21774

21774

استفاده از سيستم ترمزگيري كمكي الكترومغناطيسي در كنار ترمز اصطكاكي مرسوم به منظور كاهش آلايندههاي ترمزي

كارشناسي ارشد

طراحي سيستم‌هاي ديناميكي خودرو

1395

1398/8/27

دكتر سلمان ابراهيمي نژاد رفسنجاني

خودرو

در اين پايان‌نامه ابتدا ترمز اصطكاكي هيدروليكي خودروي رنو لوگان از منظر سايش و ميزان توليد ذرات جامد معلق آلاينده، بر اساس پارامترهاي سرعت، حرارت و حالت ترمزگيري ضد قفلي، مدل‌سازي و توسط نرم‌افزار آناليز المان محدود كامسول، تحليل و ميزان توليد ذرات جامد معلق طي چرخه رانندگي اروپايي جديد محاسبه‌ مي‌شود. در اين تحليل مشخص مي‌شود كه ترمز اصطكاكي در بازه‌هاي سرعتي بالا به دليل افزايش دماي لنت و ديسك ترمز، ضريب سايش لنت و عمل سايش افزايش مي‌يابد و با اعمال حالت ترمزگيري ضد قفلي ميزان سايش كمتري صورت مي‌گيرد. درنتيجه براي ترمز اصطكاكي ترمزگيري از سرعت‌هاي پايين‌تر كاركرد ترمزگيري بهتر و سايش كمتري داشته و بازه مناسب براي سيستم ترمزگيري اصطكاكي مي‌باشد. همچنين مقدار ضريب انتشار آلايندگي براي ترمز اصطكاكي برابر 24.9 ميلي‌گرم در هر كيلومتر به دست آمد. براي طراحي بهبوديافته ترمز الكترومغناطيسي با مكانيزم جريان گردابي، معادلات مربوط به گشتاور ترمزي استخراج مي‌گردد و با اعمال اثر عمق پوستي، اثر لبه، اثر حرارت و اثر ميدان دمغناطشي، مدلي براي ترمز الكترومغناطيسي ارائه مي‌شود و با شبيه‌سازي نرم‌افزاري مدل پيشنهادي، مدل بهبوديافته طراحي مي‌گردد. از تحليل ترمز الكترومغناطيسي مشخص مي‌شود كه در بازه‌هاي سرعتي بالا بيشترين گشتاور ترمزي و در سرعت‌هاي پايين كمترين گشتاور ترمزي را توليد مي‌كند لذا ترمزگيري از سرعت‌هاي بالا، بازه مناسب ترمزگيري براي ترمز الكترومغناطيسي مي‌باشد. بيشينه گشتاور ترمزي مدل بهبوديافته ترمز الكترومغناطيسي 2025 نيوتون‌متر به دست آمد. با تحليل ترمز اصطكاكي و ترمز الكترومغناطيسي مشخص مي‌گردد كه اين دو سيستم ترمزگيري مكمل همديگرند لذا براي سيستم ترمزگيري تركيبي الگوريتمي ‌ارائه مي‌شود كه طي عمل ترمزگيري ابتدا ترمز الكترومغناطيسي در بازه‌هاي سرعتي بالا گشتار ترمزي اعمال كرده و سرعت را تا حدي پايين مي‌آورد و سپس براي ادامه كاهش سرعت و توقف خودرو، ترمز اصطكاكي گشتاور ترمزي اعمال مي‌كند. با بررسي مقدار انرژي الكتريكي مصرفي ترمز الكترومغناطيسي و ترمز الكتروهيدروليكي در بازه‌هاي ترمزگيري سيكل رانندگي و با توجه به توان الكتريكي باتري خودرو، مشخص مي‌شود كه 3 درصد از ظرفيت باتري كاهش مي‌يابد و با توجه به كاهش دخالت ترمز اصطكاكي، سايش و توليد مواد آلاينده‌ در ترمز تركيبي نسبت به ترمز اصطكاكي مستقل طي ترمزگيري تحت چرخه رانندگي اروپايي جديد 26 درصد كاهش مي‌يابد.

1398/12/09

Using Auxiliary Electromagnetic Braking System in Addition to the Conventional Friction Brake for Brake Emissions Reduction

3/2/2021 12:00:00 AM

In this thesis, first, the Hydraulic Friction Braking System of Renault Logan is modeled for brake wear according to rotor velocity, rotor-pad temperature and anti-lock braking mode parameters and then analyzed by finite element analysis software under NEDC driving cycle and worn mass of pad is calculated and the emission factor was obtained 24.9 mg/km. The analysis shows that friction brake at high speed intervals due to increase in temperature of the pad and disc brake and rounds per time, the wear coefficient of pad and following that the wear operation increases and less wear is achieved by applying anti-lock braking mode. As a result, friction braking system at braking from lower speeds have better braking performance and less wear hence it is the optimal interval for hydraulic friction braking system. The emission factor of friction brake was obtained 24.9 mg / km. For improved design of electromagnetic brake with eddy current mechanism, the brake torque equations are extracted and a new model for electromagnetic brake is presented by applying skin depth effect, edge effect, heat effect and demagnetization field effect. Electromagnetic brake analysis shows that braking from high speeds produces the highest braking torque and the lowest braking torque at low speeds. The maximum braking torque of the improved electromagnetic brake model was 2025 Nm. By analyzing the friction brake and the electromagnetic brake, it is determined that these two braking systems complement each other, thus for Combined braking system an algorithm proposed that first deploys electromagnetic braking at high speed intervals and reduces speed, When speed reduced to a certain lower level and if barking demand resumes to slow down and stop the car the algorithm will deploy friction brake. By examining the amount of electrical energy consumed by the electromagnetic brake and the electrohydraulic brake during the braking periods of the NEDC drive cycle and considering the electric power of the car battery, it was found that the battery charge was reduced by 3% and due to the reduced interference of friction brake, wear and pollutant production by combined brake system decreased by 26% compared to the independent friction brake during driving under the NEDC cycle.