Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования, 2014, вып. Вып. 1 -

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО РАСХОДА ТОПЛИВА НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ

MATHEMATICAL MODEL FOR CALCULATING OPERATING COSTS FUEL FOR ROAD TRANSPORT

Ключевые слова: расход топлива, нормирование, транспортные машины.

Keywords: fuel consumption, regulation, transport machines

Рассмотрена аналитическая методика расчета расхода топлива транспортных машин. Особенностью методики является то, что норма расхода топлива привязана к нагрузочным и скоростным режимам движения машины. Методика учитывает конструктивные особенности транспортного средства, условия его эксплуатации и физико-химические свойства топлива.

We consider an analytic method for calculating the fuel consumption of transport vehicles. A feature of the methodology is that the rate of fuel consumption is tied to the speed and load modes of movement the machine. The technique takes into account the structural features of the vehicle, its operating conditions and physics-chemical properties of the fuel.

Автомобильный транспорт во всем мире является основным потребителем энергетических ресурсов. С помощью математического моделирования можно оценить нормативный уровень расхода топлива технически исправного транспортного средства и выбрать режим движения машин, соответствующему минимальному потреблению топлива.

Расход топлива автомобиля в л/100км определяется по формуле Г1, с. 195]

где Va - скорость автомобиля, км/ч; А, В, С - постоянные для данной марки автомобиля; 77/ - индикаторный коэффициент полезного действия; 4 - средневзвешенное передаточное число коробки перемены передач; у/ - коэффициент суммарного дорожного сопротивления движению автомобиля; kF - фактор обтекаемости, Н с22; Ga - вес автомобиля, Н.

Коэффициентов А, В и С зависят от типа двигателя и определяются по следующим формулам:

* для автомобилей с бензиновым двигателем:

* для автомобилей с дизельным двигателем:

где Vh - рабочий объем двигателя, л;/о - передаточное число главной передачи; г к - динамический радиус колеса, м; Sn - ход поршня, м; Нн - низшая теплота сгорания, кДж/кг; рт- плотность топлива, кг/м3; rjmp - КПД трансмиссии.

Значения низшей теплоты сгорания и плотности топлива зависит от типа двигателя. Среднее значение для бензина соответствует: Нн - 44000 кДж/кг, рт = 0,76 кг/м3; а для дизельного топлива - Нн = 43000 кДж/кг; рт - 0,84 кг/м3.

Индикаторный коэффициент полезного действия также зависит от типа установленного на автомобиле двигателя. Значение индикаторного КПД зависит от степени использования мощности двигателя. Приближенно такую зависимость можно кусочно-интервально аппроксимировать линейной регрессионной зависимостью. В этом случаи можно предложить следующие зависимости определения индикаторного КПД двигателя:

* для автомобилей с карбюраторным двигателем:

* для автомобилей с дизельным двигателем:

где Ni - процент использования мощности, %.

Процент использованной мощности определяется по формуле:

где Nemax - максимальная мощность двигателя автомобиля, кВт.

Средневзвешенное передаточное число коробки перемены передач зависит от скорости движения автомобиля и приближенно определяется по формуле:

где Кс - скоростной коэффициент; Vmax - максимальная скорость автомобиля, км/ч; iKn - передаточное число коробки передач, соответствующее высшей передачи.

Скоростной коэффициент определяется через скоростные характеристики двигателя по формуле:

где пмтах - частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном крутящем моменте, с"1; пптах - частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности, с'1.

Коэффициент суммарного дорожного сопротивления движению автомобиля также зависит от скорости движения и приближенно определяется по формуле:

Фактор обтекаемости определяется по формуле:

где к - коэффициент сопротивления воздуха, Нс24; ат - коэффициент заполнения лобовой площади, для легковых автомобилей принимается равной - 0.85, для грузовых - 0.9, для автобусов - 0,97; Ва - ширина автомобиля, м; На - высота автомобиля, м.

Вес автомобиля определяется:

где g = 9.81 м/с2 - ускорение свободного падения тела; Ма - масса автомобиля, кг.

Произведем расчет расхода топлива на примере грузопассажирского автомобиля ГАЗ-2705, выпускаемого Горьковским автомобильным заводом как с карбюраторным двигателем 3M3-40260F, так и с дизельным - 3M3-5143.10. В расчетах приняты следующие исходные данные:

- общие: Ва = 1,95 м; На = 2,2 м; Ма = 2000 кг (для снаряженного автомобиля); Ма =3500 кг (для груженого автомобиля); шины 175R16C; Гк=0.31 м;

tjtp = 0.89; io = 5.125; iKn = 0.85; к = 0.57 Н-с24; ат - 0.9;. Vmax = 115 км/ч;

  • - для 3M3-40260F: тип карбюраторный; V* = 2.445 л; Nmax - 73.5 кВт; питах = 4500 мин'1; пмтах = 2500 мин'1; Sn = 0.092 м;
  • - для 3M3-5143.10: тип дизельный; V/, = 2.235 л; Nmax = 72 кВт; riNmax = 4000 МИН'1; Пмтах = 2100 мин'1; Sn = 0,094 м.

На рис. 1 приведены графические зависимости изменения расчетного расхода топлива от средней технической скорости движения для порожнего и груженого автомобиля с бензиновым и дизельным двигателем.

Зависимость расхода топлива груженого (1) и порожнего (2) автомобиля ГАЗ-2705 с двигателями 3M3-40260F (а) и 3M3-5143.10 (б)

Рисунок 1 - Зависимость расхода топлива груженого (1) и порожнего (2) автомобиля ГАЗ-2705 с двигателями 3M3-40260F (а) и 3M3-5143.10 (б)

Результаты расчета показали, что минимальное значение расхода топлива автомобиля ГАЗ-2705 с двигателем 3M3-40260F составляет 14 л/100 км для порожнего и 16.5 л/100 км для груженого автомобиля при скорости около 60 км/ч. Для автомобиля ГАЗ-2705 с двигателем 3M3-5143.10 минимальный расход топлива наблюдается при скорости 50 км/ч и составляет - 8 л/100 км и 10 л/100 км (соответственно порожнему и груженому автомобилю).

В Российской Федерации для автомобиля ГАЗ-2705 установлены [2] следующие значения базовых норм расхода топлива: с двигателем 3M3-40260F - 16,2 л/100 км, а с двигателем 3M3-5143.10 - 11,3 л/100 км. Нормативные значения расхода топлива на рис. 1 выделены горизонтальной пунктирной линией. Нормативные значения расхода топлива хорошо согласуются с результатами расчета в пределах скоростей от 40 до 80 км/ч.

Приведенная методика расчета может быть использована в разработках значений базовых норм расхода топлива или эталонных значений топливной экономичности при диагностировании автомобилей.

Библиографический список

  • 1. Говорущенко Н.Я. Системотехника транспорта (на примере автомобильного транспорта). / Н.Я. Говорущенко, А.Н Туренко. - Харькова: РИО ХГАДТУ, 1998. - 474 с.
  • 2. Распоряжение Минтранса России от 14.03.2008 г. № AM-23-p [Электронный ресурс] // Главбух : Бумажный и электронный журнал, сообщество, справочная система и онлайн- сервисы. — Режим доступа: http://www.glavbukh.ru/doc/2126.

© Колесник Р.А., Кривошапов С.И., 2014

Кондрико А.Ю. Kondriko A.Yu.

студент 3 курса механико- student 3 courses of mekhaniko-

технологического факультета technological faculty of Bryansk state

Брянской государственной инженерно- engineering and technological academy, технологической академии, РФ Russian Federation

Лемешева E.B. Lemesheva, E.V.

ассистент кафедры assistant to chair

технического сервиса Брянской technical service of Bryansk state

государственной инженерно- engineering and technological academy,

технологической академии, РФ Russian Federation

Тихомиров П.В. Tikhomirov P.V.

канд.техн.наук, доцент кафедры Cand.Tech.Sci., associate professor

технического сервиса Брянской technical service of Bryansk state

государственной инженерно- engineering and technological academy,

технологической академии, РФ Russian Federation

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы