تحقیقات موتور
سال:1399 | دوره:- | شماره:58 |تعداد مقالات:6

خودروهای دورگه نقش روز افزونی در کاهش مصرف سوخت شهرهای با حجم آمد و شد سنگین پیدا کرده اند. راهکار مدیریتی خودرو و ظرفیت انباره برقی نقش اصلی در مصرف سوخت خودروهای دورگه دارد. خودروی دورگه رانا به صورت نمونه توسط شرکت تحقیق، طراحی و تولید موتور ایران خودرو ساخته و رونمایی شده است. در پژوهش حاضر، ظرفیت بهینه انباره برقی و مجموعه تولید توان با استفاده از داده های آزمایشگاهی خودرو در شهر تهران ارایه شده است. با کوچک شدن انباره برقی، ضمن کاهش وزن مجموعه امکان تعویض راحت و سریع آن فراهم می شود. شایان ذکر است که با کوچک شدن انباره برقی، هزینه اولیه خودرو کاهش یافته و مصرف سوخت خودرویی نیز به دلیل بهبود ضرایب دنده خلاص و وزن خودرو کاهش شدیدی خواهد داشت. روش انتگرال گیری مستقیم از داده های تجربی به منظور محاسبه ظرفیت مجموعه تولید توان و انباره برقی استفاده شده است. مولفه های شیب روی و عملکرد رانندگی خودرو در چرخه های مختلف به منظور صحت مجموعه تولید توان محاسبه شده، بررسی شد.

در دنیای امروز آلودگی های محیط زیستی روز به روز در حال افزایش است و این امر به خصوص در جوامع شهری به دلیل تمرکز جمعیت و رشد روزافزون تقاضا برای سوخت های سنگواره ای با شدت بیشتری روبرو شده است. در کشور ایران آلودگی هوا در شهرهای بزرگ تبدیل به امری مخاطره انگیز شده است. حجم بالای مصرف سوخت های سنگواره ای توسط خودروهای سواری از دلایل اصلی آلودگی هوا برشمرده می شود. بهره گیری از فناوری های نوین در قوای محرکه خودروها، همانند کشورهای توسعه یافته دنیا، امری اجتناب ناپذیر است و در همین راستا ضروریت تحقیق و پژوهش در این زمینه قابل استناد است. خودروهایی با پیشرانه برقی که به اصطلاح خودروهای بی آلاینده نیز خوانده می شوند از رهیافت هایی است که امروزه مورد توجه قرار گرفته اند. در این مقاله مشخصات خودروی دورگه شرکت ایپکو به عنوان اولین خودروی دورگه در ایران معرفی و نتایج حاصل از آزمون استاندارد آلایندگی درچرخه اروپا با این خودرو ارایه می گردد. مصرف انرژی خودرو و مصرف سوخت آن درچرخه استاندارد اروپا به ترتیب 12. 5 کیلووات ساعت بر صد کیلومتر و 3. 3 لیتر بر صد کیلومتر است.

در این مقاله، داغ شدن انباره های لیتیوم-یون در هنگام تخلیه به صورت تجربی و با شبیه سازی عددی بررسی شد و نحوه خنک کاری آنها با استفاده از نانوسیال های آب-آلومینا، آب-اکسید مس و آب-طلا با کمک شبیه سازی عددی مطالعه گردید. انباره مورد نظر با روش CFD شبیه سازی و خنک کاری آن با نانوسیالات در مقایسه با سیال آب و هوا انجام شد. نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از نانوسیال ها تاثیر بسیار زیادی در خنک کاری انباره ها دارد، به نحوی که در شرایط یکسان دمای مجموعه انباره ها با نرخ تخلیه c5 و با استفاده از نانو سیال آب-آلومینا پس از 300 ثانیه تخلیه به 305. 31 کلوین رسید. همچنین دمای متوسط انباره ها در خنک کاری با نانوسیال آب-اکسید مس به 307. 9 کلوین و نانو سیال آب-طلا به 301. 14 کلوین رسید. درحالی که با استفاده از سیال هوا برای خنک کاری، دمای مجموعه حدود 360 کلوین و با استفاده از سیال آب برای خنک کاری دمای متوسط انباره ها حدود 313 کلوین محاسبه شد. نتایج این مقاله تایید می کند که انباره های لیتیوم-یونی در دمای گرمتر از 60 درجه سلسیوس خود به خود تخلیه می شوند. نتایج نشان داد که در روش خنک کاری با هوا، مقدار تخلیه انباره ها به %61. 5 رسید و این در حالی است که با استفاده از سایر خنک کننده ها (آب، آب-اکسید مس و آب-آلومینا) این مقدار به %57 و تحت خنک کاری با نوسیال آب-طلا به % 53 رسید.

با توجه به بحران آلودگی هوا و افزایش گازهای گلخانه ای، استانداردهای آلایندگی به مرور سختگیرانه تر می شوند و از طرفی کاهش مصرف سوخت های تجدیدناپذیر از اهداف اصلی صنایع خودروسازی در جهان به حساب می آید. یکی از پاسخ ها به این مساله، استفاده از پیشران برقی در کنار پیشران احتراق داخلی است. در سال های اخیر خودروهای دونیرو برقی (HEV) با طراحی های متفاوت روانه بازار شده اند. در این بین با توجه به محدودیت ها و هزینه گرانی که این خودرو ها با آن مواجه اند، پیشران های نیم دونیرو (MHEV) از انتخاب های اصلی خودروسازان محسوب می گردند. دلیل این انتخاب، تاثیرگذاری مقبول نسبت به هزینه ارزان آن، به سبب تغییرات کم در قوای محرکه تک نیرو و قطعات، به همراه قابلیت اطمینان آن است. این پژوهش به بررسی کاهش مصرف سوخت به سبب پیاده سازی سامانه نیم دونیرو 48 ولت در یک خودرو تک نیرو با پیشران احتراق داخلی می پردازد. به همین منظور، الگو کامل خودرو تک نیرو و نیم دونیرو با استفاده از بسته نرم افزاری GT-SUITE شبیه سازی شد و مصرف سوخت طی دو چرخه رانندگی NEDC و WLTC مورد مطالعه قرار گرفت. براساس نتایج، استفاده از سامانه نیم دونیرو باعث کاهش مصرف سوخت 5% و 9% به ترتیب در دو چرخه WLTC و NEDC شده است. با همکاری خودروسازان و کسب مشخصات کامل خودرو، می توان ارزیابی دقیق تری از عملکرد خودرو بدست آورد. همچنین می توان با بهینه سازی روش مهار، بازده مصرف سوخت را افزایش داد.

در حالی که کاهش آلاینده های کربنی و مصرف انرژی سوخت های سنگواره ای به یکی از اصلی ترین دغدغه های محیط زیستی و اقتصادی موجود در جهان تبدیل شده، استفاده از خودروهای برقی جدی تر از همیشه در دستور کار تولید کنندگان و طراحان بزرگ صنعت خودرو قرار گرفته است. پژوهش های بسیاری نیز در زمینه موضوع خنک کاری موتور برقی در حال انجام است. افت های مختلف الکترومغناطیسی و مکانیکی موجود در موتور مانند چشمه گرمایی عمل کرده و در صورتی که به نحو مناسبی توسط سامانه خنک کاری دفع نشوند، زمینه ساز افت عملکرد و در نهایت فرسودگی زودتر از موعد موتور خواهند شد. به همین منظور در پژوهش پیش رو، طرح موتور برقی بدون جاروبک آهنربای دایم خودروی نیسان LEAF، در نرم افزار Motor-CAD تشکیل شده و پس از شبیه سازی افت های مختلف موجود در آن با اجرای شبیه سازی های مختلف دوبعدی و سه بعدی با روش اجزاء محدود، با استفاده از چهار چرخه رانندگی مشهور استاندارد و متمایز از دیدگاه عملکرد سامانه خنک کاری و نقاط بحرانی دمایی مورد موشکافی قرار گرفته است. پس از اجرای این شبیه سازی ها مشخص شد تفاوت در الگوی رانندگی می تواند زمینه ساز ایجاد تغییر در رفتار گرمایی موتوربرقی شود. این تغییر رفتاری ممکن است حتی منجر به جابجایی نقطه بحرانی یا داغ ترین نقطه موتور شود. به جز بحث مقدار عددی دمای بیشینه ثبت شده، از دیدگاه مدت زمان بحرانی بودن نقاط مختلف نیز رفتار متفاوتی متناسب با چرخه رانندگی مدنظر در نتایج شبیه سازی ها به چشم می خورد. بنابراین نوآوری اصلی این پژوهش ضرورت توجه به الگوهای رانندگی در طراحی یک سامانه خنک کاری مناسب و بهینه برای موتور برقی با کاربرد محرکه خودرو است.

در هنگام رانندگی و ترمزکردن انرژی زیادی برای نگه داشتن خودرو هدر می رود؛ به خصوص در مناطق شهری که خودرو مدام حرکت کرده و باز می ایستد. می توان این انرژی را که توسط لنت های ترمز هدر می رود در انباره خودرو ذخیره نمود. در خودروهای دورگه و برقی می توان از ترمز بازیاب در کنار ترمز مکانیکی استفاده کرد که هنگام ترمز کردن بتوان مقداری از انرژی ترمز را بازیابی نمود. هدف از این مقاله بررسی زمان مناسب برای استفاده از ترمز بازیاب، مقدار انرژی قابل بازیابی بر حسب سرعت خودرو، قدرت ترمز و نرخ کاهش سرعت خودرو، مقدار انرژی ترمز در محورهای جلو و عقب، بررسی قدرت ترمز برای رفع دو نیاز تامین نیروی ترمز مورد نیاز و عدم قفل شدن چرخ ها (لیز نخوردن چرخ ها) و بررسی دو سامانه ترمز ترکیبی موازی و کاملا مهار شده است. بدین منظور از یک خودروی دورگه دنا استفاده شد و مقدار انرژی بازیابی شده طی چرخه رانندگی اروپا و شهر تهران محاسبه و با هم مقایسه شدند. نتایج تحقیق حاکی از اثر قابل توجه و کارا بودن استفاده از سامانه ترمز بازیاب به منظور بهره برداری از انرژی ناشی از ترمزگیری و در نتیجه کاهش مصرف انرژی برای خودروهای دورگه در رانندگی شهر تهران است.