Характеристика топливной экономичности автомобиля

Автомобили

Топливная экономичность

Из параметров, характеризующих мощностные показатели автомобиля, в центре внимания длительное время оставались максимальная скорость и время разгона. Ощутимый рост цен на топливо привел к тому, что особое внимание стали уделять расходу топлива. При разработке нового автомобиля одной из важнейших целей является получение малого расхода топлива.

Топливная экономичность — это совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.

Путевой расход топлива (иногда его называют средним расходом) определяют экспериментально при испытаниях или эксплуатации автомобилей в определенных дорожных условиях. Обычно испытания совмещаются с пробеговыми, при которых одновременно оценивают средние скорости движения и другие эксплуатационные свойства автомобилей.

Топливная экономичность непо­средственно зависит от конструкции автомобиля. Она определяется степенью совершенства рабочего процесса в двигателе, коэффициентом полезного действия и передаточными числами трансмиссии, соотношением между снаряженной и полной массой автомобиля и автопоезда, сопротивлением движению.

Топливная экономичность оценивается по путевому расходу топлива — расходу топлива (в литрах или килограммах) на 100 км пути, проходимого автомобилем.

Для оценки топливной экономичности автомобилей используют следующие показатели:

1 комментарий к записи “ Топливная экономичность ”

КПД бензинового двигателя 16% (легко подсчитать). Машина со скорости 50 км/час по ровной дороге, накатом, до полной остановки, технически исправная должна прокатиться 420 м до полной остановки 80 м хватит разогнаться опять до 50 км/час Цикл — 500 метров. 200 циклов — 100 км. Из них — 84 км — накатом, 16 км — мотор работает. Расход топлива всего 1,6 кг. Но почему она съедает 10 кг топлива? Дело в том,что бензиновый двигатель потребляет топливо по количеству оборотов, а не по нагрузке.

Дизель потребляет по нагрузке. В бензине смесь сгорает полностью и с максимальной температурой при соотношении 14,5 кг воздуха на 1 кг бензина. Обеднённая смесь детонирует и плохо загорается. Обогащённая — долго горит. И то, и другое худо. А солярка сгорает при любом соотношении с воздухом. В бензиновом дв. порция бензина на каждом такте постоянна. И давление на поршень всегда одинаково. Но внешняя нагрузка меняется: разгон, в гору… Тут вступает в действие дроссельная заслонка, которая не уменьшает и не увеличивает подачу топлива, а перераспределяет мощность, выдаваемую двигателем. При нагрузке заслонка открыта — все силы мотора идут на разгон. При закрытой заслонке часть сил идёт на движение, остальные на преодоление сопротивления при всасывания воздуха в цилиндр.

Общий баланс всегда постоянен. У дизеля при уменьшении нагрузки, но при сохранении скорости (оборотов дв.) расход уменьшается в разы, поэтому он всегда будет экономичнее бензина (при равных раб. объёмах, или мощности). Перспективное направление поисков экономичности — придание бензину химических свойств солярки.

Источник

Топливная экономичность автомобиля

В качестве показателей топливной экономичности автомобилей принят расход топлива в кг или литрах на 100 км пройденного пути.

Экономичность автомобиля зависит от экономичности его двигателя и затрат мощности на преодоление сопротивлений движению. Показателями топливной экономичности автомобильного двигателя служат: удельный эффективный расход топлива gе (г/кВт.ч) и эффективный КПД ηе.

Эти показатели не могут в полной мере отражать эффективность топливной экономичности автомобиля. При известных величинах часового расхода топлива (GТ = gеNе) двигателем и скорости движения автомобиля, связь между топливной экономичностью двигателя и автомобиля может быть выражена формулой:

, л/100 км, (0)

или Qs = , кг/100 км,

где Qs – расход топлива автомобилем в л или кг на 100 км пробега;

v – скорость движения автомобиля, км/ч;

ρ – плотность топлива, кг/л;

Nе – эффективная мощность ДВС, соответствующая режиму движения автомобиля на данной скорости, кВт;

gе – удельный эффективный расход ДВС, г/(кВт·ч).

В приведенной формуле время t100 прохождения автомобилем 100 км пути определено как 100/v.

Топливная экономичность автомобиля зависит от конструктивных и эксплуатационных факторов. Удельный эффективный расход топлива двигателя определяется уровнем совершенства его конструкции и параметрами скоростных и нагрузочных характеристик.

Эффективная мощность двигателя в режиме движения автомобиля на данной скорости равна сумме мощностей, затрачиваемых на преодоление всех сопротивлений (см. раздел Тяговый и мощностной балансы автомобиля). Поэтому приведенную выше формулу можно представить в таком виде:

.

Последняя зависимость показывает, что расход топлива автомобилем возрастает с увеличением мощности, необходимой на преодоления сопротивления в трансмиссии Nтр, а также сопротивлений дороги Nψ=Nf + Nh и воздуха Nw. Плотность топлива ρ введена в зависимость для перевода расхода из единиц массы в литры, так как заправку топливного бака оценивают в литрах.

Читайте также:  Условия для регистрации автомобиля в гибдд

Мощность двигателя, которая затрачивается на движение автомобиля по заданной дороге, определяют из уравнения мощностного баланса:

. (1)

. (2)

Как видно, эффективная мощность двигателя при движении автомобиля без ускорения расходуется на преодоление суммарных сил дорожного сопротивления (качения и подъема), сопротивления воздуха с учетом потери энергии в трансмиссии ηтр.

Использование уравнения для теоретического определения путевого расхода топлива Qs затруднено из-за того, что удельный эффективный расход топлива двигателем меняется в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов его работы. При отсутствии этих характеристик, приближенно удельный эффективный расход топлива двигателем определяют по эмпирической зависимости:

kN — коэффициент, учитывающий изменение удельного эффективного расхода топлива в зависимости от мощности двигателя (табл. 3.5).

Частота вращения вала двигателя для рассчитываемого скоростного режима автомобиля v определяется как:

, (4)

Таблица 3.5.

Значение коэффициентов kN и kn для бензиновых двигателей и дизелей

Примечание: Ne / Nемах – отношение текущей эффективной мощности двигателя к максимальной (для оценки коэффициента kN ) ; n/nN – отношение текущей частоты вращения к частоте, соответствующей максимальной мощности (для оценки коэффициента kn ).

Расход топлива в литрах на 100 км пройденного пути подсчитывают не менее, чем для пяти скоростных режимов движения автомобиля на данной передаче по хорошей горизонтальной дороге (с коэффициентом сопротивления качению ψ1 = f1 ) и дороге несколько худшего качества (ψ2 = f2). Обычно для автомобиля, имеющего четырехступенчатую коробку передач, расчет проводят для высшей (прямой) передачи. Для легкового автомобиля с пятиступенчатой коробкой передач рассчитывают топливно-экономическую характеристику для двух передач: четвертой и пятой.

По данным расчета строят экономическую характеристику Qs =f(v). На рис.6 приведен вариант выполнения экономической характеристики автомобиля.

На построенной экономической характеристике выделяют точку (скоростной режим движения машины), соответствующую минимальному путевому расходу топлива и соответствующую ей скорость, которую называют экономичной.

На пониженных передачах путевой расход топлива возрастает, так как увеличивается число оборотов двигателя на единицу пройденного пути. При последовательном увеличении скорости движении автомобиля от минимально устойчивой скорости на прямой передачи расход топлива несколько уменьшается в связи с переходом на более экономичный режим работы двигателя. Это соответствует характеру протекания кривой удельного эффективного расхода топлива по его внешней скоростной характеристике. Далее, в связи с увеличением сопротивления воздуха (оно возрастает пропорционально квадрату скорости) и переходом работы двигателя на менее экономичные режимы начинает повышаться.

Рис.8. Топливно-экономическая характеристика автомобиля.

Построенная таким образом топливно-экономическая характеристика представляет собой график зависимости путевого расхода топлива от скорости автомобиля v (рис. 8 и 9). Этот график характеризует топлив­ную экономичность автомобиля при равномерном движении и позволяет определить расход топлива по известным величинам v и \|/. Например, при движении автомобиля со скоростью v1 по дороге, качество которой характеризуется коэффициентом ψ1, расход топлива равен qnl.

Каждая кривая графика имеет характерные точки. Одна из них опре­деляет минимальный расход топлива при движении на дороге с данным коэффициентом ψ (например, qmin при ψ1). Скорость v / эк, соответствую­щую этому расходу, называют экономической. Другая (конечная) точка кривой определяет расход топлива при полной нагрузке двигателя, что соответствует скорости движения, максимально возможной при данном коэффициенте ψ (точки с, b…), Огибающая кривая ААТ, проведенная через эти точки, представляет собой изменение путевого расхода топли­ва в зависимости от скорости при полной нагрузке двигателя.

Рис.9. Определение максимально возмож­ной скорости, которую может развивать автомобиль при заданном расходе топлива.

Показателем топливной экономичности автомобиля служит минималь­ный путевой расход топлива, соответствующий скорости при испытаниях автомобиля с полной нагрузкой на горизонтальном участке дороги с твер­дым покрытием. Указываемый в технических характеристиках автомо­билей контрольный расход топлива практически мало отличается от ми­нимального расхода топлива, что трудно достижимо в реальных условиях эксплуатации автомобиля.

В технических характеристиках указывают контрольный расход топлива, полученный при равномерном движении автомобиля с полной нагрузкой на высшей передаче по сухому асфальтированному шоссе с уклоном не более ± 1,5% и со скоростью, близкой к экономичной.

Для оценки экономичности автомобиля может применяться и другой показатель, т.н. экономический фактор (Э), который определяет количество км пути, который проходит автомобиль, расходуя 1 л топлива, и имеет размерность, обратную показателю Qs, т.е (км/л). Например, легковой автомобиль ВАЗ-2109 расходует на 100 км пути 8 л бензина. Тогда экономический фактор будет равен: 100/8 = 12,5 км/л. Чем больше величина этого фактора, тем более высокими экономическими характеристиками обладает автомобиль.

Читайте также:  Авто з литви купити україна

Применение экономического фактора позволяет более наглядно сравнивать экономичность различных автомобилей, определять их запас хода, то есть количество километров, которое автомобиль проходит на одной заправке топливного бака. Например, если емкость топливного бака автомобиля ВАЗ-2109 равна 40 л, то его запас хода равен 12,5·40 = 500 км.

Средние дифференциальные нормы расхода топлива, рекомендуемые для автохозяйств, учитывают большое число факторов, встречающихся в эксплуатации грузовых автомобилей. В частности, величину полезной нагрузки, маневрирование в пунктах погрузки-разгрузки, вынужденные простои с работающим двигателем, движение по плохим дорогам. Кроме этого учитываю факторы сезонности эксплуатации, климатического пояса, а также специфику автомобиля (бортовой, самосвал, тентовый и т.д.), вид перевозки, плечи перевозки и др.

В качестве удельного показателя путевого расхода топлива для грузового автомобиля принят расход топлива в литрах на тонно-километр:

Чем больше полезная нагрузка машины, тем меньше расход топлива на массу перевозимого груза.

Для легковых автомобилей нормы путевого расхода топлива иногда назначают на единицу пробега (л/км).

Источник

Устройство автомобилей

Топливная экономичность автомобиля

Удельный расход топлива рассчитывается по формуле:

где Nе – эффективная мощность двигателя.

Выразим эффективную мощность Nе через уравнение мощностного баланса:

Тогда часовой расход топлива определится из соотношения:

Путевой расход топлива QL зависит от часового расхода топлива:

где ρт – 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.
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 ).

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.

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.

Читайте также:  Условия кредитования в сбербанке на покупку автомобиля

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

Поделиться с друзьями
admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Расскажем обо всем понемногу