بهینهسازی مصرف سوخت خودرو با سیستم انتقال قدرتIVT
/وحید شاطریان القلندیس
: فنی و مهندسی مکانیک
چاپی
کارشناسی ارشد
مکانیک - سیستم محرکه خودرو
۱۳۸۹/۰۶/۲۵
تبریز
در طول تاریخ صنایع خودروصسازی، تلاشصهای گستردهصای برای طراحی اجزای خودرو به شکلی که سبب کاهش تولید آلایندهها و افزایش بازده خودرو گردد صورت گرفته است .چون تولید آلایندهصها بهطور مستقیم با نرخ مصرف سوخت در ارتباط است، لذا هر پیشرفتی که در راستای بهبود بازده خودرو صورت میصگیرد، منجر به کاهش میزان تولید آلایندهصها میصشود .یکی از موثرترین سامانهصها در این راستا، سامانه انتقال قدرت با بینهایت نسبت دور (IVT) است که در طی دهه گذشته تکامل و توسعه زیادی یافته است .هدف اصلی این پایاننامه، بررسی امکان کاهش مصرف سوخت خودرو با تجهیز آن به سامانه IVT است .برای این منظور، یک خودروی معین انتخاب شده و در آن، سامانه IVT به صورت نظری جایگزین جعبه دنده دستی میشود .چون عملکرد سامانه IVT به صورت خودکار به وسیله واحد پایش موتور و سامانه انتقال قدرت تنظیم میشود، لذا راهکاری مد نظر است که این عملکرد را بهینه نموده و مصرف سوخت را کمینه نماید .برای دستیابی به عملکرد بهینه از دو روش استفاده شده است :در روش اول، با شناسائی متغیرهای تعیین کننده بازده خودرو، این متغیرها در هر لحظه از یک مانور معین خودرو) مانند بخشی از یک چرخه استاندارد رانندگی (به شکلی تعیین میشوند تا بازده لحظهای خودرو بهینه) بیشینه (شود .برای حل مسئله بهینهسازی از قاعده ژنتیک استفاده شده است .در روش دوم، با استخراج معادلات پویائی سامانه انتقال قدرت، متغیرهای پایش مربوط به آن در طی بازه زمانی مفروض، طوری پایش میشوند که سوخت مصرف شده کل در آن بازه زمانی، کمینه شود .برای پایش بهینه سامانه انتقال قدرت از روش برنامهریزی پویای بلمن استفاده شده است .در نهایت با استخراج معادلات پویائی سامانه انتقال قدرت با جعبه دنده دستی، مقدار سوخت مصرف شده خودرو با جعبه دنده دستی، در همان بازههای زمانی فوق محاسبه میشود .نتایج، حاکی از همخوانی بسیار خوب پاسخهای به دست آمده برای عملکرد بهینه سامانه انتقال قدرت IVT با دو روش مذکور است .از سوی دیگر با مقایسه مصرف سوخت خودرو با سامانه IVT با عملکرد بهینه شده، با مصرف سوخت خودرو با جعبه دنده دستی، شاهد کاهش چشمگیر مصرف سوخت هستیم
In the history of automotive industry, many extensive efforts have been done to design systems that make it possible to reduce the emission and increase the efficiency of the vehicles. Since the emission of pollutants is directly proportional to the fuel consumption, therefore any effort to achieve the optimum fuel consumption leads to reduced pollutants. One of the most effective systems available for reduction of fuel consumption is Infinitely variable transmission system (IVT) which has been developed considerably during the last decade.The main purpose of this thesis is investigating the feasibility of replacing the traditional manual transmission with IVT systems from the viewpoint of the fuel consumption. For this purpose in a particular vehicle, the manual gearbox is theoretically replaced with an IVT system. Since the performance of the IVT system is automatically controlled by Engine Control Unit (ECU) and Transmission Control Unit (TCU), so we are looking for a solution that optimizes the performance of the transmission and minimizes the fuel consumption. To achieve the optimum performance, two methods are used: in the first method, the variables which affect the efficiency of vehicle are identified and at any given instant of a standard driving cycle these variables are determined in such a way that the overall efficiency of the vehicle becomes maximum. The Genetic Algorithm is used to solve this optimization problem. In the second method, first, dynamic equations of transmission system are defined and then, control variables of the system are controlled so that the total fuel consumed is minimized. The Bellman?s dynamic programming method is used to optimal control of the transmission. Finally, the dynamic equations of manual transmission system are also derived and then, the fuel consumption of the vehicle equipped with manual transmission is calculated. The results show a good similarity between answers obtained for the two optimization problems of IVT system. On the other hand, comparing the fuel consumption of vehicle equipped with IVT and the vehicle with the manual transmission shows a significant reduction of fuel consumption in vehicle which is equipped with IVT