Статья: Формирование комплексной математической модели системы низкого давления топлива, разработка и верификация её компонентов для автомобилей с бензиновыми двигателями на интегрированной программной платформе Simcenter AMESim (2026)

Введение (постановка задачи и актуальность). Мировые тенденции снижения вредных выбросов, повышения экологичности при производстве, эксплуатации и утилизации техники, инженерных систем, в том числе энергоустановок, использующих ископаемое топливо, требуют непрерывного повышения не только культуры производства, но и развития новых методов и технологий, позволяющих более полно использовать доступные ресурсы и вырабатываемую энергию. К ним относится переход от традиционных источников энергии на колёсном безрельсовом транспорте к комбинированным или чисто электрическим. Наибольшее распространение комбинированные энергоустановки (КЭУ) получили на автомобильном транспорте, а на мотоциклах КЭУ практически не используются.

Цель исследования – провести анализ мирового опыта по разработке мотоциклов с КЭУ, разработать математическую модель и показать перспективы использования КЭУ на двухколёсных транспортных средствах – мотоциклах – с точки зрения снижения удельного расхода топлива при одновременном сохранении динамических характеристик.

Методология и методы. Обоснованность и достоверность представленных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается использованием строгого математического аппарата механики и термодинамики, научно обоснованных теоретических предпосылок при составлении и реализации математической модели.

Результаты и научная новизна. В статье представлены научно обоснованные выводы о целесообразности и перспективности использования электропривода в комбинации с традиционным двигателем внутреннего сгорания на мотоциклах.

Практическая значимость. В статье показано, как рациональный выбор конструктивной схемы силового агрегата позволяет обеспечить положительный экономический и экологический эффект с точки зрения объёма ежегодно сжигаемого ископаемого топлива.

Введение (постановка задачи и актуальность). В автомобилестроении дизайн выступает одним из определяющих факторов, влияющих на конкурентоспособность продукции. В этой связи разработчиками осуществляется непрерывный поиск эффективных методов оптимизации процесса дизайн-проектирования. В настоящее время прилагаются активные усилия по внедрению в дизайн-проектирование технологий искусственного интеллекта (ИИ), открывающих новые возможности для разработчиков и существенно повышающих их производительность. Так как одним из самых ресурсоёмких этапов процесса создания автомобильного дизайна является трёхмерное моделирование, актуальным становится поиск путей использования возможностей ИИ для повышения автоматизации данного вида работ. Для поиска способов оптимизации данного этапа целесообразно проанализировать современные методы 3D-моделирования на базе ИИ, провести обзор нейросетевых программных инструментов для генерации 3D-моделей, протестировать наиболее востребованные из них, выполнить сравнительную оценку качества и детализации сгенерированных моделей, оценить перспективы и сформулировать практические рекомендации по интеграции ИИ в процесс разработки автомобильного дизайна на этапе создания цифровых трёхмерных моделей.

Цель исследования – анализ современных методов и возможностей ИИ для автоматизированной генерации 3D-моделей экстерьера автомобилей, а также определение перспектив их практического применения в промышленном дизайн-проектировании.

Методология и методы. Использованы методы анализа и систематизации результатов исследований в области применения технологий ИИ в 3D-моделировании; проведена апробация их применения для генерации трёхмерных моделей автомобилей методом компьютерного моделирования с использованием технологий ИИ на основе рассмотренных подходов.

Результаты и научная новизна. В работе представлен обзор и анализ современных методов реконструкции трёхмерных поверхностей, а также программных средств для генерации цифровых 3D-моделей, функционирующих на основе технологий ИИ. Особое внимание уделено процессу автоматизированного построения цифровых трёхмерных моделей автомобильных объектов по одному или нескольким двумерным изображениям с использованием нейронных сетей. Приведены примеры практического применения различных архитектур нейронных сетей на этапе трёхмерного моделирования. Выявлены и ключевые функциональные возможности генерации трёхмерных моделей в нейронных сетях, а также определены основные преимущества и ограничения данного подхода при его использовании в сфере автомобильного дизайн-проектирования. Научная новизна данного исследования заключается в разработке и апробации нового подхода, предусматривающего использование нейросетевых методов реконструкции 3D-моделей по одному или нескольким двумерным изображениям в процессе дизайн-проектирования автомобилей, а также в определении подходов для оценки точности нейросетевой генерации.

Практическая значимость. Применение в дизайн-проектировании нейросетевых методов реконструкции 3D-моделей обеспечивает автоматизацию процесса трёхмерного моделирования, позволяет упростить анализ и визуализацию формы проектируемых автомобилей, а также ускорить процесс создания CAD-моделей. В данном исследовании представлены результаты применения нейронных сетей при генерировании CAD-моделей электрического родстера и грузового электромобиля, а также сравнение и оценка полученных результатов в виде численных значений.

Введение (постановка задачи и актуальность). В условиях стремительного развития электромобильной индустрии и увеличения спроса на экологически чистые транспортные средства вопросы эффективности и надёжности тяговых батарей становятся всё более актуальными. Одним из ключевых факторов, влияющих на долговечность и производительность батарей, является их рабочая температура. Система термостатирования тяговых батарей электромобилей позволяет поддерживать оптимальную температуру, что способствует увеличению срока службы, повышению энергоэффективности и обеспечению безопасности эксплуатации электромобилей.

Цель работы – исследование конструкций и параметров систем термостатирования тяговых батарей электромобилей, а также анализ влияния формы каналов, количества каналов, расположения входов и выходов и других факторов на эффективность системы термостатирования, использующих различные форм-факторы ячеек.

Методология и методы. В рамках исследования проведён обзор научных работ, посвящённых различным методам и технологиям, применяемым для поддержания оптимальной температуры батарей. Анализируются существующие подходы к термостатированию, их преимущества и недостатки, а также возможности для улучшения.

Результаты и научная новизна. В результате исследования были определены параметры тепло- обменников, которые позволяют повысить эффективность работы системы термостатирования тяговой аккумуляторной батареи электромобиля. Учтены различные форм-факторы ячеек батареи, что позволило выявить оптимальные конструктивные решения для разных типов батарей.

Практическая значимость. Полученные результаты предоставляют информацию о том, какой тип теплообменника необходимо устанавливать для снижения потерь энергии при отводе тепла от тяговой батареи электромобиля. Это позволит оптимизировать системы термостатирования, повысить их надёжность и долговечность, а также снизить эксплуатационные затраты.

Введение (постановка задачи и актуальность). Создание отечественной методики оценки безопасности мотоциклов требует использования валидированных конечно-элементных моделей (КЭМ), что позволяет заменить часть дорогостоящих физических испытаний на виртуальные. Одним из этапов создания такой модели является её верификация по экспериментальным данным при статическом падении.

Цель исследования – разработка и валидация КЭМ мотоцикла по сценарию статического падения с целью её последующего применения в исследованиях безопасности, включая моделирование краш-испытаний.

Методология и методы. Расчётная модель мотоцикла была рассчитана в программе LS-DYNA. Валидация проводилась на основе экспериментальных данных, полученных при опрокидывании мотоцикла из вертикального положения с фиксацией ускорений в трёх контрольных точках. Для ускорения расчётов также рассмотрен сценарий падения от момента касания подножкой опорной поверхности.

Результаты и научная новизна. Полученная КЭМ мотоцикла воспроизводит основные характеристики движения при падении и демонстрирует визуальную сходимость с экспериментом. Предложена упрощённая схема расчёта с сохранением корректности результатов, что позволяет существенно снизить трудозатраты при последующей валидации.

Практическая значимость. Разработанная модель может использоваться в качестве основы для построения отечественных методик испытаний мотоциклов. Её применение позволит проводить оценку безопасности без необходимости выполнения полного комплекса натурных краш-испытаний.

Введение (постановка задачи и актуальность). При всех существующих требованиях к показателям передней обзорности, таких как расположение нормативных зон на поверхности лобового стекла, степень их очистки, углы не просматриваемых зон, создаваемых стойками переднего окна, критерии очистки стекла от обледенения и запотевания, правила омыва лобового стекла нет требований к качеству его очистки.

Цель работы – разработка методологии, методов и требований оценки качества очистки автомобильных стёкол.

Методология и методы. Основы методологии и методов проведения испытаний основаны на следующих нормативных документах, регламентирующих показатели передней обзорности: ГОСТ 33988-2016 «Автомобильные транспортные средства. Обзорность с места водителя. Технические требования и методы испытаний», ГОСТ 33992-2016 «Автомобили легковые. Системы очистки ветрового стекла от обледенения и запотевания. Технические требования и методы испытаний» и ГОСТ 33993-2016 «Автомобили легковые. Системы очистки и омывания ветрового стекла. Технические требования и методы испытаний».

Результаты и научная новизна. Определены оптимальная методология, методы и технические средства, позволяющие проводить испытания и оценку качества очистки автомобильных стёкол.

Практическая значимость. Полученные результаты являются первым этапом подготовки к разработке нормативного документа, регламентирующего качество очистки автомобильных стёкол.

Введение (постановка задачи и актуальность). Подушки безопасности – важнейший элемент пассивной безопасности автомобиля, обеспечивающий защиту водителя и пассажиров при столкновении. Физико-механические параметры как самой подушки безопасности, так и процесса её функционирования составляют коммерческую тайну производителей и, как правило, не публикуются в открытых источниках. В связи с этим совершенствование и последующая верификация математической модели данного процесса представляют собой актуальную научно-практическую задачу.

Цель исследования – совершенствование математической модели процесса функционирования фронтальной водительской подушки безопасности легкового автомобиля, обоснование выбора её физико-механических параметров и кривой газового расхода, а также экспериментальная верификация предлагаемых подходов.

Методология и методы исследования базируются на классических теориях газодинамики и прочности, а также на применении метода корпускулярных частиц для моделирования потока газа внутри мешка подушки безопасности. В соответствии с алгоритмом надувание подушки безопасности происходит под действием потока частиц сферической формы, которые по своей сути являются ансамблями множества реальных молекул газа. Моделирование материала тканевой оболочки реализовано на основе концепции многослойного ортотропного материала, что позволяет учесть деформацию при растяжении в процессе увеличения объёма подушки безопасности.

Результаты и научная новизна. Проведённые работы заключаются в усовершенствовании математической модели процесса функционирования фронтальной водительской подушки безопасности легкового автомобиля, экспериментально-теоретическом подборе кривой газового расхода и определении механических параметров для модели многослойного ортотропного материала ткани мешка.

Практическая значимость. Полученные экспериментальным методом параметры работы подушки безопасности и верифицированная математическая модель на основе натурного эксперимента позволяют в дальнейшем интегрировать её в конечно-элементные модели автомобиля.

Введение (постановка задачи и актуальность). В статье рассмотрен вопрос сравнения затрат на восполнение энергоносителя при эксплуатации автомобилей с различными силовыми установками при использовании в службе доставки торговых площадок.

Цель исследования – определить затраты на преодоление установленного маршрута автомобилями с различными типами силовых установок.

Методология и методы. При проведении исследования использован метод сравнительных испытаний для нескольких автомобилей. Количество электроэнергии или топлива, потраченное на преодоление тестового маршрута, пересчитано в денежном эквиваленте.

Результаты и научная новизна. Авторы на практике доказали возможность использования измерительного комплекса Dewesoft SIRIUS High Speed для определения количества израсходованной электроэнергии. Также была разработана методика сравнительных испытаний автомобилей с различными типами силовых установок и определена зависимость стоимости доставки груза электромобилем от способа зарядки. В результате было установлено, что стоимость зарядки электромобиля с помощью переменного тока для прохождения разработанного испытательного цикла значительно меньше стоимости топлива, необходимого для преодоления того же цикла автомобилем с двигателем внутреннего сгорания. Стоимость доставки груза автомобилем с гибридной силовой установкой и электромобилем сопоставима, если последний использовал зарядку постоянным током.

Практическая значимость. На практике доказана возможность использования диагностического комплекса Dewesoft SIRIUS High Speed для замеров потраченной электроэнергии на любых маршрутах для различных электромобилей. Оценена экономическая целесообразность доставки грузов автомобилями с различными силовыми установками.

Введение (постановка задачи и актуальность). Одним из способов повышения подвижности гусеничных машин является применение электромеханических трансмиссий, позволяющих обеспечить бесступенчатый разгон и поворот транспортного средства. Известно большое количество исследований, направленных на выбор рациональных конструктивных схем электромеханических трансмиссий гусеничных машин с тем, чтобы наиболее полно использовать мощность тяговых электромашин, не приводя к переразмериванию габаритов и массы трансмиссии. Одним из направлений обеспечения максимальной эффективности использования установленных на борту гусеничной машины электромашин является использование трёхпоточного механизма передачи и поворота.

Цель исследования – повышение подвижности гусеничных машин с трёхпоточной электромеханической трансмиссией путём научно обоснованного выбора её рациональных параметров.

Методология и методы. Разработанный метод определения рациональных параметров трёхпоточной электромеханической трансмиссии базируется на классической теории движения гусеничных машин, а также на применении методов многопараметрической оптимизации. Предлагаемый подход основан на формировании режимов движения гусеничной машины, определяющих подвижность, а также на выборе рациональной схемы трансмиссии, обеспечивающей возможность реализации указанных режимов при минимальной установочной мощности используемых электромашин, то есть при минимальных габаритных размерах и массе электропривода. Наличие трёх потоков мощности (трёх электромашин) приводит к широкой вариативности в определении параметров привода, для рационального выбора которых используется метод оптимизации – генетический алгоритм.

Результаты и научная новизна заключаются в предложенном методе определения рациональных параметров трёхпоточной электромеханической трансмиссии гусеничной машины, позволяющем минимизировать габаритные размеры и массу привода при обеспечении заданной подвижности. В результате апробации указанного метода получены параметры трёхпоточной электромеханической трансмиссии для гусеничной машины массой 16 т.

Практическая значимость заключается в полученных рекомендациях и программной реализации разработанного метода определения рациональных параметров трёхпоточных электромеханических трансмиссий гусеничных машин, обеспечивающих минимальную суммарную установочную мощность электромашин при достижении заданного уровня подвижности.

Введение (постановка задачи и актуальность). Кроме токсичных веществ, образующихся при сгорании топлива в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), автомобиль генерирует значительное количество углеводородов в виде паров топлива, формирующихся в результате испарения из топливного бака и компонентов топливной системы. В настоящее время расширяется распространение комбинированных энергетических установок, в первую очередь в подключаемых гибридных автомобилях – PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), серийное производство которых организовано большинством современных автопроизводителей. Принципиальным отличием PHEV от стандартного гибридного автомобиля является наличие аккумуляторной батареи повышенной ёмкости, что позволяет длительное время работать только на электроприводе с заглушенным ДВС; при этом продувка адсорбера не осуществляется. Поэтому актуальными являются изучение процессов генерации испарений и нахождение решений по их минимизации.

Цель исследования – разработать подходы к формированию оптимальной стратегии и алгоритмов пошаговой детерминации функционирования клапана изоляции топливного бака с определением оптимальных начала и количества шагов открытия.

Методология и методы. В работе использовано сочетание аналитических методов классической термодинамики.

Результаты и научная новизна. Установлено, что переход от организации загрузки адсорбера с открытым паровым пространством к парообразованию в пространстве постоянного объёма позволяет значительно уменьшить количество углеводородов, поступающих в адсорбер. Показано, что для оптимизации процесса функционирования системы улавливания топливных испарений необходимо обеспечить достижение максимального давления смеси при возможно большей температуре. При этом будет отсрочена первая загрузка адсорбера и максимальное количество углеводородов будет накапливаться в баке в газовой фазе.

Практическая значимость. Полученные зависимости позволяют формировать оптимальные алгоритмы управления загрузкой адсорбера, варьируя в зависимости от свойств топлива и объёма парового пространства глубину сброса давления при последовательных шагах загрузки адсорбера и температурных интервалов между ними. Показано, что превентивный сброс давления топливновоздушной смеси с её деаэрацией, в результате которой из парового пространства удаляется часть массы воздуха, позволяет ощутимо (на четверть) расширить температурный диапазон функционирования без раскрытия парового пространства.

Введение (постановка задачи и актуальность). Важной задачей улучшения эксплуатационных показателей двигателей внутреннего сгорания (ДВС) остаётся повышение срока работоспособности цилиндро-поршневой группы при увеличении периодичности технического обслуживания (ТО) и снижении выбросов твёрдых частиц менее 5–10 мкм с картерными газами, в которых содержатся особо опасные для здоровья канцерогенные соединения в виде полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), вызывающие, по заключению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), онкологические заболевания городского населения.

Цель работы – исследовать влияние величины ПАУ в картерных газах на старение моторного масла, определяющее длительность работоспособности масел и деталей цилиндро-поршневой группы ДВС.

Методология и методы. Измерение содержания ПАУ в составе моторных масел, отработавших повышенный срок, при значительном увеличении периодичности ТО.

Результаты и научная новизна. В результате проведённых специальных исследований моторных масел, отработавших в четырёх автомобилях КамАЗ большие пробеги и подвергавшиеся влиянию картерных газов, было зафиксировано значительное увеличение в составе моторных масел количества ПАУ, опасных для здоровья и повышающих старение масла.

Практическая значимость. На основании полученных результатов исследований предложен метод, включающий проведение после очистки картерных газов в сепараторе обязательной утилизации конденсированных паров моторных масел в отдельную ёмкость, а не возвращение данных паров обратно в масляный бак ДВС.

Введение (постановка задачи и актуальность). В настоящее время наблюдается тенденция по постепенному увеличению числа эксплуатируемых электромобилей, и это поддерживается на государственном уровне. Одновременно остро стоит вопрос повышения энергоэффективности и безопасности электромобилей, и поиск путей решения данной проблемы является весьма актуальным.

Цель исследования – повышение энергоэффективности и безопасности электромобилей путём использования мехатронных приводов в системах рулевого и тормозного управления.

Методология и методы. В данном исследовании использовался метод поиска информации в области повышения энергоэффективности и безопасности транспортных средств с её последующим анализом и синтезом.

Результаты и научная новизна. Научная новизна исследования заключается в формулировке актуальной проблемы и предложенных путях её решения. В исследовании на основе собранной и обобщённой информации по направлениям развития электромобилей в части систем рулевого и тормозного управления сформулирована актуальная проблема повышения их энергоэффективности и безопасности. В исследовании впервые установлена обоснованная взаимосвязь повышения энергоэффективности и безопасности электромобилей с использованием мехатронных приводов в системах управления движением, являющихся частным случаем концепции полностью электрифицированного автомобиля.

Практическая значимость. Исследование направлено на повышение энергоэффективности и безопасности электромобилей. Практические и подтверждённые результаты будут получены в рамках продолжения исследований и решения поставленных в данном исследовании задач.