Лекция 10 Топливная экономичность КМ

Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении КМ транспортной работы в различных условиях эксплуатации.
Топливная экономичность КМ
Принято рассматривать отдельно показатели топливной экономичности двигателя и КМ в целом.

Топливные показатели двигателя:
часовой расход топлива Gт – масса топлива, расходуемая за один час, кг/ч;
удельный расход топлива ge – масса топлива, расходуемая за один час на единицу мощности, г/(кВт·ч).
Топливная экономичность КМ
Топливная экономичность КМ:
путевой расход топлива Qs – количество литров топлива на 100 км пройденного пути, л/100 км;
транспортный расход топлива Qw – количество литров топлива на единицу транспортной работы л/(т·100 км).

Эти показатели связаны между собой соотношениями:
Топливная экономичность КМ
где Nдв – мощность двигателя, кВт;
vxм – продольная скорость машины, м/с;
ρт – плотность топлива, кг/л.
Для бензина ρт = 0,75, для дизельного топлива ρт = 0,82.

Топливная экономичность КМ
На путевой расход топлива Qs влияют:
удельный расход ge;
скорость движения vм x;
мощность двигателя Nдв = Nс / (ηтр·kснN), необходимая для преодоления мощности внешних (Nс) и внутренних сопротивлений движению КМ, определяемых КПД трансмиссии ηтр.
После подстановки ge в уравнение, определяющее Qs:

Топливная экономичность КМ
Мощность сопротивления движению Nc определяется уравнениями мощностного баланса, которые с учетом мощности Ns, затрачиваемой на непосредственное скольжение колес, принимают вид:
Тогда уравнение для путевого расхода можно записать через полную силу сопротивления движению Pc'

Топливная экономичность КМ
Обычно изменение gе и Gт в зависимости от оборотов двигателя при полной подаче топлива приводят совместно с внешней скоростной характеристикой двигателя.
Бензиновый
Дизельный

Топливная экономичность КМ
Однако эти характеристики не позволяют определять расходы топлива при работе двигателя на частичных характеристиках.
В этом случае может быть использована нагрузочная характеристика двигателя – графики изменения ge или Gт в зависимости от мощности двигателя Nдв при nдв = const.

Топливная экономичность КМ
Нагрузочная характеристика бензинового двигателя

Топливная экономичность КМ
Нагрузочная характеристика дизельного двигателя
Нагрузочная характеристика может быть представлена и в виде Gт ( nдв ) при постоянном моменте Мдв на валу двигателя.

Топливная экономичность КМ
Упрощенные нагрузочные характеристики двигателя
Для удобства анализа также применяют упрощенные нагрузочные характеристики.
а
б
в
Характер изменения удельного расхода топлива от нагрузки у бензиновых двигателей и дизелей различен.

– коэффициент использования мощности двигателя
Nс – мощность, необходимая для движения по ОП с заданным коэффициентом ψ, скоростью и ускорением, но с учетом того, что двигатель работает на частичной характеристике.
Nкм – мощность, которую может развивать двигатель при полной подаче топлива и соответствующей скорости движения.
Топливная экономичность КМ
Графически значение kиN при заданной скорости v1 определяется отношением длин отрезков АВ/АС в безразмерном виде или в процентах.

Топливная экономичность КМ
Из анализа кривых нагрузочных характеристик можно сделать следующие выводы:
1) для каждого значения оборотов двигателя nдв удельный расход ge имеет минимум при значениях kиN близких к 1,0.
2) при kиN = 1, у бензиновых двигателей удельный расход ge несколько возрастает в связи с обогащением горючей смеси экономайзером (на 10…15% по сравнению с оптимальным значением).

Топливная экономичность КМ
Из анализа кривых нагрузочных характеристик можно сделать следующие выводы:
3) при малых значениях kиN у бензиновых двигателей удельный расход ge увеличивается в 2,5–3 раза, у дизельных увеличивается не более чем в 1,5 раза.

Топливная экономичность КМ
Из анализа кривых нагрузочных характеристик можно сделать следующие выводы:
4) минимальный расход ge при полной и частичных нагрузках соответствуют несколько большим оборотам nдв, чем тем, при которых для заданного положения органа управления подачей топлива момент двигателя максимален.
Бензиновый
Дизельный

Топливная экономичность КМ
Из анализа кривых нагрузочных характеристик можно сделать следующие выводы:
5) чем меньше kиN, тем при больших оборотах nдв удельный расход ge имеет минимальное значение.
6) при постоянном положении органов управления подачей топлива изменение зависимости ge ( nдв, kиN ) тем существеннее, чем меньше значение kиN.

Топливная экономичность КМ
Нагрузочные характеристики двигателя справедливы для установившегося режима работы двигателя.
При переходных режимах (разгоне и замедлении) удельный расход ge зависит и от углового ускорения вала двигателя εдв. Однако при малых значениях εдв , соответствующих движению КМ на высших передачах, влияние εдв на расход ge не велико.

Топливная экономичность КМ
Экономичность колесной машины определяется не только экономичностью двигателя, но также абсолютной величиной работы, производимой этим двигателем на определенном участке маршрута.
Принято оценивать топливную экономичность КМ зависимостями и графиками изменения путевого расхода Qs от скорости vмx и коэффициента сопротивления движения ψ во всем скоростном диапазоне на всех передачах
Qs (vмx, ψ, uтр).
Топливно-экономическая характеристика КМ

Топливная экономичность КМ
Можно выделить следующие основные особенности топливно-экономической характеристики:
1) в общем случае кривая Qs (vмx) для каждого значения коэффициента сопротивления движению ψ имеет минимум;
2) чем больше ψ тем меньше скорость vмx, при которой отмечается минимум Qs (иногда у дизелей Qs повышается во всем диапазоне изменения vмx);

Топливная экономичность КМ
3) слева семейство кривых Qs (vмx, ψ, uтр) ограничено областью минимально устойчивых скоростей движения, которые различны для каждого ψ.
С уменьшением kиN обороты двигателя nдв min и скорость vмx min снижаются (на режиме холостого хода nдв min в 1,5…2,5 раз меньше, чем при работе с полной подачей топлива). При неизвестном значении nдв min(kиN ), за vмx min принимают минимальную скорость КМ при полной подаче топлива;
4) справа и сверху характеристики ограничиваются огибающей кривой (пунктирные линии на рисунке), соответствующей расходам топлива при kиN = 1.

Оценочные показатели топливной экономичности
1) контрольный расход топлива – определяют для всех категорий автотранспортных средств при заданных значениях скорости движения по прямой горизонтальной дороге на высшей передаче;
2) расход топлива в магистральном ездовом цикле на дороге – оценивают пробегом по измерительному участку с соблюдением режимов движения, заданных определенной картой и схемой цикла;
3) расход топлива в городском ездовом цикле на дороге – определяют аналогично предыдущему, отличием является только характеристика операций по операционной карте и схеме цикла;
4) расход топлива в городском цикле на стенде – определяют для КМ с mп < 3,5 т на стенде с беговыми барабанами по ездовому циклу в соответствии с операционной картой и схемой цикла;

Европейский испытательный ездовой цикл NEDC
Характеристика цикла
Эквивалентный пробег: 11,007 км
Средняя скорость движения: 33,6 км/ч
Максимальная скорость движения: 120 км/ч

Американский испытательный ездовой цикл FTP-75
Характеристика цикла
Эквивалентный пробег: 17,8 км
Средняя скорость движения: 34,1 км/ч
Максимальная скорость движения: 91,2 км/ч

Всемирный испытательный ездовой цикл WLTC
Характеристика цикла
Эквивалентный пробег: 23,25 км
Средняя скорость движения: 46,5 км/ч
Максимальная скорость движения: 131,6 км/ч