3 Расчет топливной экономичности

Алгоритм расчета

1. Исходные данные

2. Аппроксимирующая функция: G_т=a_аω_е²+b_аω_е+c_а

3. Коэффициенты зависимости: а_Qc=a_aU_т²/3600r_к², b_Qc=b_QU_т/3600r_к, c_Qc=c_a/3600

4. Расход топлива при заданных V=const и времени τ: Q_o=Q_ocτ – при полной подаче топлива; Q_н=Q_ock_Q – при неполной подаче топлива, где k_Q=a_нИ²+b_нИ+с_н, И=(G_a(f_o+k_fV)cosα+ G_asinα+k_вFV²)/(AV²+BV+C)

5. Расход топлива на участке длиной S_p при разгоне в течении τ_р Q_o=a_Qcm_aδ_вр((V_к-V_н)/a-b*ln|(aV_k²+bV_k²+c)/(aV_н²+bV_н²+c)|/(2a²)+τ_p(c_Qc+ a_Qc(b²+2ac)/2a²)+ b_QcS_p.

Расчет:

Таблица 25 – Исходные данные:

ρб, кг/лд	Uт3	rk, м	kв	F,м2	Ψ	f0	kf	a3	b3	c3
0,75	5,798	0,273	0,2	2	0,011	0,011	7*10-6	-5,04	176,57	726,2
A3	B3	C3	δвр3	Ga	ma	ηт	Nmax,кВт	nN, мин-1
-4,64	176,6	916,4	1,074	17297	1765	0,91	75	5600

ρ_б –плотность топлива, взято рекомендуемое значение для бензина;

U_т3 - передаточное число третьей передачи, на которой проводится расчет, взято для пяти ступенчатой МКПП автомобиля Subaru

r_k - кинематический радиус качения колеса для шин легкового автомобиля с посадочным диаметром 16;

k_в – коэффициент обтекаемости, вычисляется по следующей формуле: k_в=0,61C_x;

F – площадь миделевого сечения автомобиля, вычисляемый по формуле: F=0,8ШВ, где Ш – ширина автомобиля , В – высота автомобиля, взятые для AUDI A3 1,6;

Ψ – суммарный коэффициент сопротивления дороги

f₀ – коэффициент сопротивления качению при малой скорости, взят для асфальтобетонного шоссе в хорошем состоянии;

k_f – взято 7*10^-6;

a₃, b₃, c₃, C₃, B₃, A₃ – коэффициенты взяты из расчета тягово-скоростных свойств автомобиля, [Табл.3];

δ_вр3 – коэффициент вращающихся масс, взят из расчета тягово-скоростных свойств автомобиля, [Табл.4];

G_a – вес автомобиля, вычисляемый по формуле: G_a = m_ag, где m_a – масса автомобиля, взята для Subaru; g – ускорение свободного падения, взято для планеты Земля;

m_a - полная масса автомобиля, взята для Subaru;

N_max - максимальная мощность, взята для двигателя Subaru;

η_т – среднее значение КПД МКПП, при работе двигателя с полной подачей топлива для легкового автомобиля;

n_N – обороты двигателя при максимальной мощности, взята для двигателя Subaru;

1. Коэффициент использования мощности двигателя:

И=(G_a(f_o+k_fV)cosα+ G_asinα+k_вFV²)/(A₃V²+B₃V+C₃)

α=0, т.к дорога строго горизонтальная, без уклонов

Таблица 26

И1	И2	И3	И4	И5
0,104	0,124	0,223	0,586	0,783

2. Удельный расход топлива g_e

g_e= g_Nk_чk_n, г/кВт*ч ,

где g_N = 1,1 g_emin; g_emin=280 г/кВт*ч – для бензиновых двигателей

g_N = 1,1*280 = 308 г/кВт*ч

Таблица 27

1	2	3	4	5
708,4	677,6	523,6	246,4	184,8

k_ч = f(n/n_n) – коэффициент, учитывающий зависимость g_e=f(n)

k_n = f(И) – коэффициент, учитывающий зависимость g_e=f(И)

Таблица 28

	1	2	3	4	5
Кч	1	1	1	1	1
Кн	2,3	2,2	1,7	0,8	0,6

n3=VUтi/0,105rк; мин ^-1

Таблица 29

1	2	3	4	5
5608,519	5608,653	5608,821	5608,796	5608,777

n3/nN

Таблица 30

1	2	3	4	5
1,00152138	1,00154527	1,001575	1,001571	1,001567

3. Путевой расход топлива Q_s

Q_s= g_e(N_д+N_в)/(36Vρ_б η_т), л/100км

Таблица 31

1	2	3	4	5
6,699	8,864	10,609	7,17	7,208

Где N_д = G_aψV/1000 – мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, кВт

N_в = k_вFV³/1000 – мощность, затрачиваемая на преодоление сопр. воздуха; кВт

Таблица32

	1	2	3	4	5
Nд	1,951	3,44	5,276	6,891	8,337
Nв	0,431	2,374	8,528	19,005	33,657

4. Аппроксимирующая функция

G_т=a_аω_е²+b_аω_е+c_а,

Таблица 33

1	2	3	4	5
17,626	16,859	13,027	6,13	4,597

G_т – часовой расход топлива

ω_е = 0,105n – угловая скорость коленвала

Таблица 34

1	2	3	4	5
588,894	588,908	588,926	588,923	588,921

G_тN = g_eN_max/1000 – часовой расход топлива при максимальной мощности

1	2	3	4	5
17,626	16,859	13,027	6,13	4,597

a_a = - G_тN*30²/n_N²*π² ;b_a = - G_тN*30/n_N*π; С_a = G_тN

Таблица 35

	1	2	3	4	5
aa	-5,155E-05	-4,93084E-05	-3,8E-05	-1,8E-05	-1,3E-05
ba	-0,03	-0,028	-0,022	-0,01	-0,007
ca	17,71	16,94	13,09	6,16	4,62

Где a_Qc = a_Q*U_т²/n₃*r_к; b_Qc = b_Q*U_т/n₃*r_к; c_Qc = c_Q/n₃

Таблица 36

	1	2	3	4	5
aQc	-0,00000827	-0,00000254	-0,000000837	-0,00000021	-0,000000118
bQc	-0,00011447	-0,00010942	-0,0000846	-0,0000398	-0,0000298
cQc	0,003157696	0,003020405	0,002333949	0,001098329	0,000823747

τ_p = τ_p1+ τ_p2 + τ_p3 = 5,096 + 4,528 + 8,806 = 18,43 с (данные расчета тягово- скоростных свойств)

S_p= S_p + S_p + S_p = 22,38 + 64,71 + 203,7 = 290,77 м (данные расчета тягово-скоростных свойств)

Считаем разгон с 0 км/ч, V_н = 0 м/с, V_н = 25 м/с, V_н = 33,33 м/с

А) a_Qc = a_Q*U₃²/3600*r_к = -1,32*10^-6

b_Qc = b_Q*U₃/3600*r_к = -7,76*10^-4

c_Qc = c_Q/3600 = 0,0036

Q₀₃ = 0,41кг

Б) a_Qc = a_Q*U₃²/3600*r_к = -1,67*10^-5

b_Qc = b_Q*U₃/3600*r_к = -9,7*10^-4

c_Qc = c_Q/3600 = 0,0046

Q₀₃ = 0,44кг

6.Секундный расход топлива Q_c

Q_0c = a_QcV_н² + b_QcV_н² + c_Qc – секундный расход топлива при V = const,

Q₀ = Q_0cτ – при полной подаче топлива

Q₃ = Q_0cк_Q – при неполной подаче топлива

к_Q = a_nИ²+b_nИ²+c_n,

где a_n = 0,36 ,

b_n = 0,44,

c_n = 0,2.

А) Q_0c = -2,7*10^-5*25² – 1,1*10^-3*25 + 0,047 = 0,016кг/с

Q₀ = 0,016*8,34 = 0,3 кг

Q₄ = 0,3 *0,29 = 0,0048 кг

к_Q =0,29

Б) Q_0c = -2,6*10^-5*33,33² – 1,1*10^-3*33,33 + 0,045 = 0,023 кг/с

Q₀ = 0,023 *10,6 = 0,44 кг

Q₄ = 0,023 * 0,34 = 0,008 кг

к_Q =0,34

Таблица 37 – Сводная таблица расчетов

	И, %	ge, г/кВт*Ч	Qs, л/100км	Q03, кг	Q0c, кг	Q0, кг	Q4, кг
V=25,м/с	18,23	746,9	13,38	0,41	0,016	0,3	0,0048
V=33,33,м/с	26,26	707,17	18,46	0,44	0,023	0,44	0,008