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, так как автомобильный транспорт потребляет более 30 % сжигаемого в Республике Беларусь жидкого топлива, получаемого из нефти, а его стоимость составляет в среднем 25 % себестоимости транспортных работ. 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:
, (8.1)
где g(ep) − удельный расход топлива на номинальном режиме, г/кВт×ч;
Ки − коэффициент использования мощности двигателя (И);
Ке − коэффициент использования частоты вращения коленчатого вала двигателя (Е);
РS − мощность, подводимая в трансмиссию, кВт;
rт − плотность топлива, кг/мЗ;
va − скорость движения автомобиля, км/ч.
Удельный расход топлива на номинальном режиме для дизельных двигателей g(ep) = 195…230 г/кВт·ч, для карбюраторных двигателей g(ep) = 260…300 г/кВт·ч;
При приближенных значениях принимают средние цифры.
Величины Ки и Ке определяют по эмпирическим формулам.
Для дизельных двигателей
Ки = 1,2 + 0,14И − 1,8И2 + 1,46И3. (8.2)
Для карбюраторных двигателей
Ки = 3,27 − 8,22И + 9,13И2 − 3,18И3. (8.3)
Для дизельных и карбюраторных двигателей
Ке = 1,25 − 0,99Е + 0,98Е2 − 0,24Е3, (8.4)
где И и Е − степень использования мощности и оборотов двигателя, которые находят по зависимости:
И = РS: Ре; (8.5) Е = We: Wp, (8.6)
где PS − мощность, подводимая в трансмиссию, кВт;
Ре − мощность двигателя по внешней скоростной характеристике, кВт;
Wе − текущая частота вращения коленчатого вала двигателя, рад/с;
Wp − частота вращения коленчатого вала двигателя при номинальном режиме, рад/с;
РS = Рy + Рв + Рп, (8.7)
=где Рy − мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление сил сопротивления дороги, кВт;
Рв − мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление силы сопротивления воздуха, кВт;
Рп − мощность потерь в трансмиссии и на привод вспомогательного оборудования автомобиля, кВт;
Рy = f Gava = f ma g va; (8.8)
Рв = Ав Кв va3, (8.9)
Рп = (Ре – Ре(ф)) + (1−hт) ∙ (Рy + Рв). (8.10)
Плотность топлива, согласно справочным данным, принимается:
- дизельного − 820 кг/м3;
- бензина − 750 кг/м3.
Расчеты проводятся для трех значений:
y1 принимается по заданию;
y2 = 0,8 Dv(max),(8.11)
где Dv(max) − 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 Рy, Рв, Рп и РS, вычисляют значения коэффициентов Ки и Ке, а затем – расход топлива.
Расчеты для автомобиля ГАЗ-3307 проводятся для следующих значений:
y1 = 0,021 (по заданию)