2.3.1 Выбор показателей, характеристик топливной экономичности и

Мифы и реальность об экономии топлива

2.3.1 Выбор показателей, характеристик топливной экономичности и
Какими способами можно сэкономить топливо, сократив свои затраты на владение автомобилем, а какие способы совершенно бесполезны.

Затраты на покупку топлива составляют едва ли не 75% от всех расходов автовладельца при эксплуатации автомобиля.

Неудивительно, что многие из нас задумываются о способах экономии топлива, приобретая экономичные машины или используя различные газобаллонные установки. Поговорим поподробнее о мифах и заблуждениях, касательно возможной экономии топлива на автомобиле.

Что лучше бензин или дизель?

Дизель не всегда экономичнее бензина.

На первый взгляд покупка дизельных автомобилей может показаться неплохим вложением средств, так как показатель экономичности у такой машины будет куда лучше, чем у бензинового мотора.

Однако многие автопроизводители и сами автовладельцы умалчивают о том факте, что таким машинам неизменно потребуется регулярный дорогостоящий сервис, который сводит на нет всю возможную экономию на топливе.

Несомненно, дизельные автомобили могут потреблять куда меньше топлива, в особенности в городе такие машины расходуют 5-6 литров солярки на сотню километров, тогда как аналогичные бензиновые моторы могут кушать 10 литров и более. Однако нужно помнить, что сервис потребуется выполнять каждые 6-7 тысяч километров пробега, при этом стоимость масла и других расходных материалов тут куда выше, чем на классических бензиновых машинах.

Экономично ли газобаллонное оборудование?

Установка газобаллонного оборудования позволит существенно сэкономить. Стоимость бензина и солярки неизменно увеличивается, поэтому неудивительно, что многие автовладельцы задумываются о том, чтобы поставить на свою машину газобаллонную установку.

Действительно стоимость такого топлива может быть в 2-3 раза меньше чем бензин, что позволяет существенно сэкономить.

Однако нужно учитывать тот факт, что расход топлива на газу будет выше, поэтому машина, которая ранее потребляла в городе 10 литров бензина на сотню, на газе будет кушать 13-15 литров.

В большинстве случаев установка газобаллонного оборудования окупается лишь при повседневной эксплуатации автомобиля, когда ежегодно автовладелец накатывает 50000 километров и более.

Именно поэтому практически все автомобили такси сегодня переведены на газ, что позволяет им существенно снизить стоимость перевозки пассажиров.

А вот обычным автовладельцам окупить дорогостоящую газобаллонную установку бывает проблематично, тем более что многие автопроизводители не рекомендуют устанавливать такую технику на свои автомобили, мотивируя это тем, что от газа выгорает редкоземельное внутреннее напыление цилиндров.

Машина с автоматом потребляет больше топлива

В прошлом действительно считалось, что автоматические коробки передач, несмотря на свою функциональность и удобство использования, всё же существенно ухудшают динамику и при этом потребляют куда больше топлива.

Соответственно, многие автовладельцы делали выбор в пользу привычной механики, в том числе и по причине таких посредственных показателей топливной экономичности.

Однако сегодня, когда АКПП существенно улучшились в динамике и топливной экономичности, автомобили с автоматом и механикой практически сравнялись по этим показателям.

Качественный современный автомат может оптимальным образом подбирать ступени, оптимизируя работу двигателя, предупреждая эксплуатацию мотора с высокими оборотами коленвала, что позволяет несколько снизить показатели расхода топлива. Такие автоматические коробки передач могут иметь семь-девять ступеней, что позволяет оптимальным образом реализовывать мощностные характеристики двигателей, что в свою очередь улучшает их показатели экономичности.

Однако нужно помнить о том, что коробки автомат не столь надежны, как механические трансмиссии, в особенности они критичны к правильному использованию, и при неаккуратном обращении могут ломаться, требуя соответствующего ремонта.

При этом сервис и ремонт АКПП может обойтись автовладельцу в круглую сумму, что существенно увеличивает его расходы на владение автомобилем.

Предупредить подобное можно правильной эксплуатацией коробки передач, ее регулярным обслуживанием и использованием для этой работы исключительно оригинальных запчастей.

Заправка высокооктановым топливом

Среди автовладельцев бытует миф о том, что если заправляться высокооктановым бензином, то потребление двигателем топлива несколько снизится. По их мнению, такой высокооктановый бензин лучше сгорает в цилиндрах, поэтому даже небольшого количества такого топлива будет достаточно для достижения желаемой мощности мотора.

Однако, в действительности, использование такого высокооктанового топлива не только не сокращает расходы автовладельца на бензин, но и серьезно вредит мотору. Дело в том, что возросшая температура в камере сгорания приводит к выгоранию напыления цилиндров.

Быстро выходит из строя инжектор, ремонт которого обойдется автовладельцу в круглую сумму.

Поэтому, чтобы избежать подобных проблем необходимо четко следовать рекомендациям автопроизводителя заправляться всегда качественным топливом, которое полностью соответствует особенностям мотора.

Приспущенные шины экономят топливо

Опытным автовладельцам прекрасно известен тот факт, что поведение автомобиля, его управляемость, проходимость и показатели топливной экономичности будут напрямую зависеть от давления в шинах. Некоторые рекомендуют уменьшать оптимальное давление в покрышках, что позволяет, по их мнению, на 5-7 процентов снизить показатели расхода топлива.

Однако проведенные исследования не позволили подтвердить такой факт, поэтому только лишь постоянно проверяя давление в покрышках, которое должно быть оптимальным для каждой конкретной модели авто, можно обеспечить экономию топлива. При этом существенно сокращаются расходы автовладельца на покупку новых покрышек, протектор которых будет длительное время сохранять свое первоначальное состояние.

Работа кондиционера увеличивает расход топлива

Действительно, если в условиях городской эксплуатации автомобиля включить кондиционер или климат-контроль, нагрузка на мотор увеличивается, это приводит к 3-5 процентному увеличению расхода топлива.

В итоге, приходится решать дилемму, либо эксплуатировать автомобиль с максимальным комфортом, включая кондиционер летом в жару, либо экономить топливо и страдать от изнуряющего зноя в салоне автомобиля.

Мало кто знает, что, если на загородной трассе при высокой скорости открывать форточки, тем самым охлаждая салон не включая кондиционер, мы ухудшаем показатели аэродинамики. Соответственно, машине требуется больше мощности, что приводит к увеличению показателей расхода топлива.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5935a898d7d0a62756e9cd2b/5ca8a13a2a7f8900b38c08e8

Расчет топливной экономичности автомобиля — PDF Скачать Бесплатно

2.3.1 Выбор показателей, характеристик топливной экономичности и

1 Министерство образования и науки РФ Государственное федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е.

Алексеева Автомобильный институт Кафедра «Автомобили и тракторы» Расчет топливной экономичности автомобиля Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Теория наземных транспортно-технологических машин» для студентов бакалавриата направления «Наземные транспортно-технологические комплексы» профиля «Автомобили и тракторы»; по дисциплине «Автомобили» для студентов бакалавриата направления «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов»» профилей «Автомобильный сервис», «Автомобили и автомобильное хозяйство», направления «Технология транспортных процессов» профиля «Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт»; по дисциплине «Теория автомобилей и тракторов» специальности «Наземные транспортно-технологические средства», специализации «Автомобили и тракторы». Для всех уровней высшего образования и всех форм обучения Нижний Новгород-2011

2 УДК : Составители: Кравец В.Н., Соловьев Д.В., Лелиовский К.Я. Расчет топливной экономичности автомобиля.

Методические указания к практическим занятиям по дисцип-лине «Теория наземных транспортно-технологических ма-шин» для студентов бакалавриата направления «Наземные транспортно-технологические комплексы» профиля «Автомобили и тракторы»; по дисциплине «Автомобили» для студентов бакалавриата направления «Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов»» профилей «Автомобильный сервис», «Автомобили и автомобильное хозяйство», направления «Технология транспортных процессов» профиля «Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт»; по дисциплине «Теория автомобилей и тракторов» специальности «Наземные транспортно-технологические средства», специализации «Ав-томобили и тракторы». Для всех уровней высшего образования и всех форм обучения/ НГТУ; Сост.: Кравец В.Н., Соловьев Д.В., Лелиовский К.Я.,Н. Новгород, с В методических разработках приведены материалы, необходимые для выполнения расчетов топливной экономичности автомобиля. Разработки содержат исходные данные, методику и последовательность расчета топливноэкономической характеристики автомобиля, а также показатели для оценки его топливной экономичности. Методические разработки предназначены для студентов специальности О513 — Автомобили и тракторы и 1609 Автомобили и автомобиль автохозяйство при выполнении ими курсовых и дипломных проектов, домашних контрольных и курсовых работ. Научный редактор Л.Н.Орлов Редактор Э.Б. Абросимова Компьютерная верстка Б.В. Реутов Подп. к печ Формат 60х80 1 /16. Бумага газетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,25. Уч.-изд.л. 0,8. Тираж 150 экз. Заказ. Нижегородский государственный технический университет. Типография НГТУ , Н. Новгород, ул. Минина, 24. Нижегородский государственный технический университет, 2011

3 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время автомобильный транспорт является одним из крупнейших потребителей мировых запасов жидкого топлива. Вопросу снижения расхода топлива на автомобильные перевозки уделяется большое внимание в нашей стране и за рубежом. В связи с этим топливная экономичность является одним из важнейших эксплуатационных качеств автомобиля.

В целях развития изучения вопросов топливной экономичности будущими специалистами автомобильной промышленности и автомобильного транспорта методическая комиссия по специальности Автомобили и тракторы приняла решение ввести расчет топливной экономичности автомобиля в курсовой и дипломный проекты студентов этой специальности, в также в курсовую работу студентов специальности 1609-Автомобиль и автомобильное хозяйство. В данных методических указаниях приведены материалы, необходимые для выполнения расчета топливной экономичности автомобиля. В настоящее время студенты автомобильных специальностей при определении тяговоскоростных качеств автомобиля в домашних контрольных и курсовых работах, в курсовых и дипломных проектах пользуются изданным в институте пособием [12] и приложением к нему [13]. Поскольку вопросы определения тягово-скоростных качеств и топливной экономичности тесно связаны между собой, при расчете топливной экономичности автомобиля рекомендуется пользоваться указанным пособием [12] и рассматривать настоящие методические указания как его продолжение и дальнейшее развитие. При расчетах топливной экономичности также могут быть использованы справочные материалы, приведенные в приложении [13] к упомянутому пособию [12]. Недостающие для расчетов топливной экономичности справочные материалы приведены в приложениях, которые опубликованы отдельным изданием под названием «Технические характеристики автомобилей для расчетов их топливной экономичности». (Материалы для выполнения курсовых работ, курсовых и дипломных проектов студентами специальностей 051З и В настоящих методических указаниях основное внимание уделено методике расчета расхода топлива; методика построения баланса мощности, необходимого для расчета расхода топлива, освещается менее подробно. 1. ЦЕЛЬ РАСЧЕТА Топливная экономичность характеризует способность автомобиля рационально использовать энергию топлива. Затраты на топливо составляют значительную часть себестоимости перевозок на автомобиле, поэтому чем меньше автомобиль расходует топлива, тем меньше себестоимость перевозок. Топливная экономичность автомобиля оценивается несколькими показателями, которые могут быть определены экспериментальным и расчетным методами. Целью расчетного метода является построение топливно-экономической характеристики установившегося движения автомобиля и определение по ней параметров, характеризующих топливную экономичность автомобиля. Топливно-экономической характеристикой установившегося движения автомобиля называется зависимость путевого расхода топлива от скорости равномерного движения при различных величинах коэффициента сопротивления дороги. 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ Для расчета топливно-экономической характеристики должны быть заданы: 1) внешняя скоростная характеристика автомобильного двигателя N = f(ω ) и g = f(ω ); 2) данные для определения удельного расхода топлива двигателем: а) нагрузочная характеристика двигателя g = f(n %, ω ) или б) графики или таблицы, показывающие влияние на удельный расход топлива двигателем изменения нагрузки g изменения нагрузки K % = f(n %) и частоты вращения вала двигателя K = f ω ω ;

4 3) масса автомобиля: а) полная масса автомобиля или автопоезда m a ; б) собственная масса в снаряженном состоянии m 0 грузового автомобиля и автобуса; в) полная масса тягача, работающего в составе автопоезда m ; 4) коэффициент лобового сопротивления автомобиля C x ; 5) площадь миделева сечения автомобиля F a ; 6) передаточные числа: коробки передач i k, дополнительной передачи i и главной передачи i 0 ; 7) радиус качения колеса r k ; 8) коэффициент сопротивления дороги ψ. 3. РАСЧЕТ ПУТЕВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА В нашей стране основным измерителем топливной экономичности автомобиля принят путевой расход топлива Q в литрах на 100 км пробега. Он может быть рассчитан по формуле Q = ρ т η N + N, л/ 100км, (1) где g удельный расход топлива двигателей, г/квт.ч; V скорость движения автомобиля м/с; ρ т — плотность топлива, кг/л; η КПД трансмиссии; N мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, квт; N мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, квт. Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги: N = ψ G V, квт (2) где ψ коэффициент сопротивления дороги; G — вес автомобиля, кн; V скорость движения автомобиля, м/с. Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха N = F V, квт (3) где C коэффициент лобового сопротивления автомобиля; ρ — плотность воздуха, кг/м 3 ; ρ = 1,225 кг/м ; F c — площадь миделева сечения автомобиля, м 2 ; V скорость движения автомобиля, м/с. Подставив выражение мощностей N и N в исходное уравнение (1), получим уравнение путевого расхода топлива: Q = ψg + F ρ т η V, л/100 км (4) Выражение (4) показывает зависимость расхода топлива от конструктивных параметров автомобиля (удельного расхода топлива двигателем g, КПД трансмиссии η,е, веса автомобиля G, коэффициента лобового сопротивления C x, площади миделева сечения F a ) и условий его движения, характеризуемых скоростью V и коэффициентом сопротивления дороги ψ. Задаваясь скоростями движения и коэффициентами сопротивления дороги как независимыми переменными при известных величинах конструктивных параметров автомобиля, можно рассчитать путевой расход топлива Q и построить топливно-экономическую характеристику установившегося движения автомобиля Q=f(V, ψ), Конструктивные параметры G, η, C x, F a являются постоянными величинами, а удельный расход топлива двигателем g величина переменная, зависящая от нагрузки и частоты вращения вала двигателя.

5 При расчете топливно-экономической характеристики постоянные по величине параметры берут из справочных таблиц работы [13] и из прилож. 4 к настоящей работе*( Приложения к данным указаниям выйдут отдельным изданием).

Удельный расход топлива двигателем может быть определен несколькими способами Определение удельного расхода топлива по нагрузочной характеристике двигателя Нагрузочной характеристикой двигателя называется зависимость удельного расхода топлива g от степени использования мощности N % при различных частотах вращения его вала ω. Рис.

1 Нагрузочная характеристика автомобильного карбюраторного двигателя На рис.1 показана типичная нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя, причем ω < ω < ω < ω. Нагрузочную характеристику получают экспериментальным путем при стендовых испытаниях двигателя. При расчетах топливной экономичности она должна быть задана.

Степень использования мощности двигателя подсчитывается по выражению: N % = 100 η = 100, (5) где N + N — мощность, необходимая для равномерного движения автомобиля с определенной скоростью в заданных дорожных условиях, квт; N = N η — мощность на ведущих колесах, которая может быть подведена от двигателя при той же определенной скорости движения и при полной подаче топлива (по внешней скоростной характеристике), квт. Степень использования мощности двигателя определяется по графику баланса мощности автомобиля на определенной передаче коробки передач (рис.2).

6 Рис.

2 Баланс мощности автомобиля на высшей передаче коробки передач При некоторой скорости движения V степень использования мощности двигателя N % =100 А В, (6) где А отрезок, соответствующий затратам мощности N + N для равномерного движения с некоторой скоростью V; В отрезок, соответствующий мощности на колесах N = N η, которая может быть подведена от двигателя при полной подаче топлива и при той же скорости V. Для удобства определения степени использования мощности двигателя при различных сопротивлениях дороги ψ графическим методом график баланса мощности представляют, в несколько измененном виде (рис.3). Рис.3 Баланс мощности автомобиля при различных сопротивлениях дороги По формуле N = N η (7) Подсчитывают мощность на ведущих колесах автомобиля и наносят кривую N k =f (V) на график баланса мощности. Затем по формуле (3) рассчитывают мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивления воздуха, и определяют мощность N c =N k -N w, которая может быть израсходована на преодоление сопротивления дороги. Зависимость N c =f (V) наносят на график баланса мощности. Затем по формуле (2) производят расчет мощностей, затрачиваемых на преодоление сопротивления дороги N,N,N,.. N,при различных сопротивлениях дороги ψ, ψ, ψ, ψ, и зависимости N =f (V) наносят на график баланса мощности.

7 Тогда степень использования мощности двигателя при некоторой скорости V движения автомобиля может быть определена графическим способом по выражению N % =100 в, (8) где a + c отрезок, соответствующий затратам мощности N + N a + в — отрезок, соответствующий мощности на ведущих колесах N = N η при полной подаче топлива в двигатель.

Частоту вращения вала двигателя при известной скорости V движения автомобиля рассчитывают по формуле ω = (9) гдеi, i, i — передаточные числа коробки передач, дополнительной передачи и главной передачи; r k — радиус качения колеса, м.

Зная степень использования мощности N % и частоту вращения вала ω двигателя при известной скорости V движения автомобиля, по нагрузочной характеристике определить удельный расход топлива.

Методика определения удельного расхода топлива при скорости движения V 1 и коэффициенте сопротивления дороги ψ, когда степень использования мощности двигателя N = 100 в, а частота вращения вала двигателя — ω, показана на рис.

1 и Определение удельного расхода топлива аналитическим методом Для случаев, когда графики характеристик, получаемых экспериментальным путем, отсутствуют, можно воспользоваться приближенным аналитическим методом определения удельного расхода топлива двигателем.

Действительный удельный расход топлива для разных режимов работы двигателя может быть определен по формуле g = g K %K, г/квт ч (10) гдеg удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/квт ч; K % — коэффициент, учитывающий изменение g в зависимости от степени использования мощности двигателя K % ; K коэффициент, учитывающий изменение g в зависимости от частоты вращения вала двигателя ω. Коэффициенты K % и K определены путем обработки статистических данных по удельным расходам топлива большого числа карбюраторных и дизельных двигателей. Рис.4

8 Зависимость коэффициентов K % и K от режима работы двигателей: А коэффициента K % от степени использования мощности двигателей, N % I- карбюраторных; II дизельных; б — коэффициента K от отношения частот вращения валов двигателей ω /ω На рис. 4,а показана зависимость коэффициента K % от степени использования мощности двигателей N %, на рис.

4,б зависимость коэффициентаk от отношения ω /ω, где ω — текущее значение частоты вращения вала двигателя; ω частота вращения вала двигателя при максимальной мощности N. Имея график баланса мощности (рис.3) и графики зависимостей K % = f(n %) и K = f ω ω, расчет удельного расхода топлива при некоторой скорости V движения автомобиля производят следующим образом.

По формуле (5) или по зависимости (8) определяют степень использования мощности двигателя N % и по графику рис, 4,а находят величину K %. Затем вычисляют отношение V/V N, равное отношению ω /ω, и по графику рис.4,б определяют величину K.По формуле (10) при известной величине g определяют удельный расход топлива g, соответствующий скорости движения V. На рис.

3 и 4 показана методика определения коэффициентов (K ) 1 и (K % ) 1 при скорости движения V 1 по дороге с коэффициентом сопротивления дороги ψ. 4.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ Топливно-экономическая характеристика установившегося движения автомобиля должна быть построена на прямой передаче коробки передач (при отсутствии прямой передачи, например у автомобилей «Запорожец», на высшей передаче коробки передач и на высшей передаче дополнительной коробки (если она имеется на автомобиле). Расчет расхода топлива проводят при нескольких величинах коэффициента сопротивления дороги. Начальная величина коэффициента сопротивления дороги φ 1 должна соответствовать движению автомобиля по горизонтальной дороге с ровным асфальтобетонным или цементобетонным покрытием. При этих условиях коэффициент сопротивления дороги равен коэффициенту сопротивления качению f= 0,015. Таким образом, ψ = f = 0,015. При ψ =0,015 производят расчет расхода топлива автомобилей в различиях весовых состояниях. Для легковых автомобилей расчет следует производить при полной нагрузке. Для грузовых автомобилей и автобусов необходимо рассчитать расход топлива при полной нагрузке и при движении без груза. Обычно расчет ведется при полной нагрузке автомобиля, при этом учет уменьшения массы автомобиля для случая движения без груза производится за счет условного уменьшения величины коэффициента сопротивления дороги. Например, величину коэффициента сопротивления дороги, соответствующую движению грузового автомобиля или автобуса без груза или пассажиров, определяют по соотношению ψ = ψ, где ψ = 0,015 коэффициент сопротивления дороги с горизонтальным асфальтобетонным или цементобетонным покрытием; m собственная масса автомобиля в снаряженном состоянии, кг; m полная масса автомобиля, кг. Аналогично для автомобиля-тягача, работающего в составе автопоезда и предназначенного для одиночного использования, ψ = ψ m m где m полная масса тягача с грузом; m — полная масса автопоезда, состоящая из полной массы тягача и полной массы прицепа (прицепов). Масса автобусов и грузовых автомобилей в снаряженном состоянии приведена в прилож.4 к настоящей работе, полная масса автомобилей — в прилож. к работе [12].

9 Конечная величина коэффициента сопротивления дороги ψ, при которой проводят расчет расхода топлива. ψ = ψ пр, где ψ пр — максимальная величина коэффициента сопротивления дороги, преодолеваемого на прямой (высшей) передаче коробки передач.

ψ пр = D пр определяют по графику динамической характеристики автомобиля, которую рассчитывают и строят при определении тягово-скоростных качеств автомобиля, предшествующем в курсовом и дипломном проектах расчету его топливно-экономической характеристики.

В диапазоне между начальным ψ и конечным ψ значениями коэффициента сопротивления дороги выбирают несколько промежуточных значений ψ, ψ, ψ с интервалом не более 0,005 ± 0,01 для грузовых автомобилей и автобусов и 0,015 ± 0,02 для легковых автомобилей.

Все расчеты при указанных величинах ψ ведут при полной массе автомобиля m Последовательность расчета при наличии нагрузочной характеристики двигателя С целью повышения точности расчетов следует задаться значениями частот вращения вала двигателя ω, которые приведены на графике загрузочной характеристики.

По формуле V =, (11) где ω в рад/с и r м, рассчитывают скорости V движения автомобиля на прямой (высшей) передаче коробки передач и высшей передаче дополнительной коробки передач.

По формулам (7), (3) и (2) подсчитывают величины мощностей N k, N w, N при расчетных скоростях V движения автомобиля и строят график баланса мощности автомобиля в форме, удобной для определения степени использования мощности двигателя (рис.3). Внешние скоростные характеристики двигателей, необходимые для расчета мощности N k, приведены в работе [13], в прилож.

1 к настоящему пособию и в работе [2]. По формуле (5) расчетным способом или по выражению (8) графическим способом определяют степень использования мощности N % для каждого расчетного значения скорости движения V при всех расчетных величинах коэффициента сопротивления дороги ψ.

По графику загрузочной характеристики определяют удельный расход топлива g при всех расчетных скоростях движения для каждой величины коэффициента сопротивления дороги ψ. Нагрузочные характеристики некоторых двигателей приведены в прилож.2 к настоящей работе.

По формуле (1) определяют путевой расход топлива в зависимости от величин расчетных скоростей движения V при различных ψ.

При этом численные значения плотности топлива ρ т составляют для бензина 0,72± 0,73 и для дизельного топлива 0,82±0,85 кг/л Последовательность расчета при определении удельного расхода топлива аналитическим методом Исходным графиком для расчета является внешняя скоростная характеристика двигателя. Ее следует взять в работах [13], [2] или прилож.1 к настоящей работе. В диапазоне частот вращения вала двигателя от ω до ω произвольно задаются 5± 6 значениями частот вращения вала. По формуле (11) определяют расчетные скорости V движения автомобиля, рассчитывают мощности N k, N w, N по формулам (7), (3) и (2), и строят график баланса мощности автомобиля. Для каждой расчетной величины скорости V движения автомобиля определяют степень использования мощности N % и по графику K % = f(n %) или по табл. в прилож.3 определяют значение коэффициента K %. Вычисляют отношение ω /ω, и по графику K = f ω ω или по табл.прилож.3 к настоящему пособию определяют значение коэффициента K. При этом численную величину ω берут по графику внешней скоростной характеристики двигателя или из технической характеристики автомобиля.

10 По формуле (10) определяют удельный расход топлива g, соответствующий расчетному значению скорости V. При этом величину g следует определять по графику внешней скоростной характеристики двигателя, приведенному в прилож.1 к настоящей работе при максимальной мощности двигателя N.

Если двигатель снабжен ограничителем g берут при максимальной мощности по ограничителю N огр.

При отсутствии графика внешней скоростной характеристики удельный расход топлива при максимальной мощности может быть определен по приближенному соотношению g = (1,05 ± 1,1)g г/квт ч, (12) где g минимальный удельный расход топлива двигателем; g = 300 ±340 г/квт ч для карбюраторных двигателей и 220±260 г/квт ч для дизелей.

Затем по формуле (1) определяют путевой расход топлива в зависимости от расчетных скоростей V движения при различных коэффициентах сопротивления дороги ψ. Отдельно следует рассчитать расход топлива для каждого значения коэффициента сопротивления дороги ψ при максимальной скорости движения V max.

В том случае, когда двигатель не снабжен ограничителем, при максимальных скоростях движения он работает с полной нагрузкой и N % = 100%. Величину V max определяют графическим способом по графику баланса мощности при каждой величине коэффициента сопротивления дорога.

Частоту вращения вала двигателя ω соответствующую максимальной скорости движения V max, рассчитывают по формуле (9). При N % = 100%, K %=1, а K определяют при ω. Для двигателей, снабженных ограничителями, при малых сопротивлениях дороги и максимальных скоростях движения V max, соответствующих частоте вращения двигателя ω огр, степень использования мощности двигателя может оказаться менее 100% и K %

Источник: https://docplayer.ru/45910585-Raschet-toplivnoy-ekonomichnosti-avtomobilya.html

Оценочные показатели топливной экономичности

2.3.1 Выбор показателей, характеристик топливной экономичности и

ТХ и ТСХ представляют собой зависимости расхода топлива Qs от скорости.

Зависимость ТХ выводят по результатам измерений при установившемся движении на высшей передаче по горизонтальной дороге, а характеристику ТСХ получают при движении по магистрально-холмистой дороге с заданным профилем.

График этой характеристики строят для магистральных автопоездов, междугородних и туристических автобусов в зависимости от максимально допустимой скорости Пд0п при движении по специальной скоростной дороге автодрома.

Для оценки факторов, влияющих на топливную экономичность, теоретически определяют показатель Qs при движении с постоянной скоростью по дорогам с разными значениями коэффициента дорожных сопротивлений >.

Исходным выражением является

где Ст — часовой расход топлива, кг/ч; ут — плотность топлива, кг/л.

Известно, что

где ge — удельный расход топлива двигателем (г/кВт-ч).

Эффективную мощность двигателя выразим через затраты его энергии на преодоление дорожных N и воздушных сопротивлений, а также потерь в трансмиссии (КПД ц ф)

ГД eNv = P4v,aNw = Pwv.

Подставив в (2.81) выражения (2.82) и (2.83), получим

Из (2.84) следует, что основными факторами, определяющими то- пливную экономичность являются: удельный расход топлива двигателя ge, потери в трансмиссии г|тр, вес автомобиля G, состояние дорог — коэффициент >, аэродинамические показатели автомобиля KWF и скорость движения V.

Применение на автомобилях дизельных двигателей вместо бензиновых обеспечивает уменьшение ge, замена карбюраторных двигателей на двигатели с впрыском способствует не только снижению выброса в атмосферу вредных веществ, но и снижению ge, особенно с впрыском бензина непосредственно в цилиндры.

Снижению ge способствует повышение загрузки двигателя (см. рис. 2.15, а). С этой целью многие современные автомобили имеют ускоряющие передачи (передаточное число коробки передач /к п i) уменьшает частоту вращения коленчатого вала двигателя ид и увеличивает загрузку по крутящему моменту Ма, так как Ne = Мл пл (при v = const мощность Ne = const).

Большое влияние на топливную экономичность оказывает сопротивление воздуха, т.е. аэродинамические сопротивления. Их снижение осуществляется за счет улучшения обтекаемости, включая применение обтекателей, обтекаемой укладки груза уменьшенной плотности в кузов.

Большое влияние на Qs оказывает скорость движения автомобиля (см. выражение (2.84)). Зависимость Qs=f(v) при установившейся скорости движения называют топливной характеристикой (рис. 2.18).

Такую характеристику получают на высшей передаче по горизонтальной дороге ( / = const и (7= const).

Рис. 2.18. Топливная характеристика автомобиля (G = const и vp = const)

Наиболее экономичные скорости движения автомобиля ( Qsmin) v = 30…60 км/ч. При высоких скоростях движения (v > 80 км/ч)

(повышается не только из-за зависимости Р = f(v2) , но и из-за возрастающего коэффициента сопротивления перекатыванию колес / (шина не успевает восстановить свою форму за время контакта с дорогой), а также из-за увеличения потерь в трансмиссии на перебалтывание масла.

С точки зрения экономии топлива всегда выгоднее перевозить грузы большегрузными автомобилями и автопоездами (рис. 2.19). Влияние повышения полной массы автомобиля на топливную экономичность особенно эффективно при малых и средних значениях его массы. Топливная экономичность заметно повышается при увеличении полезной нагрузки. В целях достижения этого применяют автопоезда.

Рис. 2.19. Характеристика топливной экономичности автомобиля:

1 — с бензиновым двигателем; 2 — с дизелем; Ga — вес автопоезда

Техническое состояние автомобиля влияет на силу сопротивления воздуха и силу сопротивления качению, а следовательно, и на удельный расход топлива.

Топливная экономичность бензинового двигателя зависит от уровня топлива в поплавковой камере карбюратора, угла опережения зажигания топлива, зазоров в прерывателе, состояния свечей и инжекторов, фаз газораспределения, теплового режима эксплуатации.

Основными параметрами, опережающими топливную экономичность дизеля являются: давление начала впрыскивания топлива форсункой и состояние сопел ее распылителя; неравномерность цикловой подачи топливного насоса; правильность установки насоса и каждой его секции по углу опережения впрыскивания топлива; состояние воздухоочистителя и фаз газораспределения; тепловой режим эксплуатации.

Существенно большую экономичность имеют автомобили с дизелями по сравнению с автомобилями, оснащенными бензиновыми двигателями.

В ходовой системе к наиболее важным факторам топливной экономичности относят давление воздуха в шинах и состояние протектора.

Расход топлива существенно зависит от умения водителя выбрать экономичный режим работы двигателя в данных дорожных условиях, а также использовать кинетическую энергию разгона при движении под уклон для преодоления подъемов. Из условий экономии топлива можно рекомендовать следующие приемы вождения автомобиля:

  • — на горизонтальном участке дороги соблюдать скорость движения на 25% ниже максимальной;
  • — средняя частота вращения вала двигателя должна быть на 30…40% ниже номинальной;
  • — по возможности использовать более высокие передачи;
  • — обеспечивать равномерное движение автомобиля без резких разгонов и торможений;
  • — по возможности реже переключать передачи и использовать тормоза.

Поскольку экономичность двигателя всегда выше в режиме работы, соответствующем большой загрузке по крутящему моменту при низкой частоте вращения коленчатого вала, то целесообразно как можно раньше включать высокую передачу.

Способность к принудительному снижению скорости и быстрой остановке — важнейшее эксплуатационное свойство для обеспечения безопасности движения и высокой производительности транспортных средств. Торможение — это искусственно создаваемое сопротивление движению МЭС.

Потребность в торможении возникает при необходимости: снизить скорость движения, остановить машину, предотвратить повышение скорости движения, удержать МЭС неподвижным при остановке, повысить маневренность машины (торможением борта). Различают аварийное (экстренное) торможение и служебное торможение, т.е.

торможение с максимальной и плавной интенсивностью.

Основными оценочными показателями тормозных свойств при экс-

dv

тренном торможении являются: максимальное замедление /тп1ах =—

dt

и минимальный тормозной путь Л'тт||1 . При служебном торможении Л < Л max и ST > ,S’Tmjn. Минимальный тормозной путь достигается при сильном энергичном нажатии водителем на тормозную педаль, в результате чего происходит максимальное замедление. Кроме .

S'Tmm (его обычно определяют теоретически), оценочным показателем является остановочный путь 5Т 0 — это путь, пройденный машиной от момента, когда водитель заметил опасность, до полной остановки. Он включает в себя 5.

, mjn и путь, который проходит автомобиль за время реакции водителя на опасность и время запаздывания в действии механизмов тормозной системы.

Для теоретического определения 5Tmin и /ттах используют дифференциальное уравнение движения машин (2.36). Так как, а

Рк = -Рт, где Рт — тормозная сила, получаем

При выводе уравнения (2.85) принято, что Pw = 0 , так как скорость движения при торможении низкая и участок дороги горизонтальный.

В виду того что при экстренном торможении двигатель сцеплением отъединяют от трансмиссии, то 5вр «1, а максимальная тормозная сила определяется сцеплением тормозных колес с дорогой, т.е.

Рттах = Ф ?? гДе GT — вертикальная нагрузка на эти колеса.

Отсюда

Наибольшее значение ф соответствует движению машины по сухой дороге с твердым покрытием. Здесь ф = 0,6…0,8. Значит, в этих услови- ях /, тах = 6…8 м/с2, что близко по значению к ускорению свободного падения g = 9,81 м/с2. Однако экстренное торможение применяют редко. Обычно торможение для снижения скорости движения осуществляют в режиме служебного торможения с_/г=1,0… 1,2 м/с2.

Значение коэффициента ф зависит не только от дорожных условий, но и от интенсивности торможения. При полной блокировке колес в режиме экстренного торможения коэффициент сцепления ниже, чем при некотором их проворачивании, о чем свидетельствует рис. 2.20.

Из рисунка 2.20 видно, что наибольшая интенсивность торможения получается не при полной блокировке колес (движение юзом), когда б = 1, а при частичном проворачивании колес (s = 0,2…0,3 ), что объясняется влиянием на процесс торможения сопротивления качению и лучшими сцепными свойствами шины с дорогой при ее частичном проворачивании. Кроме того, при блокировке существенно снижается

Рис. 2.20. Зависимость максимальной тормозной силы по сцеплению Ртф и боковой силы сцепления колес с почвой Р8 от коэффициента проскальзывания

тормозных колес е:

1’а — скорость движения автомобиля; гок — окружная скорость вращения колес

сцепление колес с почвой в боковом направлении, что вызывает ухудшение управляемости машин. Отсюда торможение на грани движения юзом более интенсивное, чем собственно юзом. Улучшение тормозных свойств машин и устранение их заноса при торможении достигают установкой антиблокировочных систем (АБС).

Тормозной путь определяют из равенства энергии тормозных сил и кинетической энергии торможения. Для горизонтального участка пути

где г и Vj — скорость движения соответственно вначале и в конце торможения, м/с,

откуда

Считаем, что торможение осуществляется всеми колесами до полной остановки, т.е. с2 = 0. Учитывая, что РлGa , можно записать

Эта формула получена при допущении, что от начала до конца торможения действует максимальное замедление уттах.

В реальных же условиях замедление у, может быть и немаксимальным, а с момента обнаружения опасности и до начала действия /, проходит определенное время, за которое машина пройдет дополнительное расстояние.

На рисунке 2.21 представлен график распределения времени в процессе торможения автомобиля.

Рис. 2.21. График процесса торможения автомобиля

Составляющие времени торможения следующие:

t — время от начала обнаружения опасности до переноса ноги водителя на педаль тормоза, т.е. время реакции водителя. Обычно /| = 0,2… 1,5 с и зависит от опыта и состояния водителя, особенностей его характера. При расчетах принимают t = 0,8 с;

{2 — время от нажатия на педаль тормоза до начала действия тормозного механизма. Оно зависит от типа и технического состояния привода. Для гидропривода t2 = 0,05…0,1 с, для пневмопривода — 0,8 с;

/3 — время, соответствующее увеличению замедления от нуля до максимального значения _/'ттах и зависящее от эффективности действия тормозов, нагрузки машины, типа и состояния дорог, шин идр.;

t2+t3 — время срабатывания тормозного привода. Максимальное время срабатывания регламентируется стандартами и должно быть не более 0,6 с;

4 — время торможения с ут П1ах. В этот период времени скорость га снижается практически по линейному закону от v j до нуля.

При достижении автомобилем некоторой скорости водитель отпускает тормозную педаль. Происходит процесс оттормаживания — уменьшение замедления. Время оттормаживания t5 = 0,2 с при наличии гидропривода и 0,5… 1,5 с при пневмоприводе.

Учитывая отмеченные потери на торможение, получим полный путь, который будет больше минимального 5., m]n на величину

или

где ке — коэффициент эффективности торможения: для легковых автомобилей ке= 1,2; для грузовых к= 1,3… 1,4 на дороге с коэффициентом сцепления 0,4.

Коэффициент ке показывает, во сколько раз действительное замедление машины меньше теоретически возможного.

Page 3

В этом случае сцепление и передача не выключаются, двигатель работает в режиме минимальной подачи топлива, соответствующей минимальной частоте вращения на холостом ходу, или без подачи топлива.

Тогда вращение коленчатому валу, наоборот, передается от ведущих колес, т.е. двигатель работает как компрессор.

Тормозной момент Мд т, вызываемый сопротивлениями, действующими в двигателе, создает на ведущих колесах тормозную СИЛУ Л,.т:

Механические потери энергии в трансмиссии и в двигателе, а также потери в цилиндрах на сжатие воздуха или небольшого количества смеси воздуха с топливом являются источником торможения.

Если скорость движения машины при таком торможении снижается, то противодействует такому снижению момент касательных сил инерции тормозимых масс двигателя.

При равномерном движении машины, например при затяжных спусках, инерционный момент отсутствует.

Торможение двигателем используют при длительном движении машины под уклон, когда ускоренное движение создается под действием составляющей веса машины 6'sin а (а — угол уклона дороги), а также при плавном торможении, особенно на скользкой дороге.

В условиях недостаточного сцепления колес с дорогой (скользкая дорога) рекомендуется пользоваться тормозами как обычно, но тормозить без разъединения двигателя и трансмиссии и более плавно, чем при езде по дороге с хорошими сцепными свойствами.

Плавность торможения снижает вероятность блокировки колес и движения их юзом.

На автомобилях без АБС участие в процессе торможения работающего двигателя позволяет избежать блокировки ведущих колес и таким образом повысить устойчивость автомобиля при торможении. Кроме того, тормозной момент от двигателя к ведущим колесам передается через дифференциал.

Благодаря своему основному свойству он распределяет момент двигателя между полуосями поровну и тормозные силы на правом и левом колесах, создаваемые при незаблокированном дифференциале, оказываются одинаковыми.

Вследствие этого достигается устойчивое движение автомобиля при торможении.

У дизельных двигателей тормозной момент Мд т выше, чем у бензиновых, так как более высокое значение степени сжатия. Как видно из формулы (2.92), чем больше /тр, т.е. ниже передача, тем выше Мд т, из-за того что при одинаковой скорости движения выше частота вращения коленчатого вала двигателя (рис.

2.22). Для повышения эффективности торможения двигателем большегрузные автомобили, особенно работающие в горных условиях, имеют вспомогательную тормозную систему, принцип действия которой основан на дросселировании выпуска газов из двигателя за счет установки специальных клапанов (заслонок) в выпускной системе.

Рис. 2.22. Тормозная характеристика двигателя:

1 и 2 — дизельный и бензиновый двигатели

Page 4

Шарнирное соединение автомобиля с прицепом через сцепное (или седельное) устройство обеспечивает наиболее эффективное торможение автопоезда при одновременном и синхронном торможении тягача и прицепа, когда усилие в сцепке близко к нулю.

Более интенсивное замедление прицепа, чем тягача, приводит к возникновению в сцепном устройстве дополнительной растягивающей силы, что вызывает неравномерное использование их сцепных свойств при торможении и возможность блокировки колес прицепа. При опережающем торможении тягача возможен наезд на него прицепа и «складывание» поезда с последующим заносом.

Исходя из того что занос более опасен, чем возникновение растягивающей силы в сцепке, условие обеспечения устойчивого движения поезда при торможении можно выразить так:

где j„ иут — замедление соответственно прицепа и тягача.

Используя выражение (2.85), неравенство (2.93) после преобразований запишем в следующем виде:

гДе Ут. п и Ут. т — удельные тормозные силы тяги прицепа и тягача; 5вр п и 5вр. т — коэффициент учета вращающихся масс прицепа и тягача.

где Рт „ и Р]т — тормозная сила прицепа и тягача.

Коэффициент 5вр п = const, 5вр т зависит от рабочей передачи (выражение 2.80), а наименьшее его значение (5вр т =1) при выключенной передаче.

Значит, необходимо обеспечить более интенсивное торможение прицепа, чем тягача, и тормозить без выключения сцепления, применяя пониженные передачи, тогда торможение тягача будет менее интенсивным.

Способы улучшения тормозных свойств делятся на конструктивные и эксплуатационные. К первой группе относятся:

  • — применение дисковых тормозов вместо колодочных, особенно у легковых автомобилей;
  • — раздельный двухконтурный привод тормозов разных колес (применяют раздельный привод тормозов осей и диагональный привод);
  • — применение усилителей тормозов;
  • — применение регуляторов тормозных сил и антиблокировочных систем (АБС);
  • — оборудование автомобилей как минимум тремя тормозными системами (рабочей, стояночной и аварийной), а ряд из них вспомогательной тормозной системой;
  • — одновременное торможение всех колес у тракторов 4К46 с наличием тормозов только на задних колесах за счет принудительной автоматической блокировки привода колес переднего моста с приводом на задние колеса.

К эксплуатационной группе относятся содержание тормозов и их привода в технически исправном состоянии и технически грамотное использование всех тормозных систем.

Page 5

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Посмотреть оригинал

Под проходимостью трактора и автомобиля понимают их способность к движению в плохих почвенных и дорожных условиях с требуемой силой тяги, а применительно к выполнению ими сельскохозяйственных работ — приспособленность к сохранению плодородия почвы и к неповреждению обрабатываемых культурных растений, особенно при движении в междурядьях пропашных культур. Сельскохозяйственные тракторы работают в полевых условиях на почвах разного состава, с разной плотностью и влажностью. Транспортные внутрихозяйственные работы выполняются тракторами и автомобилями по бездорожью и на дорогах без твердого покрытия и по снегу. Транспортные средства должны быть приспособлены к движению по дорожным препятствиям двух типов: препятствиям профильного характера (канавы, бугры, камни и т.д.) и на участках дорог и полей со слабонесущим опорным слоем почвы или грунта. В этих условиях, особенно у тракторов, нередко требуется высокая тяговая нагрузка на крюке.В связи с перечисленными требованиями проходимость условно разделяют на три основные вида: опорно-сцепную, профильную (дорожную) и агротехническую.

  Посмотреть оригинал

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >

Источник: https://bstudy.net/644012/tehnika/otsenochnye_pokazateli_toplivnoy_ekonomichnosti

4. Топливная экономичность

2.3.1 Выбор показателей, характеристик топливной экономичности и

Топливнаяэкономичность автомобиля имеет важноезначение вэксплуатации, так как топливо — одиниз основных эксплуата­ционныхматериалов, потребляемый автомобилемв большом ко­личестве.

Себестоимостьперевозок существенно зависит оттоп­ливной экономичности автомобиля,поскольку затраты на топли­во составляютпримерно 10… 15 % всех затрат на перевозки.

По­этомучем выше топливная экономичностьавтомобиля, тем меньше расходтоплива и ниже себестоимость перевозок.

4.1. Измерители топливной экономичности

Топливнаяэкономичность автомобиля оцениваетсядвумя груп­памиизмерителей. К первой группе относятсяизмерители топ­ливнойэкономичности самого автомобиля, ковторой — измери­телитопливной экономичности двигателяавтомобиля.

Измерителямипервой группы являются расход топливав лит­рахна единицу пробега автомобиля (путевойрасход топлива) qn,лна100 км, и расход топлива в граммах наединицу транспортной работыqn,г/(т∙км) или пасс.-км.

Кизмерителям второй группы относятсярасход топлива в ки­лограммахза час работы двигателя (часовой расходтоплива) Gт,кг/ч,и удельный эффективный расход топливав граммах на ки­ловатт-часqe,г/(кВт∙ч).

Рассмотрим указанныеизмерители топливной экономичности.

Путевой расходтоплива

,

гдеQобщийрасход топлива, л; Sa—пробег автомобиля, км.

Вуказанном выражении единицей пробегаявляются 100 км пути (принятодля автомобилей в России и многихевропейских стра­нах).

Путевойрасход топлива — легко определяемаявеличина, но неучитывающая полезной работы автомобиля.Так, например, ав­томобиль,который перевозит груз, расходует большетоплива,

чемавтомобиль без груза. Поэтому согласноформуле он оказыва­етсяменее экономичным по сравнению савтомобилем, соверша­ющимпорожний рейс.

Расход топлива наединицу транспортной работы

,

гдеmrp—масса перевезенного груза (числопассажиров), кг (пасс); Srp— пробег автомобиля с грузом, км; рт— плотность топлива, кг/л.

Расходтоплива на единицу транспортной работыболее пра­вильнооценивает топливную экономичностьавтомобиля. Однако практическоеиспользование этой величины сопряженос опреде­леннымитрудностями вследствие того, что объемтранспортной работы,выполненной автомобилем, не всегдаподдается точному измерению.

Часовой расходтоплива

,

гдеTд— время работы двигателя, ч.

Удельный эффективныйрасход топлива

,

гдеNeэффективнаямощность двигателя, кВт.

Сучетом удельного эффективного расходатоплива определим егопутевой расход:

,

гдевеличина geвыраженав г/(кВт∙ч), NeвкВт,avвм/с.

4.2. Уравнение расхода топлива

Впроцессе движения автомобиля эффективнаямощность дви­гателязатрачивается на преодоление силсопротивления движе­нию.Для ее определения воспользуемсяуравнением мощностного балансаавтомобиля:

.

Подставивнайденную величину Neввыражение для путевого расхода топлива,получим уравнение расхода топливаавтомоби­лем

или

В этих выраженияхмощность представлена в кВт, сила — вН, а скорость — в м/с.

Изуравнения расхода топлива следует, чтопутевой расход топ­ливазависит от топливной экономичностидвигателя (ge),техни­ческогосостояния шасси (ηтр),дорожных условий (Рд),скорости движенияи обтекаемости кузова (Рв),нагрузки и режима движе­ния(Ри).

Прииспользовании уравнения расхода топливадля определе­нияпутевого расхода топлива в различныхдорожных условиях должнабыть известна зависимость удельногоэффективного рас­ходатоплива от степени использованиямощности двигателя при разныхзначениях угловой скорости коленчатоговала. Такая зави­симостьдля бензинового двигателя приведенана рис. 4.1.

Изэтого рисунка следует, что удельныйэффективный расход топлива geсущественнозависит от степени использованиямощ­ностидвигателя И и в меньшей степени — отугловой скорости коленчатоговала ωе.При увеличении степени использованиямощности двигателя и снижении угловойскорости коленчатого валаgeуменьшается.

Возрастание удельного эффективногорасхода топливапри низкой степени использованиямощности двигателя вызваноуменьшением механического коэффициентаполезного действиядвигателя и ухудшением условий длясгорания смеси в цилиндрах.

Удельный эффективный расход топливатакже несколь­ковозрастает при высокой (близкой к полной)степени исполь­зованиямощности из-за обогащения горючей смеси.

Рис. 4.1. Зависимости удельного эффектив­ного расхода топлива geот степени исполь­зования И мощности двигателя при разных значениях угловой скорости коленчатого вала ωе:

ωе1 — ωе3значения угловой скорости коленча­того вала двигателя

4.3.Топливно-экономическая характеристикаавтомобиля

Топливно-экономическойхарактеристикой автомобиля назы­ваетсязависимость путевого расхода топливаот скорости при рав­номерномдвижении автомобиля по дорогам с разнымсопротив­лением.

Топливно-экономическаяхарактеристика позволяет определятьрасходтоплива по известным значениям скоростидвижения и коэффициентасопротивления дороги. Она может бытьпостроена длялюбой передачи, однако обычно ее строятдля высшей пере­дачи.

Нарис. 4.2 представлена топливно-экономическаяхарактерис­тикаавтомобиля для трех различных дорог сразными коэффици­ентамисопротивления, причем ψ1

Источник: https://studfile.net/preview/6302380/page:25/

Устройство автомобилей

2.3.1 Выбор показателей, характеристик топливной экономичности и


Снижение расхода топлива автомобилями, оснащенными двигателями внутреннего сгорания, — важнейшее направление деятельности всех заинтересованных структур, начиная от конструкторов и разработчиков автотранспортных средств, опытно-испытательных и ремонтно-технических служб и структур, и, конечно же, юридических и физических лиц, эксплуатирующих эти средства – различных предприятий, в том числе – автотранспортных (т. е. зарабатывающих на автоперевозках), организаций и фирм, а также частных лиц.
Достаточно сказать, что затраты на автомобильное топливо в автотранспортных предприятиях составляют до 15% всех эксплуатационных затрат, а для частных лиц эта доля может превышать 60% эксплуатационных расходов.
При этом важно не только поддерживать высокую топливную экономичность автомобиля, но и организовывать правильное техническое обслуживание и хранение автотранспортных средств, а также хранение, транспортирование и раздачу топлива. В противном случае будут иметь место не только убытки в связи с неэффективным расходом топлива, но и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания в отработавших газах автомобилей, а также в результате утечки и пролива нефтепродуктов.

Топливной экономичностью называют совокупность свойств автомобиля, определяющих расходы топлива при выполнении транспортной работы в различных условиях эксплуатации.
Топливная экономичность автомобиля в значительной степени определяется такими показателями двигателя, как часовой расход топлива Gт и удельный расход топлива gе.

Основным эксплуатационным показателем топливной экономичности автомобиля является расход топлива на 100 км пробега (путевой расход) – QL.

Для оценки эффективности использования топлива при выполнении транспортной работы в автотранспортных предприятиях используют такой показатель, как расход топлива на единицу транспортной работы Q, который определяется, как отношение фактического расхода топлива к объему выполненной автомобилем транспортной работы.

Удельный расход топлива рассчитывается по формуле:

gе = 1000Gт/Nе,

где Nе – эффективная мощность двигателя.

Выразим эффективную мощность Nе через уравнение мощностного баланса:

Nе = Nψ + Nω + Nj/ηтр = v(Pψ + Pω + Pj)/ηтр,

Тогда часовой расход топлива определится из соотношения:

Gт = gеNе/(1000ηтр) = gеv(Pψ + Pω + Pj)/ηтр.

Путевой расход топлива QL зависит от часового расхода топлива:

QL = 1000Gт/(36vρт),

где ρт – плотность топлива.

Выразив часовой расход Gт через удельный расход gе, получим:

QL = 1000Gт/(36vρт) = gе(Pψ + Pω + Pj)/(36000ρтηтр).

Полученную формулу называют уравнением расхода топлива.

Оценочные показатели топливной экономичности автомобилей установлены ГОСТ 20306-90. К таким показателям относятся:

  • контрольный расход топлива (КРТ);
  • расход топлива в магистральном ездовом цикле на дороге (РТМЦ);
  • расход топлива в городском ездовом цикле на дороге (РТГЦД);
  • расход топлива в городском цикле на стенде (РТГЦ);
  • топливная характеристика установившегося режима двигателя (ТХ);
  • топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге (ТСХ).

Данные оценочные показатели стандартом не нормируются. Их используют при сравнительной оценке уровня топливной экономичности данного автомобиля с лучшими аналогами, а также для косвенной оценки технического состояния автомобиля.

Контрольный расход топлива КРТ определяют для всех категорий автотранспортных средств при заданных значениях скорости v, (которая может отличаться для различных категорий АТС) при движении по прямой горизонтальной дороге на высшей передаче. Скорость v, при которой определяется КРТ, зависит от типа и назначения транспортного средства, а также от его массы.

***

Топливно-экономические характеристики автомобиля

Топливная характеристика автомобиля представляет собой зависимость расхода топлива при равномерном движении автомобиля от скорости движения, дорожного сопротивления и включенной передачи.
Для наглядности топливная характеристика изображается в виде графика (рис.

1), по которому можно определить зависимость расхода топлива QL от скорости автомобиля v и коэффициента дорожного сопротивления ψ при движении автомобиля на заданной передаче.
Можно решить и обратную задачу: определять максимальную возможную скорость, которую способен развить автомобиль при данном расходе топлива на конкретном дорожном полотне.

Задачи подобного рода возникают при выявлении экономически целесообразной скорости движения автомобиля на автомагистралях.

Каждая кривая графика топливной характеристики имеет характерные точки, определяющие минимальный расход топлива при движении по дороге с коэффициентом сопротивления ψ (например, Qmin при ψ1).

Другие характерные точки кривых (конечные) определяют расход топлива при полной нагрузке двигателя, что соответствует максимально возможной при данном коэффициенте ψ скорости движения автомобиля (точки a, b, c). Огибающая кривая А — А1, проведенная через эти точки, представляет собой изменение путевого расхода топлива при полной нагрузке двигателя на дорогах с различными значениями коэффициента ψ.

Топливно-экономическая характеристика автомобиля может быть построена по данным дорожных испытаний автомобиля. В этом случае расход топлива на 100 км пробега замеряется непосредственно для различных значений дорожного сопротивления.

Экономическая характеристика может быть построена и аналитическим путем на основании скоростной характеристики двигателя.

Топливно-экономическая характеристика автомобиля не учитывает дополнительный расход топлива при пуске и прогреве двигателя, расход топлива в пунктах погрузки и выгрузки, где автомобиль маневрирует и использует специальные средства для погрузки выгрузки (автомобили-самосвалы, автомобили-самопогрузчики и т. п.), а также простаивает под погрузкой или разгрузкой с работающим двигателем. Эти затраты учитываются специальными нормами расхода топлива.

В общем случае топливно-экономическая характеристика устанавливает зависимость расхода топлива от двух эксплуатационных факторов – скорости движения автомобиля и состояния дороги. Однако помимо этого существует большое число и других факторов, оказывающих существенное влияние на топливную экономичность автомобиля.

***

Факторы, влияющие на топливную экономичность автомобиля

Существенное влияние на топливную экономичность автомобиля оказывают следующие факторы:

  • экономичность двигателя;
  • масса автомобиля;
  • расход энергии на преодоление сил трения в трансмиссии;
  • сила сопротивления качению колес автомобиля;
  • сила сопротивления инерции;
  • условия движения;
  • стиль вождения автомобиля;
  • техническое состояние автомобиля.

Экономичность двигателя и определяющие ее факторы рассматривались в теории ДВС. Часовой расход топлива возрастает с увеличением объема цилиндров, частоты вращения коленчатого вала, коэффициента наполнения и плотности воздуха.

Если рабочий объем цилиндров (как и тактность) для данного двигателя является величиной неизменной, то частота вращения коленчатого вала зависит от условий эксплуатации, а плотность воздуха – от климатических условий.

Так, с увеличением температуры окружающей среды и высоты над уровнем моря плотность воздуха уменьшается.

Коэффициент наполнения характеризует качество газообмена в двигателе и на часовой расход топлива влияет прямо пропорционально.

Изменение этого коэффициента находится в зависимости от множества других факторов, преимущественно конструкционных и технологических.

Улучшается топливная экономичность также при применении электронной системы зажигания, установке микропроцессоров для оптимизации регулирования состава смеси и опережения зажигания, использовании системы непосредственного впрыскивания бензина.

Для повышения топливной экономичности все более широкое распространение получает применение наддува и охлаждения нагнетаемого воздуха как в дизельных, так и в бензиновых двигателях.

В результате применения наддува при неизменной максимальной мощности двигателя можно уменьшить удельные расходы на частичных нагрузках, что позволяет экономить до 10% топлива.

Кроме того, при этом увеличивается запас крутящего момента, что также благоприятно сказывается на топливной экономичности.

Полную массу автомобиля желательно снижать путем уменьшения его собственной массы (т. е. без уменьшения грузоподъемности). Это можно осуществить путем рациональной компоновочной схемы автомобиля, широкого применения прогрессивных облегченных и высокопрочных материалов, создавая равнопрочные конструкции при меньшей массе.

Снижение массы автомобиля дает существенную экономию топлива, поскольку масса влияет и на силу сопротивления качению колес, и на инерционные силы, и на силы, возникающие при преодолении подъемов.

Для сравнения: при уменьшении массы грузового автомобиля на 10% экономия топлива может достигать 5…6% (для дизелей) и 6…8% (для карбюраторных двигателей), а при движении по горным дорогам экономия топлива может достигать 10%.

Положительный эффект для топливной экономичности может быть получен использованием автопоездов вместо одиночных грузовых автомобилей. Масса прицепа существенно меньше массы автомобиля-тягача, а их грузоподъемность примерно одинакова.

В результате общая масса автопоезда из тягача с прицепом будет меньше массы двух грузовых автомобилей при одинаковой производительности.

Использование автопоездов позволяет существенно снизить удельный расход топлива на единицу выполненной транспортной работы.

Оптимизация параметров трансмиссии позволяет получить экономию топлива до 10…15% без потери производительности автомобиля. Потери энергии на трение в узлах трансмиссии снижаются путем улучшения качества обработки трущихся поверхностей и улучшения условий смазки, особенно в зимнее время, когда повышается вязкость смазочного материала, снижая КПД трансмиссии.



Сопротивление качению зависит от величины сил внутреннего трения в шине колеса, а эти силы увеличиваются с ростом толщины протектора шины.

Однако толщина протектора напрямую влияет на срок службы шины, поэтому конструкторам приходится изыскивать пути снижения толщины протектора без ущерба надежности и сроку службы покрышки. Так, шины с радиальным расположением корда оказывают меньшее сопротивление качению, чем диагональные шины.

Положительно влияет на снижение сопротивления качению применение металлокордного бреккера.
Значительный перерасход топлива вызывает снижение давления воздуха в шинах и неправильно выбранный режим движения.

Инерционное сопротивление наиболее существенно при интенсивном разгоне автомобиля на низших передачах, где ускорение разгона наибольшее.

Так, например, составляющая расхода топлива, обусловленная сопротивлением инерции, при разгоне автопоезда с дизелем (полная масса 28 т) с места составляет 21%, а при разгоне в интервале от 40 до 90 км/ч – до 5%.

Снизить эту составляющую можно за счет уменьшения полной массы автомобиля.

Повышение топливной экономичности автомобиля достигается не только путем совершенствования подвижного состава, но и улучшением состояния дорог.

Так, при ухудшении профиля дорожного покрытия от асфальтобетонного до булыжного, скорость грузового автомобиля снизится примерно на 35…40%, а расход топлива увеличится на 30…40%.

В горных и городских условиях существенное влияние на расход топлива оказывают повороты дорог, частые переключения передач с высших на низшие, что отрицательно сказывается на топливной экономичности. Характерно, что городские маршруты влияют на расход топлива даже больше, чем в горной местности.

Стиль вождения автомобиля тоже влияет на его экономичность. Это проявляется в том, что каждая случайная остановка автомобиля ухудшает его экономичность, поскольку влечет пуск двигателя и разгон на низших передачах.

Увеличение расхода топлива вызывают интенсивное торможение, работа двигателя на холостом ходу при стоянке автомобиля, неправильное переключение передач при разгоне, неправильное использование выбега (движение накатом). При разгонах передачи должны переключаться с возрастающей частотой вращения коленчатого вала и уменьшением времени разгона на каждой передаче.

Показательно, что пятидневное обучение малоопытных водителей экономичному вождению автомобиля позволяет добиться экономии топлива не менее, чем на 5%, а месячные курсы – до 15…25%.

Для облегчения выбора оптимальных режимов работы двигателя и автомобиля используются электронные устройства, которые либо сами осуществляют управление двигателем и трансмиссией, либо выдают информацию, на основе которой водитель может принимать решение об оптимизации режима движения. Так, в настоящее время широкое распространение получают устройства «Стоп-старт», автоматически выключающие двигатель при переходе на холостой режим во время стоянки, и запускающие двигатель при нажатии водителем на педаль подачи топлива.

Техническое состояние автомобиля существенно влияет на непроизводительные энергетические затраты, вызывая повышение расхода топлива. Наиболее значительное влияние оказывают неисправности двигатели, особенно – системы питания.

К неисправностям шасси, негативно влияющим на расход топлива, относятся неправильная регулировка зубчатых колес главной передачи, радиально-упорных подшипников и тормозных механизмов, снижение давления воздуха в шинах, неправильно отрегулированное схождение колес.

Эти неисправности могут привести к увеличению расхода топлива на 10…20%.

***

Нормы расхода топлива



Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/7_teoria_avto_toplivo_1/index.shtml

Scicenter1
Добавить комментарий