Вопрос 6. Влияние режима движения и полезной нагрузки автомобиля на расход топлива

Режим движения оказывает большое влияние на расход топлива автомобилем. Так, только за счет изменения среднетехнической скорости этот расход может меняться в 2 раза и более. Для грузовых автомобилей минимальный расход топлива приходится на скорость 30 ... 35 км/ч, для легковых - на 50 ... 60 км/ч. При отклонении скорости от оптимального интервала расход топлива увеличивается. Как видно из рис. 3.4, эту зависимость можно симметризовать, ес­ли в качестве аргумента взять не скорость, а ее логарифм. По­скольку расход топлива - параметр аддитивный, а логарифм ско­рости относится к факторам типа , то можно использо­вать квадратичную модель адаптивности:

Q=q₀+s(ln v-lnv₀) (1)

Значения показателей адаптивности составляют, например, для автомобиля ЗИЛ-130 (V передача, полная нагрузка): q_o = = 25,6 кг/100 км; S = 9,41 кг/100 км; V_о= 28,3 км/ч.

В реальной эксплуатации скорость автомобиля непостоянна.

Переменный характер движения особенно выражен в условиях го­рода. Но при изменении скорости интенсивность расходования топ­лива определяется не столько значениями самой скорости, сколько величиной ускорения. Поэтому при движении в городе определяю­щим фактором топливной экономичности является количество уско­рений, их длительность и интенсивность. На внутригородских маршрутах более половины расхода топлива приходится на уско­рения.

Формула (1) учитывает только влияние скорости, но не учитывает основного фактора: ускорений и замедлений (а именно на них приходится 2/3 расхода топлива).

Существенное влияние на расход топлива оказывают неполное использование мощности двигателя, длительная работа на проме­жуточных передачах. В этих случаях расход топлива может воз­расти в 1,5 раза. Остановки также увеличивают расход топлива. Особенно выражено это влияние при низких температурах воздуха.

Масса груза относится к важным факторам, влияющим на топ­ливную экономичность автомобиля. Под ее воздействием расход топлива на единицу пути может возрастать в 1,5 раза и более. Для анализа этого влияния запишем энергию W, затрачиваемую на передвижение автомобиля по пути S, в виде криволинейного интег­рала:

W=интеграл(P_вн+Рf+Pw)ds (1)

где P_вн - сила внутреннего сопротивления;

P_f - сила сопротивления ка­чению;

P_w - сила сопротивления воздуха;

S – путь.

В простейшем случае формула (1) примет вид W=(F_вн+F_д+F_а)S.

Если учесть, что выражение в скобках представляет собой силу, направленную вдоль пути, то последняя формула соответствует известной упрощенной формулировке «работа равна произведению силы на путь».

Естественно считать, что сила внутреннего сопротивления про­порциональна суммарной массе автомобиля и груза:

Pвн=Квн(m_a+m_r)

где К_вн - некоторый коэффициент внутреннего сопротивления;

т_а ­- масса автомобиля;

m_г - масса груза.

Pf=fg(m_a+m_r)

Сила сопротивления качению,

где f - коэффициент сопротивления качению;

g - ускорение земного притяжения.

С учетом преобразования формулы 1 получим

W=Am_г+B

,

т. е. энергия, затрачиваемая на движение автомобиля, линейно за­висит от массы груза. Следовательно, линейно зависит от массы груза и расход топлива (приближенно). Этот факт имеет многочис­ленные экспериментальные подтверждения. Отсюда следует, в частности, что зависимость расхода топлива от массы груза можно приближенно описывать линейной моделью адаптивности.

Для уточненного описания влияния массы груза на расход топ­лива предложен ряд нелинейных моделей. Например, Р. П. Лахно в случае автопоезда получил квадратный трехчлен:

q=0,142+0,125G+0,0000786G².

где G - полная масса автопоезда.

Действующая система нормирования расхода топлива использует линейную модель зависимости топливной экономичности автомо­биля от массы груза.

Важным показателем эффективности работы автомобиля явля­ется отношение общего расхода топлива к выполненной транспорт­ной работе. Масса перевозимого груза существенно влияет на этот показатель.

Напомним, что хотя увеличение полезной нагрузки на автомо­биль улучшает эффективность использования топлива, злоупотреб­лять этим приемом нельзя: при перегрузке автомобиля значительно повышается его износ, резко возрастает опасность отказов, в том числе с возможными тяжелыми последствиями (отказы рулевого управления, тормозной системы и др.). Поэтому выбор оптимальной массы груза зависит от конкретной ситуации и должен строго со­ответствовать действующим правилам и инструкциям.