Тема 7: Паливна економічність автомобіля (лекції 17, 18)

15.1 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.