Методы определения показателей экономичности работы автомобилей

 

Далее: Методы экономичного управления автомобилем

Существующие методы оценки топливной экономичности автомобиля можно разделить на две группы: дорожные и стендовые. Наибольший практический интерео представляют результаты испытаний в реальных условиях движения: в городском, магистральном или пригородном сообщениях. Эти испытания характеризуются простотой и достоверностью полученных результатов. В дальнейшем результаты испытаний на топливную экономичность используют для разработки дифференцированных базовых норм расхода топлива.

Этот цикл представляет собой диаграмму «путь — скорость», в соответствии с которой имитируют движение автомобиля на динамометрическом стенде. Исходными данными для построения такой диаграммы служат режимы движения легковых автомобилей в центральной части города. Поэтому ездовой испытательный цикл включает в себя программу режимов движения автомобилей по времени, разработанную на основе статистической обработки режимов движения.

Динамометрические стенды оборудуют сменными инерционными массами, соответствующими массе автомобиля и имитируемым дорожным условиям. Стенды оснащают системой, поддерживающей температурный режим автомобиля в заданных пределах. Это позволяет свести к минимуму погрешности, связанные с движением автомобиля на дороге. Ездовые испытательные циклы отличаются по продолжительности отдельных режимов в общем балансе времени работы автомобиля на динамометрическом стенде и по методике проведения испытаний.

 

В настоящее время в мире применяют три методики определения расхода топлива легковыми автомобилями на неустановившихся режимах: европейскую (испытательный цикл ЕЭК ООН) и две американских, одна из них является федеральным стандартом США, а вторая разработана Агентством по контролю за загрязнением окружающей среды.

В нашей стране принята европейская методика испытаний. В ее основу положен рассмотренный городской ездовой цикл (ГЕЦ). Средняя скорость движения автомобиля за цикл составляет 18,7 км/ч, а максимальная — 50 км/ч. При воспроизведении ездового городского цикла величина ускорений и замедлений составляет 1,04 и 0,99 м/с2 соответственно.

Кроме определения расхода топлива по ГЕЦ, методикой предусмотрены испытания на установившихся скоростях, равных 90 и 120 км/ч по горизонтальной дороге или на стенде с беговыми барабанами. В технических характеристиках современных автомобилей расход топлива указывают в соответствии с европейской методикой.

Магистральный ездовой цикл (МЕЦ) устанавливает оценочные показатели топливной экономичности, условия и методы экспериментального их определения в условиях, имитирующих магистральные и городские режимы движения.

Для определения оценочных показателей топливной экономичности автомобилей выбирают измерительный участок длиной 4 км. Он должен быть прямолинейным, горизонтальным, с цементно-бетонным или асфальтобетонным гладким покрытием и разметкой через каждые 400 м, допустимые уклоны не должны превышать 0,5% на участках длиной 50 м.

Режимы движения грузовых автомобилей регламентированы РТМ 37.031.018 — 80 в соответствии с операционной картой, имитирующей магистральные и городские условия движения. Операционная карта представляет собой график максимальных допустимых скоростей в магистральном и городском условиях движения.

Для измерения расхода топлива в соответствии с рекомендациями МЕЦ заезд начинают с установившейся скорости, равной 30 км/ч. Отсчет расхода топлива и времени движения начинают с момента пересечения отметки мерного участка и заканчивают в момент пересечения его конца. Максимальная скорость автомобиля не должна превышать 75 км/ч. Служебное торможение осуществляют с замедлением, равным 1…1.2 м/с2. Режимы разгона осуществляют при полной подаче топлива.

При определении расхода топлива и скорости движения грузовых автомобилей по городскому ездовому циклу максимальная скорость не должна превышать 60 км/ч. В этом заключается основное отличие МЕЦ от ГЕЦ.

В настоящее время отечественная автомобильная промышленность нормирует расход топлива выпускаемых ею автомобилей. Для грузовых автомобилей принят расход топлива при движении с установившейся скоростью 60 км/ч.

Для расчета топливно-экономической характеристики должны быть заданы: 1) внешняя скоростная характеристика автомобильного двигателя ܰ௘ = ݂(߱௘) и ݃ = ݂(߱௘); 2) данные для определения удельного расхода топлива двигателем: а) нагрузочная характеристика двигателя ݃௘ = ݂(ܰ௘%, ߱௘) или б) графики или таблицы, показывающие влияние на удельный расход топлива двигателем изменения нагрузки ݃௘ изменения нагрузки ܭே೐% = ݂(ܰ௘%) и частоты вращения вала двигателя ܭఠ೐ = ݂ቀ߱௘߱௘ಿൗቁ; 3) масса автомобиля: а) полная масса автомобиля или автопоезда ma; б) собственная масса в снаряженном состоянии m0 грузового автомобиля и автобуса; в) полная масса тягача, работающего в составе автопоезда ݉௔ ′; 4) коэффициент лобового сопротивления автомобиля Cx; 5) площадь миделева сечения автомобиля Fa; 6) передаточные числа: коробки передач ik, дополнительной передачи ݅డ и главной передачи i0; 7) радиус качения колеса rk; 8) коэффициент сопротивления дороги ߰. 3. РАСЧЕТ ПУТЕВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА В нашей стране основным измерителем топливной экономичности автомобиля принят путевой расход топлива Q в литрах на 100 км пробега. Он может быть рассчитан по формуле Q = ௚೐ଷ଺୚∙ρт η೘൫ܰట + ܰ௪൯, л/ 100км, (1) где ݃௘— удельный расход топлива двигателей, г/кВт.ч; V — скорость движения автомобиля м/с; ρ т - плотность топлива, кг/л; η௠ — КПД трансмиссии; ܰట— мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги, кВт; ܰ௪— мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха, кВт. Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления дороги: ܰట = ߰∙ܩ ∙ V, кВт (2) где ߰ — коэффициент сопротивления дороги; ܩ - вес автомобиля, кН; V — скорость движения автомобиля, м/с. Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха ܰ௪ = ஼ೣఘଶ଴଴଴ܸ௔ܨଷ, кВт (3) где ܥ௫ — коэффициент лобового сопротивления автомобиля; ߩ - плотность воздуха, кг/м 3; ߩ = 1,225 кг/мଷ; Fc- площадь миделева сечения автомобиля, м 2; V— скорость движения автомобиля, м/с. Подставив выражение мощностей ܰట и ܰ௪ в исходное уравнение (1), получим уравнение путевого расхода топлива: ܳ = ௚೐ଷ଺୚∙ρт η೘ + ܩ߰ቀ஼ೣఘଶ଴଴଴ܸ௔ܨଶቁ, л/100 км (4) Выражение (4) показывает зависимость расхода топлива от конструктивных параметров автомобиля (удельного расхода топлива двигателем ݃௘, КПД трансмиссии η௠,е, веса автомобиля G, коэффициента лобового сопротивления Cx, площади миделева сечения Fa) и условий его движения, характеризуемых скоростью V и коэффициентом сопротивления дороги ߰. Задаваясь скоростями движения и коэффициентами сопротивления дороги как независимыми переменными при известных величинах конструктивных параметров автомобиля, можно рассчитать путевой расход топлива Q и построить топливно-экономическую характеристику установившегося движения автомобиля Q=f(V, ߰), Конструктивныепараметры G, η௠, Cx, Fa являются постоянными величинами, а удельный расход топлива двигателем ݃௘ — величина переменная, зависящая от нагрузки и частоты вращения вала двигателя. При расчете топливно-экономической характеристики постоянные по величине параметры берут из справочных таблиц работы [13] и из прилож. 4 к настоящей работе*(Приложения к данным указаниям выйдут отдельным изданием). Удельный расход топлива двигателем может быть определен несколькими способами. 3.1. Определение удельного расхода топлива по нагрузочной характеристике двигателя Нагрузочной характеристикой двигателя называется зависимость удельного расхода топлива ݃௘ от степени использования мощности ܰ௘% при различных частотах вращения его вала

БИЛЕТ № 16

Основные элементы систем питания дизельных двигателей. Назначение, устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления. Виды форсунок, применяемых в дизельных двигателях.

система питания дизеля служит для подачи в цилиндры двигателя воздуха и топлива и отвода отработавших газов. Топливо подается под большим давлением, в определенные моменты (характеризуемые углом опережения по.дачи топлива) и в определенном количестве в зависимости от нагрузки двигателя.

ПРИНЦИП РАБОТЫ. На первый взгляд дизельный двигатель почти не отличается от обычного бензинового - те же цилиндры, поршни, шатуны. Главные и принципиальные отличия заключаются в способе образования и воспламенения топливо-воздушной смеси. Способ образования и воспламенения топливо-воздушной смеси – непосредственно в цилиндре. В дизеле топливо воспламеняется не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре. Рабочий процесс в дизеле происходит следующим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к верхней мертвой точке. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Самовоспламенение сопровождается резким нарастанием давления в цилиндре - отсюда повышенная шумность и жесткость работы дизеля. Дизель имеет больший КПД и крутящий момент. К недостаткам дизельных двигателей обычно относят повышенную шумность и вибрацию, меньшую литровую мощность и трудности холодного пуска.

ТИПЫ КАМЕР СГОРАНИЯ

Камеры сгорания дизельных двигателей разделяются на два основных типа: неразделенные и разделенные. При форкамерном процессе топливо впрыскивается в специальную предварительную камеру, связанную с цилиндром несколькими небольшими каналами или отверстиями, ударяется об ее стенки и перемешивается с воздухом. Воспламенившись, смесь поступает в основную камеру сгорания, где и сгорает полностью. Сечение каналов подбирается так, чтобы при ходе поршня вверх (сжатие) и вниз (расширение) между цилиндром и форкамерой возникал большой перепад давления, вызывающий течение газов через отверстия с большой скоростью. Во время вихрекамерного процесса сгорание также начинается в специальной отдельной камере, только выполненной в виде полого шара. В период такта сжатия воздух по соединительному каналу поступает в предкамеру и интенсивно закручивается (образует вихрь) в ней. Дизельные двигатели с неразделенной камерой называют также дизелями с непосредственным впрыском. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, камера сгорания выполнена в днище поршня (на низкооборотистых дизелях – грузовики). СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ

Важнейшим звеном дизельного двигателя является система топливоподачи, обеспечивающая поступление необходимого количества топлива в нужный момент времени и с заданным давлением в камеру сгорания.

Система питания Common Rail. Common Rail – это метод впрыска топлива в камеру сгорания под высоким давлением, не зависящим от частоты вращения двигателя или нагрузки. Главное отличие системы Common Rail от классической дизельной системы заключается в том, что ТНВД предназначен только для создания высокого давления в топливной магистрали. Он не выполняет функций дозировки цикловой подачи топлива и регулировки момента впрыска.

ТУРБОДИЗЕЛЬ

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля является турбонаддув. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.