Utafiti huu unapendekeza mkakati mpya wa udhibiti wa kasi thabiti na torati inayobadilika ili kuboresha usimamizi wa nishati katika lori la dampo la umeme la tani 25 lenye kiongeza masafa kinachojumuisha injini ya methanoli M100 na jenereta. Mbinu hii inalenga kupunguza mizunguko ya kina zaidi ya kuchaji–kutokwa kwa betri ya kuvuta inayosababishwa na udhibiti wa nguvu thabiti, pamoja na mabadiliko ya mara kwa mara ya kasi ya injini ya kiongeza masafa yanayotokea katika udhibiti wa kufuatilia nguvu. Mfumo uliopendekezwa hufuata mahitaji ya nguvu kati ya 70–130 kW kwa kubadilisha torati katika kasi tatu zilizochaguliwa za injini; 50 kW na 150 kW hutumiwa kama sehemu tofauti za uendeshaji wa kudumu. Katika usimulizi wa pamoja wa AVL Cruise na MATLAB R2022b/Simulink kwa mzunguko wa CHTC-D, matumizi ya methanoli yalikokotolewa kuwa 62,89 L/100 km kwa mkakati wa nguvu thabiti, 64,49 L/100 km kwa mkakati wa kufuatilia nguvu, na 62,53 L/100 km kwa mkakati uliopendekezwa wa kasi thabiti–torati inayobadilika. Mkakati uliopendekezwa ulitoa matumizi ya chini zaidi katika masharti haya ya usimulizi; hata hivyo, matokeo hayakutokana na jaribio la barabarani la gari halisi, bali na usimulizi wa gari ulioungwa mkono na data za maabara.

Wazo kuu la kihandisi la utafiti ni kutumia maeneo mahususi yenye ufanisi ya kasi ya injini badala ya kubadilisha kasi ya injini kwa mfululizo katika wigo mpana ili kubadilisha nguvu ya kiongeza masafa, na kisha kuzalisha nguvu inayohitajika kwa kubadilisha torati ya jenereta–injini ndani ya eneo hilo hilo la kasi. Watafiti walibainisha maeneo ya uendeshaji ya 1150 r/min kwa 70–90 kW, 1250 r/min kwa 90–110 kW, na 1350 r/min kwa 110–130 kW. Mfumo pia una sehemu za uendeshaji wa kudumu za 900 r/min kwa kiwango cha chini cha 50 kW na 1575 r/min kwa kiwango cha juu cha 150 kW.

Katika mzunguko wa CHTC-D, baada ya kiongeza masafa kuwashwa kwa mkakati uliopendekezwa, hali ya chaji ya betri (State of Charge, SOC) iliwekwa takribani kati ya %55,5–60,1 na SOC ya %59,8 ilipatikana mwishoni mwa usimulizi. Kulingana na hesabu za watafiti, kwa tanki la methanoli la 300 L, masafa ya kuendesha yaliyokadiriwa ni 480 km, ambayo ni zaidi ya 477 km iliyokokotolewa kwa udhibiti wa nguvu thabiti na 465 km kwa udhibiti wa kufuatilia nguvu.

Maana yake kwa Türkiye: Utafiti huu ulifanywa kwa msingi wa kiongeza masafa cha methanoli M100 kilichotengenezwa China, mzunguko wa majaribio wa magari mazito ya kibiashara wa China, na masharti ya gari/mafuta nchini China. Kwa hiyo, matokeo ya matumizi ya 62,53 L/100 km, masafa ya 480 km au gharama ya mafuta hayawezi kuhamishwa moja kwa moja kwa lori la dampo nchini Türkiye. Ikiwa mfumo kama huo utatathminiwa Türkiye, ni lazima uthibitishwe upya kwa sifa na bei za mafuta, kanuni za utoaji hewa na magari, mizunguko ya kazi ya lori, miinuko ya barabara, profaili za mizigo, sifa za betri na hali za ndani za uendeshaji.

Tatizo kuu la utafiti ni nini?

Katika malori ya dampo ya umeme yenye kiongeza masafa, injini ya mwako wa ndani haiendeshi magurudumu moja kwa moja kwa njia ya kimitambo. Kiongeza masafa kinachoundwa na injini na jenereta huzalisha umeme; nishati inayozalishwa hutumwa kwa mota ya kuvuta au betri ya nguvu. Muundo huu huongeza masafa yenye kikomo ya gari zito la kibiashara linalotumia umeme pekee, lakini pia huipa mfumo wa usimamizi wa nishati jukumu muhimu: ni lazima iamuliwe kwa usahihi kikundi cha injini–jenereta kitafanya kazi lini, kwa nguvu gani na kwa kasi gani ya mzunguko.

Watafiti walilenga hasara tofauti za mbinu mbili zinazotumika sana. Katika udhibiti wa nguvu thabiti kiongeza masafa kinapoanza kufanya kazi huendelea kuzalisha katika sehemu ya nguvu yenye ufanisi mkubwa iliyowekwa mapema. Hata kama gari linahitaji nguvu ndogo kwa wakati huo, umeme wa ziada hutumwa kwenye betri, hivyo kina cha kuchaji–kutokwa kwa betri kinaweza kuongezeka. Katika udhibiti wa kufuatilia nguvu kiongeza masafa hufuata kwa karibu zaidi mahitaji ya nguvu ya papo hapo ya gari; hata hivyo, ili kufanya hivyo, kasi ya injini inaweza kubadilika mara kwa mara kati ya 900–1575 r/min.

Mbinu ya tatu iliyopendekezwa katika utafiti inaweka mwafaka wa kihandisi kati ya tabia hizi mbili: kuweka kasi ya kiongeza masafa katika idadi ndogo ya sehemu zenye uchumi mzuri, huku mabadiliko ya nguvu yakitekelezwa kwa kiasi kikubwa kwa kubadilisha torati.

Kiongeza masafa cha methanoli M100 kimeundwaje?

Kiongeza masafa kinajumuisha injini iliyorekebishwa kutumia methanoli M100 kutoka kwa msingi wa injini ya gesi asilia yenye silinda sita zilizopangwa mstari mmoja, pamoja na jenereta ya kudumu ya sumaku yenye usawazishaji (Permanent Magnet Synchronous Generator, PMSG).

Nguvu iliyokadiriwa ya PMSG ni 150 kW na kasi yake iliyokadiriwa ni 1500 r/min. Pato lililokadiriwa la jenereta ni 540 V DC na mkondo uliokadiriwa ni 270 A. Upozaji hutolewa kwa mfumo wa mzunguko wa maji.

Katika mpangilio wa benchi la majaribio la utafiti chanzo, pamoja na injini na jenereta kuna ECU, Motor Control Unit (MCU), mnara wa kupoza, intercooler, kichanganuzi cha nguvu na mfumo wa kudumisha halijoto ya injini. Kichanganuzi cha nguvu WT1804E kilitumika kukokotoa uzalishaji wa umeme wa kiongeza masafa kwa wakati halisi.

Utendaji wa maabara wa kiongeza masafa umeonyesha nini?

Data za tabia za kiongeza masafa katika utafiti hazikuchukuliwa tu kutoka kwenye ramani ya kinadharia; utafiti unaeleza wazi kuwa matokeo ya msingi ya utendaji yalipatikana kutokana na majaribio ya maabara. Katika ramani iliyopimwa ya tabia za jumla, kasi ya injini na torati zilibadilishwa kwa pamoja, na mikondo ya nguvu thabiti pamoja na maeneo ya matumizi mahususi ya methanoli yalibainishwa.

Chanzo kinasema kuwa ufanisi wa juu wa uzalishaji wa umeme ulitokea katika 1950 r/min. Katika sehemu hii, nguvu ya pato la jenereta ni 80,07 kW na nguvu ya pato la injini ni 80,13 kW. Hesabu iliyotumiwa katika utafiti inategemea uwiano wa nguvu inayozalishwa na jenereta kwa nguvu ya pato la injini.

Mfumo wa nguvu wa lori la dampo umeundwaje?

Gari la mfano ni lori la dampo lenye ekseli tatu, mpangilio wa kuvuta 6×4 na uzito wa juu wa jumla wa 25.000 kg. Chasi ya gari la awali la mafuta ilihifadhiwa, tanki la mafuta likabadilishwa na tanki la methanoli, na betri ya nguvu ikawekwa kati ya kabini na boksi la dampo.

Mfumo wa umeme una usanifu wa volteji ya juu wa 540 V. Betri ya kuvuta ni ya lithiamu chuma fosfeti, ina uwezo wa 80 kWh na nguvu ya juu ya kutokwa ya 270 kW. Uwiano wa gia wa sanduku la AMT lenye hatua nne ni 5,00; 3,05; 1,66 na 1,00 mtawalia.

Vipaumbele vikuu vya mkakati wa udhibiti wa gari ni vipi?

Watafiti waliunda usimamizi wa nishati unaotegemea sheria juu ya vipaumbele vinne vikuu vya kihandisi:

1. Kipaumbele cha kuendesha kwa umeme pekee: Kiongeza masafa huwekwa kikiwa kimezimwa kwa muda ambao mahitaji ya nguvu ya gari na SOC ya betri vinaruhusu.
2. Kipaumbele cha ufanisi wa joto wa kiongeza masafa: Lengo ni kuchagua sehemu za uendeshaji ndani ya maeneo yenye ufanisi yaliyopimwa.
3. Urejeshaji wa nishati wakati wa kupunguza mwendo: Kwa kiwango ambacho hali za usalama zinaruhusu, breki ya umeme ya urejeshaji huzingatiwa kabla ya breki ya kimitambo.
4. Kulinda maisha ya betri: Vizingiti vya SOC na nguvu ya kiongeza masafa huwekwa ili kupunguza tabia ya kuchaji–kutokwa kwa betri.

Mkakati wa udhibiti wa nguvu thabiti unafanyaje kazi?

Katika mkakati wa nguvu thabiti, kiongeza masafa huanzishwa wakati SOC ya betri inaposhuka chini ya %30. Injini hupelekwa hadi 1300 r/min na kiongeza masafa hufanya kazi kwa nguvu thabiti ya 100 kW. Ikiwa gari linahitaji chini ya 100 kW kwa wakati huo, umeme wa ziada huchaji betri; ikiwa nguvu zaidi inahitajika, betri na kiongeza masafa kwa pamoja huipa mota ya kuvuta nguvu. Kiongeza masafa huzimwa SOC ya betri inapofikia %80.

Faida ya mbinu hii ni urahisi wa udhibiti na uwezekano wa kutabiri sehemu ya uendeshaji. Upande unaokosolewa na utafiti ni kwamba hata wakati mahitaji ya nguvu ya gari ni madogo, 100 kW inaweza kuzalishwa na nishati ya ziada kuhamishiwa kwenye betri.

Mkakati wa kufuatilia nguvu unatofautianaje?

Katika mkakati wa kufuatilia nguvu, kiongeza masafa hufanya kazi kwenye mkingo uliopimwa wa matumizi bora ya methanoli kulingana na mahitaji ya nguvu ya gari. Eneo la uendeshaji linajumuisha nguvu ya 50–150 kW, kasi ya injini ya 900–1575 r/min na takribani torati ya 530–930 N·m.

Vizingiti vya chini na juu vya SOC ya betri vilitumika kama %55 na %60 mtawalia. SOC inapokuwa ya juu vya kutosha, gari huendeshwa kwa umeme pekee. SOC inaposhuka, kiongeza masafa huwashwa na sehemu ya uendeshaji hubadilishwa kwa mfululizo kulingana na mahitaji ya nguvu ya gari.

Chanzo kinaeleza kuwa mbinu hii inaweza kupunguza nishati ya umeme inayopita kupitia betri na kina cha kuchaji–kutokwa kwa betri; hata hivyo, mabadiliko ya mara kwa mara ya kasi ya injini kati ya 900–1575 r/min yanaweza kuweka mizigo inayobadilika kila mara kwenye sehemu zinazosogea kama vile crankshaft, connecting rod na piston. Tathmini hii ya maisha ya kimitambo haikuthibitishwa kwa kipimo katika utafiti kwa jaribio la muda mrefu la uimara; ni hoja ya kihandisi ya kuendeleza mkakati uliopendekezwa.

Ubunifu mkuu wa mkakati wa kasi thabiti–torati inayobadilika ni upi?

Mkakati uliopendekezwa huhifadhi mantiki ya msingi ya SOC ya udhibiti wa kufuatilia nguvu huku ukipunguza kasi ya injini ya kiongeza masafa hadi idadi ndogo ya maeneo ya uendeshaji. Mahitaji ya nguvu kati ya 70–130 kW hufuatwa kwa kubadilisha torati katika kasi tatu tofauti za injini.

Katika maeneo ya 70–90 kW, 90–110 kW na 110–130 kW, mabadiliko ya nguvu hutekelezwa kwa kubadilisha torati ndani ya eneo lilelile la kasi. Eneo la nguvu linapobadilika, kiongeza masafa huhamia sehemu ya uendeshaji iliyo karibu katika 1150, 1250 au 1350 r/min. 50 kW na 150 kW ni sehemu za nguvu thabiti.

SOC ya betri inatumikaje katika mantiki ya udhibiti?

Vizingiti vya SOC vya mkakati uliopendekezwa ni sawa na vya mkakati wa kufuatilia nguvu: takribani %55 kama mpaka wa chini na %60 kama mpaka wa juu. SOC inapokuwa ya juu vya kutosha, uendeshaji wa umeme pekee hupewa kipaumbele. SOC inaposhuka, kiongeza masafa huwashwa. Ikiwa SOC ya betri inashuka hata chini ya kizingiti cha chini, watafiti huruka sehemu ya chini ya 50 kW kwa lengo la kuchaji kwa haraka na kutumia kiongeza masafa moja kwa moja katika eneo la 70–150 kW.

Lengo la mbinu hii ni kuweka betri katika wigo mwembamba zaidi wa SOC kuliko mkakati wa nguvu thabiti unaoizungusha katika dirisha pana la %30–80 SOC, na wakati huohuo kuepuka mabadiliko mapana ya kasi kama yale ya mkakati wa kufuatilia nguvu.

Nishati ya breki inarejeshwaje?

Gari lina mkakati wa breki ya urejeshaji ambao huruhusu breki za kimitambo na za umeme kutumiwa pamoja. Mgawanyo wa nguvu ya breki kwenye ekseli ya mbele, ya kati na ya nyuma katika mfumo wa breki wa kimitambo umewekwa kuwa 4:3:3.

Mahitaji ya nguvu ya gari yanapokuwa hasi na dereva haongezi mafuta, urejeshaji wa nishati unaweza kuanza. Hata hivyo, ikiwa ufunguzi wa pedali ya breki unazidi %80, hali hiyo huhesabiwa kuwa breki ya dharura; clutch hufunguliwa ili kuhakikisha umbali salama wa kusimama na breki ya kimitambo hupewa kipaumbele. Vivyo hivyo, ikiwa SOC ya betri iko juu ya %80, breki ya kimitambo pekee hutumiwa ili kupunguza hatari ya kuchaji kupita kiasi.

Mzunguko wa majaribio wa CHTC-D umetumikaje?

Mikakati mitatu ya usimamizi wa nishati ililinganishwa katika China Heavy-duty Commercial Vehicle Test Cycle-Dynamic (CHTC-D). Utafiti unatoa muda wa mzunguko mmoja kuwa 1300 s, umbali 8,37 km, kasi ya juu 71,4 km/h na kasi ya wastani 23,19 km/h.

Katika usimulizi wa uendeshaji wa umeme pekee, kwa gari lisilo na mzigo masafa ya 51,6 km na matumizi ya nishati ya 0,96 kWh/km yalikokotolewa; kwa gari lililobeba mzigo kamili masafa ya umeme pekee ya 44,4 km na matumizi ya 1,09 kWh/km yalikokotolewa.

Je, malengo ya utendaji wa gari yalitimizwa?

Katika usimulizi wa AVL Cruise, kasi ya juu ya lori la dampo lisilo na mzigo ilikokotolewa kuwa 92,63 km/h na muda wa kuongeza kasi kutoka 0–50 km/h kuwa 7,73 s. Katika hali ya mzigo kamili, kasi ya juu ni 92,59 km/h na muda wa 0–50 km/h ni 13,17 s. Uwezo wa juu wa kupanda mteremko wa gari lililobeba mzigo kamili katika gia ya kwanza ulikokotolewa kuwa %45,92.

Lengo la muundo wa utafiti ni 90 km/h kwa kasi ya juu bila mzigo, 8,0 s kwa kuongeza kasi 0–50 km/h bila mzigo, na %45 kwa mteremko wa juu katika mzigo kamili. Watafiti wanaeleza kuwa makosa kati ya thamani za muundo na za usimulizi husika yako chini ya %5.

Utafiti unaunga mkono nini?

• Unaunga mkono kwamba usimamizi wa nguvu unaweza kuundwa kwa kutumia maeneo machache ya kasi yaliyochaguliwa kutokana na sifa zilizopimwa za kiongeza masafa cha methanoli M100.
• Unaonyesha kuwa katika usimulizi wa pamoja wa AVL Cruise na MATLAB/Simulink mkakati wa kasi thabiti–torati inayobadilika ulitoa matumizi ya chini zaidi ya methanoli kati ya mikakati mitatu iliyochunguzwa.
• Unaonyesha kuwa mkakati uliopendekezwa unaweza kuweka SOC ya betri takribani katika wigo wa %55–60 wakati kiongeza masafa kinafanya kazi.
• Unaonyesha kuwa ikilinganishwa na udhibiti wa kufuatilia nguvu, sehemu za kasi zinazotumiwa na kiongeza masafa zinaweza kupunguzwa hadi 900/1150/1250/1350/1575 r/min.
• Unaonyesha kuwa gari la mfano lilitimiza mahitaji ya muundo ya kasi ya juu, kuongeza kasi na uwezo wa kupanda mteremko katika usimulizi.

Utafiti hauthibitishi nini?

• Hauonyeshi kuwa matumizi ya 62,53 L/100 km yalipatikana katika jaribio la barabarani la lori la dampo halisi.
• Haukipimi ni miaka mingapi au mizunguko mingapi mkakati uliopendekezwa huongeza maisha ya betri.
• Haithibitishi kwa jaribio la uimara athari ya kiasi ya kuendesha kiongeza masafa katika sehemu chache za kasi kwa maisha ya kimitambo ya injini.
• Hauonyeshi kuwa masafa yaliyokadiriwa ya 480 km yanatumika kwa kila mzigo, mteremko wa barabara, halijoto ya mazingira na mzunguko wa kazi.
• Hauonyeshi kuwa uwiano wa gharama ya methanoli–dizeli nchini China unaweza kutumika moja kwa moja kwa nchi nyingine au nyakati nyingine.
• Hauonyeshi kwa vipimo vya utoaji hewa barabarani jinsi utoaji halisi wa gari unavyobadilika kati ya mikakati mitatu.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muundo wa uundaji mfano na usimulizi wa pamoja

Katika utafiti, mfumo wa mitambo na umeme wa uhamishaji nguvu wa lori la dampo uliundwa katika mazingira ya AVL Cruise. Algoriti za usimamizi wa nishati ziliendelezwa katika MATLAB R2022b/Simulink; hali za uendeshaji na maamuzi ya kuwasha–kuzima yalitekelezwa kwa vizuizi vya Stateflow. Kwa hivyo modeli ya gari na modeli ya udhibiti ziliunganishwa katika usimulizi wa pamoja.

Kwa upande wa AVL Cruise, injini ya methanoli M100, PMSG, betri ya lithiamu chuma fosfeti, mota ya kuvuta, clutch, AMT ya hatua nne, transfer case, gia za mwisho, differential, magurudumu na mfumo wa breki zilifanyiwa uundaji mfano. Upande wa Simulink ulizalisha SOC, mahitaji ya nguvu ya gari, mipaka ya chini/juu ya nguvu ya kiongeza masafa na maamuzi ya hali husika za uendeshaji.

Mipangilio ya msingi ya mikakati mitatu ya udhibiti

Mkakati wa nguvu thabiti katika mizunguko 18 ya CHTC-D

Kwa lori lenye mzigo kamili, usimulizi ulipanuliwa hadi mizunguko 18 ya CHTC-D, yaani jumla ya 150,66 km. SOC ya awali ni %80. Katika mkakati wa nguvu thabiti, SOC iliposhuka chini ya %30, kiongeza masafa kilianza kufanya kazi kwa 100 kW na 1300 r/min.

Katika usimulizi wote, kiongeza masafa kiliwashwa mara tatu na SOC ya betri iliwekwa katika wigo wa %30–80. Mwishoni mwa usimulizi SOC ilirudi kuwa %80 na jumla ya 93,81 L za methanoli zilitumika.

Mkakati wa kufuatilia nguvu katika mizunguko 18 ya CHTC-D

Katika mkakati wa kufuatilia nguvu, kiongeza masafa kilianza kufanya kazi SOC ya betri iliposhuka chini ya %60, na kulingana na mahitaji ya gari kilifanya kazi kati ya 50–150 kW na 900–1575 r/min. Baada ya kiongeza masafa kuwashwa, SOC ya betri iliwekwa takribani katika wigo wa %55,4–61,1.

Mwishoni mwa usimulizi wa 150,66 km, SOC ya betri iliripotiwa kuwa %59,9 na jumla ya matumizi ya methanoli kuwa 95,22 L.

Mkakati wa kasi thabiti–torati inayobadilika katika mizunguko 18 ya CHTC-D

Katika mkakati uliopendekezwa, kiongeza masafa kiliwashwa tena SOC iliposhuka chini ya %60. Nguvu ya pato iko kati ya 50–150 kW; mahitaji kati ya 70–130 kW hufuatwa kwa kubadilisha torati katika maeneo ya 1150, 1250 na 1350 r/min.

Baada ya kiongeza masafa kuwashwa, SOC ilibaki takribani kati ya %55,5–60,1; mwishoni mwa usimulizi SOC ya %59,8 na jumla ya matumizi ya methanoli ya 92,32 L yalipatikana. Katika usimulizi huo huo wa 150,66 km, matumizi haya ya jumla yalikuwa chini kuliko mikakati mingine miwili.

Mahitaji ya nguvu katika mzunguko mmoja wa CHTC-D

Katika mzunguko mmoja wa CHTC-D, kasi ya wastani ya gari ni 23,19 km/h, mahitaji ya juu ya jumla ya nguvu ni 260,23 kW na mahitaji ya wastani ya nguvu ni 28,16 kW. Nguvu ya juu ya kiongeza masafa ni 150 kW.

Katika mkakati wa kufuatilia nguvu, wastani wa nguvu ya pato ya kiongeza masafa katika mzunguko ulikokotolewa kuwa 24,71 kW, na katika mkakati wa kasi thabiti–torati inayobadilika kuwa 24,52 kW.

Ulinganisho wa mwisho wa uchumi wa mafuta wa mikakati mitatu

Katika usimulizi wa CHTC-D, mkakati uliopendekezwa wa kasi thabiti–torati inayobadilika ulipunguza matumizi ya methanoli kwa %0,57 ikilinganishwa na mkakati wa nguvu thabiti na kwa %3,04 ikilinganishwa na mkakati wa kufuatilia nguvu. Matokeo haya yanatumika kwa mikakati ya udhibiti, modeli ya gari na mzunguko wa CHTC-D ndani ya wigo wa utafiti huu.

Sawa ya methanoli ya matumizi ya nishati imekokotolewaje?

Watafiti walitumia uhusiano ufuatao kubadilisha nishati ya umeme iliyotumiwa kutoka kwenye betri kuwa matumizi sawa ya methanoli:

\[ FC_m = \frac{3.6\times10^{5}} {q_m\rho_m S} \left( E_{b0}+\frac{E_{b1}}{\eta_A} \right) \]

Hapa \(FC_m\) inawakilisha matumizi sawa ya methanoli (L/100 km), \(q_m\) thamani ya joto ya methanoli, \(\rho_m\) msongamano wa methanoli, \(S\) umbali wa kuendesha, \(E_{b0}\) nishati iliyotumiwa katika kuendesha kwa umeme pekee kabla ya kiongeza masafa kuwashwa, \(E_{b1}\) nishati ya umeme iliyotumiwa baada ya kiongeza masafa kuwashwa kwa mara ya kwanza, na \(\eta_A\) ufanisi wa wastani wa joto wa kiongeza masafa.

Katika utafiti, thamani ya chini ya joto ya methanoli ilitumika kuwa 21.570 kJ/kg, msongamano wake katika 20 °C kuwa 0,79 kg/L na ufanisi wa wastani wa joto wa kiongeza masafa kuwa %36.

Kwa matumizi sawa ya dizeli, chanzo kinatoa fomula ifuatayo:

\[ FC_d = \frac{q_m\rho_m\eta_A} {q_d\rho_d\eta_d} FC_m \]

Katika fomula, viashiria vidogo tofauti \(m\) na \(d\) vinatumika kwa methanoli na dizeli. Hata hivyo, katika maandishi ya chanzo kuna kutolingana kwa uhariri kuhusu viashiria vidogo vya methanoli/dizeli katika baadhi ya ufafanuzi wa alama mara tu baada ya mlinganyo huu; kwa hiyo muundo wa alama wa fomula umehifadhiwa hapa na hakuna marekebisho yasiyokuwepo kwenye chanzo yaliyofanywa.

Kikomo cha faida ya uchumi wa mafuta ni kipi?

Kwa kutumia bei mahususi za mafuta nchini China, utafiti unakokotoa kwamba gharama ya mafuta ya lori lenye kiongeza masafa cha methanoli M100 inaweza kuwa takribani %60 ya gharama ya lori sawia lenye kiongeza masafa cha dizeli. Matokeo haya yanategemea moja kwa moja bei ya mafuta na ni ulinganisho wa kiuchumi kwa eneo na kipindi ambacho utafiti ulifanywa. Asilimia hiyo hiyo haiwezi kutarajiwa katika nchi nyingine au vipindi tofauti vya bei ya mafuta.

Nguvu za utafiti

• Ramani ya tabia ya kiongeza masafa inategemea vipimo vya maabara.
• Vigezo vya gari, injini–jenereta na betri vimeripotiwa wazi.
• Mikakati mitatu tofauti ya usimamizi wa nishati ililinganishwa kwenye gari na mzunguko uleule.
• Maamuzi ya udhibiti, vizingiti vya SOC, maeneo ya nguvu na sehemu za kasi zimefafanuliwa wazi.
• Utendaji wa nguvu wa gari na uchumi wa nishati vilitathminiwa kando.
• Sababu ya mkakati uliopendekezwa imetolewa si tu kwa matumizi ya mafuta, bali pia kwa tabia ya SOC na mabadiliko ya kasi ya kiongeza masafa.

Vikwazo vya msingi

• Matokeo ya mwisho ya uchumi wa mafuta ya mkakati uliopendekezwa wa udhibiti yanategemea usimulizi wa gari.
• Uthibitishaji wa mkakati wa udhibiti kwenye gari halisi bado haujafanywa.
• Faida ya maisha ya betri haijapimwa kwa kiasi kwa jaribio la muda mrefu la mizunguko.
• Dai kuhusu uimara wa kimitambo wa kiongeza masafa halijathibitishwa kwa jaribio la muda mrefu la uimara wa injini.
• CHTC-D ni mzunguko wa uendeshaji wa magari mazito ya kibiashara wa China; matokeo yanaweza kubadilika katika mizunguko mingine ya kazi.
• Ulinganisho wa gharama ya mafuta unategemea bei za kikanda za mafuta zilizotumiwa katika utafiti.
• Utafiti unaeleza kama kazi ya baadaye kwamba maeneo yaliyopendekezwa ya nguvu/kasi yapitie uboreshaji na uchambuzi wa unyeti kando.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Jina kamili la awali la utafiti: A Constant-Speed and Variable-Torque Control Strategy for M100 Methanol Range-Extended Electric Dump Trucks

Waandishi: Jian Zhang; Yanbo Dai; Xiqing Zhang; Wei Zhao; Yong Shu.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio wa utafiti chanzo umehifadhiwa bila kubadilishwa.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza wa pamoja: Chanzo hakina tamko la mchango sawa au uandishi wa kwanza wa pamoja.

Waandishi wa mawasiliano: Jian Zhang na Xiqing Zhang.

Taasisi:

1. School of Vehicle and Transportation Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan, China.
2. CNPC Jichai Power Company Limited, Jinan, China.
3. School of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan, China.

Jarida: Vehicles.

Mchapishaji: MDPI.

Juzuu / toleo / nambari ya makala: 7 / 4 / 141.

DOI: 10.3390/vehicles7040141

Tarehe ya kuwasilishwa: 9 Oktoba 2025.

Tarehe ya marekebisho: 24 Novemba 2025.

Tarehe ya kukubaliwa: 24 Novemba 2025.

Tarehe ya kuchapishwa: 28 Novemba 2025.

Aina ya chanzo na mapitio ya kitaalamu: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wataalamu. Vehicles ni jarida la kisayansi la ufikiaji wazi linalopitiwa na wataalamu.

Kiungo rasmi cha uchapishaji:https://www.mdpi.com/2624-8921/7/4/141

Kiungo cha DOI:https://doi.org/10.3390/vehicles7040141

Leseni: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0). Makala ni ya ufikiaji wazi.

Ufadhili: Utafiti uliungwa mkono na Science and Technology Innovation Plan of Colleges and Universities of Shanxi Province of China (2024L232), Excellent Doctoral Award Fund for Working in Shanxi (20242037), Doctoral Startup Foundation of Taiyuan University of Science and Technology (20232113), Billion-Yuan Project for Higher Education in Shanxi Province (20242083), Shanxi Engineering Research Center of Internal Combustion Engine Power Technology na Advanced Technology Innovation Center of Zero Carbon Power Special Vehicle.

Upatikanaji wa data: Waandishi wanaeleza kuwa data ghafi zinazounga mkono matokeo zitatolewa kwa ombi.

Mgongano wa maslahi: Imeripotiwa kuwa Yanbo Dai ni mfanyakazi wa CNPC Jichai Power Company Limited. Waandishi wanatangaza kwamba hakuna maslahi ya kifedha yenye ushindani au uhusiano wa kibinafsi unaojulikana ambao unaweza kuathiri utafiti.

Michango ya waandishi: Usimamizi wa data Y.D.; rasimu ya kwanza J.Z. na W.Z.; mapitio na uhariri X.Z.; upatikanaji wa ufadhili Y.S. umeripotiwa.

Kikomo cha kimetodolojia cha chanzo: Ramani ya msingi ya utendaji wa kiongeza masafa cha methanoli M100 na baadhi ya thamani za utendaji zilipatikana kutoka kwa majaribio ya maabara. Ulinganisho wa CHTC-D wa mfumo wa nguvu wa gari na mikakati mitatu ya usimamizi wa nishati unategemea usimulizi wa pamoja wa AVL Cruise na MATLAB R2022b/Simulink. Kwa hiyo, matokeo ya matumizi ya mafuta na masafa ya kuendesha ya mkakati wa udhibiti hayapaswi kutafsiriwa kama jaribio la barabarani la gari halisi.

Kazi ya baadaye: Watafiti wanapanga kuchukulia maeneo ya nguvu na kasi tatu thabiti za uendeshaji kama vigezo vya uboreshaji, kufanya uchambuzi wa unyeti, kutekeleza majaribio ya start-stop na nguvu inayobadilika ya kiongeza masafa, na baadaye kuweka msingi wa majaribio ya gari halisi.

Kutolingana muhimu ndani ya chanzo

• Utafiti unafafanua eneo la kiuchumi na lenye ufanisi la mkakati wa kasi thabiti–torati inayobadilika kwa sharti la “matumizi ya methanoli <462 g/kWh”. Hata hivyo, Jedwali 8 linatoa wigo wa 462,08–477,20 g/kWh kwa 1150 r/min na eneo la nguvu ya chini la 70–90 kW. Kwa hiyo, sehemu hii ya jedwali hailingani kikamilifu na kikomo kilichoelezwa cha 462 g/kWh.
• Katika baadhi ya sentensi za Sehemu 4.5, udhibiti uliopendekezwa unaitwa “fixed torque control strategy”; hata hivyo, kichwa cha utafiti, Sehemu 3.5, Vielelezo 14–17 na mantiki kuu ya udhibiti vinafafanua mkakati wa kasi thabiti–torati inayobadilika. Tofauti hii ya istilahi haijasahihishwa kimya kimya.
• Katika fomula ya Mlinganyo (2) ya matumizi sawa ya dizeli, vigezo vya methanoli na dizeli vinatenganishwa kwa viashiria vidogo \(m\) na \(d\), lakini katika maelezo ya maandishi mara tu baada ya mlinganyo baadhi ya majina ya vigezo na ufafanuzi wa mafuta havilingani. Fomula imehifadhiwa kama ilivyo na hakuna mlinganyo uliosahihishwa usiokuwepo katika chanzo ulioundwa.

Dokezo la maudhui ya kisayansi: Thamani za majaribio, matokeo ya usimulizi, ulinganisho wa namba, vizingiti vya udhibiti na hitimisho za kisayansi katika makala hii ya Verianla zinategemea utafiti chanzo uliopitiwa. Uthibitishaji wa nje wa kibibliografia ulitumika tu kuthibitisha utambulisho wa utafiti na hali ya uchapishaji; hakuna matokeo ya nje yaliyoongezwa kwenye maudhui makuu ya kisayansi.

Dokezo la Verianla Live: Thamani za 62,89; 64,49 na 62,53 L/100 km zilizotumiwa katika vipengele vya Live zimetolewa kutoka Jedwali 10 la utafiti chanzo, na maeneo ya nguvu/kasi yametolewa kutoka Jedwali 8 na Sehemu 3.5. Hakuna data ya kati, interpolation au sehemu ya uendeshaji isiyokuwepo kwenye chanzo iliyoundwa. Majedwali yanayoonekana huhifadhiwa kama source-of-truth ya kisayansi.