Указывается, что наиболее перспективным путем обеспечения пуска двигателя вездехода в условиях низких температур является применение в составе систем электрического пуска (СЭП) емкостных накопителей электрической энергии.

В первой главе проведен анализ путей совершенствования СЭП вездеходов и требований к параметрам источников электрической энергии для обеспечения надежного пуска двигателя в условиях низких температур окружающего воздуха, топлива, масла и охлаждающей жидкости. При анализе сделаны следующие основные выводы:

Серийные СЭП не обеспечивают холодные пуски двигателей вездеходов в диапазоне температур окружающей среды от минус 40°С до минус 20°С.

Для выполнения данного требования должна быть решена задача повышения пусковой мощности СЭП в два раза и повышение энергозапаса источника электрической энергии в полтора раза.

Серийные системы электрического пуска вездеходов обеспечивают эффективный пуск холодных двигателей при температурах топлива, масла и охлаждающей жидкости минус 40°С с "теплыми" аккумуляторными батареями, так как АБ при положительной температуре электролита отдают требуемую мощность. Поэтому одним из основных путей решения проблемы повышении пусковой мощности системы электрического пуска является предпусковой разогрев электролита аккумуляторных батарей.

Для вездеходов наиболее приемлемым является применение аккумуляторных батарей со встроенным электрообогревом. Однако предпусковой разогрев аккумуляторных батарей возможен только в стационарных условиях, так как в этом случае требуются внешний источники электрической энергии большой мощности.

Анализ работ по исследованию и совершенствованию СЭП вездеходов показал, что одним из путей решения проблемы обеспечения эффективного холодного пуска двигателей внутреннего сгорания является применение альтернативных источников электрической энергии, которые существенно превосходят по удельной мощности свинцовые стартерные АБ.

Одним из альтернативных источников электрической энергии являются молекулярные накопители электрической энергии, обладающие рядом преимуществ перед свинцовыми стартерными аккумуляторными батареями (обеспечивают повышение пусковой мощности АБ более чем в два раза; имеют стабильность отдаваемой мощности независимо от температуры окружающей среды; снимают пиковые нагрузки от стартера при совместной работе с аккумуляторными батареями, чем обеспечивается продление срока службы АБ; имеют лучшие объемно-массовые показатели; имеют высокие удельные мощностные характеристики; большой срок службы (до 15 лет); сохраняют работоспособность при низких температурах окружающей среды; не требуют технического обслуживания и ремонта в процессе эксплуатации; являются экологически чистым ИЭЭ; обеспечивают надежность пуска двигателя и снижают температуру пуска двигателя на 5°С в сравнении с АБ). В случае применения в составе СЭП МНЭ пуск двигателя вездехода возможен как от самого МНЭ, так и от МНЭ совместно с АБ.

По результатам главы делается вывод том, что для обеспечения пуска двигателя вездехода в условиях низких температур наиболее целесообразно в составе СЭП вездеходов применение МНЭ в качестве КИЭЭ.

В главе определяется цель диссертационной работы, формулируется научная задача и задачи исследования.

Во второй главе приведена методика оценки эффективности системы электрического пуска с молекулярными накопителями энергии двигателя гусеничного вездехода, математическая модель прокрутки коленчатого вала поршневого двигателя от молекулярных накопителей электрической энергии, экспериментальные исследования СЭП с молекулярными накопителями электрической энергии и оценка адекватности разработанной математической модели.

Для обобщенной оценки степени соответствия характеристик КИЭЭ техническим требованиям, предъявляемым к вспомогательным ИЭЭ, предлагается ввести векторный (многомерный) показатель эффективности W(u), который представляет собой совокупность скалярных величин

где Р(u) – частный показатель эффективности, характеризующий степень соответствия КИЭЭ предъявляемому требованию по мощности, Вт;

Е(u) – частный показатель эффективности, характеризующий степень соответствия КИЭЭ предъявляемому требованию по максимальной запасаемой энергии, Дж;

V(u) – частный показатель эффективности, характеризующий степень соответствия КИЭЭ предъявляемому требованию по объему, м3;

M(u) – частный показатель эффективности, характеризующий степень соответствия КИЭЭ предъявляемому требованию по массе, кг;

R(u) – частный показатель эффективности, характеризующий степень соответствия КИЭЭ предъявляемому требованию по ресурсу (сроку службы), годы;

С(u) – частный показатель эффективности, характеризующий степень соответствия КИЭЭ предъявляемому требованию по стоимости, руб;

u – тип КИЭЭ.

Для выработки решения о применении в составе СЭП вездеходов конкретного типа КИЭЭ целесообразно использовать критерий эффективности, в основу которого положена концепция пригодности

W(u) ? WTP, u ( U (2)

где W(u) –значение показателя эффективности конкретного типа КИЭЭ;

WTP – требуемое значение показателя эффективности вспомогательного ИЭЭ;

U – множество возможных типов вспомогательных ИЭЭ.

Учитывая, что показатель эффективности КИЭЭ, описываемый выражением (1) – векторный, а значение требуемого показателя эффективности принимается равным значению показателя эффективности штатных аккумуляторных батарей объекта, представляется целесообразным применение следующего критерия пригодности для КИЭЭ с учетом формул (1) и (2):

где Ркиээ(i) – значение мощности КИЭЭ, Вт;

Е киээ(i) – значение максимальной запасаемой энергии КИЭЭ, Дж;

V киээ(i) – значение объема КИЭЭ, м3;

М киээ(i) – значение массы КИЭЭ, кг;

R киээ(i) – значение ресурса (срока службы), годы;

Скиээ(i) – значение стоимости КИЭЭ, руб;

i – тип КИЭЭ;

u – число приемлемых типов КИЭЭ;

РАБ – значение мощности штатных АБ, Вт;

ЕАБ – значение максимальной запасаемой энергии штатных АБ, Дж;

VАБ – значение объема штатных АБ, м3;

МАБ – значение массы штатных АБ, кг;

RАБ – значение ресурса штатных АБ, годы;

САБ – значение стоимости штатных АБ, руб.

Приведен порядок определения частных показателей эффективности.