Расчет путевого расхода топлива автомобилем

 

Топливной экономичностью автомобиля называют совокупность свойств, определяющих расход топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.

Топливная экономичность автомобилей имеет большое значение для экономики страны в целом. Повышение топливной экономичности автомобилей приводит не только к экономии топлива, снижению себестоимости перевозок, но и к снижению экологической опасности автотранспортных средств.

Топливная экономичность в основном зависит от конструкции автомобиля и условий его эксплуатации. Она определяется степенью совершенства рабочего процесса в двигателе, коэффициентом полезного действия и передаточным числом трансмиссии, соотношением между снаряженной и полной массой автомобиля, интенсивностью его движения, а также сопротивлением, оказываемым движению автомобиля окружающей средой.

При расчете топливной экономичности исходными данными являются нагрузочные характеристики двигателя, по которым ведется расчет путевого расхода топлива:

, (5.32)

где g_eN − удельный расход топлива на номинальном режиме, г/кВт× ч;

К_И − коэффициент использования мощности двигателя (И);

К_ω − коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала двигателя (ϖ _е = ω _e/ω _N, где ω _е, ω _N – соответственно текущее и номинальное значения угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя);

N_S − мощность, подводимая в трансмиссию, кВт; r_т − плотность топлива, кг/м³; v_a − скорость движения автомобиля, км/ч.

Удельный расход топлива на номинальном режиме для дизельных двигателей g_eN =195…230 г/кВт·ч, для карбюраторных двигателей g_eN =260…300 г/кВт·ч. При приближенных значениях принимают средние цифры.

Величины К_И и К_ω определяют по эмпирическим формулам.

Для дизельных двигателей: К_И=1, 2+0, 14· И− 1, 8· И²+1, 46· И³. (5.33)

Для карбюраторных двигателей

К_И=3, 27 − 8, 22· И+9, 13· И²− 3, 18· И³. (5.34)

Для дизельных и карбюраторных двигателей

К_ω =1, 25− 0, 99· ϖ _е+0, 98 ϖ _е²− 0, 24· ϖ _е³, (5.35)

где И и ϖ _е − степень использования мощности и оборотов двигателя, которые находят по зависимостям: И = N_S/N_е; (5.36)

Е = ω _e/ω _N, (5.37)

где N_S − мощность, подводимая в трансмиссию, кВт; N_е − мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, кВт; ω _e − текущая частота вращения коленчатого вала двигателя, рад/с; ω _N − частота вращения коленчатого вала двигателя при номинальном режиме, рад/с;

N_S = N_y + N_в + N_п, (5.38)

где N_y − мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления дороги, кВт; N_в − мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха, кВт; N_п − мощность потерь в трансмиссии и на привод вспомогательного оборудования автомобиля, кВт;

N_y =f· G_a· v_a = f· m_a· g· v_a; (5.39)

N_в = А_в· К_в· v_a³, (5.40)

N_п = (N_е – N_еф)+(1− h_т)(N_y + N_в). (5.41)

Плотность топлива, согласно справочным данным, принимается:

дизельного − 820 кг/м³; бензина − 750 кг/м³.

Расчеты проводятся для трех значений суммарного коэффициента сопротивления поступательному движению ψ: y₁ -выбранному;

y₂=0, 8· D_vmax, (5.42)

где D_vmax − максимальное значение динамического фактора для прямой передачи;

y₃ = (y₁ + y₂)/2.

На графике динамической характеристики линиями отмечаются значения коэффициентов суммарного сопротивления дороги, затем скорость разбивается на интервалы от минимального значения до точки пересечения линии коэффициента суммарного сопротивления дороги с динамической характеристикой.

По полученным скоростям находят значения частоты вращения коленчатого вала двигателя. По графику внешней скоростной характеристики определяются значения мощности двигателя. Далее рассчитываются значения N_y, N_в, N_п и N_S, вычисляют значения коэффициентов К_И и К_ω , а затем – расход топлива.

Пример 7. Провести расчет путевого расхода топлива автомобилем. Расчет проводится для исходных данных автомобиля ГАЗ-3307. Часть данных берется из примеров 1-6, табл.5.3, 5.4.

Расчеты для автомобиля ГАЗ-3307 проводятся для следующих значений:

y₁ = 0, 021; y₂ = 0, 8 D_vmax= 0, 8*0, 037 = 0, 0296;

y₃ = (y₁ + y₂)/2 = (0, 026 + 0, 0296)/2 = 0, 0278.

Указание. По исходным и полученным данным провести необходимые расчеты по методике данного параграфа и построить графики изменения расхода топлива от скорости автомобиля Q_s = f(v_a).

Сделать вывод о том, когда достигается минимальный расход топлива в зависимости от коэффициента суммарного дорожного сопротивления и оборотах коленчатого вала двигателя.

 

§2.5.10. Контрольные вопросы

 

1. Опишите методику расчета внешней скоростной характеристики двигателя.

2. Дайте порядок расчета тяговой диаграммы автомобиля.

3. Как производят расчет динамической характеристики автомобиля?

4. Опишите методику расчета ускорения автомобиля на передачах.

5. Как производят расчет времени и пути разгона автомобиля на передачах?

6. Приведите порядок расчета остановочного пути автомобиля на передачах.

7. Приведите процедуру расчета путевого расхода топлива автомобилем.

Содержание отчета

 

В тетради для лабораторно-практических работ:

1. Рассчитать внешнюю скоростную характеристику двигателя автомобиля ГАЗ-3307. Исходные данные взять из краткой технической характеристики автомобиля, также из примера 1. Сверить полученные результаты с результатами примера 1. Свести полученные результаты в таблицу по форме табл.5.1. Построить графики изменения внешней скоростной характеристики, используя данные из полученной таблицы. Проверить правильность расчетов и построений графиков. Сделать вывод.

2. Провести расчет тяговой диаграммы автомобиля ГАЗ-3307. Исходные данные взять из краткой технической характеристики автомобиля, а также из примеров 1, 2. Сверить полученные результаты с результатами примера 2. Свести полученные результаты в таблицу по форме табл.5.2. Построить тяговую диаграмму и линию ограничения окружной силы на одном графике. Сделать вывод.

3. Провести расчет динамической характеристики автомобиля ГАЗ-3307. Исходные данные взять из краткой технической характеристики автомобиля, а также из примеров 1-3. Сверить полученные результаты с результатами примера 3. Свести полученные результаты в таблицу по форме табл.5.3. Построить график динамической характеристики для всех передач и линию ограничения динамического фактора. Сделать вывод.

4. Провести расчет ускорения автомобиля ГАЗ-3307 на передачах. Исходные данные взять из краткой технической характеристики автомобиля, а также из примеров 1-4. Сверить полученные результаты с результатами примера 4. Свести полученные результаты в таблицу по форме табл.5.3. Построить график ускорения автомобиля на передачах. Сделать вывод.

5. Провести расчет времени и пути разгона автомобиля ГАЗ-3307 на передачах. Исходные данные взять из краткой технической характеристики автомобиля, а также из примеров 1-5. Сверить полученные результаты с результатами примера 5. Свести полученные результаты в таблицу по форме табл.5.4. Построить графики зависимости скорости автомобиля от пути v=f(S) и от времени v=f(t) при разгоне. Сделать вывод.

6. Провести расчет остановочного пути автомобиля ГАЗ-3307. Исходные данные взять из табл.5.3 и примера 6. Сверить полученные результаты с результатами примера 6. Сделать вывод.

7. Провести расчет путевого расхода топлива автомобилем ГАЗ-3307. Исходные данные взять из краткой технической характеристики автомобиля, а также из примеров 1-7. Сверить полученные результаты с результатами примера 7. Построить графики изменения расхода топлива от скорости автомобиля Q_s= f(v_a). Сделать вывод.

8. В письменной форме ответить на контрольные вопросы, указанные в конце работы.

Контрольное задание. Провести расчет тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля ЗИЛ-130 по методике, описанной в главе 5, по исходным данным приведенным ниже.

Внимание! При использовании для расчетов и построения графиков табличного редактора EXCEL отчет оформляется с использованием редактора Word и представляется в печатном виде.