Топливная экономичность автомобиля

1.

Топливная экономичность автомобиля
Измерители топливной экономичности двигателя и автомобиля
Топливная экономичность автомобильного двигателя
Ре , g е , Gт
Реmax
Ре
Gт
gе
gеmin
ер
эк
ер
g ер
е
Часовой расход топлива двигателем GТ, [кг/ч; г/с]
Удельный эффективный расход топлива двигателем gе, [г/(кВт ч)]; gе = 1000Gт/Ре;
gеmin – минимальный удельный эффективный расход топлива двигателем;
gеmin = 240…310 г/(кВт ч) – бензиновые двигатели;
gеmin = 180…230 г/(кВт ч) – дизельные двигатели;
gер = (1,05…1,15) gеmin – удельный эффективный расход топлива двигателем при
максимальной мощности.
75

2.

Топливная экономичность автомобиля
Измерители топливной экономичности двигателя и автомобиля
Топливная экономичность автомобиля
Путевой расход топлива QS , [л/100км] (в США – обратная величина; длина пробега
на единицу объема израсходованного топлива).
Удельный расход топлива в литрах на единицу транспортной работы QW , [л/100т км;
л/100пас км]
Для грузового автомобиля
Qs
Qw
mг
где QS – путевой расход;
mг – масса перевезенного груза.
Для пассажирского автомобиля
QS
QW
n
где
n
– число перевезенных пассажиров.
76

3.

Топливная экономичность автомобиля
ge
Уравнение расхода топлива
g e ( P Pв Pj )
QS
36 ρ т V ηт
удельный эффективный расход топлива двигателем, зависит от угловой скорости
вала и степени нагрузки двигателя, г/(кВт·ч);
P , Pв , Pj
V
ρт
мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления дороги,
воздуха и сил инерции при разгоне, кВт;
скорость движения автомобиля, м/с;
плотность топлива, кг/л; η т КПД трансмиссии.
Определение удельного расхода топлива двигателем
2-й способ – по графику зависимости g e
от степени использования мощности двигателя
1-й способ – по нагрузочной
характеристике двигателя
Gт, gе
ne3
ne2
ne1
ge
ge
ne3
ne 2
ne3
ne2
ne1
ne1
Gт
gе
Ре
Иопт
И
77

4.

Топливная экономичность автомобиля
Уравнение расхода топлива
3-й способ – аналитический, с использованием результатов обработки большого числа
топливно-экономических характеристик различных двигателей
g e g ep k Е k И
g ep удельный эффективный расход топлива двигателем при максимальной мощности;
k Е коэффициент, учитывающий степень использования угловой скорости вала двигателя;
k И коэффициент, учитывающий степень использования мощности двигателя.
Е е степень использования угловой скорости вала двигателем
ер
е значение угловой скорости вала двигателя, соответствующее заданной скорости
движения;
ер
значение угловой скорости вала двигателя при максимальной мощности.
И
Pд
Ре
( P Pв )
ηт
Pд
Pе
степень использования мощности двигателя
мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление сопротивлений
движению при заданной постоянной скорости;
мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, при угловой скорости,
соответствующей заданной скорости движения.
78

5.

Топливная экономичность автомобиля
Уравнение расхода топлива
А
Е
В
k 1,25 0,99Е 0,98Е 2 0,24Е 3
Е
И
С
D
для карбюраторных двигателей:
kИ 3,27 8,22И 9,13И 2 3,18И 3
для дизельных двигателей:
kИ 1,2 0,14И 1,8И 2 1,46И 3
kИ
kЕ
2
1
1,1
2
1
0,9
1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Е
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
И
79

6.

Топливная экономичность автомобиля
Алгоритм расчета путевого расхода топлива
при установившемся движении
Подготовка исходных данных:
– минимальный удельный эффективный расход топлива
gеmin
двигателем, г/кВт∙ч (для расчета по формуле
g e g ep k Е k И
, где geр (1,05...1,15) ge min),
или нагрузочная характеристика двигателя, или зависимость от степени использования
мощности двигателя;
Ga
– полный вес автомобиля, кН;
– коэффициент сопротивления дороги;
uкп, uдп, uо – передаточные числа коробки передач, дополнительной и главной передачи;
ηт
– КПД трансмиссии;
rк – радиус качения колеса, м;
δ – коэффициент учета вращающихся масс;
W
ρт
Cx ρв
Aв фактор обтекаемости, кг/м;
2
– плотность топлива, кг/л;
Pе f ( е ) – скоростная внешняя характеристика двигателя;
V
ер
скорость движения автомобиля, м/с;
– угловая скорость вала двигателя при максимальной мощности, рад/с.
80

7.

Топливная экономичность автомобиля
Алгоритм расчета путевого расхода топлива
при установившемся движении
1. Определение угловой скорости коленчатого вала двигателя
движения автомобиля
Vu u u
е
е при
заданной скорости
кп дп о
rк
2. Определение мощности двигателя по скоростной внешней характеристике при заданной
скорости коленчатого вала двигателя
2
3
Pе Pеmax a е b е c е
ер
ер
ер
3. Определение мощности сопротивления движению автомобиля, приведенной к валу
двигателя
P Ga V мощность сопротивления дороги
( P Pв )
Pд
Pв WV 3 мощность сопротивления воздуха
ηт
4. Определение степени использования мощности и угловой скорости коленчатого вала
двигателя
И
Е
Рд
степень использования мощности двигателя
Ре
е
степень использования угловой скорости коленчатого вала двигателя
р
81

8.

Топливная экономичность автомобиля
Алгоритм расчета путевого расхода топлива
при установившемся движении
5. Определение коэффициентов, учитывающих степень использования мощности k И и
степень использования угловой скорости k Е
kИ 3,27 8,22И 9,13И 2 3,18И 3
kИ 1,2 0,14И 1,8И 2 1,46И 3
– для карбюраторных двигателей
– для дизельных двигателей
kЕ 1,25 0,99Е 0,98Е 2 0,24Е 3
6. Определение расхода топлива при рассматриваемом режиме
gе
g e g ep k Е k И
7. Определение путевого расхода топлива автомобилем
QS , л/100км
g e ( P Pв )
QS
36 ρ т V η т
82

9.

Топливная экономичность автомобиля
Показатели и характеристики топливной экономичности АТС
Номенклатура показателей по ГОСТ 20306
1. Контрольный расход топлива – расход топлива при заданных установившихся скоростях
движения автомобиля на высшей передаче на прямой горизонтальной дороге с твердым
гладким покрытием.
1.1. Автомобили полной массой до 3,5 т при V=90 км/час и V=120 км/час;
1.2. Автомобили грузовые и автопоезда (кроме полноприводных) полной массой свыше 3,5 т,
автобусы пригородного и местного сообщения при V=60 км/час и V=80 км/час;
1.3. Автобусы городские при V=40 км/час и V=60 км/час;
1.4. Автопоезда магистральные, автобусы междугородные и туристические при V=60 км/час
и V=80 км/час;
1.5. Автомобили полноприводные полной массой свыше 3,5 т при V=40 км/час и V=60 км/час;
2. Расход топлива в магистральном цикле на дороге – расход топлива, полученный на прямой
горизонтальной дороге при регламентированных режимах движения, имитирующих
магистральные эксплуатационные режимы.
Va, км / ч
b
80
с
Тд
Тд
d
Тд
а
60
40
20
00
00
000
00
S, м
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
83

10.

Топливная экономичность автомобиля
Показатели и характеристики топливной экономичности АТС
3. Расход топлива в городском цикле на дороге – полученный на прямой горизонтальной
дороге
при
регламентированных
режимах
движения,
имитирующих
городские
эксплуатационные режимы.
Va, км / ч
b
50
с
40
30
e
d
20
а
10
f
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
S, м
4. Расход топлива в городском цикле на стенде – расход топлива, полученный при имитации
городского цикла на стенде в соответствии с международными требованиями
установленными Правилами ЕЭК ООН № 15 и 84 (европейский цикл).
84

11.

Топливная экономичность автомобиля
Показатели и характеристики топливной экономичности АТС
QS ,
л
100 км
5. Топливная характеристика установившегося
движения – зависимость расхода топлива от
скорости установившегося движения автомобиля на
заданной передаче по горизонтальной дороге с
твердым гладким покрытием.
QS ,
л
100 км
6.
Топливно-скоростная
характеристика
на
магистрально-холмистой дороге – зависимость
расхода топлива и средней скорости от допускаемой
при движении автомобиля на магистральнохолмистой дороге с заданной характеристикой при
заданном режиме.
Vср , км/ч
Vа , км/ч
Vа , км/ч
85