POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn Roboczych i Transportu

Transkrypt

1 POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn Roboczych i Transportu PRACA DYPLOMOWA BADANIA I MODELOWANIE PRACY UKŁADU NAPĘDOWEGO SAMOCHODU Z AUTOMATYCZNĄ SKRZYNIĄ BIEGÓW Autor: inŝ. Janusz Walkowiak Promotor: dr inŝ. Grzegorz Ślaski Poznań 2007

2 Wstęp ZADANIA I RODZAJE UKŁADÓW NAPĘDOWYCH RODZAJE UKŁADÓW NAPĘDOWYCH SKRZYNIA BIEGÓW JAKO ELEMENT UKŁADU NAPĘDOWEGO Charakterystyka silnika spalinowego Opory ruchu samochodu Dobór przełoŝeń podczas eksploatacji pojazdu ROZWIĄZANIA TECHNICZNE AUTOMATYCZNYCH SKRZYŃ BIEGÓW Stopniowe automatyczne skrzynie biegów (AT) Bezstopniowe automatyczne skrzynie biegów (CVT) Zautomatyzowane stopniowe skrzynie biegów BUDOWA I DZIAŁANIE AUTOMATYCZNYCH SKRZYŃ BIEGÓW JAKO NAPĘDU HYDROMECHANICZNEGO SAMOCHODU PRZEKŁADNIA HYDROKINETYCZNA Charakterystyka przekładni hydrokinetycznej Współpraca przekładni hydrokinetycznej z silnikiem Sprzęgło blokujące przekładni hydrokinetycznej Przekładni hydrokinetycznej a własności dynamiczne samochodu PRZEKŁADNIA PLANETARNA Schemat funkcjonowania automatycznej skrzyni biegów ZF 5HP Sprzęgła i hamulce Układ sterujący skrzyni biegów DANE TECHNICZNE BADANEGO SAMOCHODU BMW 525I 24V CHARAKTERYSTYKA SILNIKA M50B CHARAKTERYSTYKA SKRZYNI BIEGÓW Charakterystyka przekładni hydrokinetycznej ZF BMW współpracującej ze skrzynią 5HP Charakterystyka przekładni planetarnej skrzyni 5HP Charakterystyka sterowania zmianą biegów w skrzyni 5HP POZOSTAŁE DANE TECHNICZNE SAMOCHODU BADANIA DROGOWE SAMOCHODU BMW 525I 24V WYPOSAśONEGO W ZESPÓŁ NAPĘDOWY: SILNIK M50 B25 I SKRZYNIĘ AUTOMATYCZNĄ ZF 5HP OBIEKT BADAŃ METODOLOGIA BADAŃ SPRZĘT POMIAROWO-REJESTRACYJNY Metodyka analizy wyników WYNIKI POMIARÓW DROGOWYCH SAMOCHODU BMW 525I 24V Z AUTOMATYCZNĄ SKRZYNIĄ BIEGÓW PODSUMOWANIE BADAŃ DROGOWYCH BADANIA STANOWISKOWE UKŁADU NAPĘDOWEGO NA STANOWISKU LABORATORYJNYM OPIS STANOWISKA BADAWCZEGO Dane techniczne głównych podzespołów BADANIA STANOWISKOWE Metodyka analizy wyników WYNIKI POMIARÓW NA STANOWISKU BADAWCZYM ZESPOŁU NAPĘDOWEGO Z AUTOMATYCZNĄ SKRZYNIĄ BIEGÓW PODSUMOWANIE BADAŃ STANOWISKOWYCH BADANIA SYMULACYJNE POJAZDU BMW 525I I LABORATORYJNEGO STANOWISKA BADAWCZEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO CELE BADAŃ SYMULACYJNYCH POJAZDU I STANOWISKA BADAWCZEGO METODYKA BUDOWY MODELI SYMULACYJNYCH ŚRODOWISKO SYMULACJI... 64

3 6.4 STRUKTURA MODELI POJAZDU I STANOWISKA ZAPIS MODELU W MATLABIE I SIMULINKU Plik sterujący symulacją Ogólna struktura modelu w Simulinku Model silnika Model skrzyni biegów Model pojazdu Model stanowiska badawczego WERYFIKACJA I IDENTYFIKACJA PARAMETRÓW MODELU BADANIA PROCESU ROZPĘDZANIA ZE ZMIANĄ PRZEŁOśEŃ PROPOZYCJE MODERNIZACJI STANOWISKA DODANIE MASY BEZWŁADNOŚCIOWEJ Obliczenia masy zastępczej samochodu zredukowanej do osi obrotu wału napędowego SYMULACJA DLA STANOWISKA Z WIRUJĄCĄ MASĄ BEZWŁADNOŚCIOWĄ ZASTOSOWANIE AKTYWNEGO GENEROWANIA MOMENTU OBCIĄśAJĄCEGO UKŁAD NAPĘDOWY PODSUMOWANIE... 96

4 Wstęp W ramach inŝynierskiej pracy dyplomowej zrealizowanej przez autora niniejszej pracy magisterskiej zaprojektowane i wykonane zostało stanowisko badawcze zespołu napędowego z automatyczną skrzynią biegów. Z załoŝenia stanowisko to przeznaczone jest do celów dydaktycznych w zakresie właściwości funkcjonalnych. Zespół umoŝliwia równieŝ prowadzenie badań doświadczalnych. ObciąŜenie jest realizowane za pomocą hamulca wodnego. Funkcjonowanie zespołu jest w pełni sterowane i monitorowane przez elektroniczne układy sterujące. W trakcie prowadzonych na stanowisku badań stwierdzono jednak znaczne róŝnice w funkcjonowaniu zespołu napędowego na stanowisku, w stosunku do identycznego układu napędowego pojazdu rzeczywistego w warunkach drogowych. W ramach poszukiwania moŝliwych przyczyn istniejących róŝnic sformułowano hipotezę o niewłaściwym sposobie symulowania rzeczywistych sił oporów ruchu, przede wszystkim oporów bezwładności, realizowanego za pomocą hamulca wodnego. Niniejsza praca magisterska ma na celu weryfikację tej hipotezy w oparciu o badania porównawcze stanowiska, pojazdu oraz odpowiednich modeli matematycznych poddanych symulacji w środowisku Matlab Simulink. 4.Weryfikacja 4.Weryfikacja 5.Badania symulacyjne na modelu stanowiska i pojazdu Rys. 1.1 Struktura i chronologia prezentowanej pracy

5