 544 с.
5. Квейт С. М., Менделевич Ю. П., Чижков Ю. П. Пусковые качества и системы пуска автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1990, с. 51, — 256 с.
6. Оберемок В. З., Юрковский И. М. Пуск автомобильных двигателей. М.: Транспорт, 1979, -118 с.
е
Свободные колебания управляемых колес легкового автомобиля
д.т.н. проф. Глейзер А. И., Емельянов С. Р., к.т.н. доц. Лата В. Н., Ермолин А. В.
Тольяттинский государственный университет
Статья посвящена исследованию влияния демпфирования в элементах ходовой части автомобиля и плеча стабилизации управляемых колес на их свободные колебания.
Ключевые слова: свободные колебания управляемых колес автомобиля.
Стабилизация движения автомобиля в значительной степени определяется характером свободных угловых колебаний управляемых колес и позволяет использовать применительно к рассматриваемой задаче понятие устойчивости систем по первому приближению и определение устойчивости, данное Ляпуновым [1]. Расчетная схема показана на рисунке 1.
Рисунок 1
На схеме точка О определяет ось поворота колеса, т. К — центральную точку площадки контакта колес с дорогой, т. Р- мгновенный центр скоростей.
Исследование выполняется на базе математической модели, разработанной для анализа вынужденных колебаний управляемых колес автомобиля [2, 3]. Для исследования свободных

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой