Расчет показателей топливно-экономических свойств автомобиля.

Основным измерителем топливной экономичности автомобиля является расход топлива в литрах на 100 км пройденного пути (путевой расход) Qs, л/100км. Для оценки эффективности использования топлива при выполнении транспортной работы используют расход топлива на единицу транспортной работы Qw, л/100, т*км или л/100 пасс*км. Расчет этих показателей рекомендуется производить при средней скорости движения автомобиля на маршруте, м/с:

vc = kv * vmax (20)

где kv – поправочный коэффициент = 0,8;

vmax – максимальная скорость (определяется из графика №7 и 8).

Q_s = (g_e ( N_f + N_в )) / (36 v_c ρ_т ƞ_тр); (21)

Q_w = (g_e ( N_f + N_в )₍v_c)) / (10 W ρ_т ƞ_тр)(22)

где g_e - удельный эффективный расход топлива двигателем, г/кВт*ч;

( N_f + N_в )₍v_c) – суммарная мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления движению автомобиля при средней скоростиv_c, кВт (значения определяются по графику №8 и №9);

ρ_т – плотность топлива, кг/л (при расчетах принять = 0,72 кг/л);

W – удельная транспортная работа, выполненная автомобилем на маршруте, т*км/ч;

ƞ_тр- коэффициент полезного действия (КПД) трансмиссии автомобиля. Его значение можно принять равным ƞ_тр≈0,82….0,88. Для расчета далееƞ_тр=0,82;

1. Определим значение удельной транспортной работы, выполненной на маршруте, т*км/ч (для легковых автомобилей):

W_л = 0,288 * Z_П * γ_{п *} v_c, пасс*км/ч, (23)

Где Z_П - номинальная пассажировместимость автомобиля, чел;

γ_п – коэффициент использования пассажировместимости;

v_c – средняя скорость движения автомобиля на маршруте.

Начнем с определения значения средней скорости на маршруте, для этого необходимо найти v_max – максимальная скорость (определяется из графика №8 и 9), затем используем выражение (20),k_v– поправочный коэффициент = 0,8 известен, получим значения средней скорости с учетом загрузки и качества дороги после определения максимальной скорости

с одним водителем -

v_maxf0,1 = 8 м/с 4-ая передача

v_maxf0,02= 19,9 м/с 5-ая передача

при номинальной нагрузке –

v_maxf0,1= 6,4 м/с 3-ая передача

v_maxf0,02= 19,9 м/с 5-ая передача

- умножив полученные значения получим - v_c :

с одним водителем -

v_cf01 =0,7 _* 8 = 5,6м/с - 4-ая передача

v_cf02 =0,7 _* 18,4 = 13,93 м/с - 5-ая передача

при номинальной нагрузке –

v_cf01 =0,7 _* 6,4 = 4,48 м/с - 3-ая передача

v_{c f 02} = 0,7_* 18,4 м/с = 12,88 м/с - 5-ая передача,

имея значение средней скорости рассчитаем удельную транспортную работу используя выражение (23), значение номинальной пассажировместимости дано заданием и равно 37, значение коэффициента для порожнего автомобиля с одним водителем и при номинальной загрузке равно 0,2 и 1 соответственно:

W_{л1 f01}= 0,288 * 37 * 0,2 * 5,6 = 11,93 пасс*км/ч

W_{л5 f01}= 0,288 * 37 * 0,2 * 13,93 = 29,68 пасс*км/ч

W_{л1 f02}= 0,288 * 37 * 1 * 4,48 = 47,7 пасс*км/ч

W_{л5 f02} =0,288 * 37 * 1 * 18,4 = 196,07 пасс*км/ч

2. Определим значение удельного эффективного расхода топлива g_е, г*кВт*ч, определяется приближенным методом И.С. Шниппе:

g_е = k_e * k_u * g_еN(24)

где k_e – коэффициент учитывающий степень использования частоты вращения коленчатого валаЕ;

k_u- коэффициент учитывающий степень использования мощностиИпри движении автомобиля со скоростьюv_c;

g_еN– удельный эффективный расход топлива двигателем при максимальной мощности, г/кВт*ч.

Определим удельный эффективный расход топлива двигателем при максимальной мощности g_еN, он на 5…15% больше, чем минимальный расход топливаg_{е min}, т.е.g_еN = (1,05…1,15) *g_{е min}. Для дизельных двигателейg_{e min}= (195…230) г/кВт∙ч.

g_еN = 1,1 * 210 = 231 г/кВт*ч,

Коэффициенты k_e и k_uопределяются по формулам:

k_e = 1,25 – Е + Е² – 0,24 * Е³(25)

где Е- степень использования частоты вращения коленчатого вала, определяется из выражения:

Е = n_Vc / n_N(26)

где n_vc и n_N– частоты вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля со скоростьюv_c(определяется по графикуv_c = f (n_x)или используя выражение (3)) при максимальной мощности двигателя соответственно.

k_u = 1,2 + 0,14 * И – 1,8 * И² + 1,46 * И³ (27)

где И– степень использования мощности двигателя при движении автомобиля со скоростьюvc. Определяется как отношение мощности двигателяN_c(Vc) ,необходимой для равномерного движения автомобиля в заданных условиях со скоростьюv_c, к мощностиN_{e max(Vc)} , которую может развить двигатель при полной подаче топлива при движении автомобиля с той же скоростьюv_c, т.е.:

И = N_{c (Vc)} / N_{e max (Vc)} (28)

С учетом КПД трансмиссии можно записать:

И = ( N_f + N_в )_(Vc) / N_{m max(Vc)} (29)

где ( N_f + N_в )_(Vc) – суммарная мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления движению автомобиля при скоростиv_c, кВт (определяется по графику мощностного баланса автомобиля №8 и №9);

N_{m max(Vc)} – максимальная тяговая мощность на ведущих колесах при движении автомобиля со скоростьюv_c(определяется по графику мощностного баланса автомобиля №7 и №8).

Найдем k_e , для чего необходимо определить значениеЕ. Используя график №2 определим значениеn_Vc . Значениеn_N= 7700 об/мин. Подставив значения в выражение (26) получим:

с одним водителем -

Е_{1 f01}= 820/2400 = 0,34

Е_{1 f02}= 1650/2400 = 0,68

номинальная загрузка автомобиля -

Е_{5 f01} = 950/2400 = 0,39

Е_{5 f02}= 1520/2400 = 0,63

Подставив значение Ев выражение (25) получим:

с одним водителем -

k_{e f01}= 1,25 – 0,34 + 0,34²– 0,24 * 0,34³ = 1,01

k_{e f02}= 1,25 – 0,68 + 0,68²– 0,24 * 0,68³ = 0,961

номинальная загрузка автомобиля -

k_{e f01}= 1,25 – 0,39 + 0,39²– 0,24 * 0,39³ = 0,997

k_{e f02}= 1,25 – 0,63 + 0,63²– 0,24 * 0,63³ = 0,956

Найдем значение k_u,для чего необходимо определить значение И. Используя график №8 определим значения( N_f + N_в )_(Vc) и N_{m max(Vc)}для порожнего автомобиля с одним водителем. Искомые значения мощностей равны:

( N_f + N_в )_(Vc) –

для хорошей дороги 64 кВт,

для плохой дороги 29 кВт;

N_{m max(Vc)}–

для хорошей дороги 74 кВт,

для плохой дороги 34 кВт.

Значения мощностей для номинальной загрузки автомобиля определены по графику №9 и равны:

( N_f + N_в )_(Vc) –

для хорошей дороги 58кВт,

для плохой дороги 35 кВт;

N_{m max(Vc)}-

для хорошей дороги 68кВт,

для плохой дороги 40 кВт;

Теперь можно найти значения Идля порожнего автомобиля с одним водителем используя выражение (29):

И₁ = 64 / 74 = 0,86 – для хорошей дороги,

И₁= 29 / 34 = 0,85 – для плохой дороги;

Идля номинальной нагрузки автомобиля:

И₅ = 58 / 68 = 0,85 – для хорошей дороги,

И₅= 35 / 40 = 0,87 – для плохой дороги.

Имея значения И можно найтиk_u используя выражение (27):

порожний автомобиль с одним водителем -

k_u1= 1,2 + 0,14 * 0,86 – 1,8* 0,86²+ 1,46 * 0,86³= 0,92 – для хорошей дороги;

k_u1= 1,2 + 0,14 * 0,85 – 1,8* 0,85²+ 1,46 * 0,85³= 0,91 – для плохой дороги;

номинальная загрузка автомобиля -

k_u5= 1,2 + 0,14 * 0,85 – 1,8* 0,85²+ 1,46 * 0,85³= 0,91 – для хорошей;

k_u5= 1,2 + 0,14 * 0,87 – 1,8* 0,87²+ 1,46 * 0,87³= 0,92 – для плохой дороги

Теперь для определения удельного эффективного расхода топлива g_е, г*кВт*ч, неизвестных нет, найдем искомые значения используя выражение (24):

g_е = k_e * k_u * g_еN

порожний автомобиль с одним водителем -

g_е1= 1,01 * 0,92 * 231 = 214,64 г*кВт*ч – для хорошей дороги;

g_е1= 0,961 * 0,91 * 231 = 202,01 г*кВт*ч – для плохой дороги,

номинальная загрузка автомобиля -

g_е2= 0,997 * 0,91 * 231 = 209,57 г*кВт*ч – для хорошей дороги;

g_е2= 0,956 * 0,92 * 231 = 203,17 г*кВт*ч – для плохой дороги.

Определим путевой расход топлива Q_c, используя выражение (21), л/100 км:

порожний автомобиль с одним водителем -

Q_{s f01} = (214,64 * 8) / (36 * 5,6 * 0,72 * 0,82) = 14,42- для хорошей дороги,

Q_{s f02} = (202,01 * 19,9) / (36 * 13,93 * 0,72 * 0,82) = 13,57– для плохой дороги;

номинальная загрузка автомобиля -

Q_sf01 = (209,57 * 6,4) / (36 * 4,48 * 0,72 * 0,82) = 14,08– для хорошей дороги;

Q_sf02 = (203,17 * 18,4) / (36 * 12,88 * 0,72 * 0,82) = 13,65– для плохой дороги,

Определим расход топлива на единицу транспортной работы, используя выражение (22), л/100 пасс*км:

Q_w = (g_e ( N_f + N_в )₍v_c)) / (10 W ρ_т ƞ_тр)

порожний автомобиль с одним водителем -

Q_{w f01} = (214,64 * 5,6) / (10 * 11,93 * 0,72 * 0,88) = 17,065 - для хорошей дороги;

Q_{w f02} = (280,31 * 58) / (10 * 13,36 * 0,72 * 0,88) = 16,058– для плохой дороги;

номинальная загрузка автомобиля -

Q_{w f01} = (209,57 * 4,48) / (10 * 47,7 * 0,72 * 0,88) = 3,33– для хорошей дороги;

Q_{w f02} = (277,07 * 57,75) / (10 * 66,528 * 0,72 * 0,88) = 3,22– для плохой дороги.