Измерители топливной экономичности автомобиля

Содержание

Измерители топливной экономичности

Топливная экономичность автомобиля оценивается двумя группами измерителей. К первой группе относятся измерители топливной экономичности самого автомобиля, ко второй – измерители топливной экономичности двигателя автомобиля.

Измерителями первой группы являются путевой расход топлива в литрах на 100 км (q_п) и расход топлива в граммах на единицу транспортной работы (q_р) в г/(т·км) или пасс·км.

К измерителям второй группы относятся часовой расход топлива (G_T) в кг/ч, и удельный эффективный расход топлива (q_e)вг/(кВт·ч).

Путевой расход топлива определяется по формуле:

(7.1)

где Q – общий расход топлива, л;

S_а – пробег автомобиля в 100 км пути.

Расход топлива на единицу транспортной работы:

(7.2)

где m_гр – масса перевезенного груза (число пассажиров), кг (пасс.);

S_гр – пробег автомобиля с грузом, км;

ρ_т – плотность топлива, кг/л.

Расход топлива на единицу транспортной работы более правильно оценивает топливную экономичность автомобиля. Однако практическое использование этой величины сопряжено с определенными трудностями вследствие того, что объем транспортной работы, выполненной автомобилем, не всегда поддается точному измерению.

Часовой расход топлива:

(7.3)

где T_д – время работы двигателя, ч.

Удельный эффективный расход топлива:

(7.4)

С учетом удельного эффективного расхода топлива определяется его путевой расход:

(7.5)

Дата добавления: 2016-02-27 ; просмотров: 1440 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Измерители топливной экономичности

Топливная экономичность автомобиля оценивается двумя группами измерителей. К первой группе относятся измерители топливной экономичности самого автомобиля, ко второй — измерители топливной экономичности двигателя автомобиля.

Измерителями первой группы являются расход топлива в литрах на единицу пробега автомобиля (путевой расход топлива) q_n,л на 100 км, и расход топлива в граммах на единицу транспортной работы q_n, г/(т∙км) или пасс.-км.

К измерителям второй группы относятся расход топлива в килограммах за час работы двигателя (часовой расход топлива) G_т,кг/ч, и удельный эффективный расход топлива в граммах на киловатт-час q_e,г/(кВт∙ч).

Рассмотрим указанные измерители топливной экономичности.

Путевой расход топлива

где Q — общий расход топлива, л; S_a— пробег автомобиля, км.

В указанном выражении единицей пробега являются 100 км пути (принято для автомобилей в России и многих европейских странах).

Путевой расход топлива — легко определяемая величина, но не учитывающая полезной работы автомобиля. Так, например, автомобиль, который перевозит груз, расходует больше топлива,

чем автомобиль без груза. Поэтому согласно формуле он оказывается менее экономичным по сравнению с автомобилем, совершающим порожний рейс.

Расход топлива на единицу транспортной работы

где m_rp— масса перевезенного груза (число пассажиров), кг (пасс); S_rp — пробег автомобиля с грузом, км; р_т — плотность топлива, кг/л.

Часовой расход топлива

где T_д — время работы двигателя, ч.

Удельный эффективный расход топлива

где N_e — эффективная мощность двигателя, кВт.

С учетом удельного эффективного расхода топлива определим его путевой расход:

где величина g_e выражена в г/(кВт∙ч), N_e — вкВт, a v — в м/с.

Уравнение расхода топлива

В процессе движения автомобиля эффективная мощность двигателя затрачивается на преодоление сил сопротивления движению. Для ее определения воспользуемся уравнением мощностного баланса автомобиля:

Подставив найденную величину N_e в выражение для путевого расхода топлива, получим уравнение расхода топлива автомобилем

В этих выражениях мощность представлена в кВт, сила — в Н, а скорость — в м/с.

Из уравнения расхода топлива следует, что путевой расход топлива зависит от топливной экономичности двигателя (g_e),технического состояния шасси (η_тр), дорожных условий (Р_д), скорости движения и обтекаемости кузова (Р_в), нагрузки и режима движения (Р_и).

При использовании уравнения расхода топлива для определения путевого расхода топлива в различных дорожных условиях должна быть известна зависимость удельного эффективного расхода топлива от степени использования мощности двигателя при разных значениях угловой скорости коленчатого вала. Такая зависимость для бензинового двигателя приведена на рис. 4.1.

Из этого рисунка следует, что удельный эффективный расход топлива g_e существенно зависит от степени использования мощности двигателя И и в меньшей степени — от угловой скорости коленчатого вала ω_е. При увеличении степени использования мощности двигателя и снижении угловой скорости коленчатого вала g_e уменьшается. Возрастание удельного эффективного расхода топлива при низкой степени использования мощности двигателя вызвано уменьшением механического коэффициента полезного действия двигателя и ухудшением условий для сгорания смеси в цилиндрах. Удельный эффективный расход топлива также несколько возрастает при высокой (близкой к полной) степени использования мощности из-за обогащения горючей смеси.

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

4.3. Топливно-экономическая характеристика автомобиля

Топливно-экономической характеристикой автомобиля называется зависимость путевого расхода топлива от скорости при равномерном движении автомобиля по дорогам с разным сопротивлением.

Топливно-экономическая характеристика позволяет определять расход топлива по известным значениям скорости движения и коэффициента сопротивления дороги. Она может быть построена для любой передачи, однако обычно ее строят для высшей передачи.

На рис. 4.2 представлена топливно-экономическая характеристика автомобиля для трех различных дорог с разными коэффициентами сопротивления, причем ψ₁

Источник

Устройство автомобилей

Топливная экономичность автомобиля

Удельный расход топлива рассчитывается по формуле:

где N_е – эффективная мощность двигателя.

Выразим эффективную мощность N_е через уравнение мощностного баланса:

Тогда часовой расход топлива определится из соотношения:

Путевой расход топлива Q_L зависит от часового расхода топлива:

где ρ_т – плотность топлива.

Полученную формулу называют уравнением расхода топлива.

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

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.

Топливно-экономические характеристики автомобиля

Топливная характеристика автомобиля представляет собой зависимость расхода топлива при равномерном движении автомобиля от скорости движения, дорожного сопротивления и включенной передачи.
t 1 Для наглядности топливная характеристика изображается в виде графика (рис. 1), по которому можно определить зависимость расхода топлива Q_L 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, Q_min при ψ₁ ).

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 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.

t 2

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%.

Источник

Измерители топливной экономичности

Измерителями первой группы являются путевой расход топлива в литрах на 100 км (Q_s) и расход топлива в граммах на единицу транспортной работы (Q_р) в г/(т·км) или пасс·км.

Путевой расход топлива определяется по формуле:

(7.1)

где Q – общий расход топлива, л;

S_а – пробег автомобиля в 100 км пути.

Расход топлива на единицу транспортной работы:

(7.2)

где m_гр – масса перевезенного груза (число пассажиров), кг (пасс.);

S_гр – пробег автомобиля с грузом, км;

ρ_т – плотность топлива, кг/л.

Часовой расход топлива:

(7.3)

где T_д – время работы двигателя, ч.

Удельный эффективный расход топлива:

(7.4)

С учетом удельного эффективного расхода топлива определяется его путевой расход:

(7.5)

Дата добавления: 2017-06-02 ; просмотров: 481 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Уравнение расхода топлива

Измерители топливной экономичности

ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ

Для измерения топливной экономичности автомобилей используются в основном 2 показателя:

— путевой расход топлива (л/100 км);

— транспортный расход топлива (л/100 ткм; л/100 пасс-км).

Путевой расход топлива представляет собой расход топлива на единицу пути:

Транспортный расход топлива представляет собой расход топлива на единицу транспортной работы (л/100ткм):

где М_гр – масса перевезенного груза, т;

S_гр – пробег автомобиля с грузом, км.

Показатель транспортного расхода топлива в отличии от путевого выражает эффективность расходования топлива.

В качестве измерителей топливной экономичности двигателя используют часовой расход топлива q (кг/ч), а также удельный эффективный расход g_е (гр/(кВт ч)).

Часовой расход топлива:

где τ – время работы двигателя.

Из формулы 107 и 110 получаем:

Связь путевого расхода топлива (q_s) с показателями работы автомобильного двигателя (g_e и N_e) такова:

q_s = , (112)

где r_т – плотность топлива, г/см 3 ;

N_e – молщность развиваемая двигателем кВт;

Как следует из уравнения мощностного баланса, эффективная мощность, развиваемая двигателем движущегося автомобиля, определяется мощностью сил сопротивления движению. Подставляя выражение (57) в уравнение (112), получим уравнение расхода топлива:

q_s = (n_о + N_тр + N_f + N_a + N_w + N_j + N_кр). (113)

Учитывая, что мощность сил сопротивления движению равна произведению суммы сил сопротивления на скорость, уравнение (113) можно привести к следующему виду:

q_s = (P_о + P_тр + P_f + P_a + P_w + P_j + P_кр). (114)

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник