Визначення паливної економічності автомобіля

Вартість палива становить до 24-30% від усіх витрат на автомобільні перевезення, тому необхідно його використовувати з максимальною ефективністю для виконання транспортної роботи.

Із зниженням витрати палива автомобілями зменшуватимуться також викиди шкідливих речовин в атмосферу.

Паливна економічність автотранспортного засобу визначає ступінь раціонального використання палива при перевезеннях у різних експлуатаційних умовах.

Для розрахунку оціночних показників паливної економічності автомобіля необхідно мати рівняння витрати палива.

В усіх випадках, коли двигун виробляє ефективну потужність N, кВт, а питома витрата ним палива становить q_е, г/кВт∙тод, при русі автомобіля буде витрачатися палива за одну годину:

Q_год = q_е∙ N/1000, кг/год, або Q_год = q_е ∙ N/1000∙ρ_Т), л/год, (15.1)

де ρ_Т – густина палива, кг/м³.

Для проїзду автомобілем загальної відстані у 100 км із швидкістю поступального руху V необхідна кількість палива становитиме:

, л/100 км. (15.2)

Загальна потужність N двигуна, яка використовується при русі автомобіля на подолання сил зовнішнього опору, відповідно до балансу потужності може мати такі складові: N_Т – втрати потужності у трансмісії; N_φ – втрати потужності на подолання опору кочення коліс; N_h, N_w, N_j –втрати потужності відповідно для подолання опору підйому дороги, опору повітря та на розгін автомобіля.

Серед наведених складових обов'язково враховуються постійні втрати потужності: у трансмісії N_Т = N∙ƞ_Т, на подолання опору кочення коліс N_φ та повітря N_w. У загальному вигляді використану сумарну потужність N двигуна можна подати так:

(15.3)

Після підстановки у формулу (15.2) і формули (15.3), а також перехід від м/с до км /год. отримаємо:

, л/100 км. (15.2)

У випадку руху автомобіля з усталеною швидкістю і по рівній дорозі рівняння (15.2) можна записати у наступному вигляді:

, л/100 км. (15.3)

Основним вимірником паливної економічності автомобіля в Україні, країнах близького зарубіжжя та більшості європейських країн є витрата палива в літрах на 100 км пройденого шляху – шляхова витрата , л.

Залежність шляхової витрати палива від швидкості рівномірного руху при русі по дорогах з різними значеннями коефіцієнта ψ називають паливно-економічною характеристикою автомобіля. Вона була запропонована ака­деміком Є. Чудаковим для аналізу залежності витрат палива від умов руху.

Паливно-економічну характеристику можна побудувати для кожної передачі автомобіля, використовуючи одержані рівняння.

Як правило, параметри для її побудови визначають з умов руху автомобіля при ψ = 0,03 на вищій передачі (або на можливій в конкретних умовах опору дороги).

Для оцінки ефективності використання палива при виконанні транспортної роботи застосовують витрату палива на одиницю транспортної роботи (л /100 т-км).

Рівняння, яке допомагає визначити шляхову витрату палива автомобілем з урахуванням його маси, опору дороги, по якій він рухається, передачі у коробці передач, на якій відбувається рух, та швидкості руху, називається рівнянням витрати палива:

, л/100 км, (15.4)

де g_н – питома витрата палива при максимальній потужності двигуна, г/(кВт∙тод) (береться за швидкісною зовнішньою характеристикою двигуна);

– коефіцієнт, який враховує зміну питомої витрати палива залежно від кутової швидкості колінчастого вала двигуна;

– коефіцієнт, який враховує зміну g_н залежно від ступеня використання потужності двигуна;

– густина палива, г/см3, для бензину = 0,75, для дизельного палива = 0,83;

= – сила опору дороги руху автомобіля.

Коефіцієнт в залежності від відносної кутової швидкості колінчастого вала двигуна можна знайти за графіком, наведеним на рис.15.1.

Рис. 15.1 - Залежність коефіцієнта від відношення

Значення коефіцієнта залежить від коефіцієнта використання потуж­ності В (рис. 15.2):

Рис. 15.2 – Залежність коефіцієнта K_в від В

Величина коефіцієнта В визначається за формулою:

, (15.5)

де – потужність, яку повинен розвивати двигун для руху автомобіля зі швидкістю Vа по дорозі з коефіцієнтом опору ψ на вищій передачі;

; (15.6)

V_а – конкретна величина швидкості руху автомобіля для заданих ψ і передачі;

– потужність двигуна згідно з швидкісною характеристикою при кутовій швидкості, яка відповідає швидкості автомобіля V_а.

Коефіцієнти і можна також визначати за формулами:

– для всіх двигунів

; (15.7)

– для дизелів

; (15.8)

– для карбюраторних двигунів

. (15.9)

Параметри для побудови паливно-економічної характеристики автомобіля доцільно визначати з умов руху при ψ = 0,03 на вищій з передач, (або на передачі, можливій в конкретних умовах опору дороги).

Розрахунок доцільно вести у такій послідовності:

– задатися кількома значеннями швидкості автомобіля V_аі з його швид­кісного діапазону на визначеній передачі (обов'язково використовуючи мінімальне та максимальне значення швидкості на цій передачі);

– для кожного із значень швидкості V_аі розрахувати кутову швидкість колінчастого вала за формулою:

; (15.10)

– визначити потужність двигуна N (за зовнішньою швидкісною харак­теристикою) та потужність , яку повинен розвивати двигун для руху, а також коефіцієнт використання потужності В та відносну кутову швидкість колінчастого вала двигуна ;

– за допомогою допоміжних графіків (рис. 15.1 та 15.2), визначити коефіцієнти і для кожного значення швидкості;

– знайти витрату палива Q_s для кожного значення швидкості автомобіля.

15.2 Контрольна витрата палива

Контрольна витрата палива при заданій швидкості та опорі дороги – це одна із точок паливної характеристики усталеного руху, тому для її визначення цілком підходить описаний алгоритм, за яким виконують розрахунки для одного значення швидкості.

Враховуючи наявність результатів розрахунку швидкісної зовнішньої характеристики двигуна та динамічної характеристики автомобіля (таблиці...та 5.1), розрахунок можна значно спростити: не задаватися значеннями швидкості автомобіля Vа, а відштовхуватися від значень кутової швидкості колінчастого вала , вибраних при розрахунку швидкісної зовнішьої характеристики двигуна. Тоді відпадає необхідність обчислювати кутову швидкість та відповідну їй потужність N.

При цьому розрахунок виконують у такий спосіб:

– обчислюють для кожного із вибраних значень згідно зі значеннями V_аі на вишІй передачі, взятими із табл. …, величину за формулою (15.6); (значення сили опору повітря теж беруть із табл. 2.7);

– скориставшися взятими із табл. 2.6 значеннями N_і знаходять для них , величини В_і, та відповідні К_ві;

– за значеннями із табл. 2.6 для кожного , знаходять ;

– за формулою 15.4 визначають витрату палива для кожної із швидкостей автомобіля V_аі, шо відповідає вибраним величинам , та вищій передачі.

У цьому випадку при розрахунках зручно користуватися таблицею, форма якої відповідає табл. 15.1.

Таблиця 15.1

Розрахункові параметри паливної характеристики автомобіля при усталеному русі

Показник	Числове значення	Примітка
, рад/с								Таблиця 2.8
Nі, кВт
								Рис. 15.1, ф-ла (15.7)
Vаі,	м/с								Таблиця 2.9
км/год
, Н								Таблиця 2.9
,кВт								Ф–ла (15.6)
Ві								Ф–ла (15.5)
Кві								Рис. 15.2, ф–ла (15.8) чи (15.9)
								Ф–ла (15.4)

На підставі результатів обчислень будують паливну характеристику усталеного руху автомобіля (рис.15.3) і за її допомогою визначають контрольну витрату палива та економічну швидкість V_ек руху автомобіля по дорозі з ψ = 0,02.

Рис. 15.3 – Паливна характеристика усталеного руху автомобіля

Контрольну витрату палива визначають при 90 км/год (або 0,9 V_max, якщо V_max < 90 км/год) – для автомобілів повною масою Ма < 3500 кг: при 60 км/год – для автомобілів повною масою Ма > 3500 кг.

15.3 Вплив різних факторів на паливну економічність автомобіля

Дата добавления: 2013-12-13