Топливная экономичность автомобиля

 

Одна из важнейших народнохозяйственных задач на современном этапе развития – снижение расхода топлива при работе автотранспортных средств.

Эта задача приобретает особую актуальность, если учесть, что по объёму перевозок грузов и пассажиров автомобильный транспорт занимает первое место среди всех других видов транспорта. Автомобильный транспорт потребляет примерно 15% энергоресурсов или почти 20 млн. т. условного топлива, при этом затраты на него при эксплуатации достигают 25…35% стоимости перевозок. На расход горючего при работе автотранспорта в той или иной степени влияет множество конструктивных, технических, эксплуатационных и других факторов и показателей.

Одним из основных измерителей топливной экономичности как эксплуатационного свойства принято считать количество топлива Q_s, расходуемое на 100 км пути при равномерном движении с определённой скоростью в заданных дорожных условиях.

Расход топлива, л/100 км:

 

Q_s=Q_мгн∙t_i,

 

где: Q_мгн – мгновенный расход топлива двигателем автомобиля, л;

 

Q_si=(g_ei∙N_ei/10³∙ρ_т)∙(100/3.6∙V_i),

 

где: g_ei – удельный расход топлива, соответствующий данному режиму работы двигателя, г/кВт∙ч.

N_ei – мощность, развиваемая двигателем при работе автомобиля в рассматриваемых условиях, кВт; ρ_т – плотность топлива, кг/л, равная 0,85; V_i – скорость движения автомобиля, м/с.

t_i=100/(3.6∙V_i)

 

t_i=100/(3.6∙16,5)=1,7 ч

t_i=100/(3.6∙18,4)= 1,5 ч

t_i=100/(3.6∙20,3)=1,4 ч

t_i=100/(3.6∙22,1)=1,3 ч

t_i=100/(3.6∙24)=1,2 ч

t_i=100/(3.6∙25,6)=1,1 ч

Мощность двигателя N_ei, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги Р_ψ и воздуха P_w (в Н):

 

N_ei=[( Р_ψ+ P_w)∙ V_i]/10³∙η_тр,

 

N_ei=[(5618,5+2728,1)∙16,5]/1000∙0,876=157,1

N_ei=[(5618,5+2728,1)∙18,4]/1000∙0,876=175,2

N_ei=[(5618,5+2728,1)∙20,3]/1000∙0,876=193,3

N_ei=[(5618,5+2728,1)∙22,1]/1000∙0,876=210,5

N_ei=[(5618,5+2728,1)∙24]/1000∙0,876=228,6

N_ei=[(5618,5+2728,1)∙25,6]/1000∙0,876=243,8

N_ei=[(7491,3+2728,1)∙16,5]/1000∙0,876=192,4

N_ei=[(7491,3+2728,1)∙18,4]/1000∙0,876=214,5

N_ei=[(7491,3+2728,1)∙20,3]/1000∙0,876=236,7

N_ei=[(7491,3+2728,1)∙22,1]/1000∙0,876=257,7

N_ei=[(7491,3+2728,1)∙24]/1000∙0,876=279,8

N_ei=[(7491,3+2728,1)∙25,6]/1000∙0,876=298,5

N_ei=[(9364,1+2728,1)∙16,5]/1000∙0,876=227,6

N_ei=[(9364,1+2728,1)∙18,4]/1000∙0,876=253,9

N_ei=[(9364,1+2728,1)∙20,3]/1000∙0,876=280,1

N_ei=[(9364,1+2728,1)∙22,1]/1000∙0,876=304,9

N_ei=[(9364,1+2728,1)∙24]/1000∙0,876=331,1

N_ei=[(9364,1+2728,1)∙25,6]/1000∙0,876=353,2

Сопротивление дороги:

 

Р_ψ=ψ∙G

 

Р_ψ=0,03∙187282,7=5618,5 Н

Р_ψ=0,04∙187282,7=7491,3 Н

Р_ψ=0,05∙187282,7=9364,1 Н

 

 

=63,7

=64,4

=64,8

=66,3

=70

=∞

=81

=81,1

=80,8

=82

=85,7

=∞

=98,2

=97,8

=96,8

=97,7

=101,4

=∞

Для наглядного представления о топливной экономичности проектируемого автомобиля при различных условиях установившегося движения строится экономическая характеристика Q_s=f(V). На оси ординат откладываются в принятом масштабе значения Q_s, л/100 км, а на оси абсцисс скорость движения V, м/с.

Порядок построения экономической характеристики.

Для различных скоростных режимов движения автомобиля из зависимости

 

V_i=0,105 ∙r_к∙n_i/i_тр

 

определяют значения частоты вращения коленчатого вала двигателя n (в мин^-1):

 

n_i=V_i∙i_тр/0,105∙r_к

Зная частоту вращения коленчатого вала из соответствующих скоростных характеристик в зависимости от типа двигателя, определяют значения g_ei.

Определяют мощность двигателя N_ei требуемую для движения автомобиля с разными скоростями на заданной дороге, характеризуемой соответствующим приведенного коэффициента сопротивления ψ. Расчеты ведутся до скорости, при которой двигатель загружается на максимальную мощность N_v. Переменной величиной при этом является только скорость движения V_i, все остальные показатели, входящие в формулу для определения N_ei, являются при движении на заданной дороге, постоянными величинами (f, m_o, m_г, k_w, ρ_в, F).

 

Таблица 4.

ψ	Vi, м/с	ni, мин-1	Рψ, Н	Pw, Н	Nei, кВт	gei, г/кВтч	ti, ч	Qsi, л/100км
0,03	16,5	1448	5618,5	2728,1	157,1	247,5	1,7	63,7
	18,4	1611	5618,5	2728,1	175,2	239, 5	1,5	64,4
	20,3	1774	5618,5	2728,1	193,3	229,7	1,4	64,8
	22,1	1937	5618,5	2728,1	210,5	224,5	1,3	66,3
	24	2100	5618,5	2728,1	228,6	225	1,2	70
	25,6	2241	5618,5	2728,1	243,8	∞	1,1	∞
0,04	16,5	1448	7491,3	2728,1	192,4	247,5	1,7	81
	18,4	1611	7491,3	2728,1	214,5	239, 5	1,5	81,1
	20,3	1774	7491,3	2728,1	236,7	229,7	1,4	80,8
	22,1	1937	7491,3	2728,1	257,7	224,5	1,3	82
	24	2100	7491,3	2728,1	279,8	225	1,2	85,7
	25,6	2241	7491,3	2728,1	298,5	∞	1,1	∞
0,05	16,5	1448	9364,1	2728,1	227,6	247,5	1,7	98,2
	18,4	1611	9364,1	2728,1	253,9	239, 5	1,5	97,8
	20,3	1774	9364,1	2728,1	280,1	229,7	1,4	96,8
	22,1	1937	9364,1	2728,1	304,9	224,5	1,3	97,7
	24	2100	9364,1	2728,1	331,1	225	1,2	101,4
	25,6	2241	9364,1	2728,1	353,2	∞	1,1	∞

 

Подставляя найденные для разных скоростей движения автомобиля значения g_ei, N_ei, t_i в формулу , подсчитываем искомые значения расхода топлива Q_si.

Полученные значения n_i, V_i, g_ei, N_ei, Q_si при разных скоростях движения автомобиля сводятся в таблицу 4 с указанием, к какой дороге они относятся.

Аналогичным образом рассчитываются и строятся на экономической характеристике кривые Q_si для других дорожных условий и на каждой такой кривой указывается значение соответствующего ей коэффициента ψ приведенного сопротивления дороги.

Для анализа экономической характеристики на ней проводятся две резюмирующие кривые: огибающая кривая а-а максимальных скоростей движения на разных дорогах, соответствующая полному использованию установленной мощности двигателя N_v, и кривая с-с наиболее экономичных скоростей, соответствующих минимальному расходу топлива в заданных дорожных условиях.