Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2015, № 5. Часть 1

Министерство образования и науки Российской Федерации 
 
Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
 
«Тульский государственный университет» 
 

 
 
16+ 
ISSN 2071-6168 
 
 
 
ИЗВЕСТИЯ  
ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 
 
 
 
 
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ 
 
 
Выпуск 5 
 
 
Часть 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Тула 
Издательство ТулГУ 
2015 

УДК 621.86/87                                                                             ISSN 2071-6168 
 
 
Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 5: в 2 ч. Ч. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 
2015. 237 с.
 
Рассматриваются научно-технические проблемы теории, управления и эксплуатации систем автомобильного транспорта, силовой установки автотранспортных 
средств, экологии автомобильного транспорта, технологии производства и прочности 
элементов конструкции автомобилей и двигателей, подготовки кадров и научнометодического обеспечения учебного процесса. 
Материалы предназначены для научных работников, преподавателей вузов, 
студентов и аспирантов, специализирующихся в проблематике технических наук. 
 
 
Редакционный совет 
 
М.В. ГРЯЗЕВ – председатель, В.Д. КУХАРЬ – зам. председателя, 
В.В. ПРЕЙС – главный редактор, А.А. МАЛИКОВ – отв. секретарь, 
И.А. БАТАНИНА, О.И. БОРИСКИН, А.Ю. ГОЛОВИН, В.Н. ЕГОРОВ, 
В.И. ИВАНОВ, Н.М. КАЧУРИН, В.М. ПЕТРОВИЧЕВ  
 
 
 
 
Редакционная коллегия 
 
О.И. Борискин (отв. редактор), С.Н. Ларин (зам. отв. редактора), 
Б.С. 
Яковлев 
(отв. 
секретарь), 
И.Л. 
Волчкевич, 
Р.А. 
Ковалев,  
М.Г. Кристаль, А.Д. Маляренко (Республика Беларусь), А.А. Сычугов,  
Б.С. Баласанян (Республика Армения), А.Н. Чуков, С.С. Яковлев  
 
 
Подписной индекс 27851 
по Объединённому каталогу «Пресса России» 

Сборник 
зарегистрирован 
в 
Федеральной 
службе по надзору в сфере связи, информационных 
технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).  
ПИ № ФС77-61104 от 19 марта 2015 г.  
«Известия ТулГУ» входят в Перечень ведущих 
научных 
журналов 
и 
изданий, 
выпускаемых 
в 
Российской Федерации, в которых должны быть 
опубликованы научные результаты диссертаций на 
соискание учёной степени доктора наук 
 
 
 
© Авторы научных статей, 2015 
© Издательство ТулГУ, 2015 

Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 5. Ч. 1 
 

4 

– сокращаются арендные платежи;  
– активно применяются маркетинговые ходы для привлечения и 
удержания клиентов.  
Особенно важно определить, в каком направлении будет развиваться комплексное предприятие. Возможные направления совершенствования 
и развития станций технического обслуживания автомобилей (СТОА) могут быть определены на основе анализа производственной деятельности 
предприятия. В этих целях необходимо изучить конкурентные преимущества существующих предприятий автосервиса, провести маркетинговые 
исследования в отношении востребованности услуг и работ по ТО и ремонту. Анализ этих материалов позволяет оценить в общем виде направления совершенствования производственно-технической инфраструктуры 
(ПТИ) автосервиса в целях увеличения номенклатуры и объема оказываемых услуг, пользующихся спросом, и, как следствие, увеличение прибыли 
предприятия. 
В целом направлениями совершенствования ПТИ предприятий автосервиса являются: 
– реконструкция, расширение ПТИ и увеличение числа постов технического обслуживания и ремонта; 
– создание новых производственных участков для реализации ранее 
не выполняемых услуг; 
– техническое перевооружение отдельных зон, участков, постов; 
– перераспределение выполняемых видов услуг по предприятию; 
– организационно-технические мероприятия (изменение режима 
работы, совершенствование организации технологических процессов  
и т. д.). 
Каждое предприятие самостоятельно решает, какой путь модернизации выбирать. Но руководству чаще всего сложно сделать выбор. Это 
связано с особенностью автосервиса как сферы услуг. Кроме того, большинство автосервисных предприятий не имеет в достаточном количестве 
ресурсов для совершенствования всей ПТИ. При определении направлений 
развития СТОА необходимо провести оценку эффективности функционирования ПТИ предприятия в целом или его отдельных участков. 
Для оценки эффективности ПТИ предлагается использовать экономические результаты деятельности предприятия, отнесенные к занимаемой 
площади предприятия или участка; т. е.: 
– удельный доход 

F
D
d =
, 

где D – доход, руб.; F – площадь участка или предприятия, м2; 
– удельные расходы 

F
S
s =
, 

где S – расходы участка или предприятия, руб; 

Теория, управление и эксплуатация систем автомобильного транспорта 
 

5 
 

– удельная прибыль  

(
) F
S
D
p
−
=
. 

По величине прибыли получаемой с единицы площади участка или 
предприятия в целом, можно судить об организационно-технологическом 
совершенстве предприятия, т. к. чем выше качество организации работ на 
предприятии и выше уровень реализуемых технологических процессов, 
тем большую величину будет иметь используемый показатель. 
Рассматривая более подробно, как формируются доходы и расходы 
предприятия, представленные выше показатели можно рассчитать по следующим формулам: 

(
) F
C
t
N
d
нч
ср ⋅
⋅
=
,    

(
) F
P
H
W
L
Z
s
+
+
+
+
=
, 

(
) (
)
[
] F
P
H
W
L
Z
C
t
N
p
+
+
+
+
−
⋅
⋅
=
нч
ср
, 

где N – число автомобилей, прошедших обслуживание на участке или 
предприятии, шт.; tср – средняя трудоемкость одного обслуживания автомобиля, чел.-ч./шт.; Cнч – стоимость одного нормо-часа обслуживания на 
участке или средняя стоимость одного нормо-часа обслуживания по предприятию, руб/чел.-ч.; Z – расходы на заработную плату, руб.; L – расходы 
на электроэнергию, руб.; W – расходы на водоснабжение, руб.; H – расходы на запасные части и материалы, руб.; P – расходы, связанные с выполнением части работ на специализированных предприятиях, руб. 
Как видно, доходы СТОА напрямую зависят от числа автомобилей, 
прошедших обслуживание на участке или предприятии. Кроме того, расходы предприятия также находятся в зависимости от количества обслуживаемых транспортных средств. Заработная плата автомехаников, как правило, является сдельной, то есть она напрямую зависит от объема 
выполненных  сотрудником работ. Что же касается расходов на электроэнергию, то значительная ее доля приходится на работу оборудования, которое эксплуатируется только при обслуживании автомобилей. С расходами на водоснабжение ситуация схожая, основной объем расходуемой 
жидкости применяется для мойки транспортных средств, поэтому они могут быть рассчитаны по количеству автомобилей, прошедших мойку на 
данном предприятии. Таким образом, доходы, расходы и прибыль предприятия есть функция количества автомобилей, и они могут быть рассчитаны по этой величине. 
Представленные выше показатели позволяют оценить деятельность  
предприятия, но они не учитывают существующую ситуацию на рынке услуг. Применение предложенных показателей позволяет выявить недостаточный спрос на оказываемые услуги, в этом случае удельная прибыль бу

Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 5. Ч. 1 
 

6 

дет низкой. В условиях же, близких к полной загрузке, когда спрос существенно превышает возможности предприятия, показатели будут иметь 
одинаково высокие значения как для случая незначительного, так и для 
случая существенного несоответствия возможности обслуживания на 
СТОА и потребности в нем. Чтобы учесть перспективы роста предприятия, 
предлагается учитывать еще один показатель – упущенный доход, который 
появляется в том случае, если не все автовладельцы могут обслуживаться 
на их предприятии, как правило, это проявляется в отказах клиенту по различным причинам. Удельный упущенный доход рассчитывается по следующей формуле:  

F
D
d
у
у =
,

где Dу – упущенный доход, руб. 
Для существующего предприятия оценить уровень упущенного дохода можно, только регистрируя все отказы клиентам. Для вновь проектируемого предприятия расчет удельного потерянного дохода можно спрогнозировать путем моделирования работы предприятия и определить по 
формуле 

(
) F
C
t
A
d
нч
ср
у
⋅
⋅
=
, 

где A–число автомобилей, получивших отказ в обслуживании на участке 
или предприятии, шт. 
Таким образом,  задача оптимизации производственно-технической 
инфраструктуры в общем виде формулируется следующим образом: 

(
)
max
α
у
→
−
−
=
F
D
S
D
. 

Определяемые данным методом показатели позволяют анализировать работу предприятия в целом и отдельно по каждому из имеющихся 
участков. На их основании возможно сделать выводы о состоянии ПТИ и 
выдвинуть предложения по улучшению работы предприятия. 
Рассмотрим применения данной методики оценки эффективности 
ПТИ на примерестанции технического обслуживания ООО «ГАЗ-Сервис». 
На рисунке приведен график распределения удельной прибыли предприятия по постам и участкам. 
Представленный выше график наглядно демонстрирует, какие посты и участки на предприятии приносят ему доходы и в каком размере, а 
также он показывает, какие участки являются убыточными. Для данной 
СТОА одним из направлений повышения прибыли и загрузки может быть  
привлечение клиентов, с помощью рекламы, скидок, акций. С другой стороны, возможно снизить площадь определенных участков, тем самым повысить показатель удельной прибыли. В данном случае снизить затраты 
возможно, отказавшись от убыточных постов кузовного ремонта, окрасочных и электротехнических работ и  моторного участка, но при этом  часть 
работ возможно выполнять на специализированных предприятиях. 

Теория, управление и эксплуатация систем автомобильного транспорта 
 

7 
 

 
 
Удельная прибыль с единицы площади по постам и участкам: 
1 – участок диагностики; 2 – кузовной и окраска; 3 – мойка; 4 – посты 
без стационарного подъемно-осмотрового оборудования; 5 – посты 
 со стационарным подъемно-осмотровым оборудованием; 6 – пост  
геометрии; 7 – участок топливный; 8 – моторный участок;  
9 – шиномонтаж; 10 – электротехнические работы 
 
Подводя итог, можно утверждать, что проведение оценки эффективности ПТИ автосервисных предприятий по представленной методике 
позволяет руководителям объективно судить о наличии проблем на СТОА, 
оперативно их решать и выбирать оптимальные пути развития производства, которые позволят получить желаемый уровень дохода и обеспечивать 
качественное обслуживание клиентов.  
 
Список литературы 
 
1. ООО «Деловой мир» [Электронный ресурс] // Инвестиции в автосервис: [сайт]. URL: http://delovoymir.biz/ru/articles/view/?did=269 (дата обращения: 5.12.2014). 
 
Шабуров Виктор Николаевич, канд. техн. наук, доц., svnzaural@kgsu.ru, Россия, Курган, Курганский государственный университет,  
 
Абабкова Анастасия Александровна, студентка, akira1591@mail.ru, Россия, 
Курган, Курганский государственный университет  
 
PERFORMANCE EVALUATION OF PRODUCTION-TECHNICAL INFRASTRUCTURE 
AUTOSERVICE ENTERPRISES 
 
V.N. Shaburov, A.A. Ababkova 

Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 5. Ч. 1 
 

8 

Possible ways to increase profits auto service enterprises, as well as ways of improving production-technical infrastructure  such organizations. The basis of the methodology for 
assessing the effectiveness of production-technical infrastructure of auto service enterprisesis 
algorithm evaluation of specific indicators of economic performance. 
Key words: enterprises auto service, production-technical infrastructure, areas of 
improvement, indicators, efficiency. 
 
Shaburov Viktor Nikolaevich, сandidate of technical sciences, docent, svnzaur
al@kgsu.ru, Russia, Kurgan, Kurgan State University, 
 
Ababkova Anastasia Aleksandrovna, student, akira1591@mail.ru, Russia, Kurgan, 
Kurgan State University 
 
 
 
 
 
 
 
УДК 621.43 
 
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ 
УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ  
С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ 
 
И.Е. Агуреев, М.В. Малиованов, А.Е. Радько, Р.Н. Хмелев 
 
Разработаны математические модели системы управления карбюраторным и 
инжекторным двигателями, ориентированные на включение в динамическую модель 
ДВС. Приведены результаты расчетов. 
Ключевые  слова: двигатель  внутреннего  сгорания, система управления,  математическое  моделирование. 
 
При проектировании современных автомобильных двигателей 
внутреннего сгорания (ДВС) необходимо учитывать ограничения, касающиеся топливной экономичности и токсичности  отработавших газов, которые с каждым годом ужесточаются. Для обеспечения требуемых экономических и экологических показателей работы двигателей в настоящее 
время широко используют системы автоматического управления (САУ) [13], реализующие достаточно сложные алгоритмы.  
Перед разработчиками САУ современными автомобильными двигателями стоят три основные задачи [4]: 
1) контроль заданного вращающего момента двигателя или стабилизация заданной частоты вращения коленчатого вала. Данный контур 
управления реализовать затруднительно и в большинстве двигателей он не 
используется; 

Теория, управление и эксплуатация систем автомобильного транспорта 
 

9 
 

2) поддержание заданного соотношения воздух/топливо; 
3) обеспечение оптимального угла опережения зажигания.  
Для исследования и анализа сложных процессов в САУ ДВС  целесообразно использовать методы математического моделирования. Данные 
методы позволяют на стадии проектирования и доводки ДВС осуществить 
выбор эффективных алгоритмов управления двигателем с минимальными 
временными и материальными затратами. Среди работ по моделированию  
САУ ДВС можно выделить некоторые [4-6]. В частности, в работе [4] дано 
краткое описание работы САУ ДВС, а также описание «усредненной модели» ДВС, позволяющей с достаточной точностью описать переходные 
процессы, протекающие в двигателе. В качестве примера приведена сравнительная характеристика экспериментальных и теоретических данных 
двигателя V8 автомобиля Chevrolet Corvette. В работе [5] особое внимание 
уделяется моделированию переходных процессов системы «Водитель –
двигатель – автомобиль», позволяющих определить показатели двигателя 
на режимах ездовых циклов. В работе [6] описана работа модели с контуром самонастройки и корректировки парционального давления кислорода, 
позволяющей улучшить динамику автомобиля и снизить токсичность отработанных газов ДВС.  
Рассмотренные математические модели на достаточно высоком 
уровне описывают работу САУ ДВС. В то же время при построении данных моделей используются общепринятые допущения, связанные с использованием осредненных показателей рабочих процессов ДВС и характеристик 
потребителя. 
При 
этом 
характеристики 
потребителя 
определяются экспериментальным путем для установившихся режимов 
работы двигателя. 
Отмеченное положение ограничивает область применения существующих математических моделей системы управления ДВС и не позволяет 
в полном объеме выполнить исследования сложных динамических процессов в системе «Двигатель – потребитель» на переходных режимах. 
В данной работе предложены апробированные математические модели систем управления карбюраторным автомобильным двигателем ВАЗ2106 и инжекторным двигателем ЗМЗ 406.2 с электронным блоком управления СОАТЭ 302.3763 000-01 автомобиля ГАЗ 3110. Названные модели 
ориентированы на включение в имитационную динамическую модель системы «Двигатель – Автомобиль» [7 - 9]. 
На рис. 1 приведена структурная схема математической модели 
системы управления карбюраторным двигателем  
Для карбюраторного двигателя количество топлива определяется 
особенностями конструкции карбюратора и его дроссельной характеристикой. Математическая модель системы управления такого ДВС состоит 
из двух частей и включает: 

Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 5. Ч. 1 
 

10 

1) математическое описание дроссельной характеристики [10] карбюратора в виде регрессионной зависимости 

)
( в
т
в
G
f
G
G
=
,                                             (1) 
где в
G  – массовый расход воздуха; 
т
G  – массовый расход топлива; 
2) математическое описание характеристики [11] регулятора угла 
опережения зажигания в виде регрессионной зависимости 
)
,
(
р
оз
p
f ω
=
ϕ
,                                              (2) 

где 
р
p  – давление во впускном коллекторе; ω – угловая скорость коленча
того вала. 

 
Рис. 1. Структурная схема математической модели системы 
 управления карбюраторным двигателем  
 
Числовые значения давления 
р
p  и расхода воздуха в
G  определяют
ся на основании приведенных в работе [8] уравнений тепломеханики при 
текущем положении дроссельной заслонки и нагрузке. Расчет управляющих воздействий по зависимостям (1) и (2) осуществляется по результатам 
расчета рабочего процесса ДВС, при этом в качестве 
в
G , 
р
p , ω в (1) и (2) 

подставляются осредненные за цикл значения. 
Результаты моделирования САУ двигателя ВАЗ 2106 представлены 
в работе [9].  
На рис. 2. приведена структурная схема математической модели 
системы управления инжекторным двигателем. 
Отличительной особенностью САУ инжекторных двигателей является обеспечение точного и стабильного баланса топливовоздушной смеси, 
а именно α = 1, для эффективной работы системы нейтрализации. Таким 
образом, цикловой расход воздуха является основным командным параметром [12] системы автоматического регулирования топливоподачи двигателя. 
Для инжекторного двигателя математическая модель системы 
управления ДВС также состоит из двух частей: