پايش مقدمه چكيده. Downloaded from engineresearch.ir at 14: on Friday July 13th 2018

Transcript

1 Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 پايش و انتقالقدرت سامانة پوياي الگوي توسعة کم ينه سوخت مصرف به دستيابي براي آن بهينة رضائي* موسي تبريز دانشگاه - مکانيک مهندسی دانشکده دانشيار m_rza@abrizu.ac.ir القلنديس شاطريان وحيد تبريز دانشگاه - خودرو محرکه نيروي ارشد کارشناس Vahid79@gmail.com چكيده 90/06/30 مقاله: نهايي پذيرش 90/0/15 دريافت: مسئول/تاريخ نويسنده * توان اتالف گرفتن نظر در با انتقالقدرت سامانة به مجهز خودروهای در کم ينه سوخت مصرف به دستيابي منظور به مقاله اين در سامانة پايش براي جامعي الگوي آن در موثر عوامل و رانندگي مختلف شرايط در به مجهز انتقالقدرت سامانة مختلف اجزاي در پايش مسأله يک به کم ينه سوخت مصرف به دستيابي انتقالقدرت سامانه و موتور خودرو پويايي به توجه با است. شده ارائه انتقالقدرت صحهگذاري و پيشنهادی روش ارزيابي منظور به است. شده استفاده بلمن پوياي برنامهريزي روش از آن حل براي که ميشود منجر بهينه پايش اعمال با و ميشود مجهز سامانه به نظري صورت به خودرو اين پرايد خودروي تجربي دادههاي از بهرهگيري با حاصل نتايج بر خودرو همان سوخت مصرف مقايسه براي ميشود. شبيهسازي NEDC استاندارد رانندگي چرخة از بخشی در آن سوخت مصرف ميزان بهينه خودروي سوخت مصرف که است اين نشانگر شبيهسازي نتايج مقايسة ميشود. محاسبه استاندارد چرخة همان در نيز دستي جعبهدندة با است. دستي جعبهدندة با خودروي از کمتر چشمگيري ميزان به به مجهز پايش سوخت مصرف دستي کاهش جعبهدندة واژهها: كليد پويا برنامهريزي پويا الگوي بهينه 1996 سال در ولي شد ارائه آن اوليه ايده 1985 سال در که است 1 تکين«توليدي هاي در و يافت تکامل 4 بولز و 3 سنجر انگلسدروف توسط موتور بازده گرفتن نظر در با روش اين در ]1[. شد اعمال بوش شرکت محاسبه خودرو مختلف شتابهاي و سرعتها براي بهينه گشتاور و دور مختلف حالتهاي در ميشود. ذخيره 5 موتور«پايش»واحد در و شده ميشود تنظيم بهگونهاي دور نسبت شتابدار و يکنواخت حرکت کند. کار آن بهينه مقادير به نزديک ممکن حد تا موتور که پايهگذاري 1991 سال در که است 6 فرعي«مسير»الگوي ديگر الگوي 1- Singl Track - Englsdrof 3- Sngr 4- Bolz 5- ECU 6- Off h Ban Track مقدمه 1- سال چندين به مجهز خودروهاي در انتقالقدرت سامانه پايش مهندسان و محققان گسترده تحقيق و بررسي و بحث موضوع که است تاکنون است. دانشگاهي و علمي مراکز و خودروسازي شرکتهاي در و بررسي حال در برخي که شدهاند ارائه گوناگونی الگوهاي و روشها سازندگان وسيله به و رسيده اجرا مرحلة به نيز بعضي و هستند توسعه شدهاند. گرفته بهکار»مسير الگوي رسيد بکارگيري مرحله به که راهبردها اولين از يکي زمستان بيستويكم/ شمارة ششم/ سال موتور/ تحقيقات پژوهشي علمي- فصلنامة

2 کم ينه سوخت مصرف به دستيابي براي آن بهينة پايش و قدرت انتقال سامانة پوياي الگوي توسعة Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 همکارانش و 1 ونووچلن توسط 1995 سال در آن از عملي استفاده ولي شد يک گاز پايي از معين موقعيت هر ازاي به روش اين در ][. شد عملي که ميشود تعيين موتور 3 ترمزي ويژه سوخت مصرف نمودار در نقطه راننده که زماني است. کم ينه پايي موقعيت آن سوخت مصرف آن در بهينه حالت از موتور عملکرد نقطه ميدهد تغيير را گاز پايي موقعيت موقعيت به مربوط بهينه حالت به سريعا پايي اوليه موقعيت به مربوط موقعيت که ECU به مجهز خودروهاي برخي در ميرسد. گاز پايي نهايي شدن رها يا فشردن با ميشود تفسير نياز مورد توان عنوان به گاز پايي بهسرعت پايي اوليه موقعيت توان منحني از موتور عملکرد نقطه گاز پايي ميشود. منتقل آن نهائي موقعيت توان منحني به الگوي به مجهز خودروهاي از بسياري در غالب راهبرد اما 5 ديکون توسط 1994 سال در بار اولين ايده اين است. 4 سرعتبسته روي بر 1996 سال در تکميل از پس و شد مطرح همکارانش و حرکت در روش اين در شد. گرفته بکار»Honda Muli Maic«نوع وسيله به خودرو معين سرعت هر ازاي به موتور دور خودرو يکنواخت کاهش به منجر نتيجه در که ميرسد ممکن مقدار کمترين به نياز عدم و پايش مکانيزم سادگي روش اين امتياز ميشود. سوخت مصرف خودروها بيشتر در امروزه و است گرانقيمت الکترونيکي سامانههاي به نيسان خودروي ]3[. ميشود استفاده آن يافته بهبود اشکال و الگو اين از ]4[. خودروهاست اين جمله از مورانو پايش اساس و پايه آنها يافته تکامل الگوهاي و شده ياد راهبرد سه موارد از گذشته است. خودکار انتقالقدرت با خودروهاي بيشتر در شده ياد الگوهاي توسعه براي نيز بسياري تحقيقاتي فعاليتهاي شده ياد مرجع در آنها از برخي به که است انجام حال در جديد الگوهاي ارائه و کار به ميتوان گرفته صورت جديد کارهاي ديگر از است. شده اشاره ]5[ نسبت تغيير آهنگ افزايش با آنها کرد. اشاره 00 سال در 7 کيم و 6 لي مصرف توانستند منفي( و مثبت )شتابگيري پويا حالت در دور در تغييراتي اعمال با آنها کار اين براي دهند کاهش % را سوخت دادند. افزايش را پولي و تسمه کننده درگير نيروي روغني سامانه بازده ولي شد خود در توان اتالف افزايش سبب گرچه عمل اين 003 سال در ديگري پژوهش در گروه همين داد. افزايش را خودرو کلي توسعه را آزاد مسير روش توان انتقال در تأخير زمان گرفتن نظر در با از تابعي برحسب را لحظه هر در براي مناسب دور نسبت و دادند و 7 [. ]6 آوردند دست به گاز دريچه زاوية و خودرو لحظهاي سرعت برحسب بهينه دور نسبت نمودار 008 سال در 8 ريو و کيم پايي زاويه طريق از که را راننده نظر مورد توان و خودرو لحظهاي سرعت در توان تلفات جديد نمودار در آنها دادند. توسعه ميشود تعيين گاز تسمه درگيري نيروهاي و آن به ورودي گشتاور و دور برحسب را ]8[. کردند الگوسازي ثانويه و اوليه پوليهاي و مهمترين از که رسيد نتيجه اين به پژوهشي در 006 سال در 9 پيترز پولي و تسمه درگيرکننده نيروي به مربوط در توان اتالف عوامل ناهمواريهاي گرفتن درنظر با لذا است. آن به مربوط روغني سامانة و با و گردد( به رسيدن آسيب سبب است ممکن )که جاده سطح درگير نيروي تامين براي را الگوئي 10 رانندگيقابليت گرفتن نظر در کاهش سبب پولي و تسمه بين موجود لغزش پايش با که داد ارائه کننده ميشد] 9 [. توان اتالف انتقالقدرت سامانه براي را مناسبي پوياي الگوي 001 سال در 11 فيفنر توان اتالف نظرگرفتن در با را بهينهاي پايش مسأله و کرد تدوين خودرو هزينه تابع کرد. تعريف خودرو شتابدار حرکت براي و موتور در خودرو حرکت از معيني زماني بازه در شده مصرف سوخت مسأله اين به گاز پايي موقعيت و دور نسبت وي شده تعريف مسأله در بود. مصرف سوخت مقدار که ميشدند پايش بهگونهاي بايد ورودي دو عنوان کم ينه معين زماني بازه در شده تعيين پيش از حرکتي طي در خودرو شده الگوي در تغييراتي اعمال با که رسيد نتيجه اين به نهايت در وي شود. مسأله براي آمده دست به جواب به ميتوان تکين مسير شده اصالح خودرو تند سرعتهاي به وي توسط شده ارائه روش رسيد. بهينه پايش بهصورت و است درگير 1 قفلکننده کالچ وسيله به گشتاور مبد ل که ]10[. ميشود محدود ميکند عمل يکپارچهاي محور در رانندگي براي بهينه پايش به دستيابي براي حاضر پژوهش در گرفتن نظر در با فيفنر توسط شده ارائه پوياي الگوي مختلف شرايط توسعه خودرو کند سرعتهاي در آن در توان اتالف و گشتاور مبد ل براي بهينه پايش مسأله جديد الگوي از بهرهگيري با و يافته روش از استفاده با که ميشود استخراج خودرو سوخت مصرف کم ينهکردن آمده دست به نتايج ارزيابي منظور به ميشود. حل بلمن پوياي برنامهريزي خودروي با آن مقايسه و به مجهز خودروي سوخت مصرف براي 8- Ryu 9- Prs 10- Drivabiliy 11- Pfiffnr 1- Lock up Cluch 1- Vanvuchln - Pdal 3- Brak Spcific Ful Consumpion 4- Spd Envlop 5- Dacon 6- L 7- Kim 1389 زمستان بيستويكم/ شمارة ششم/ سال موتور/ تحقيقات پژوهشي علمي- فصلنامة 36

3 موسي رضائي / وحيد شاطريان القلنديس Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 مجهز به جعبهدندة دستي با بهرهگيري از کليه اطالعات و دادههاي تجربي خودروي پرايد از جمله ثوابت مربوط به سامانه انتقالقدرت و نيز مشخصات موتور خودرو مصرف سوخت خودروي پرايد مجهز به با عملکرد پايش شده و پرايد با سامانه انتقالقدرت متعارف شبيهسازي و محاسبه ميشود که براي اين کار از چرخه استاندارد 1 NEDC استفاده شده است. نتايج نشان ميدهد که در سرعتهاي کند خودرو پويايي مبد ل گشتاور کامال حاکم بر رفتار پويايي کل سامانة انتقالقدرت است به طوري که عملکرد موتور در مسأله پايش بسيار متفاوت از عملکرد آن در حالتي است که از پويايي مبد ل گشتاور چشم پوشي شده است. با اين حال حتي در سرعتهاي کند نيز مصرف سوخت خودروي مجهز به با عملکرد بهينه شده کمتر از خودرو با جعبهدندة دستي است. - روشهاي محاسبة مصرف سوخت خودرو تاکنون روشهاي مختلفي براي شبيهسازي مصرف خودرو با در نظر گرفتن عوامل و متغيرهاي مختلف موثر بر آن ارائه شدهاند. اين روشها را ميتوان در سه گروه اصلي طبقهبندي کرد: روش نقطة عملکرد متوسط : در اين روش با تعيين توان متوسط مورد نياز خودرو براي طي مسير مشخصي در زمان معين با در نظر گرفتن اتالف توان در سامانه انتقالقدرت و همچنين با تعيين سرعت متوسط خودرو در اين مسير دور و گشتاور متوسط موتور تعيين شده و با استفاده از نمودار مصرف سوخت ويژه ترمزي آهنگ متوسط مصرف سوخت موتور در نقطه عملکرد موتور به دست ميآيد. گرچه اين روش تقريبي است و براي تخمين سريع مورد استفاده قرار ميگيرد اما از دقت خوبي برخوردار است. روش شبه پايا : 3 در اين روش بازه زماني حرکت خودرو به زيربازههاي بسيار کوچک تقسيم ميشود طوري که همه متغيرهاي پوياي خودرو اعم از شتاب سرعت نيروي کشندگي دور و گشتاور موتور و توان خروجي موتور در هر يک از اين زيربازهها را ميتوان ثابت در نظر گرفت. در هر يک از اين زيربازهها با معلوم بودن سرعت و شتاب خودرو و شيب سطح جاده ميتوان نيروي کشندگي و گشتاور مورد نياز در چرخها را به دست آورد. با دانستن دور و گشتاور چرخها و همچنين نسبت دنده جعبهدنده و با لحاظ کردن اتالف توان در سامانه انتقالقدرت )به ويژه در جعبهدنده( دور و گشتاور لحظهاي موتور و درنتيجه آهنگ لحظهاي مصرف سوخت به دست ميآيد. مقدار کل سوخت مصرف شده از انتگرالگيري متغير ياد شده محاسبه خواهدشد. روش پويا : 4 روش پويا بر پايه الگوسازي رياضي خودرو بنا ميشود. معموال الگوي پوياي سامانه انتقالقدرت با استفاده از يک سري معادله ديفرانسيل مرتبه اول به صورت فضاي حالت تعريف ميشود )معادله 1 (: d x f x, u d )1( n m x, u از روابط ياد شده ميتوان براي بررسي اثرات پويايي متغيرهاي بسياري در سامانه انتقالقدرت استفاده کرد. برخي از اين متغيرها کمابيش در آهنگ مصرف سوخت موثر هستند )مانند دماي موتور و...( در حالي که برخي ديگر )مانند پويايي هوا در چندراهه ورودي موتورهاي اشتعال جرقهاي پويايي آهنگ بازگرداني دود 5 در موتورهاي ديزل و...( تاثير چنداني در مصرف سوخت ندارند. بيشتر متغيرهاي موثر در مصرف سوخت داراي پويايي کمتري نسبت به ساير متغيرها هستند و به عبارت ديگر تغييرات اين متغيرها کندتر از ساير متغيرها است در حالي که بسياري از متغيرها با پويايي سريع در قابليت رانندگي 6 راحتي سفر 7 و توليد آاليندهها اهميت دارند. با استفاده از روابط ياد شده و با داشتن مقادير متغيرهاي پايشي )u( ميتوان تغييرات متغيرهاي حالت) x ( و ميزان مصرف سوخت را بهدست آورد ]11[. در مقاله حاضر به منظور الگوسازي واقعبينانه براي محاسبه مصرف سوخت از روش پويا استفاده شده است. با در نظر گرفتن چنين الگوئي ميتوان اثر برخي محدوديتهاي پويايي سامانه انتقالقدرت مانند محدوديتهاي سامانه و تأخير در پاسخدهي موتور به تغييرات پايي گاز را اعمال کرد. 3- شبيهسازي و پايش بهينة سامانة انتقالقدرت 3-1 معادلههاي پويايي سامانة انتقالقدرت در شکل 1 سامانة انتقالقدرت مجهز به و متغيرهاي موثر در شبيهسازي پوياي آن نشان داده شدهاست. 4- Dynamic approach 5- EGR 6- Drivabiliy 7- Rid Comfor 1- N Europan Driving Cycl - Avrag Opraing Poin Approach 3- Quasisaic Approach فصلنامة علمي- پژوهشي تحقيقات موتور/ سال ششم/ شمارة بيستويكم/ زمستان

4 کم ينه سوخت مصرف به دستيابي براي آن بهينة پايش و قدرت انتقال سامانة پوياي الگوي توسعة Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 آن عملکرد در موثر متغيرهاي و انتقالقدرت سامانه 1 شکل ثانيه( بر راديان حسب دور)بر ترتيب به T و ω شکل اين در مبد ل تلمبه تا موتور از اجزا لختي ممان I موتور خروجي گشتاور و مبد ل توربين از خروجي گشتاور و دور ترتيب به T و ω گشتاور η, ورودي محور تا توربين از اجزا لختي ممان I گشتاور لختي ممان I vro ديفرانسيل ورودي دور ω ds دور نسبت η f چرخها تا خروجي از انتقالقدرت سامانة کنندة دوران اجزاي لختي ممان است. چرخ دوراني سرعت ω و نهائي کاهنده دور نسبت جرم معادل ممان )شامل بعد به خروجي از انتقالقدرت سامانه کلي ميآيد: دست به )( معادله از چرخها دوراني سرعت برحسب خودرو( I I mr )( ro v v است. خودرو چرخ پويايي شعاع r و خودرو جرم m آن در که انتقالقدرت سامانه براي بهينه پايش الگوي تدوين در اين از پيش تا مورد در حالت بهترين در يا و موتور در فقط توان اتالف فرض 100% انتقالقدرت سامانه اجزاي ساير بازده و گرفته قرار توجه براي بهينه پايش مسأله حل و تدوين منظور به مقاله اين در است. شده رفتار در نيز گشتاور مبد ل اثر بار اولين براي کند سرعتهاي در رانندگي است. شده گرفته نظر در انتقالقدرت سامانه در موثر حالت متغيرهاي از يکی عنوان به موتور خروجي گشتاور تغييرات به موتور گشتاور پاسخ در تأخير گرفتن نظر در با سوخت مصرف ]10[: ميشود محاسبه )3( معادله با پايي زاويه نيز و آن دور 1 f, T )3( T تأخير به مربوط زماني ثابت τ گاز پايي زاويه a اخير معادله در زاويه و موتور دور برحسب موتور از خروجي پاياي گشتاور f و موتور پاسخ است. گاز پايي استفاده پايا الگوی از حاضر مقاله در گشتاور مبد ل شبيهسازی برای مبد ل ورودی گشتاور و دور بودن معلوم با الگوئی چنين در است. شده منظور اين برای آورد. دست به را آن خروجی گشتاور و دور میتوان و میشود تعريف )4( معادله با گشتاور مبد ل ظرفيت ضريب نام به کميتی نسبت ]1[ گشتاور مبد ل مشخصه نمودارهای از استفاده با لحظه هر در بيان ظرفيت ضريب از تابعی صورت به )TR( گشتاور نسبت و )SR( دور میشوند: n CF )4( T f CF )5( SR 1 f CF )6( TR T و دقيقه( بر دور )برحسب موتور دور n اخير معادلههاي در است. موتور ترمزي گشتاور همچنين: n SR )7( n T T TR )8( دور n و مبد ل( )خروجي توربين گشتاور T باال معادلههاي در است. دقيقه( بر دور )برحسب توربين به وابسته و ميآيند دست به تجربي صورت به f و f 1 توابع اب )8( تا )4( معادلههاي از استفاده با هستند. گشتاور مبد ل مشخصههاي گشتاور و دور ميتوان گشتاور مبد ل به ورودي گشتاور و دور بودن معلوم آورد. دست به را آن خروجي همانند اول مرتبه تأخير الگوي با مراجع برخي در سامانه به مربوط زماني ثابت که تفاوت اين با ميشود توصيف موتور براي بدينصورت سادهتري الگوي اينرو از است. موتور از کوچکتر بسيار ]10[: بود خواهد کافي پايش u )9( ميشود. تعيين ECU بوسيله که است پايشي متغير u که بقاء اصل از موتور دور تغييرات پويای معادله آوردن بهدست براي توان لحظه هر در ميشود. استفاده انتقالقدرت سامانه در توان يا انرژي محاسبه صورت بدين ميتوان را پويا حالت در گشتاور مبد ل به ورودي 1389 زمستان بيستويكم/ شمارة ششم/ سال موتور/ تحقيقات پژوهشي علمي- فصلنامة 38

5 القلنديس شاطريان وحيد / رضائي موسي Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 P in T I )10( کرد: مبد ل از خروجي توان شود فرض برابر گشتاور مبد ل بازده اگر P P ou in T I T T کرد: بيان صورت بدين ميتوان را گشتاور )11( ميشود: تعريف صورت بدين گشتاور مبد ل بازده طرفي از T T SR TR )1( و دور بودن معلوم با لحظه هر در )8( تا )4( معادلههاي به توجه با توان آورد. دست به نيز را گشتاور مبد ل بازده ميتوان موتور گشتاور هم به زير معادله با به ورودي توان و گشتاور مبد ل از خروجي P in in ميشوند: مربوط P I )13( از خروجي توان صورت اين در باشد با برابر بازده اگر r in با: بود خواهد برابر P P )14( است ناچيز انتقالقدرت سامانه اجزاي بقيه در توان اتالف چون برابر در مقاوم نيروهاي بر غلبه صرف از خروجي توان بنابراين P I r F r R vro ميشود: خودرو شتابگيري صرف نيز و حرکت dv F R m V d )15( mr I vro سرعت وV هواپويايي و غلتشي مقاوم نيروي F R فوق معادله در ]11[: ميآيد دست به )16( معادله از F R مقدار است. خودرو 1 F c mg c A V R r d air )16( مقاومت ضريب c d هواپويايي مقاومت ضريب c r آن در که شده تصوير سطح A و هوا چگالي ρ air خودرو معادل جرم m غلتشي است. حرکت جهت در خودرو توازن معادله )( و )15( تا )10( معادلههاي سادهسازي و جمعبندي با آورد: دست به صورت بدين ميتوان را انتقالقدرت سامانه در توان T I I T I v )17( برابر و بوده مقاوم نيروهاي از ناشي گشتاور T معادله اين در R با: است T F r )18( سرعتهاي بايستي موتور دور به مربوط پويايي معادله استخراج براي دوراني سرعت برحسب انتقالقدرت سامانه مختلف بخشهاي دوراني شوند: نوشته موتور SR f CF )19( 3 f SR )0( و مشتقگيري و )17( معادله در )0( تا )18( معادلههاي جاگذاري با بدين موتور دوراني سرعت بر حاکم پوياي معادله جمالت مرتبکردن T T H r F I SRu f R v f 60T I H I I SR v f ميشود: حاصل صورت )1( H dsr I SR I CP v f dcp آن: در که )( f SR )3( به گشتاور مبد ل رفتار گرفتن نظر در با و هستند کلي فوق معادلههاي شدهاند. استخراج مقاله اين در بار اولين براي و آمده دست قفلکننده کالچ وسيله به تند سرعتهاي در گشتاور مبد ل که زماني دور نسبت نتيجه در ميکند عمل پيوسته ميله يک همانند ميشود قفل همچنين ميشود. 100% برابر آن بازده و شده 1 برابر آن گشتاور نسبت و مقدار است 1 برابر دور نسبت اينکه دانستن با و )3( معادله به توجه با داشت: خواهيم شرايطي چنين در خواهدبود. صفر برابر H H=0, =100%, SR=1, TR= زمستان بيستويكم/ شمارة ششم/ سال موتور/ تحقيقات پژوهشي علمي- فصلنامة

6 کم ينه سوخت مصرف به دستيابي براي آن بهينة پايش و قدرت انتقال سامانة پوياي الگوي توسعة Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 بر حاکم پويايي معادله گشتاور مبد ل درگيري حالت در ترتيب بدين ميآيد: دست به زير شکل به و سادهتر صورت به موتور دوراني سرعت T r F I u f R v f I Iv f I )4( استفاده ω حالت متغير پويايي براي )4( معادله از قبلي مراجع در مالحظه درحاليکه است. شده پوشي چشم گشتاور مبد ل تلفات از و شده در آن از نميتوان و ميباشد )1( معادله از خاصي حالت اخير معادله شد کرد. استفاده نيست درگير کامل بهطور گشتاور مبد ل که حالتي معادلههاي مجموعه ترافيکي شرايط در رانندگي و کند سرعتهاي در انتقالقدرت سامانه پويايي کننده توصيف حالت متغير سه )1( و )9( )3( و انتقال حال در توان مقدار تعيين براي متغير سه اين ميدهند. ارائه را سه تغييرات همچنين خواهندبود. کافي انتقالقدرت سامانه کلي بازده مسأله تعريف به بسته ميشود. پايش a و u متغيرهاي با فوق متغير يک طي در مثال معيني زمان طي در پايشي متغير دو پايش روش و شود. تامين معيني هدف که يابند تغيير بهگونهاي بايد شتابدار حرکت آن حل روش و بهينه پايش مسأله ارائه -3- الکترونيکي پايش براي ECU از به مجهز خودروهاي در چون الکترونيکي پايش فرض با بهينه پايش نيز مقاله اين در ميشود استفاده ميشود. تدوين موتور منفي يا مثبت شتاب از اعم شتابدار حرکت براي بهينه پايش مسأله فشرده را گاز پائي راننده آن طي در که حرکتي يعني ميشود تعريف يک به اوليه پاياي حالت يک از خودرو نتيجه در و ميسازد رها يا و مقادير بايد بهينه پايش مسأله ارائه براي ميرسد. نهائي پاياي حالت لحظه اگر باشند معلوم پايش و حالت متغيرهاي نهائي و اوليه پاياي به دوباره خودرو )که شتابگيري پايان لحظه و T 0 را شتابگيري آغاز بايد پايش و حالت متغيرهاي کنيم فرض T 1 را ميرسد( ثابت سرعت T 0 لحظه از )قبل نهائي و اوليه حالتهاي در که تعيينشوند شکلي به عملکرد نيز است يکنواخت سرعت داراي خودرو که T( 1 لحظه از بعد و يک به مذکور حالتهاي در بهينه متغيرهاي تعيين باشد. بهينه خودور و ثابت سرعت با خودروئي ميانجامد: زير شکل به بهينهسازي مسأله حرکت حال در T( 1 لحظه از بعد و T 0 لحظه از )قبل معيني ثابت توان گشتاور و دور موتور و انتقالقدرت سامانه تلفات گرفتن نظر در با است بيشينه خودرو بازده تا شوند تعيين طوري بايد دور نسبت و موتور مرجع در آن حل روش و بوده بهينهسازي مسأله يک مسأله اين باشد. تعيين براي بهينهسازي مسأله اين از حاصل نتايج از است. شده ارائه ]5[ نيز آنها بهينه مقادير با متناظر )که حالت متغيرهاي نهائي و اوليه مقادير شتابدار حرکت طي در انتقالقدرت سامانه بهينه پايش مسأله در است( ميشود. استفاده T 1 لحظه تا T 0 لحظه از خودروئي ميشود: مطرح صورت بدين بهينه پايش مسأله ادامه در لحظه در است. حرکت حال در V 0 ثابت سرعت با معلوم مشخصات با شتاب خودرو و ميسازد( رها )يا ميفشارد را گاز پائي راننده T = T 0 يافته تغيير زمان با خودرو سرعت طوريکه به منفي( يا )مثبت ميگيرد رانندگي چرخه در سرعت براي شده تعيين زماني تغييرات از پيروي با و با مانور اين طي در ميرسد. V 1 سرعت به = 1 لحظه در استاندارد و ω T سهگانه حالت متغيرهاي a و u پايش متغير دو از استفاده شود. کم ينه شده مصرف سوخت مقدار تا شوند پايش طوري بايد η و آمده دست به بهينهسازي با قبال متغيرها اين نهائي و اوليه مقادير هستند. معلوم )9( )3( معادلههاي با ترتيب به حالت متغير سه پويايي معادلههاي معادله از زماني بازه اين در شده مصرف سوخت ميشوند. ارائه )1( و ميآيد: دست به )5( J 1 T bsfc, T d )5( 0 ترمزي توان با برابر موتور دور و گشتاور حاصلضرب معادله اين در مقدار است. موتور ترمزي ويژه سوخت مصرف bsfc تابع و بوده موتور گشتاور و دور از تابعي ميشود مشخص )5( معادله از موتور bsfc و حالت متغيرهاي شتابدار حرکت اين طي در است. موتور خروجي قرار و موتور عملکرد مجاز محدوده در بايد لحظه هر در پايش گيرند: 800rpm n 5000rpm )6( T T )7( 0Nm max n )8( کننده بيان و بوده bsfc نمودار فوقاني Tمنحني max n تابع مختلف دورهاي ازاي به کامل( بار با معادل )گشتاور بيشينه گشتاور است. موتور عدد با فشرده کامال حالت در و صفر عدد با آزاد حالت در گاز پائي اگر 1389 زمستان بيستويكم/ شمارة ششم/ سال موتور/ تحقيقات پژوهشي علمي- فصلنامة 40

7 موسي رضائي / وحيد شاطريان القلنديس 0,7 r 100 نمايش داده شود محدوده تغييرات متغير پايشي u را ميتوان بدين صورت تعريف کرد: خطوط نمودار شکل 4 خطوط پايي ثابت موتور هستند. جدول 1 مشخصات خودروي پرايد] 5 [ m شعاع دوراني موثر چرخ 0 u 100 )9( Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 1,177 ٨٤٥ 7,03,335 0,36 ٠,٠08 3,777 3,454 1,944 1,75 0,861 0,69 ٨٠٠ kg / m kg kg m RPM چگالي هوا جرم خالص خودرو جرم معادل اجزاي دوران کننده سطح تصوير شده خودرو در جهت حرکت ضريب مقاومت هواپويايي ضريب مقاومت غلتشي نسبت دور کاهنده نهائي نسبت دور جعبهدندة در دنده يک نسبت دور جعبهدندة در دنده دو نسبت دور جعبهدندة در دنده سه نسبت دور جعبهدندة در دنده چهار نسبت دور جعبهدندة در دنده پنج دور آرام موتور ρ air m m au A c d c r η f η g1 η g η g3 η g4 η g5 ω min همچنين به علت محدوديتهاي سامانه روغني آهنگ زماني تغييرات نسبت دور )متغير پايشي u( نميتواند از محدوده معادله 0.85 u )30( تجاوز کند ]10[: )30( چون در حالت واقعي امکان اينکه سرعت واقعي خودرو دقيقا منطبق بر سرعت تعيين شده در چرخه NEDC باشد بسيار دشوار است از اينرو عموما مقداري را به عنوان بيشينة خطاي مجاز در نظر ميگيرند )معادله 31 (: V NEDC V V V V )31( ac NEDC V NEDC سرعت تعريف شده V ac سرعت لحظهاي خودرو که در آن در چرخه NEDC و ΔV حداکثر مقدار خطاي مجاز سرعت است. دو روش اصلي پرکاربرد در مبحث پايش بهينه اصل کم ينهيابي پونترياگن 1 و روش برنامهريزي پوياي بلمن هستند که در اينجا از روش برنامهريزي پوياي بلمن استفاده ميشود ]13 و 14 [. براي اعمال پايش بهينه و محاسبه مصرف سوخت با روش پويا عالوه بر مقادير ثابتهاي موجود در معادلههاي مذکور بايد مقادير بازده و نيز گشتاور پاياي موتور f نيز در هر لحظه معلوم باشند. بازده مورد نظر در اين مقاله در هر لحظه تابعي از دور و گشتاور ورودي به آن و نيز نسبت دور آن است )شکل (. همچنين براي تعيين 3 گشتاور پاياي f برحسب دور موتور و زاويه پايي گاز از»نمودار پايي«استفاده ميشود که نموداري برحسب گشتاور موتور دور موتور و موقعيت پايي گاز است. به منظور استفاده عملي از روش پويا و تعيين توانائي آن در محاسبه مصرف سوخت روش مذکور به خودروي پرايد صبا اعمال شده و مصرف سوخت اين خودرو در بخش مشخصي از چرخه رانندگي استاندارد NEDC با اعمال روش پيشنهادي محاسبه ميشود. ثابتها و مشخصههاي مربوط به پرايد در جدول 1 ارائه شده است. همچنين شکل 3 نمودار bsfc موتور و شکل 4 نمودار پايي موتور خودروي مذکور را که به صورت تجربي در شرکت مگاموتور تهيه شدهاند نشان ميدهد. شکل نمودار تغییرات بازده بر حسب دور و گشتاور ورودی و نسبت دور ]10[ با اعمال مسأله پايش بهينه براي خودروي پرايد مجهز شده به ميتوان برآورد دقيقي از مقدار مصرف سوخت در يک چرخه استاندارد يا بخشي از آن به عمل آورد. براي قضاوت در مورد بهينه بودن استفاده از اين سامانه بايستي مقدار مصرف سوخت همان خودرو ولي با جعبهدندة دستي را نيز در همان چرخه محاسبه کرد. بدين منظور در ادامه به محاسبه مقدار سوخت مصرفي خودروي با جعبهدندة دستي و با در نظر گرفتن پويايي سامانه انتقالقدرت پرداخته خواهد شد. 1- Th Minimum Principl of Ponryagin - Bllman,s Dynamic Programing 3- Pdal Map فصلنامة علمي- پژوهشي تحقيقات موتور/ سال ششم/ شمارة بيستويكم/ زمستان

8 توسعة الگوي پوياي سامانة انتقال قدرت و پايش بهينة آن براي دستيابي به مصرف سوخت کم ينه Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 شکل 3 نمودار مصرف سوخت ويژه ترمزي شکل 4 نمودار پايي 4- استخراج معادلههاي پويايي سامانه انتقالقدرت با جعبهدندة دستي و محاسبه مصرف سوخت اجزاي سامانه انتقالقدرت با جعبهدندة دستي در شکل 5 نشان داده شده است. شکل 5 سامانه انتقالقدرت با جعبهدندة دستي I T c به ترتيب دور و گشتاور خروجي از کالچ ω c و در شکل 5 I c ممان لختي خروجي کالچ ممان لختي موتور و بخش ورودي کالچ I vro ممان لختي اجزاء از خروجي جعبهدندة تا تا ورودي جعبهدندة η g نسبت دنده جعبهدندة است. چرخها و معادلههاي پويايي حاکم بر سامانه انتقالقدرت در لحظات آغازين حرکت خودرو که کالچ هنوز کامال درگير نشده است با معادلههاي پويايي مربوط به سرعتهاي تند تفاوت دارد. زماني که کالچ هنوز به طور کامل درگير نشده است گشتاور انتقال يافته از کالچ برابر با گشتاور توليدي موتور نيست بلکه با استفاده از قانون اصطکاک کولمب تعيين T F r C n ميشود ]15[: sgn C )3( a F n نيروي عمودي T c گشتاور خروجي از کالچ در اين معادله درگيري کالچ که رابطه مستقيم با موقعيت پايي کالچ دارد μ ضريب ω c دور خروجي کالچ r a شعاع درگيري موثر کالچ اصطکاک پويا و تابع sgn همان تابع عالمت است. شعاع موثر کالچ از معادله زير به دست ميآيد: r a r r r r 3 o o 3 i i )33( r 0 شعاع خارجي آن است. r i شعاع داخلي صفحه کالچ و که در آن معادلههاي )3( و )33( براي هر دو نوع کالچ خشک و کالچ مرطوب معتبر است ]16[. در حالت لغزش کالچ گشتاور محرک خودرو و تامين کننده شتاب مورد نياز گشتاور اصطکاکي کولمب است که از معادله )3( به دست ميآيد. در اينحالت معادله پويايي سرعت دوراني موتور بدين صورت به دست ميآيد ]14[: 1 T T )34( I C در حاليکه تغييرات گشتاور موتور در اين حالت نيز همانند سامانه انتقالقدرت از معادله) 3 ( محاسبه ميشود: T 1 f, T در سامانه انتقالقدرت با جعبهدندة دستي نيز همانند سامانه براي به دست آوردن سرعت دوراني سامانه انتقالقدرت بايد معادله بقا انرژي يا توان استخراج شود با اين تفاوت که معادله توازن توان در ورودي و خروجي جعبهدندة و با لحاظ نمودن تلفات جعبهدندة اعمال ميشود. در اين حالت معادله پويايي سامانه انتقالقدرت بر حسب سرعت دوراني محور خروجي کالچ بهصورت زير به دست ميآيد: T I T I )35( c c c c g v 4 فصلنامة علمي- پژوهشي تحقيقات موتور/ سال ششم/ شمارة بيستويكم/ زمستان 1389

9 القلنديس شاطريان وحيد / رضائي موسي Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 است. جعبهدندة بازده g فوق معادله در )18( و )16( معادلههاي با مقاوم نيروهاي گشتاور نيز حالت اين در خروجي دور با )36( معادله با خودرو سرعت آن در که ميآيد دست به ميشود: مربوط کالچ V r )36( c g f خروجي دوراني سرعت برحسب چرخها دوراني سرعت نوشتن با ميشود: حاصل )37( معادله )35( معادله کردن ساده و کالچ به زير شکل به موتور پويايي معادله )38( معادله نمودن مرتب با ميآيد: دست Tc g T g f g f Iv Ic I )40( g 1 است. )5( معادله نيز حالت اين در موتور گشتاور پويايي معادله انتقالقدرت سامانه آزادي درجات تعداد از کالچ کامل شدن درگير با ترتيب به ω c حالت متغير و T c پايشي متغير شد: خواهد کاسته عدد دو ميشوند. موتور خروجي دور و گشتاور با برابر جعبهدندة با خودروي در پويا روش با سوخت مصرف محاسبه براي مقادير مذکور معادلههاي در موجود ثابتهاي مقادير بر عالوه دستي هر در نيز جعبهدندة بازده مقادير بايد f موتور پاياي گشتاور نيز و bsfc تعيين تجربی بصورت جعبهدندة بازده مقاله اين در باشند. معلوم لحظه شده گرفته نظر در جعبهدندة دور نسبت و ورودي دور از تابعي و شده ]1[. است از لحظه هر در موتور گشتاور و دور تغييرات محاسبه با ترتيب بدين با شده ياد زماني بازه در شده مصرف سوخت بررسي مورد زماني بازه ميآيد. دست به 3 شکل و )5( معادله از استفاده در موتور عملکرد بهينه پايش از حاصل نتايج 5- مصرف کردن کم ينه براي به مجهز خودروي با خودرو همان سوخت مصرف با آن مقايسه و سوخت دستي جعبهدندة دو پويايي رفتار دقيق مقايسه و مطالعه براي پژوهش اين در NEDC چرخه از معيني بخشهاي در بحث مورد انتقالقدرت سامانه sc تا 10= sc زماني بازه اول بخش است. شده ارائه و شبيهسازي به صفر از خودرو سرعت آن طي که است NEDC چرخه از = 15 ميرسد. 16 km/h شد اشاره 3 بخش در که شکلي به بهينه پايش مسأله حل با دست به مانور اين در شده مصرف سوخت مقدار و بهينه عملکرد سامانه رفتار 4 بخش در شده ارائه الگوي از استفاده با همچنين آمد. گشتاور شکل 6 شد. شبيهسازي نيز دستي جعبهدندة با انتقالقدرت همانطور ميدهد. نشان را دستي جعبهدندة با انتقالقدرت سامانه محرک گشتاور کالچ کامل درگيري لحظه از قبل است مشهود شکل اين در که تغييرات آهنگ که است کالچ اصطکاکي گشتاور با برابر جعبهدنده ورودي گشتاور کالچ کامل شدن درگير از بعد و ميشود تعيين راننده توسط آن است. موتور خروجي گشتاور برابر جعبهدندة ورودي c Tcg T g f )37( I I g f v c g 1 سامانه پويايي بررسي براي الزم معلومات )37( تا )3( معادلههاي ميدهند. قرار اختيار در را مربوطه متغيرهاي مقادير محاسبه و انتقالقدرت متناسب )که T c کالچ اصطکاکي گشتاور و a گاز پايي زاويه متغير دو و هستند شده ياد معادلههاي وروديهاي است( کالچ پايي موقعيت با ميتوان متغيرها ساير اوليه مقادير و لحظه هر در آنها مقادير دانستن با تغييرات اما کرد. پيشبيني دقيقا را انتقالقدرت سامانه پويايي رفتار امکان آنها دقيق تعيين و بوده راننده رفتار به وابسته ورودي متغيرهاي شبيهسازي براي الگوهائي مختلف مراجع در حال اين با نيست. پذير که است صورت اين به رفتار عموميترين ]17[. شدهاند ارائه راننده رفتار کالچ پائي است آزاد گاز پائي که حالي در موتور کردن روشن از قبل عمل از پس و شده روشن موتور سپس ميشود فشرده کامل طور به ميشود. فشرده گاز پايي همزمان و رها بتدريج کالچ پايي دنده درگيري دارد. راننده نظر مورد شتاب به بستگي پاييها زاويه تغييرات آهنگ زماني تغييرات که ميکنند تغيير شکلي به متغير دو اين مقاله اين در باشد. NEDC چرخه بر منطبق امکان حد تا سرعت تا موتور از انتقالقدرت محور شد درگير کامل طور به کالچ وقتي در کرد. خواهد عمل يکپارچهاي صلب محور صورت به جعبهدندة ورودي گرفتن نظر در با جعبهدندة خروجي و ورودي در توان موازنه شرايط اين ميانجامد: )38( معادله به جعبهدندة ورودي تا موتور از يکپارچه محور T I I T I )38( c g v موتور دوراني سرعت با )39( معادله با خودرو سرعت حالت اين در ميشود: مربوط V r )39( g f زمستان بيستويكم/ شمارة ششم/ سال موتور/ تحقيقات پژوهشي علمي- فصلنامة

10 توسعة الگوي پوياي سامانة انتقال قدرت و پايش بهينة آن براي دستيابي به مصرف سوخت کم ينه Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 در شکل 6 مالحظه ميشود گشتاور ترمزي موتور در 1 ثانيه اول بيشتر از گشتاور انتقال يافته از کالچ است. گشتاور اضافي سبب افزايش دور موتور ميشود درحاليکه بعد از يک ثانيه اول گشتاور اصطکاکي کالچ بيشتر از گشتاور ترمزي موتور است و اين اختالف گشتاور تا لحظه درگيري تقريبا ثابت ميماند در نتيجه دور موتور به صورت خطي با زمان کاهش مييابد. شکل 6 گشتاور خروجي کالچ در شتابگيري از سکون تا ١٦ km/h همچنين با توجه به شکل 7 درگيري کامل کالچ تقريبا در لحظه rpm روي ميدهد. قبل از درگيري کالچ دور موتور از =5/1sc 800 تا حدود 1450 rpm افزايش يافته و سپس تا کامل شدن درگيري بهتدريج کاهش مييابد و در لحظه درگيري کامل حدودا به 1000 rpm میرسد. با استفاده از نمودار شکل 7 ميتوان بازده کالچ را در زمان لغزش آن محاسبه کرد: در آن بسيار شديد است. اين موضوع سبب ميشود تا در لحظات اوليه موتور نتواند توان و گشتاور کافي براي شتابگيري خودرو مطابق چرخه NEDC را به چرخها برساند. شکل 8 تغييرات نقطه عملکرد موتور در طي شتابگيري اول از حالت ايست کامل تا سرعت ١٦ km/h را براي دو سامانه انتقالقدرت مورد بحث نمايش ميدهد. همانطور که مالحظه ميشود در خودروي با جعبهدندة دستي در لحظات اوليه حرکت )در حالت لغزش کالچ( گشتاور ترمزي موتور از صفر تا حدود 40 نيوتون - متر افزايش يافته و همزمان دور موتور نيز همانطور که در شکل 7 نيز نشان داده شد ابتدا افزايش يافته و سپس دوباره کاهش مييابد. پس از درگيری کامل کالچ گشتاور توليدي موتور بتدريج کاهش و دور آن افزايش مييابد. علت اين است که در جعبهدندة دستي با کالچ کامال درگير افزايش سرعت خودرو در حرکت با يک دنده مشخص با افزايش دور موتور امکانپذير است. اين عوامل سبب ميشوند تا نقطه عملکرد موتور به ناحيه با بازده پائينتر ميل کند. اين موضوع با تطابق ناحيه عملکرد خودرو با نمودار bsfc در شکل 3 روشن ميشود. پس ميتوان نتيجه گرفت که در سامانه انتقالقدرت با جعبهدندة دستي نسبت دنده جعبهدندة عامل اصلي تعيين کننده عملکرد موتور است. در خودروي مجهز به سامانه توان مورد نياز در لحظات اوليه با افزايش شديد گشتاور حاصل ميشود در حالي که دور موتور در حوالي دور آرام آن قرار ميگيرد. نقطه عملکرد موتور تا جاي ممکن )تا sc 14,5=( در ناحيه با بازده زياد باقي ميماند و سپس در عرض 0,5 ثانيه به نقطه نهائي منتقل ميشود. در واقع سامانه عملکرد موتور را بسيار انعطافپذيرتر کرده و با انتقال نقطه عملکرد موتور به ناحيه با bsfc پائين سبب افزايش بازده خودرو ميشود. T T c c c c )41( شکل 7 دور ورودي و خروجي کالچ طي شتابگيري خودرو از 0 تا ١٦ km/h با توجه به معادله اخير و با مراجعه به شکل 7 معلوم ميشود که در لحظات آغازين حرکت خودرو بازده کالچ بسيار پائين بوده و اتالف توان شکل 8 مسير عملکرد موتور در دو سامانه انتقالقدرت در شتابگيري از سکون تا ١٦ km/h 44 فصلنامة علمي- پژوهشي تحقيقات موتور/ سال ششم/ شمارة بيستويكم/ زمستان 1389

11 موسي رضائي / وحيد شاطريان القلنديس Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 در لحظات آغازين حرکت خودرو بازده هر دو نوع سامانه انتقالقدرت پائين است. در سامانه با جعبهدندة دستي کالچ سبب پائين بودن بازده است در حاليکه در سامانه مبد ل گشتاور سبب افت شديد بازده ميشود.اما در سامانه انتقالقدرت ECU با پايش موتور و سبب ميشود تا موتور در ناحيه با بازده بيشتر توان مورد نياز براي آغاز حرکت را توليد کند و در نتيجه مصرف سوخت خودرو کاهش مييابد. براي مقايسه پويايي خودرو در حالت مبد ل گشتاور درگير در سامانه انتقالقدرت و نيز کالچ درگير در سامانه انتقالقدرت دستي در سرعتهاي تند رفتار خودرو مجهز به دو سامانه در بازه زماني = 990 sc تا = 1000 sc از چرخه استاندارد NEDC شبيهسازی شد. با توجه به اينکه در اين بازه زماني در خودروي با جعبهدندة دستي کالچ و در خودروي مجهز به مبد ل گشتاور به صورت مکانيکي درگير هستند ساختار معادلههاي پويايي دو سامانه انتقالقدرت سادهتر از حالت اول هستند. شکل 9 منحني رفتار موتور در دو سامانه را نشان ميدهد. مطابق شکل در اين حالت رفتار موتور در دو سامانه در بخش عمدهاي از بازه زماني بسيار به هم نزديک هستند. همانطور که قبال گفته شد در سامانه انتقالقدرت دستي نسبت دنده جعبهدندة تعيين کننده رفتار کلي موتور است و برخالف حالت قبلي که محدوديت نسبت دور جعبهدندة سبب عملکرد موتور در ناحيه با بازده پائينتر ميشد در اين حالت نسبت دنده طوری است که سبب ميشود تا عملکرد موتور در ناحيهي نزديک به حالت بهينه باشد. در اين حالت جعبهدندة در دنده 4 است و زماني که سرعت خودرو از ٥٠ km/h تا ٧٠ km/h افزايش مييابد دور موتور نيز از 1600 rpm به 00 rpm ميرسد. همچنين براي توليد توان مورد نياز خودرو براي حرکت با اين سرعت گشتاور خروجي موتور در حدود 65 نيوتون - متر است. اين مسير عملکرد در شکل 9 با نقطه چين نمايش داده شده است با مراجعه به نمودار bsfc معلوم ميشود که اين ناحيه ناحيهاي با بازده نسبتا زياد است. در نتيجه مقدار سوخت مصرفي خودرو با جعبهدندة دستي تا حد زيادي نزديک به مقدار بهينه آن است. اين وضع هميشه اتفاق نميافتد و در حالتهاي ديگر رفتار موتور متفاوت خواهد بود. درحاليکه سامانه انتقالقدرت مجهز به بر پايه بهينه نمودن مصرف سوخت پايش شده و مصرف سوخت آن همواره کم ينه است. نکته حائز اهميت اينکه با توجه به مقادير به دست آمده براي دور و گشتاور موتور بازده جعبهدندة در بازه زماني مورد بحث حدودا 95% است در حاليکه بازده در اين بازه زماني حدودا 90% ميباشد اما پايش بهينه سبب ميشود تا عليرغم پائينتر بودن بازده سامانه انتقالقدرت مصرف سوخت خودروي مجهز به کمتر از خودرو با جعبهدندة دستي باشد. جدول مقدار سوخت مصرف شده در طي مانورهای اول و دوم با دو سامانه انتقالقدرت مورد بحث را نشان ميدهد. در نهايت به منظور صحهگذاری بر نتايج حاصل از روش پایش بهينه ميتوان آنها را با نتايج به دست آمده از روش ارائه شده در مرجع ]5[ مقايسه نمود. در مرجع مذکور برای دستيابی به عملکرد بهينه خودرو در بازههای زمانی مشابه از چرخه استاندارد رانندگی NEDC از روش بهينهسازی استفاده شده است. مقایسه نتایج حاکی از همخوانی کامل آنها دارد. شکل 9 رفتار موتور در دو سامانه انتقالقدرت در طي شتابگيري از سرعت ٧٠ km/h تا ٥٠ km/h جدول مقدار سوخت مصرف شده در خودروي پرايد با دو سامانه انتقالقدرت دستي و و درصد کاهش مصرف سوخت در حالت استفاده از بازه زماني مورد نظر از چرخه NEDC مرحله اول شتابگيري مرحله دوم شتابگيري جعبهدندة دستي )گرم( )گرم( 1,515 1,88 درصد کاهش مصرف سوخت 17,1 % 1,5 % 10,199 10, نتيجهگيري در اين مقاله معادلههاي پويايي براي خودرو مجهز به و مبد ل گشتاور استخراج شد و براي اولين بار الگوئي براي پايش بهينه سامانه مذکور با لحاظ کردن لغزش در مبد ل گشتاور پيشنهاد شد. براي اعمال پايش بهينه بخشهائي از چرخه NEDC شامل دو بخش سرعت کند و سرعت تند از چرخه مذکور در نظر گرفته شد. براي ساير بازههاي چرخه فصلنامة علمي- پژوهشي تحقيقات موتور/ سال ششم/ شمارة بيستويكم/ زمستان

12 کم ينه سوخت مصرف به دستيابي براي آن بهينة پايش و قدرت انتقال سامانة پوياي الگوي توسعة Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 امکانپذير بحث مورد سامانه دو با سوخت مصرف محاسبه نيز مذکور مجهز خودروي در که شد داده نشان نتيجه مهمترين عنوان به است. شدن کم ينه به منجر همواره بهينه پايش گشتاور مبد ل و به نسبت دستي جعبهدندة با خودرو در حاليکه در ميشود سوخت مصرف جعبهدندة با سامانه در است. موتور کلي رفتار کننده تعيين جعبهدندة دور سبب جعبهدندة ثابت دور نسبت است ممکن خاصي حالتهاي در دستي بازده با ناحيهاي در موتور خودرو آني شتاب و سرعت به توجه با تا شود باشد نزديک آن بهينه عملکرد به موتور عملکرد نتيجه در و کند کار زياد ندارد. وجود امکان اين ديگر حالتهاي در ولي لغزش اثر از انتقالقدرت سامانه پايش براي قبلي تحقيقات در سرعتهاي براي بهينه پايش مسأله و شده چشمپوشي گشتاور مبد ل در قرار بررسي مورد است درگير مکانيکي صورت به گشتاور مبد ل که تند در گشتاور مبد ل رفتار گرفتن نظر در با حاضر تحقيق در است. گرفته به مجهز انتقالقدرت سامانه پويايي معادلههاي پائين سرعتهاي گشتاور مبد ل لغزش حالت در که گرديد مالحظه و شد استخراج دوباره گشتاور مبد ل حالت با متفاوت بسيار انتقالقدرت سامانه پويايي رفتار قبلي پژوهشهاي در موجود معادلههاي از نميتوان لذا و است درگير نمود. استفاده بهينه پايش مسأله تحليل و ارائه براي سکون حال از حرکت آغاز در که ميدهد نشان حاضر تحقيق نتايج اتالف اين که است زياد انتقالقدرت سامانه نوع دو هر در توان اتالف مبد ل و معمولي جعبهدندة با سامانه در کالچ پائين بازده علت به توان با نيز وضع اين در حال اين با است. به مجهز سامانه در گشتاور مييابد. کاهش سوخت مصرف سامانه بهينه پايش مطلوب عملکرد در جعبهدندة دنده نسبت محدوديت تاثير همچنين نسبت تغييرات پيوستگي اثر ديگر سوي از و شد داده نشان عمال موتور امکانپذيري و انتقالقدرت سامانه رفتار انعطافپذيري در دور نشان حاصل نتايج شد. مشاهده روشني به آن بهينه پايش به دستيابي به معمولي جعبهدندة به نسبت بازده بودن پائين عليرغم که داد منتقل پائين bsfc با ناحيه به را موتور عملکرد ناحيه که دليل اين ميشود. سوخت مصرف چشمگير کاهش سبب ميکند 1389 زمستان بيستويكم/ شمارة ششم/ سال موتور/ تحقيقات پژوهشي علمي- فصلنامة 46

13 موسي رضائي / وحيد شاطريان القلنديس Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 Rfrncs: 1. Englsdorf K., Sngr K.H. and Bolz M.P., Elcronic Conrol for Por Train Opimizaion, Yokohama Procdings of h Inrnaional Confrnc on Coninuously Variabl Por Transmissions, Yokohama, Japan, Vanvuchln P., Moons C., Minn W. and D Moor B., Elcronic Conrol of Coninuously Variabl Transmissions, Procdings of h nd Inrnaional Confrnc on Road Vhicl Auomaion, Bolon, U.K., Funasu K., Koyama H. and Aoki T., Elcronic Conrol Sysm of Honda for, Yokohama Procdings of h Inrnaional Confrnc on Coninuously Variabl PorTransmissions, Yokohama, Japan, Oshia al., Hydraulic Sysm, Shif and Lockup Cluch Conrols Dvlopd for a Larg Torqu Capaciy, 04-7, Inl. & Hybrid Congrss, Rza M. and Sharian Alghalandis V., Inroducing an Approach for Fasibiliy Sudy of Rplacing h Manual Transmission Sysm ih Sysm o Rduc h Ful Consumpion, Journal of Engin Rsarch 16 (010): L L. and Kim H. "Opimal Engin Opraion by Shif Spd Conrol of a ", KSME Inrnaional Journal 16 (00): L L. and Kim H. " Raio Conrol for Improvmn of Ful Economy by Considring Por rain Rspons Lag", KSME Inrnaional Journal 17 (003): , 8. Ryu W. and Kim H. " Raio Conrol ih Considraion of Sysm Loss", Inrnaional Journal of Auomoiv Tchnology 9 (008): Prs L.H.P.G. Acuaion sysm dsign spcificaions for a variaor slip conrolld Basd on a road disurbanc and drivabiliy analysis, Ms hsis, Eindhovn univrsiy of chnology, Pfiffnr R., Guzzlla L., "Opimal opraion of basd porrains", Inrnaional Journal of Robus and Nonlinar Conrol 11 (001): Guzzlla, L, and Sciarra A. Vhicl Propulsion Sysms Inroducion o Modling and Opimizaion, Scond Ediion, Springr Brlin Hidlbrg, Wong J.Y. Thory of Ground Vhicls, Third Ediion, John Wily & Sons Inc, Kirk D. E. Opimal Conrol Thory: An Inroducion, USA, Minola, Nyork: Dovr Publicaion Inc., Sharian Alghalandis V., Opimizaion of Ful Consumpion in a Vhicl ih an IVT Porrain Msc Thsis, Univrsiy of Tabriz, Srrarns A., Dassn M. and Sinbuch M. Simulaion and Conrol of an Auomoiv Dry Cluch, Procding of h Amrican Conrol Confrnc, Boson, Massachuss, USA, Mansouri M., Holgrson M., Khonsari M.M. and Aung W. "Thrmal and Dynamic Characrizaion of W Cluch Engagmn ih Provision for Driv Torqu", Journal of Tribology 13 (001) : Dolcini P.J., Wi C.C. and Béchar, H, Dry Cluch Conrol for Auomoiv Applicaions, London: Springr- Vrlag, 010. فصلنامة علمي- پژوهشي تحقيقات موتور/ سال ششم/ شمارة بيستويكم/ زمستان

14 M. Rza / V. S. Alghalandis Donloadd from nginrsarch.ir a 14: on Friday July 13h 018 Dvlopmn of a Dynamic Modl and Opimal Conrol of Transmission Sysm for Minimum Ful Consumpion M. Rza* Associa Profssor School of Mchanical Enginring Univrsiy of Tabriz m_rza@abrizu.ac.ir V. S. Alghalandis Gradua Sudn School of Mchanical Enginring Univrsiy of Tabriz vahid79@gmail.com *Corrsponding Auhors Rcivd: Mar Accpd in Rvisd Form: May Absrac In his papr, o minimiz h ful consumpion in a vhicl quippd ih a ransmission sysm, by aking in o accoun h por losss in h sysm componns, a n comprhnsiv opimal conrol sragy is prsnd. According o h vhicl dynamic modl, formulaion of h problm lads o an opimal conrol problm hich has bn solvd using Bllman s dynamic programming mhod. In ordr o valua h fficincy of h mhod, h opimal conrol sragy is applid o an Iranian vhicl, Prid, hich is horically quippd ih h ransmission sysm, and is ful consumpion is valuad in som pars of a sandard driving cycl, NEDC. Thn h ful consumpion of h vhicl ih manual ransmission is calculad in h sam driving cycl and is compard ih h cas in hich i is quippd ih h. Rsuls sho ha h ful consumpion of h vhicl ih an opimally conrolld is considrably lss han ha of h vhicl ih manual ransmission. Kyords:, Manual Garbox, Ful Consumpion Rducion, Opimal Conrol, Dynamic Modl, Dynamic Programming. Th Journal of Engin Rsarch/Vol. 1 / Winr 010