Уравнение расхода топлива
В процессе движения автомобиля эффективная мощность двигателя затрачивается на преодоление сил сопротивления движению. Для ее определения воспользуемся уравнением мощностного баланса автомобиля:
.
Подставив найденную величину Ne в выражение для путевого расхода топлива, получим уравнение расхода топлива автомобилем
или
В этих выражениях мощность представлена в кВт, сила — в Н, а скорость — в м/с.
Из уравнения расхода топлива следует, что путевой расход топлива зависит от топливной экономичности двигателя (ge),технического состояния шасси (ηтр), дорожных условий (Рд), скорости движения и обтекаемости кузова (Рв), нагрузки и режима движения (Ри).
При использовании уравнения расхода топлива для определения путевого расхода топлива в различных дорожных условиях должна быть известна зависимость удельного эффективного расхода топлива от степени использования мощности двигателя при разных значениях угловой скорости коленчатого вала. Такая зависимость для бензинового двигателя приведена на рис. 4.1.
Из этого рисунка следует, что удельный эффективный расход топлива ge существенно зависит от степени использования мощности двигателя И и в меньшей степени — от угловой скорости коленчатого вала ωе. При увеличении степени использования мощности двигателя и снижении угловой скорости коленчатого вала ge уменьшается. Возрастание удельного эффективного расхода топлива при низкой степени использования мощности двигателя вызвано уменьшением механического коэффициента полезного действия двигателя и ухудшением условий для сгорания смеси в цилиндрах. Удельный эффективный расход топлива также несколько возрастает при высокой (близкой к полной) степени использования мощности из-за обогащения горючей смеси.
Рис. 4.1. Зависимости удельного эффективного расхода топлива ge от степени использования И мощности двигателя при разных значениях угловой скорости коленчатого вала ωе:
ωе1 — ωе3 — значения угловой скорости коленчатого вала двигателя
4.3. Топливно-экономическая характеристика автомобиля
Топливно-экономической характеристикой автомобиля называется зависимость путевого расхода топлива от скорости при равномерном движении автомобиля по дорогам с разным 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 обычно ее строят для высшей передачи.
На рис. 4.2 представлена топливно-экономическая характеристика автомобиля для трех различных дорог с разными коэффициентами сопротивления, причем ψ1 < ψ2 < ψ3.
Каждая кривая топливно-экономической характеристики имеет три характерные точки — a, b и с.
Точка а соответствует минимальной устойчивой скорости движения автомобиля.
Точка b (точка минимума) определяет наименьший расход топлива qminпри движении автомобиля по дороге с определенным коэффициентом сопротивления ψ. Скорость, соответствующая этой точке, является оптимальной для данной дороги с точки зрения топливной экономичности.
Точка с характеризует расход топлива при его полной подаче, т.е. при полной нагрузке двигателя. Она соответствует максимально возможной скорости движения на данной дороге. Кривая, проведенная через точки c1, с2и с3, отвечает расходу топлива при полной нагрузке двигателя.
Из рис. 4.2 видно, что каждому значению сопротивления дороги соответствуют определенный минимальный расход топлива, оптимальная и максимально возможная скорости движения автомобиля. При возрастании сопротивления дороги увеличивается расход топлива, а эти скорости уменьшаются.
Рис. 4.2. Топливно-экономическая характеристика автомобиля:
ψ1 — ψ3— значения коэффициента сопротивления дороги, соответствующие трем кривым путевого расхода топлива; а1 — а3— точки, отвечающие минимальной устойчивой скорости движения vmin; b1 — b3 — точки минимума кривых; с1 — с3— точки, соответствующие максимальной скорости движения по каждой дороге; qmin, vэк1, vmax1 – минимальный расход топлива, оптимальное и максимальное значения скорости движения по дороге, характеризуемой коэффициентом ψ1.
Хотя движение автомобиля с оптимальной скоростью сопровождается наименьшим расходом топлива, из этого не следует, что при выполнении транспортной работы необходимо двигаться с указанной скоростью. При выборе скорости движения нужно исходить не из условий, обеспечивающих топливную экономичность, а из времени перевозок, безопасности движения, сохранности груза и комфортабельности пассажиров. Так, например, увеличение скорости движения приводит к повышению производительности автомобиля и уменьшению себестоимости перевозок.
Представленная топливно-экономическая характеристика типична для автомобилей с бензиновыми двигателями. Аналогичный вид имеет и топливно-экономическая характеристика автомобилей с дизелями. Ее отличительной особенностью является менее крутой подъем кривых в области низких значений скорости движения, что можно объяснить более высокой экономичностью дизелей при малой угловой скорости коленчатого вала.
4.4. Построение топливно-экономической характеристики
Существует несколько способов построения топливно-экономической характеристики автомобиля:
• по результатам дорожных испытаний;
• по результатам стендовых испытаний;
• приближенный расчетный способ.
В первом и втором случаях топливно-экономическая характеристика строится на основании экспериментальных данных, тогда как при использовании третьего способа она может быть построена при отсутствии экспериментальных данных. Рассмотрим расчетный способ построения топливно-экономической характеристики автомобиля.
В соответствии с этим способом удельный эффективный расход топлива определяется по формуле
ge = gN kω kИ
где gN — удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/(кВт∙ч); kω— коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от угловой скорости коленчатого вала двигателя; kИ — коэффициент изменения удельного эффективного расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя.
Удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности для бензиновых двигателей составляет 300...340 г/(кВт∙ч), а для дизелей — 220...260 г/(кВт∙ч).
Коэффициент kωопределяется в зависимости от отношения ωе/ωN угловых скоростей коленчатого вала двигателя при текущем и максимальном значениях мощности:
0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | |
kω | 1,15 | 1,09 | 1,04 | 1,02 | 1,01 | 1,00 | 1,01 | 1,02 | 1,04 |
Коэффициент kИопределяется в зависимости от степени использования мощности двигателя И:
И, | % | |||||||||
kИ | (бензиновый) | 2,11 | 1,67 | 1,33 | 1,22 | 1,11 | 1,06 | 1,00 | 1,06 | 1,11 |
kИ | (дизель) | 1,56 | 1,38 | 1,25 | 1,12 | 1,09 | 1,06 | 1,00 | 1,06 | 1,25 |
Коэффициенты kω и kИмогут быть также найдены по специальным графикам, представленным на рис. 4.3.
Расчет и построение топливно-экономической характеристики выполняют в такой последовательности:
Рис. 4.3. Графики для определения коэффициентов kИ(а)и kω(б): 1 — дизели; 2 — бензиновые двигатели |
• задают коэффициент сопротивления дороги у;
• выбирают пять-шесть значений угловой скорости коленчато-
го вала двигателя ωе в диапазоне от ωmin до ωmах;
• для выбранных значений ωе определяют отношения ωе / ωN (зна-
чение ωN известно) и по полученным отношениям находят значе-
ния kω;
• для выбранных значений ωе определяют соответствующие
скорости движения автомобиля v и для этих скоростей по заданному коэффициенту сопротивления дороги ψнаходят мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивления дороги NДи
воздуха NB;
• по внешней скоростной характеристике двигателя для выбранных значений ωе определяют эффективную мощность двигателя Ne или для соответствующих скоростей движения по графику
мощностного баланса находят значения тяговой мощности NTна
ведущих колесах;
• по известным значениям мощностей NД + NBи Ne (или NT)для
каждого значения ωе (или v)определяют степень использования
мощности двигателя И и по полученным значениям находят kИ;
• по найденным значениям коэффициентов kω и kИопределяют
удельный эффективный расход топлива ge;
• по полученным значениям ge находят путевой расход топлива qПдля дороги с заданным коэффициентом сопротивления ψ, для чего используют уравнение расхода топлива при равномерном движении автомобиля.
Повторив указанные выше расчеты для других коэффициентов сопротивления дороги ψ, строят топливно-экономическую характеристику автомобиля.
Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 355;