2. Топливная экономичность автомобиля

Топливной экономичностью автомобиля называют совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.

Топливная экономичность автомобиля оценивается двумя группами измерителей. К первой группе относятся измерители топливной экономичности подвижного состава. Ко второй группе – измерители топливной экономичности двигателя автомобиля.

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

Измерителями второй группы являются расход топлива в килограммах за час работы двигателя (часовой расход топлива) G_т, кг/ч, и удельный эффективный расход топлива в граммах на киловатт в час g_e, г/(кВт ∙ ч).

Путевой расход топлива определяется по формуле

,

где Q – общий расход топлива, л; S – пробег автомобиля, км.

Часовой расход топлива

,

где ρ_т – плотность топлива, кг/л; Т – время работы двигателя, ч.

Удельный эффективный расход топлива

.

2.1. Построение топливно-экономической характеристики

Топливно-экономической характеристикой автомобиля называется зависимость путевого расхода топлива от скорости при установившемся движении по дорогам с различным 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 ее обычно строят для высшей передачи.

Топливная характеристика может быть построена на основании экспериментальных данных или расчетно-теоретическим способом.

При расчетно-теоретическом способе удельный эффективный расход определяется по формуле

,

где g_N – удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/(кВт ∙ ч), g_N = (1,05…1,15)g_{e min}; k_ω – коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от угловой скорости коленчатого вала; k_И – коэффициент, учитывающий изменение удельного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя.

Коэффициент k_ω определяется в зависимости от соотношения ω_e/ω_N по табл. 9

Таблица 9

Значение коэффициента kω в зависимости от соотношения ωe/ωN

ωe/ωN	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
kω	1,15	1,09	1,04	1,02	1,01	1,00	1,01	1,02	1,04	1,06	1,09

Коэффициент k_И определяется по табл. 10 в зависимости от степени использования мощности двигателя И.

Таблица 10

Значение коэффициента kИ от степени использования мощности двигателя и

И	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	1,00
kИ (бензиновый)	2,11	1,67	1,33	1,22	1,11	1,06	1,00	1,06	1,11
kИ (дизельный)	1,56	1,38	1,25	1,12	1,09	1,06	1,00	1,06	1,25

Величина степени использования мощности определяется по формуле

.

Путевой расход топлива при пробеге 100 км равен

,

где V – скорость автомобиля, км/ч; η_тр – КПД трансмиссии.

Расчет и построение топливно-экономической характеристики выполняется для двух значений коэффициента сопротивления дороги ψ (заданного и ψ = 0,02) в следующей последовательности:

• выбирается пять-шесть значений угловой скорости коленчатого вала двигателя в диапазоне от ω_min до ω_max;

• по отношению ω_e/ω_N определяются значения ω_e (табл. 1) и k_ω (табл. 10);

• для полученных значений ω_e определяется скорость движения автомобиля на выбранной передаче и для этих скоростей по заданным коэффициентам сопротивления дороги определяются мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления дороги N_ψ и воздуха N_в и значение тяговой мощности на ведущих колесах N_т (см. график мощностного баланса);

• по известным значениям N_ψ + N_в и N_т для каждого значения скорости автомобиля V (или ω_e) определяется степень использования мощности И и по полученным значениям находится k_И (см. табл. 11);

• по найденным значениям коэффициентов k_ω и k_И определяется удельный эффективный расход топлива g_e;

• используя уравнение (46), по полученным значениям g_e, V, N_ψ, N_в, N_j определяется путевой расход топлива.

Данные для построения топливно-экономической характеристики сводятся в табл. 11.

Таблица 11

Данные для построения топливно-экономической характеристики

Параметры	Единицы измерения	Текущие значения параметров
ωe/ωN		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
ωe	рад/с	115,12	230,24	345,36	460,48	575,6	690,72
V	км/ч	9,1	18,18	27,27	36,36	45,46	54,55
kω	-	1,15	1,04	1,01	1,01	1,04	1,09
Nт	кВт	15,53	33,13	50,12	63,75	71,28	69,98
Nв	кВт	0,007	0,056	0,189	0,448	0,875	1,512
А. Для сопротивления дороги ψ = 0,01
Nψ	кВт	0,427	0,853	1,28	1,707	2,134	2,561
И		0,028	0,027	0,029	0,034	0,042	0,058
kИ		3,04	3,043	3,039	3	2,95	2,85
ge	г/(кВт ∙ ч)	880,99	797,51	773,48	763,56	773,14	782,84
Nj	кВт	15,096	32,221	48,651	61,595	68,271	65,91
Qп	л/100 км	222,74	215,31	210,61	198,33	179,594	148,79
Б. Для сопротивления дороги ψ = 0,02
Nψ	кВт	0,854	1,707	2,56	3,414	4,268	5,122
И		0,055	0,053	0,055	0,061	0,072	0,095
kИ		2,86	2,88	2,86	2,47	2,78	2,65
ge	г/(кВт ∙ ч)	828,83	754,79	727,93	628,66	728,58	727,9
Nj	кВт	14,67	31,367	47,371	59,89	66,137	63,346
Qп	л/100 км	209,61	203,775	198,204	163,298	169,24	138,34

Примерный вид графика топливно-экономической характеристики представлен на рис. 9.

Рис. 9. Топливно-экономическая характеристика автомобиля