5.3 Паливна економічність автомобіля

Одним з основних економічних показників автомобіля являється витрата палива при автоперевезеннях у різних експлуатаційних умовах – так звана паливна економічність автомобіля.

Погодинна витрата палива автомобілем визначається за формулою:

Q_год = ∙ N/1000∙ρ_Т, л/год, (5.11)

де – питома витрата палива , г/кВт∙год;

– ефективна потужність двигуна, кВт;

ρ_Т – густина палива, кг/м³.

У практиці прийнято відносити витрату палива на 100 км пробігу автомобіля при заданій швидкості. Витрата палива автомобілем на указаній відстані пробігу визначається за формулою:

, л/100 км.; (5.12)

Якщо врахувати, що потужність двигуна визначається за формулою:

(5.13)

де , , – відповідно сили опору дороги, повітря і інерції при русі автомобіля;

– ККД трансмісії;

– швидкість руху автомобіля.

З урахуванням попередніх формул отримаємо:

,л/100км. (5.14)

При рівномірному русі автомобіля ( = 0) і по прямій дорозі ( ) формула спрощується, а саме:

,л/100км. (5.15)

При усталеному русі автомобіля паливну економічність автомобіля оцінюють за допомогою паливно-економічної характеристики, яку отримують під час стендових або дорожніх випробуваннях. Вона була запропонована академіком Є.Чудаковим і представляє собою залежність питомої витрати палива (л/100 км) , від швидкості руху автомобіля на різних передачах КП і при різних дорожніх умовах, які характеризуються величиною коефіцієнта опору дороги ψ.

Рівняння, за допомогою якого визначаємо шляхову витрату палива автомобілем залежно від його маси, коефіцієнта опору дороги, передачі КП, на якій відбувається рух, та швидкості руху, називається рівнянням витрати палива:

, л/100 км (5.16)

де g_еN – 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 валу двигуна;

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

– густина палива, г/см3, для бензину = 0,75 г/м³;

= – сила опору дороги руху автомобіля.

Коефіцієнт в залежності від відносної кутової швидкості колінчастого вала двигуна можна знайти за графіком, наведеному на рис.5.4.

Рисунок 5.4 – Залежність коефіцієнта від відношення

Значення коефіцієнта залежить від коефіцієнта використання потужності В (рис. 5.5 ):

Рисунок 5.5 – Залежність коефіцієнта K_в від В

Величина коефіцієнта В визначається за формулою:

_(5.17)

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

; (5.18)

V – величина швидкості руху автомобіля для заданих ψ і передачі;

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

Коефіцієнти і можна також визначати за формулами:

– для всіх двигунів:

(5.19)

– для карбюраторних двигунів:

_(5.20)

Параметри для побудови паливно-економічної характеристики автомобіля доцільно визначати з умов руху при ψ = 0,025 на вищій з передач, (або на передачі, можливій в конкретних умовах опору дороги).

Розрахунок будемо вести у такій послідовності:

– задамося кількома значеннями швидкості автомобіля V_і на визначеній передачі (обов'язково використовуючи мінімальне та максимальне значення швидкості на цій передачі);

– для кожного із значень швидкості V_і розрахуємо кутову швидкість колінчастого валу за формулою:

(5.21)

– визначимо 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 валу двигуна ;

– за допомогою допоміжних графіків (рисунки 5.4 та 5.5), визначимо коефіцієнти і для кожного значення швидкості;

– знайдемо витрату палива Q_s для кожного значення швидкості автомобіля.

На підставі результатів обчислень будуємо паливну характеристику усталеного руху автомобіля (рисунок 5.6) і за її допомогою визначають контрольну витрату палива та економічну швидкість V_ек руху автомобіля по дорозі з ψ = 0,02.

Таблиця 5.2 – Результати обчислень

Показник		Числове значення
, рад/с		99,0	177,9	266,9	355,9	444,8	533,8	575,7	586,1
		0,17	0,31	0,46	0,62	0,77	0,93	1	1,02
Nі, кВт		11,27	24,11	37,27	49,12	58,41	63,67	64,31	64,29
Vа5,	м/с	6,3	12,6	19,0	25,3	31,6	37,9	40,9	41,6
	км/год	22,7	45,4	68,4	91,1	113,8	136,4	147,2	149,8
, Н		24,2	96,8	220,2	390,5	609,1	876,2	1020,4	1055,6
		1,11	1,03	0,98	0,96	0,96	0,98	1	1,01
,кВт	0,02	2,1	5,2	10,4	18,4	30,4	47,4	57,5	60,0
	0,025	2,6	6,2	11,8	20,4	32,9	50,3	60,6	63,2
	0,034	3,5	7,9	14,5	23,9	37,2	55,6	66,3	69,0
В5	0,02	0,19	0,22	0,28	0,38	0,52	0,75	0,89	0,93
	0,025	0,23	0,26	0,32	0,42	0,56	0,79	0,94	0,98
	0,034	0,31	0,33	0,39	0,49	0,64	0,87	1,03	1,07
Кв5	0,02	2,02	1,87	1,61	1,41	1,02	0,9	0,94	0,96
	0,025	1,82	1,69	1,47	1,19	0,99	0,91	0,97	0,99
	0,034	1,51	1,44	1,26	1,06	0,92	0,94	1,02	1,03
	0,02	8,61	8,51	8,47	9,02	9,75	11,75	14,37	15,32
	0,025	9,55	9,34	9,25	9,44	10,22	12,61	15,65	16,65
	0,034	10,6	10,1	9,8	9,86	10,76	14,37	17,99	18,89

Рисунок 5.6 — Паливно-економічна характеристика

При проведенні аналізу виявлено, що найбільш економічний режим руху при

ψ = 0,02; та при швидкості 63 км/год. Зона підвищених витрат палива буде при більших значення ψ , та при швидкостях більше 75 км/год.