Расчет топливно-экономической характеристики автомобиля

 

4.1.1 Определение расхода топлива в литрах на 100 км пройденного пути Q_s (путевой расход топлива) производится по формуле:

; л/100 км, (4.1)

где - удельный расход топлива, соответствующий данному режиму,

г/кВт×ч;

- мощность двигателя, потребная для движения автомобиля

в заданных условиях, кВт;

- плотность топлива, кг/л; для бензина = 0,74 кг/л;

для дизельного топлива = 0,83 кг/л;

- время в часах, требуемое для прохождения 100 км пути при

скорости движения V, км/ч.

 

4.1.2 Определение эффективной мощности двигателя N_e, потребной для движения автомобиля в заданных дорожных условиях:

 

, кВт, (4.2)

 

где Ψ – коэффициент суммарного сопротивления дороги;

G_a – сила тяжести груженого автомобиля, Н;

η_тр – механический к.п.д. трансмиссии;

V – скорость движения автомобиля, км/ч;

K_w – коэффициент сопротивления воздуха, Н×с²/м⁴ (см. таблицу 1.2);

F – площадь лобового сопротивления автомобиля, м² (см. формулу 1.9).

 

4.1.3 Определение удельного эффективного расхода топлива, соответствующего данному режиму работы двигателя g_е

 

Следует учесть, что удельный расход топлива g_e является величиной переменной, зависящей от скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя, поэтому, учитывая этот факт, удельный расход топлива рекомендуется определять по формуле:

, (4.3)

где K_n – коэффициент, учитывающий влияние скоростного режима

работы двигателя;

K_N – коэффициент, учитывающий влияние нагрузочного режима

работы двигателя;

g_еNmax – удельный расход топлива при максимальной мощности

двигателя по внешней скоростной характеристике, г/кВт×ч.

Удельный эффективный расход топлива при N_{e max} определяют по формуле:

 

g_eNmax = (1,05…1,1) g_{e min}, (4.4)

 

где g_{e min} - минимальный удельный эффективный расход топлива двигателем:

g_{e min} = 195…230 г/кВт×ч для дизельных двигателей;

g_{e min} = 260…310 г/кВт×ч для бензиновых двигателей.

Рисунок 4.1 – Графическое изображение изменения коэффициента К_N

в зависимости от степени использования мощности двигателя И

Величина коэффициентов K_n и K_N может быть определена из графиков (рисунки 4.1 и 4.2), где значение коэффициента K_n дано в функции отношения текущей частоты вращения коленчатого вала двигателя при данной скорости движения к частоте вращения вала при максимальной мощности двигателя; значение коэффициента K_N дано в функции отношения мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивлений с данной скоростью к мощности двигателя при той же частоте вращения вала по внешней скоростной характеристике (степени использования мощности – И). Эта зависимость приведена в виде двух кривых: для карбюраторных автомобильных двигателей и для дизельных двигателей (рисунки 4.1 и 4.2), рассчитанных с использованием формул И. С. Шлиппе.

 

Рисунок 4.2 – Графическое изображение изменения коэффициента К_n

в зависимости от отношения n_i / n_н (n_i / n_Nmax)

 

4.2 Построение теоретической топливно-экономической характеристики автомобиля Q_s = f(V)

 

Экономическая характеристика автомобиля - это графическое изображение изменения расхода топлива в литрах на 100 км пройденного пути Q_s при различных значениях суммарного сопротивления дороги Ψ, в зависимости от скорости движения автомобиля V на заданной передаче.

Для построения экономической характеристики автомобиля по оси абсцисс откладывают в масштабе скорость движения автомобиля на заданной передаче, а по оси ординат расход топлива в литрах на 100 км пройденного пути для заданного суммарного сопротивления дороги.

Расчет экономической характеристики следует вести в такой последовательности:

1. С учетом данных внешней скоростной характеристики определяют скорость движения автомобиля на заданной передаче (обычно прямая передача) по формуле:

 

, км/ч;

где r – радиус колеса в м;

n_д – частота вращения двигателя в об/мин;

i_тр – передаточное число трансмиссии на заданной передаче.

2. Определяют мощность двигателя, требуемую для движения автомобиля на разных скоростях, при одном из заданных коэффициентов суммарного сопротивления дороги, до полной загрузки двигателя (см. формулу 4.2.)

3. Зная частоту вращения коленчатого вала двигателя для разных скоростей движения автомобиля, определяют отношение , согласно которому по графику (рисунок 4.2) находят значения коэффициента K_{n .}

4. По графику внешней скоростной характеристики двигателя для принятых частот вращения коленчатого вала находят значение эффективной мощности _(вп), а по формуле 4.2 – требуемую мощность при этих частотах вращения и согласно отношению (степень использования мощности двигателя) по графику (рисунок 4.1) устанавливают согласно типу двигателя значение коэффициента K_N.

5. По формуле 4.3 подсчитывают удельный расход топлива для разных скоростей движения автомобиля.

6. Согласно полученным значениям и для разных скоростей движения, на заданной передаче определяют расход топлива на 100 км пути по формуле 4.1.

7. Аналогично производится расчет расхода топлива на 100 км пройденного пути автомобиля Q_s для других коэффициентов суммарного сопротивления дороги y.

8. На основании полученных расчетных данных составляется таблица по следующей форме:

 

Таблица 4.1 – Расчетные данные для построения теоретической

топливно-экономической характеристики автомобиля

Ψ	n, об/мин	V, км/ч		Kn.	, кВт (требуемое)	И	KN	, г/кВт×ч	Qs, л/100км

9. Производят построение экономической характеристики автомобиля для заданных дорожных условий Q_s = f(V). Как было сказано выше, путевой расход топлива Q_s рассчитывается для разных дорожных условий. Обычно принято вести расчет для следующих коэффициентов дорожного сопротивления:

y₁ = f_v; y₃ = 0,8Д_max; y₂ = 0,5 (y₁ + y₃),

где Д_max – максимальное значение динамического фактора на высшей передаче (определяется по динамической характеристике, рисунок 2.1).

10. По графику экономической характеристики автомобиля производится анализ его работы: определяют наиболее экономичную скорость движения, определяют участки повышенных расходов топлива в зонах больших и малых скоростей движения, устанавливают максимально возможные скорости движения в зависимости от дорожных сопротивлений, в соответствии с рисунком 4.3.

 

Рисунок 4.3 – Теоретическая топливно-экономическая

характеристика автомобиля

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Литвинов А. С., Фаробин Я. Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1989 – 240 с.

2. Иванов В. В., Иларионов В. А. и др. Основы теории автомобиля и трактора. М.: Высшая школа, 1977 – 245 с.

3. Яковлев Н. А., Диваков Н. В. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М.: Высшая школа, 1962.

4. Автомобильные транспортные средства. /Под ред. Д. П. Великанова. М.: Транспорт, 1977 – 328 с.

5. Краткий автомобильный справочник. М.: Транспорт, 1983 – 220 с. (Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта НИИАТ)