Тема: «Топливная экономичность автомобиля».

Реферат

Выполнил:

Студент группы №33

Сушков Александр.

Содержание:

1. Топливная экономичность и её оценки

2. Факторы влияющие на топливную экономичность

Ощутимый рост цен на топливо привел к тому, что особое внимание стали уделять расходу топлива. При разработке нового автомобиля одной из важнейших целей является получение малого расхода топлива.
Топливная экономичность — это совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении автомо­билем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.
Путевой расход топлива (иногда его называют средним расходом) опре­деляют экспериментально при испыта­ниях или эксплуатации автомобилей в определенных дорожных условиях. Обычно испытания совмещаются с пробеговыми, при которых одновременно оценивают средние скорости движения и другие эксплуатационные свойства автомобилей.

Топливная экономичность непо­средственно зависит от конструкции автомобиля. Она определяется степенью совершенства рабочего процесса в дви­гателе, коэффициентом полезного дей­ствия и передаточными числами транс­миссии, соотношением между снаря­женной и полной массой автомобиля и автопоезда, сопротивлением движению.

Топливная экономичность оценива­ется по путевому расходу топлива — расходу топлива (в литрах или кило­граммах) на 100 км пути, проходимого автомобилем.
Для оценки топливной экономичности автомобилей используют следующие показатели:

1)средний расход топлива в типовых дорожных условиях

2)топливную характеристику установив­шегося движения

3)контрольный расход, топлива и топливную характеристику при движении по магистрально-холмистой дороге

4)Дополнительно для автомобилей, работающих с частыми оста­новками (городских и пригородных автобусов, специальных автомобилей), определяют топливную характеристику при циклическом движении.

Топливную экономичность двигателя на нагрузочных режимах обычно оценивают при испытании двигателя на стенде по величине удельного расхода топлива, т. е. массовому расходу топлива за единицу времени, отнесенному к развиваемой двигате­лем на этом режиме мощности (эффективной или индикаторной). На холостом ходу двигателя его экономичность можно определять по расходу топлива за единицу времени (обычно за час).
Рассмотрим более подробно показатели, характеризующие топ­ливную экономичность двигателя.

I. Минимальный удельный расход топлива при работе двигате­ля по внешней скоростной характеристике и удельный расход топ­лива при максимальной мощности зависят не только от протека­ния рабочего процесса, формы камеры сгорания, степени сжатия и других конструктивных особенностей двигателя, но и в значи­тельной степени от способа смесеобразования и регулировок си­стемы питания. Регулировка системы питания для любого режима работы двигателя может приближаться либо к мощностной (когда требуется повышение динамических качеств автомобиля при раз­гоне или снижение температурного режима двигателя при боль­ших нагрузках), либо к нормальной[1] (когда необходимо улуч­шить топливную экономичность). В эксплуатации двигатель срав­нительно редко работает при полной нагрузке, особенно на легко­вых автомобилях (кроме автомобилей особо малого класса) и грузовых автомобилях с достаточно большим запасом мощности, поэтому минимальный удельный расход топлива при работе дви­гателя по внешней скоростной характеристике и удельный расход топлива при Дзетах практически не определяют топливную эконо­мичность автомобиля в эксплуатационных условиях.

Применение карбюраторов с автоматическим открытием вто­ричной камеры (или нескольких камер), не оборудованных эко­номайзером, в ряде случаев приводит к тому, что при малой ча­стоте вращения коленчатого вала двигатель имеет низкие расхо­ды топлива, соответствующие экономичной, а не мощностной ре­гулировке карбюратора. Однако в эксплуатации в этом случае приходится чаще переходить на низшие передачи, что приводит не только к ухудшению динамических качеств автомобиля, но и по­вышению расхода топлива.
II. Минимальный удельный расход топлива при работе двигателя по нагрузочной характеристике соответствует высоким нагрузкам и может служить оценочным показателем для автомобилей, значительное время работающих с повышенной нагрузкой (грузовые автомобили, автобусы, легковые автомобили малого класса, полноприводные автомобили).

III. Удельные расходы топлива по характеристике предельной
экономичности двигателя позволяют оценить особенности протекания рабочего процесса, выявить преимущества новой разработки, например способа смесеобразования, камеры сгорания или двигателя в целом, установить правильность выбранной регулировки карбюратора и т. п.
Характеристику предельной экономичности двигателя строят по данным регулировочных характеристик по составу горючей сме­си, определяемых при оптимальном угле опережения зажигания для каждой точки этих характеристик. Основным требованием при снятии регулировочных характеристик является соблюдение усло­вий смесеобразования, аналогичных работе двигателя в эксплуа­тационных условиях.

Существует три основных способа определения характеристик предельной экономичности.

I. Путем изменения проходного сечения топливного или воз­душного жиклера главной дозирующей системы. Этот способ обычно применяют при определении регулировочных характери­стик двигателя с однокамерным или многокамерным карбюрато­ром, но только при работе с одной первичной камерой. В случае работы с двумя камерами в систему питания необходимо вклю­чать флоуметр и изменять расход топлива с помощью игл каждой из главных дозирующих систем на величину, пропорциональную расходу воздуха через каждую из смесительных камер. При пол­ном открытии дроссельных заслонок расход топлива можно из­менять в зависимости от соотношения площадей проходных сече­ний диффузоров первичной и вторичной камер. При этом целесо­образно отключить эконостат и ускорительный насос и установить топливные жиклеры, у которых подача увеличена на 20— -5 по сравнению с исходной для карбюратора данного типа или его прототипа.

2. Путем изменения давления в поплавковой камере карбюратора. Недостатки данного способа — необходимость герметизации поплавковой камеры, требующей в ряде случаев изменения схе­мы карбюратора, и нарушение условий смесеобразования, приво­дящее к ухудшению равномерности распределения горючей смеси по цилиндрам. В результате для некоторых двигателей минимальный расход топлива по данным регулировочных характеристик получается ниже, чем по данным правильно подобранных нагру­зочных характеристик.

3. Путем замены жиклеров. При доводке многокамерных кар­бюраторов часто применяют способ построения характеристик предельной экономичности по серии нагрузочных характеристик при разной частоте вращения коленчатого вала, определяемых с различными топливными или воздушными жиклерами (обычно пять-шесть жиклеров, подача которых отличается на 10—15% при работе на богатых смесях и на 3—8 % при работе на бед­ных). Этот способ удобен тем, что позволяет получить одновре­менно и необходимые данные для подбора жиклеров карбюра­торов.

При определении регулировочных характеристик первыми дву­мя способами возможны два варианта: 1) при постоянной мощ­ности путем изменения положения дроссельной заслонки и фик­сации при этом разрежения во впускном трубопроводе, расхода топлива и угла опережения зажигания; этот вариант применим только для частичных нагрузок; 2) при постоянном положении дроссельных заслонок (при полном или частичном их открытии) путем фиксации расхода топлива, мощностных показателей и уг­ла опережения зажигания.
В последнее время все чаще применяются многопараметровые характеристики, охватывающие весь диапазон частоты вращения и нагрузок, на которых работает двигатель. Различают два типа многопараметровых характеристик. Один тип — многопараметро­вые характеристики строят по серии нагрузочных или скоростных характеристик. В этом случае удельные расходы топлива харак­теризуют экономические показатели двигателя с конкретными ре­гулировками карбюратора и характеристиками автомата опереже­ния зажигания.. Другой тип—многопараметровые характеристики строят по характеристикам предельной экономичности. В этом случае удельные расходы топлива характеризуют предельные по­казатели топливной экономичности двигателя независимо от регу­лировок карбюратора и характеристик автомата опережения за­жигания.
IV. Удельный расход топлива по эксплуатационной характе­ристике двигателя, условно имитирующей дорожно-экономическую характеристику автомобиля, позволяет оценить его топлив­ную экономичность на установившихся режимах.
Эксплуатационные харак­теристики позволяют сравни­вать удельные расходы топли­ва двигателей при различных скоростных режимах автомо­биля условно (без учета осо­бенностей трансмиссии).

В отдельных случаях (например, при подготовке технических требований) по данной характеристике может быть задано не­сколько точек удельных расходов топлива, соответствующих оп­ределенным скоростным режимам автомобиля (режимы движения по ездовому циклу, движение автомобиля с постоянными скоро­стями 90 и 120 км/ч и др.).

Удельные расходы топлива по эксплуатационным характери­стикам зависят от регулировки карбюратора, правильности выбо­ра характеристики автомата опережения зажигания, внутренних потерь в двигателе и других факторов. Однако при рассмотрении данных характеристик необходимо учитывать массовые парамет­ры автомобиля, передаточное число трансмиссии, размеры шин. Так, при установке па автомобиль форсированного двигателя с тем же рабочим объемом, что и у нефорсированного, расход топ­лива при малых скоростях движения автомобиля, как правило, не снижается, но на эксплуатационных характеристиках при той же частоте вращения коленчатого вала расход топлива может быть несколько ниже (кривые / и 5), так как в этом случае двигатель работает при более высоких нагрузках.

V. Удельный расход топлива при разгоне автомобиля, который определяют на специальном стенде для исследования двигателей на неустановившихся режимах. Этот удельный расход равен ча­стному от деления расхода топлива на заданном участке разгона на значение выполненной работы за период разгона. Он характе­ризует изменение регулировочных параметров во время разгона, расход топлива ускорительным насосом, задержку срабатывания автомата опережения зажигания и т. п.

VI. Минимальный расход топлива на холостом ходу двигателя при оптимальной регулировке карбюратора косвенно характери­зует внутренние потери двигателя при работе на малых нагруз­ках, особенности протекания рабочего процесса, равномерность распределения смеси и другие параметры.
В СССР и большинстве европейских стран топливную экономичность (расход топлива в литрах на 100 км) оценивают при движении автомобиля со скоростью 90 и 120 км/ч и при ис­пытаниях на беговых барабанах по ездовому циклу, принятому в СССР и Европе для оценки токсичности двигателей. Ездовой цикл по ОСТ 37.001.054—74 включает режимы разгона автомо­биля на первой, второй и третьей передачах с заданным ускоре­нием, движение с постоянными скоростями (до 50 км/ч), тормо­жение двигателем, работу двигателя на холостом ходу. Обычно эти три значения расхода топлива указывают в рекламных про­спектах, технических заданиях и других нормативных документах.

В некоторых случаях используют обобщенный показатель топ­ливной экономичности автомобиля, равный сумме трех величин: 60 % расхода топлива при движении автомобиля по ездовому циклу, 30 и 10 % расхода топлива при движении автомобиля соответственно со скоростью 90 и 120 км/ч.
В ряде стран, например в США, имеются специальные испытательные цик­лы, такие, как «городской цикл» (скорость до 90 км/ч) и «скоростная дорога» (скорость до 95 км/ч) при испытании автомобиля на беговых барабанах. При этом в рекламных проспектах указывается число миль, которые может пройти автомобиль при расходе галлона (3.78 л) топлива. В некоторых странах в ка­честве оценочного параметра топливной экономичности указывают средние ус­ловные затраты на топливо, израсходованное в течение года. Так, в Шве­ции при оценке затрат на топливо принят условный годовой пробег 15 000 км.
При доводке двигателя в условиях дорожных испытаний и при сравнительных испытаниях топливную экономичность автомобиля оценивают в самых различных условиях: при движении по спе­циально разработанным замкнутым городским маршрутам, по до­рогам общего пользования, по грунтовым дорогам. Кроме того, в процессе испытаний определяют в зависимости от скорости дви­жения топливные характеристики при установившихся режимах движения автомобиля, движении автомобиля по горизонтальному участку дороги, а также по дороге с подъемами и спусками, что позволяет выбрать оптимальные регулировочные параметры двигателя.

В случае оценки требований к октановому числу топлива ис­пытания автомобиля проводят на двух установившихся скорост­ных режимах (обычно 30—40 и 70—90 км/ч) и при разгоне на прямой передаче в заданном диапазоне скоростей. Для повыше­ния точности измерения расхода топлива количество топлива, из­расходованного за время разгона автомобиля, делят на суммар­ный путь, пройденный им при разгоне и движении накатом до скорости, при которой начинался разгон. В заданном диапазоне скоростей движения автомобиля определяют регулировочные ха­рактеристики расхода топлива 'двигателем в зависимости от угла опережения зажигания. С учетом этих значений расхода топлива и детонационной характеристики двигателя оценивают правиль­ность выбора характеристик автомата опережения зажигания и устанавливают оптимальный угол установки прерывателя.

В различных странах приняты разные методы оценки топлив­ной экономичности двигателя, не позволяющие сравнивать полу­чаемые показатели, поэтому делаются попытки по созданию уни­фицированного оценочного параметра. Для этой цели пытаются использовать данные по определению выброса токсичных веществ при испытании автомобилей на беговых барабанах. Между рас­ходом топлива и количеством выделяемого углерода имеется оп­ределенная зависимость, вследствие этого данные испытаний дви­гателя на токсичность с известной степенью точности можно ис­пользовать в качестве оценочного параметра его топливной эко­номичности. При этом не требуется установки на автомобиль спе­циальных топливомеров и дополнительных затрат на измерение расхода топлива, что особенно важно при массовом обследовании автомобилей.
Испытания двух автомобилей с рабочим объемом двигателей 1Uл, но находящихся в разных весовых категориях (до 1,02 т и до 1,25 т), показали, что при различных регулировках главных Дозирующих систем карбюратора и, следовательно, разных соста­вах отработавших газов разница в расходах топлива, определен­ных непосредственным измерением и расчетом по составу отрабо­тавших газов, в девяти измерениях из десяти не превышала 5%.

Анализ результатов испытаний показывает, что для реально получаемых при газовом анализе данных доля расхода топлива, соответствующая выбросу токсичных компонентов, обычно не пре­вышает 10% для СО и 2% для СН. Поэтому точность определения расхода топлива главным образом зависит от точности изме­рения содержания СО2.

Для оценки топливной экономичности в СССР разработана ме­тодика определения базисных расходов топлива автомобилями всех типов, включающая движение на установившихся режимах, городской и магистральный ездовые циклы. В городском и маги­стральных циклах предусмотрено воспроизведение эксплуатацион­ных режимов движения на участке горизонтальной дороги.
Существенное влияние на топливную экономичность автомобиля оказывают следующие факторы:

1.Экономичность двигателя

2.Масса автомобиля

3.Расход энергии на преодоление сил трения в трансмиссии

4.Сила сопротивления качению колес автомобиля

5.Сила сопротивления инерции

6.Условия движения

7.Стиль вождения автомобиля

8.Техническое состояние автомобиля

Экономичность двигателя и определяющие ее факторы рассматривались в теории ДВС.

Полную массу автомобиля желательно снижать путем уменьшения его собственной массы. Это можно осуществить путем рациональной компоновочной схемы автомобиля, широкого применения прогрессивных облегченных и высокопрочных материалов, создания равнопрочных конструкций. При этом экономию топлива следует определять с учетом увеличения энергозатрат на производство новых материалов.

Для грузовых дизельных автомобилей при движении по ровной дороге со скоростью 60—80 км/ч снижение массы на 10 % дает экономию 5—6 % топлива, а для автомобилей с карбюраторными двигателями — 6—8 %. При движении по горным дорогам экономия топлива составляет 10 % и более.
Тип и параметры трансмиссии оказывают влияние не только на скоростные качества, но и на топливную экономичность автомобиля. Это было отчасти изложено при рассмотрении тягового расчета автомобиля. По данным исследований оптимизация параметров силовой передачи и грузовых автомобилей и автобусов позволяет повысить их топливную экономичность на 10—15% (без снижения производительности, а иногда и повысив ее).
Потери энергии на трение в узлах трансмиссии снижаются путем повышения качества обработки трущихся поверхностей, улучшения условий смазки. Например, в зимнее время вязкость масла в агрегатах трансмиссии повышается и КПД трансмиссии падает. Такое уменьшение КПД можно частично предотвратить, утеплив агрегаты трансмиссии путем установки специальных тепловых экранов, которые предотвратят интенсивный отвод теплоты в окружающую среду.
Сопротивление качению зависит от величины сил внутреннего трения в шине колеса, а эти силы увеличиваются с ростом толщины протектора шины. Вместе с тем, увеличение толщины протектора повышает срок службы шины. Для устранения этого противоречия используют шины новых конструкций.
Установлено, что шины с радиальным расположением корда (радиальные) имеют почти на 25 % меньшее сопротивление качению, чем шины с диагональным расположением корда. Еще лучшие показатели имеют шины с металлокордным бреккером или полностью металлокордной конструкции.

Значительный перерасход топлива вызывает снижение давления воздуха в шинах. Например, снижение давления в шинах грузовых автопоездов на 10 % ведет к перерасходу топлива до 5,5 %, а на 20 % — до 7,5 %.

Неплохие результаты дает и правильно выбранный режим движения: при снижении скорости движения на 10 % сопротивление качению снижается примерно на 15 %, а расход топлива как минимум на 3 %.
Аэродинамическое сопротивление для грузовых автомобилей и автобусов при скоростях движения до 60 км/ч незначительно; при скорости 70—80 км/ч оно приравнивается к силе сопротивления качению, при более высоких скоростях становится доминирующим. Доля расхода топлива на преодоление сопротивления воздуха может достигать 30 % от общего расхода топлива. Путем улучшения обтекаемости грузовых автомобилей можно уменьшить расход топлива на 7—10 %. Пути улучшения аэродинамики автомобилей были рассмотрены ранее.

Инерционное сопротивление наиболее существенно при интенсивном разгоне автомобиля на низших передачах, где ускорения разгона наибольшие. Так, например, составляющая расхода топлива, обусловленная преодолением сопротивлений инерции, при разгоне автопоезда с дизелем (полная масса 28 т) с места составляет 21 %, а при разгоне в интервале 40—90 км/ч — до 5 %. Снизить эту составляющую можно за счет уменьшения полной массы автомобиля.
Окружающая среда, т. е. атмосферные и дорожные условия влияют на работу двигателя, силовой передачи и ходовой части, а следовательно, и на его топливную экономичность.

Так при повышении температуры отработавших газов на 10 °С мощность двигателя снижается на 1,8—2,2% (больше у дизелей). Изменение температуры окружающей среды на 10 °С приводит к тому, что суммарное сопротивление движению изменяется примерно на 8—10 %, расход топлива на 6—7 %. При снижении температуры окружающего воздуха на 30 °С расход топлива может увеличиться на 25 %.

Тип и сложность маршрута влияют на среднее передаточное число трансмиссии, число переключений коробки передач, и загрузку низших ступеней трансмиссии, а следовательно, и на расход топлива. Характерно, что городские маршруты влияют на расход топлива даже больше, чем в горной местности.
В горных и городских условиях значительно влияние радиусов поворота дорог и скоростей движения по ним. Так, при прохождении грузовым автомобилем с колесной формулой 6 х 4 со скоростью 25 км/ч поворотов радиусом 20 и 40 м разница в расходе топлива составляет 40 %; если поворот радиусом 30 м проходить со скоростями 25 и 35 км/ч, то разница в расходе топлива составит 45 %.

При ухудшении профиля дорожного покрытия от асфальто-бетонного до булыжного, скорость грузового автомобиля снизится примерно на 35—40 %, а расход топлива увеличится на 30—40 %.

Таким образом, повышение топливной экономичности автомобильного транспорта достигается не только путем совершенствования подвижного состава, но и улучшением дорог.

Стиль вождения автомобиля также влияет на его экономичность. Это проявляется в том, что каждая случайная остановка автомобиля ухудшает его экономичность; чем выше степень использования высоких передач при движении, тем экономичнее работа; использование выбега на пологих спусках выгодно, а на горизонтальных участках малоэффективно; езда с интенсивным торможением не экономична; работа на холостом ходу на остановках значительно снижает экономичность двигателя; при разгонах передачи должны переключаться с возрастающей частотой вращения коленчатого вала и уменьшением времени разгона на каждой передаче и т. д.
Пятидневное обучение малоопытных водителей экономичному вождению автомобиля позволяет добиться экономии топлива не менее чем на 5 %, а месячное обучение — до 15—25 %.

Для облегчения выбора оптимальных режимов работы двигателя и автомобиля используются электронные устройства, которые либо сами осуществляют управление двигателем и трансмиссией, либо выдают информацию, на основе которой такое управление выполняет водитель. Получил широкое распространение прибор «Стоп—старт», который автоматически выключает двигатель при переходе на холостой режим работы во время непродолжительных стоянок. При трогании прибор осуществляет быстрый пуск двигателя при нажатии водителем на педаль подачи топлива. Это исключает непроизводительный расход топлива во время стоянок, которые особенно часты при движении автомобиля в городских условиях.

Техническое состояние автомобиля влияет на непроизводительные энергетические затраты автомобиля. Наиболее значительное влияние на экономичность автомобиля оказывают неисправности двигателя. К неисправностям шасси автомобиля, способным увеличить расход топлива, относятся неправильная регулировка зубчатых колес главной передачи, радиально-упорных подшипников и тормозных механизмов, небольшое давление воздуха в шинах, неправильно отрегулированное схождение колес Данные неисправности могут увеличить расход топлива на 10—20 %.

Список использованных источников

Весь материал найден в сети интернет.

Дата добавления: 2015-07-16