В Перми разработали новый метод определения КПД автомобиля
Коэффициент полезного действия (КПД) — это показатель эффективности машины, который выражается в процентах. По общепринятой формуле КПД определяют, как отношение полезной работы (мощности) к затраченной. Такой подход позволяет оценить эффективность системы в целом, но не дает четкого понимания о том, от каких процессов сильнее всего зависит уменьшение или увеличение коэффициента. Ученые ПНИПУ разработали собственную методику определения КПД автомобиля, которая позволяет оценить сильные и слабые стороны при его эксплуатации.
Определение коэффициента полезного действия автомобилей необходимо для того, чтобы можно было оценить, насколько эффективно работает система. Чем выше значение КПД, тем лучше энергоустановка преобразует затраченную мощность в полезную работу. Однако до сих пор неизвестно, какие показатели оказывают наибольшее влияние на это значение.
Исходя из существующей формулы определения КПД, ученые ПНИПУ предположили, что полезную работу автомобиля можно вычислить, если рассчитать интеграл развиваемого энергоустановкой крутящего момента по углу поворота колес.
Затраченной работой при этом будет изменение энергии, выделившейся при расходовании топлива. Причем такой подход работает независимо от типа двигателя, поскольку в основе расчета лежит произведение расхода топлива на его энергоемкость.
Чтобы подтвердить эту гипотезу, политехники провели эксперимент на модели полноприводного гоночного болида TuringTamiya на водородных топливных элементах. Ее установили на динамический стенд для проведения испытаний, оснащенный специальными роликами – «барабанами». К стенду подключили дополнительное оборудование и датчики для регистрации нужных параметров. Сначала ученые определили КПД установки традиционным методом, а затем своим, новым. Результаты сравнили.
Когда автомобиль находится на стенде, происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса. Последние, в свою очередь, действуют на барабаны стенда посредством сухого трения, заставляя их вращаться. В обратную сторону действует такая же сила. Эти две силы трения в итоге заставляют модель двигаться вперед.
В исследовании были выделены четыре последовательные подсистемы в конструкции болида, которые сильнее всего могут влиять на итоговый КПД системы: хранение водорода, преобразование водорода и кислорода в электроэнергию постоянного тока, электродвигатель и трансмиссия автомобиля.
КПД хранения рассчитали путем отношения изменения энергии водорода, заправленного в картридж, и водорода, затраченного на проведение эксперимента, через отношение масс «до» и «после» заправки. Так получился КПД преобразования водорода в топливном элементе. Он составил 0,055 и оказался допустимым.
Далее политехники рассмотрели дальнейшее движение электроэнергии в системе болида. Для этого им было необходимо рассмотреть КПД электродвигателя. Согласно паспорту, он равен 0,8. Механическая мощность электродвигателя затрачивается на приведение болида в движение с учетом потерь в трансмиссии (при передаче энергии от двигателя). Так КПД трансмиссии, рассчитанный по формуле, оказался равен 0,8. Экспериментальный КПД автомобиля, согласно расчетам, составил 0,52. Расхождение результатов определения КПД болида в расчетной и экспериментальной методиках составило 0,38.
«Расчетная методика оценки КПД транспортного средства основывается на параметрах, взятых из паспортных данных или рассчитанных по известным формулам. При этом она не отображает текущее техническое состояние системы, поскольку относительное расхождение расчетного и экспериментального значений КПД составило 38 процентов. Решением этой проблемы может стать разработанный нами способ», – объясняет доктор технических наук, заведующий кафедрой автомобилей и технологических машин ПНИПУ Николай Лобов.
«В результате работы мы подтвердили, что полезную работу автомобиля можно оценить не только по существующей формуле, но и в процессе испытаний на стенде с беговыми барабанами, умножив развиваемый энергоустановкой крутящий момент на угол поворота колеса автомобиля. Совместное применение нашей экспериментальной и расчетной методик позволит проанализировать вклад различных систем автомобиля в его итоговый КПД», – комментирует ассистент кафедры автомобилей и технологических машин ПНИПУ Ольга Иванова.
В дальнейшем ученые ПНИПУ планируют проводить исследования на промышленных автомобилях, чтобы иметь возможность проверять полученные результаты методом сравнения между разными транспортными средствами. Основная работа будет направлена на совершенствование методики. Статья по разработке готовится к печати и будет опубликована в журнале «Грузовик».
Telegram 
Дзен 
VK Биологи впервые составили глобальную цифровую карту подземных микоризных сетей (грибных систем, связывающих корни растений) нашей планеты. Выяснилось, что общая протяженность этих невидимых нитей составляет около 110 квадриллионов километров — эквивалентно одной десятой части звездного диска Млечного Пути. Эти скрытые структуры играют фундаментальную роль в поддержании наземных экосистем и глобальной регуляции климата.
Ученые из МФТИ, Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН и Тринити-колледжа Дублина разработали математический аппарат для описания процессов, важных для будущей магнитной памяти, спинтроники и терагерцовой физики. Предложенный теоретический метод описывает инерционную динамику намагниченности ферромагнитных наночастиц в условиях теплового шума и внешнего магнитного поля. Результаты работы позволят ускорить разработку устройств сверхбыстрой магнитной памяти и терагерцовой спинтроники.
Титан может стать одной из ведущих ресурсных баз для освоения внешней Солнечной системы. Ученые показали, что богатые запасы метана, азота и водяного льда на крупнейшей луне Сатурна теоретически позволяют производить топливо, строительные материалы и кислород прямо на месте.
Согласно американским СМИ, небольшая часть модуля МКС «Звезда» больше не будет использоваться космонавтами. Причиной якобы стала невозможность ликвидировать утечки воздуха в ней, несмотря на попытки, предпринятые «Роскосмосом» 5 июня 2026 года.
Биологи впервые составили глобальную цифровую карту подземных микоризных сетей (грибных систем, связывающих корни растений) нашей планеты. Выяснилось, что общая протяженность этих невидимых нитей составляет около 110 квадриллионов километров — эквивалентно одной десятой части звездного диска Млечного Пути. Эти скрытые структуры играют фундаментальную роль в поддержании наземных экосистем и глобальной регуляции климата.
Исследователи НИУ ВШЭ и МГУ доказали универсальный закон, описывающий время исчезновения популяций в случайной среде. Анализ эволюции ветвящихся процессов — сложных вероятностных систем — показал, что вне зависимости от изначального числа особей процесс вымирания подчиняется строгим математическим закономерностям.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно