Топливная экономичность автомобиля это

Из параметров, характеризующих мощностные показатели автомобиля, в центре внимания длительное время оставались максимальная скорость и время разгона. 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

• Следующая публикация Понятие поточного метода обслуживания на автомобильном транспорте
• Предыдущая публикация Техническое обслуживание (ТО) системы зажигания

КПД бензинового двигателя 16% (легко подсчитать). Машина со скорости 50 км/час по ровной дороге, накатом, до полной остановки, технически исправная должна прокатиться 420 м до полной остановки 80 м хватит разогнаться опять до 50 км/час Цикл — 500 метров. 200 циклов — 100 км. Из них — 84 км — накатом, 16 км — мотор работает. Расход топлива всего 1,6 кг. Но почему она съедает 10 кг топлива? Дело в том,что бензиновый двигатель потребляет топливо по количеству оборотов, а не по нагрузке.

Дизель потребляет по нагрузке. В бензине смесь сгорает полностью и с максимальной температурой при соотношении 14,5 кг воздуха на 1 кг бензина. Обеднённая смесь детонирует и плохо загорается. Обогащённая — долго горит. И то, и другое худо. А солярка сгорает при любом соотношении с воздухом. В бензиновом дв. порция бензина на каждом такте постоянна. И давление на поршень всегда одинаково. Но внешняя нагрузка меняется: разгон, в гору… Тут вступает в действие дроссельная заслонка, которая не уменьшает и не увеличивает подачу топлива, а перераспределяет мощность, выдаваемую двигателем. При нагрузке заслонка открыта — все силы мотора идут на разгон. При закрытой заслонке часть сил идёт на движение, остальные на преодоление сопротивления при всасывания воздуха в цилиндр.

Общий баланс всегда постоянен. У дизеля при уменьшении нагрузки, но при сохранении скорости (оборотов дв.) расход уменьшается в разы, поэтому он всегда будет экономичнее бензина (при равных раб. объёмах, или мощности). Перспективное направление поисков экономичности — придание бензину химических свойств солярки.

Топливная экономичность автомобиля

Снижение расхода топлива автомобилями, оснащенными двигателями внутреннего сгорания, — важнейшее направление деятельности всех заинтересованных структур, начиная от конструкторов и разработчиков автотранспортных средств, опытно-испытательных и ремонтно-технических служб и структур, и, конечно же, юридических и физических лиц, эксплуатирующих эти средства – различных предприятий, в том числе – автотранспортных (т. е. зарабатывающих на автоперевозках), организаций и фирм, а также частных лиц.
Достаточно сказать, что затраты на автомобильное топливо в автотранспортных предприятиях составляют до 15% всех эксплуатационных затрат, а для частных лиц эта доля может превышать 60% эксплуатационных расходов.
При этом важно не только поддерживать высокую топливную экономичность автомобиля, но и организовывать правильное техническое обслуживание и хранение автотранспортных средств, а также хранение, транспортирование и раздачу топлива. В противном случае будут иметь место не только убытки в связи с неэффективным расходом топлива, но и загрязнение окружающей среды продуктами сгорания в отработавших газах автомобилей, а также в результате утечки и пролива нефтепродуктов.

Топливной экономичностью называют совокупность свойств автомобиля, определяющих расходы топлива при выполнении транспортной работы в различных условиях эксплуатации.
Топливная экономичность автомобиля в значительной степени определяется такими показателями двигателя, как часовой расход топлива G_т и удельный расход топлива g_е . Основным эксплуатационным показателем топливной экономичности автомобиля является расход топлива на 100 км пробега (путевой расход) – Q_L .
Для оценки эффективности использования топлива при выполнении транспортной работы в автотранспортных предприятиях используют такой показатель, как расход топлива на единицу транспортной работы Q , который определяется, как отношение фактического расхода топлива к объему выполненной автомобилем транспортной работы.

Удельный расход топлива рассчитывается по формуле:

где N_е – эффективная мощность двигателя.

Выразим эффективную мощность N_е через уравнение мощностного баланса:

Тогда часовой расход топлива определится из соотношения:

Путевой расход топлива Q_L зависит от часового расхода топлива:

где ρ_т – плотность топлива.

Выразив часовой расход G_т через удельный расход g_е , получим:

Полученную формулу называют уравнением расхода топлива.

Оценочные показатели топливной экономичности автомобилей установлены ГОСТ 20306-90. К таким показателям относятся:

• контрольный расход топлива (КРТ);
• расход топлива в магистральном ездовом цикле на дороге (РТМЦ);
• расход топлива в городском ездовом цикле на дороге (РТГЦД);
• расход топлива в городском цикле на стенде (РТГЦ);
• топливная характеристика установившегося режима двигателя (ТХ);
• топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге (ТСХ).

Данные оценочные показатели стандартом не нормируются. Их используют при сравнительной оценке уровня топливной экономичности данного автомобиля с лучшими аналогами, а также для косвенной оценки технического состояния автомобиля.

Контрольный расход топлива КРТ определяют для всех категорий автотранспортных средств при заданных значениях скорости v , (которая может отличаться для различных категорий АТС) при движении по прямой горизонтальной дороге на высшей передаче. Скорость v , при которой определяется КРТ, зависит от типа и назначения транспортного средства, а также от его массы.

Топливно-экономические характеристики автомобиля

Топливная характеристика автомобиля представляет собой зависимость расхода топлива при равномерном движении автомобиля от скорости движения, дорожного сопротивления и включенной передачи.
Для наглядности топливная характеристика изображается в виде графика (рис. 1), по которому можно определить зависимость расхода топлива Q_L от скорости автомобиля v и коэффициента дорожного сопротивления ψ при движении автомобиля на заданной передаче.
Можно решить и обратную задачу: определять максимальную возможную скорость, которую способен развить автомобиль при данном расходе топлива на конкретном дорожном полотне. Задачи подобного рода возникают при выявлении экономически целесообразной скорости движения автомобиля на автомагистралях.

Каждая кривая графика топливной характеристики имеет характерные точки, определяющие минимальный расход топлива при движении по дороге с коэффициентом сопротивления ψ (например, Q_min при ψ₁ ).

Другие характерные точки кривых (конечные) определяют расход топлива при полной нагрузке двигателя, что соответствует максимально возможной при данном коэффициенте ψ скорости движения автомобиля (точки a, b, c). Огибающая кривая А — А₁, проведенная через эти точки, представляет собой изменение путевого расхода топлива при полной нагрузке двигателя на дорогах с различными значениями коэффициента ψ .

Топливно-экономическая характеристика автомобиля может быть построена по данным дорожных испытаний автомобиля. В этом случае расход топлива на 100 км пробега замеряется непосредственно для различных значений дорожного сопротивления.

Экономическая характеристика может быть построена и аналитическим путем на основании скоростной характеристики двигателя.

Топливно-экономическая характеристика автомобиля не учитывает дополнительный расход топлива при пуске и прогреве двигателя, расход топлива в пунктах погрузки и выгрузки, где автомобиль маневрирует и использует специальные средства для погрузки выгрузки (автомобили-самосвалы, автомобили-самопогрузчики и т. п.), а также простаивает под погрузкой или разгрузкой с работающим двигателем. Эти затраты учитываются специальными нормами расхода топлива.

В общем случае топливно-экономическая характеристика устанавливает зависимость расхода топлива от двух эксплуатационных факторов – скорости движения автомобиля и состояния дороги. Однако помимо этого существует большое число и других факторов, оказывающих существенное влияние на топливную экономичность автомобиля.

Факторы, влияющие на топливную экономичность автомобиля

Существенное влияние на топливную экономичность автомобиля оказывают следующие факторы:

• экономичность двигателя;
• масса автомобиля;
• расход энергии на преодоление сил трения в трансмиссии;
• сила сопротивления качению колес автомобиля;
• сила сопротивления инерции;
• условия движения;
• стиль вождения автомобиля;
• техническое состояние автомобиля.

Экономичность двигателя и определяющие ее факторы рассматривались в теории ДВС. Часовой расход топлива возрастает с увеличением объема цилиндров, частоты вращения коленчатого вала, коэффициента наполнения и плотности воздуха.
Если рабочий объем цилиндров (как и тактность) для данного двигателя является величиной неизменной, то частота вращения коленчатого вала зависит от условий эксплуатации, а плотность воздуха – от климатических условий. Так, с увеличением температуры окружающей среды и высоты над уровнем моря плотность воздуха уменьшается.

Коэффициент наполнения характеризует качество газообмена в двигателе и на часовой расход топлива влияет прямо пропорционально. Изменение этого коэффициента находится в зависимости от множества других факторов, преимущественно конструкционных и технологических.
Улучшается топливная экономичность также при применении электронной системы зажигания, установке микропроцессоров для оптимизации регулирования состава смеси и опережения зажигания, использовании системы непосредственного впрыскивания бензина.

Для повышения топливной экономичности все более широкое распространение получает применение наддува и охлаждения нагнетаемого воздуха как в дизельных, так и в бензиновых двигателях. В результате применения наддува при неизменной максимальной мощности двигателя можно уменьшить удельные расходы на частичных нагрузках, что позволяет экономить до 10% топлива. Кроме того, при этом увеличивается запас крутящего момента, что также благоприятно сказывается на топливной экономичности.

Полную массу автомобиля желательно снижать путем уменьшения его собственной массы (т. е. без уменьшения грузоподъемности). Это можно осуществить путем рациональной компоновочной схемы автомобиля, широкого применения прогрессивных облегченных и высокопрочных материалов, создавая равнопрочные конструкции при меньшей массе.
Снижение массы автомобиля дает существенную экономию топлива, поскольку масса влияет и на силу сопротивления качению колес, и на инерционные силы, и на силы, возникающие при преодолении подъемов. Для сравнения: при уменьшении массы грузового автомобиля на 10% экономия топлива может достигать 5…6% (для дизелей) и 6…8% (для карбюраторных двигателей), а при движении по горным дорогам экономия топлива может достигать 10%.

Положительный эффект для топливной экономичности может быть получен использованием автопоездов вместо одиночных грузовых автомобилей. Масса прицепа существенно меньше массы автомобиля-тягача, а их грузоподъемность примерно одинакова. В результате общая масса автопоезда из тягача с прицепом будет меньше массы двух грузовых автомобилей при одинаковой производительности.
Использование автопоездов позволяет существенно снизить удельный расход топлива на единицу выполненной транспортной работы.

Оптимизация параметров трансмиссии позволяет получить экономию топлива до 10…15% без потери производительности автомобиля. Потери энергии на трение в узлах трансмиссии снижаются путем улучшения качества обработки трущихся поверхностей и улучшения условий смазки, особенно в зимнее время, когда повышается вязкость смазочного материала, снижая КПД трансмиссии.

Сопротивление качению зависит от величины сил внутреннего трения в шине колеса, а эти силы увеличиваются с ростом толщины протектора шины. Однако толщина протектора напрямую влияет на срок службы шины, поэтому конструкторам приходится изыскивать пути снижения толщины протектора без ущерба надежности и сроку службы покрышки. Так, шины с радиальным расположением корда оказывают меньшее сопротивление качению, чем диагональные шины. Положительно влияет на снижение сопротивления качению применение металлокордного бреккера.
Значительный перерасход топлива вызывает снижение давления воздуха в шинах и неправильно выбранный режим движения.

Инерционное сопротивление наиболее существенно при интенсивном разгоне автомобиля на низших передачах, где ускорение разгона наибольшее. Так, например, составляющая расхода топлива, обусловленная сопротивлением инерции, при разгоне автопоезда с дизелем (полная масса 28 т) с места составляет 21%, а при разгоне в интервале от 40 до 90 км/ч – до 5%. Снизить эту составляющую можно за счет уменьшения полной массы автомобиля.

Повышение топливной экономичности автомобиля достигается не только путем совершенствования подвижного состава, но и улучшением состояния дорог. Так, при ухудшении профиля дорожного покрытия от асфальтобетонного до булыжного, скорость грузового автомобиля снизится примерно на 35…40%, а расход топлива увеличится на 30…40%.

В горных и городских условиях существенное влияние на расход топлива оказывают повороты дорог, частые переключения передач с высших на низшие, что отрицательно сказывается на топливной экономичности. Характерно, что городские маршруты влияют на расход топлива даже больше, чем в горной местности.

Стиль вождения автомобиля тоже влияет на его экономичность. Это проявляется в том, что каждая случайная остановка автомобиля ухудшает его экономичность, поскольку влечет пуск двигателя и разгон на низших передачах. Увеличение расхода топлива вызывают интенсивное торможение, работа двигателя на холостом ходу при стоянке автомобиля, неправильное переключение передач при разгоне, неправильное использование выбега (движение накатом). При разгонах передачи должны переключаться с возрастающей частотой вращения коленчатого вала и уменьшением времени разгона на каждой передаче.
Показательно, что пятидневное обучение малоопытных водителей экономичному вождению автомобиля позволяет добиться экономии топлива не менее, чем на 5%, а месячные курсы – 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 водитель может принимать решение об оптимизации режима движения. Так, в настоящее время широкое распространение получают устройства «Стоп-старт», автоматически выключающие двигатель при переходе на холостой режим во время стоянки, и запускающие двигатель при нажатии водителем на педаль подачи топлива.

Техническое состояние автомобиля существенно влияет на непроизводительные энергетические затраты, вызывая повышение расхода топлива. Наиболее значительное влияние оказывают неисправности двигатели, особенно – системы питания.
К неисправностям шасси, негативно влияющим на расход топлива, относятся неправильная регулировка зубчатых колес главной передачи, радиально-упорных подшипников и тормозных механизмов, снижение давления воздуха в шинах, неправильно отрегулированное схождение колес. Эти неисправности могут привести к увеличению расхода топлива на 10…20%.

Оценочные показатели. Основной показатель топливной экономичности автомобиля — путевой расход топлива — расход, отнесенный к пройденному расстоянию. В нашей стране расстояние 100 км принято эталонным. Таким образом, размерность показателя топливной экономичности следующая: л/100 км.

Удельный расход топлива — это путевой расход топлива с учетом массы перевезенного груза (пассажиров), л/(т • 100 км).

Государственные стандарты и Правила ЕЭК ООН устанавливают следующие оценочные показатели топливной экономичности автомобиля:

• • контрольный расход топлива (КРТ);
• • расход топлива в магистральном ездовом цикле на дороге (РТМЦ);
• • расход топлива в городском ездовом цикле на дороге (РТГЦд);
• • расход в городском цикле на стенде (РТГЦ);
• • топливная характеристика установившегося движения (ТХ);
• • топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге (ТСХ);
• • удельный контрольный расход топлива для грузовых автомобилей (УКРТ).

Приведенные оценочные показатели топливной экономичности не нормированы. Они используются для сравнительной оценки автомобилей. Условия испытаний по определению топливной экономичности регламентируются стандартами.

КРТ определяют для всех видов автомобилей, как правило, при двух (в диапазоне 40. 120 км/ч) регламентируемых скоростях движения по прямой горизонтальной дороге на высшей передаче. Для различных категорий автотранспортных средств установлены свои скорости движения при испытаниях. КРТ приводят в документации на автомобиль в качестве оценочного.

РТМЦ измеряют для всех категорий автотранспортных средств, кроме городских автобусов, при движении по измерительному участку с соблюдением заданных режимов движения: разгон, торможение,

Рис. 96. Магистральный цикл испытаний автомобиля на топливную экономичность

равномерное движение, переключение передач. Пример карты цикла приведен на рис. 96.

РТГЦд определяют для автотранспортных средств всех категорий, кроме магистральных автопоездов, междугородных и туристских автобусов, по методике измерения РТЦМ. Отличие состоит в режиме движения, определяемого картой цикла.

РТГЦ определяют только для автомобилей, вес которых (7_а

УКРТ грузового автомобиля предназначен для сравнительной оценки автомобилей по топливной экономичности. Его определяют при движении автомобиля с установившейся скоростью 60 км/ч на горизонтальной дороге с твердым покрытием.

Расчет топливной экономичности. Топливную экономичность автомобиля строят по предложенной Е.А. Чудаковым зависимости Q_s =Л v_a) (рис. 98) при движении с постоянной скоростью по дорогам с разным коэффициентом сопротивления.

При тяговом расчете находят путевой расход топлива Q_s, который по определению представляет собой расход топлива на 100 км пути, л/100 км. Чтобы рассчитать расход топлива Q_s, необходимого для преодоления пути длиною 100 км, следует часовой расход топлива

Рис. 97. Топливная характеристика установившегося движения (а) и топливно-скоростная характеристика при движении по магистрально-холмистой дороге (б)

Рис. 98. Топливно-экономическая характеристика

двигателем G_T умножить на время t, за которое автомобиль пройдет 100 км:

После замены получим

где G_T, g_e — часовой и удельный расход топлива в данных условиях по нагрузке и дорожным условиям; N_e — эффективная мощность двигателя, необходимая для перемещения автомобиля в данных условиях по нагрузке и дорожным условиям; v_a — скорость автомобиля.

Удельный расход топлива в соответствии с определением будет равен

Чтобы учесть при расчете топливной экономичности автомобиля работу с неполной загрузкой двигателя и с разным скоростным режимом, необходимо иметь соответствующие зависимости (рис. 99, а), отражающие удельный расход топлива на частичных нагрузочных и скоростных режимах. Их получают из нагрузочной и внешней скоростной характеристик.

Существуют и другие способы коррекции g_e. Так, И.С. Шлиппе предложил формулу

где g_N — удельный расход топлива при максимальной мощности; к_х — коэффициент, учитывающий загрузку двигателя; к_ш — коэффициент, учитывающий скоростной режим работы двигателя.

Для определения коэффициентов, входящих в эту формулу, используют графики (рис. 99, б), также предложенные И.С. Шлиппе.

Эффективную мощность двигателя, необходимую для подстановки в формулу (131), определяют как сумму

Каждую из составляющих этой суммы рассчитывают по рассмотренным ранее зависимостям для конкретных условий работы автомобиля.

Характеристики строят в координатах Как видно из

рис. 98, путевой расход топлива зависит от скорости движения автомобиля и дорожных условий, характеризуемых коэффициентом ц/. Каждым дорожным условиям соответствует свой минимум Q_s. Чем хуже дорога, тем больше сила сопротивления качению и составляющая Л/Д133), тем меньшей скорости автомобиля соответствует минимальный расход топлива. Наряду с этим, при движении с меньшей скоростью возрастает время прохождения участка дороги и вследствие этого — расход топлива.

Слева семейство зависимостей на рис. 98 ограничено

минимально устойчивой скоростью движения автомобиля. В общем случае эти скорости различны для разных дорожных условий. Однако условно их принимают одинаковыми и при всех значениях ц/ расчет ведут по co_min. Справа и сверху характеристика ограничивается кривой, соответствующей расходу топлива по скоростной внешней характеристике двигателя.

Рис. 99. Графики для определения удельного расхода топлива: а — в зависимости от загрузки по мощности; 6 — коэффициенты к и к_ш в зависимости от нагрузки и частоты вращения вала двигателя’

Способы повышения топливной экономичности. Известно, что только 24. 30% энергии, образовавшейся в результате сгорания топлива в бензиновом двигателе, превращается в эффективную мощность. Из этих 24. 30% примерно 10% расходуется на трение в трансмиссии. Таким образом, к ведущим колесам автомобиля подводится около 20. 25% энергии сожженного топлива. На легковых автомобилях большого класса общие потери энергии на пути от двигателя к колесам еще выше и, по зарубежным данным, достигают 88%.

Способы повышения экономичности двигателей рассмотрены в курсе теории двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрим другие конструктивные параметры и эксплуатационные факторы, определяющие топливную экономичность автомобиля.

Удельная мощность а вто м о б и л я. В соответствии с рис. 100 можно получить оптимальное значение удельной мощности автомобиля, при которой расход топлива будет минимальным. При снижении N = N_emax/G_a (см. рис. 100) относительно оптимального значения расход топлива увеличивается в основном вследствие ухудшения динамичности автомобиля и более частого

Рис. 100. Зависимость расхода топлива автомобилем от его удельной мощности

использования промежуточных ступеней в коробке передач. При увеличении N_yjl относительно оптимального значения расход Q_s повышается, потому что двигатели завышенной мощности обладают завышенным часовым расходом топлива. Кроме того, в этом случае двигатель работает с малой нагрузкой, поэтому повышаются относительные механические потери (см. рис. 49), снижается индикаторный КПД двигателя.

При одинаковой мощности двигателей топливная экономичность автомобилей зависит от запаса крутящего момента или коэффициента приспособляемости к_м. По данным НАМИ, изменение к_м от 1,07 до 1,13 приводит к увеличению средней скорости на 10% и уменьшению расхода топлива на 7. 8%. Это объясняется лучшей приспособленностью двигателя к преодолению временных перегрузок как при установившемся режиме работы, так и при разгоне.

Грузоподъемность автомобиля. На рис. 89 представлен график изменения отношения грузоподъемности автомобиля к его полной массе (т_г/т_а = к_г) в зависимости от т_а. Рисунок показывает, что с увеличением полной массы автомобиля т_а грузоподъемность повышается в большей степени. Следовательно, по сравнению с автомобилями меньшей грузоподъемности у большегрузных автомобилей из общего количества топлива, затраченного на одну ездку, большая часть используется на перевозку груза и меньшая — на перемещение самого автомобиля (без груза).

Рассмотрим, как изменятся составляющие уравнения баланса мощности (133) при повышении грузоподъемности автомобиля.

Мощность N_Tp, возрастет, но не прямо пропорционально увеличению грузоподъемности, а с некоторым отставанием. Мощность также увеличится не прямо пропорционально, а в меньшей мере, в соответствии с законом уменьшения коэффициента сопротивления качению при увеличении веса автомобиля (см. п. 2.4, рис. 19).

Мощность практически не должна измениться с увеличением грузоподъемности или может повыситься незначительно.

Коэффициент к_ш не зависит от грузоподъемности. Габаритные размеры по высоте и ширине, определяющие площадь поперечного сечения, могут быть несколько разными только при сравнении автомобилей малой грузоподъемности с автомобилями высокой грузоподъемности. Габаритные размеры автомобилей большой грузоподъемности ограничены стандартом. Скорости автомобиля можно принять одинаковыми.

Составляющая N,- возрастет прямо пропорционально увеличению полной массы автомобиля т_а.

Следовательно, перевозки автомобилями большой грузоподъемности более выгодны по соображениям топливной экономичности, если отсутствуют другие ограничения по их применению.

Наибольшая экономия топлива на единицу массы перевозимого груза отмечается при использовании автопоездов. Объясняется это главным образом лучшим использованием массы.

Сопротивление воздуха. Аэродинамическое сопротивление современных автомобилей в несколько раз превышает сопротивление идеальных форм, достигнутых чаще всего в исследовательских целях. Основная причина этого заключается в том, что к форме автомобиля предъявляют много требований, вытекающих из его функционального назначения: вместительный пассажирский салон, определяющий габариты поперечного сечения автомобиля; кузов и различные элементы, которые увеличивают сопротивление воздуха. Большое значение имеет современный дизайн, который не всегда согласуется с хорошими аэродинамическими формами. Расход топлива крупногабаритного автомобиля на преодоление сопротивления воздуха в 3 раза больше, чем малолитражного.

Основные способы снижения сопротивления воздуха следующие. Автомобиль в целом должен быть наклонен вперед на 1. 2 0 . В плане передняя часть автомобиля должна иметь некоторое сужение вперед. В боковой проекции капот должен быть покатым. Обращенные вперед кромки и углы на капоте, крыльях, фарах, окантовке ветрового стекла должны быть скруглены, чтобы предотвратить срыв потока воздуха. Задняя часть автомобиля должна быть обтекаемой. Низ кузова должен иметь поддон, закрывающий по возможности выступающие элементы и выполняющий функции экрана.

Снижение коэффициента сопротивления воздуха k_w на 10% уменьшает расход топлива примерно на 3% при езде по смешанному циклу и значительно больше — при движении по трассе с большой скоростью. Поэтому если обтекатели, показанные на рис. 82, установлены, то путевой расход топлива снижается существенно.

Сопротивление качению. Установлена эмпирическая линейная зависимость между снижением сопротивления качению и

повышением топливной экономичности, выражающаяся отношением 5:1. Это означает, что уменьшение силы сопротивления качению на 5% снижает расход топлива на 1 %. Основную часть потерь на качение автомобильного колеса составляют гистерезисные потери (до 90%). За последнее время достигнуто существенное снижение сопротивления качению автомобильного колеса за счет следующих основных факторов: применение более легких шин вследствие уменьшения массы автомобилей; повышение давления в шинах; более широкое применение радиальных шин и материалов с меньшими гистерезисными потерями. Благодаря этому достигнут коэффициент сопротивления качению автомобильных шин на дорогах с твердым покрытием 0,007. 0,015.

В дальнейшем сопротивление качению будет снижаться также за счет совершенствования конструкции шины и уменьшения гистерезисных потерь в ней, применения новых материалов, снижения массы автомобиля.

Параметры трансмиссии. Помимо механического КПД, основными параметрами трансмиссии, оказывающими влияние на топливную экономичность автомобиля, являются: передаточное число главной передачи; передаточные числа и диапазон передаточных чисел коробки передач; закономерность построения ряда передаточных чисел. При выборе этих параметров стремятся обеспечить наиболее высокие средние скорости движения и наименьшие расходы топлива в тех условиях эксплуатации, для которых автомобиль предназначен. Рассмотрим влияние на топливную экономичность передаточного числа трансмиссии /_тр.

На рис. 101 представлена многопараметровая (универсальная) характеристика двигателя, на которой нанесено семейство гипербол г, каждая из которых представляет совокупность произведений М_ксо_д =N_e = const, т.е. это линии постоянной мощности. Другое семейство кривых д — линии постоянного удельного расхода топлива.

На многопараметровой характеристике можно провести линию еж, которая будет охватывать широкий диапазон режимов работы двигателя по мощности, но каждый из этих режимов будет реализован при минимальном удельном расходе топлива. С целью достижения высокой топливной экономичности (лучше бесступенчатой) при изменении нагрузки и при переходе с одной кривой N_e = const на другую передаточное число трансмиссии должно изменяться так, чтобы угловая скорость вала двигателя со_д всегда соответствовала точке (зоне) пересечения кривой N_e = const с линией минимального удельного расхода топлива еж.

Рассмотренная схема служит лишь иллюстративным примером. Современные системы на основе микропроцессорной техники позволяют реализовать различные программы согласованного регули-

Рис. 101. Многопараметровая характеристика двигателя

рования скоростных и нагрузочных режимов работы двигателя и трансмиссии с целью достижения высокой топливной экономичности автомобилей.

Следует иметь в виду, что движению автомобиля на прямой передаче соответствует КПД трансмиссии примерно на 4% выше (КПД двух шестеренчатых пар, находящихся одновременно в зацеплении), чем КПД при движении на остальных передачах. Поэтому из соображений топливной экономичности целесообразно применять коробки передач с прямой высшей передачей, так как 85. 90% времени автомобиль работает на высшей передаче.

Правила эксплуатации. Как отмечено выше, в целях экономии топлива всегда выгоднее перевозить грузы большегрузными автомобилями, потому что топливная экономичность заметно повышается при увеличении полезной нагрузки. В эксплуатации это можно достигнуть также применением автопоездов.

Существенно большей экономичностью обладают автомобили с дизелями по сравнению с автомобилями, оснащенными бензиновыми двигателями.

Техническое состояние автомобиля влияет на силу сопротивления качению и сопротивление воздуха, а следовательно, и на удельный расход топлива. Способы снижения сопротивления воздуха проана

лизированы ранее. Сопротивление качению зависит главным образом от давления воздуха в шинах и состояния протектора. Важно, чтобы давление воздуха в шинах по осям было одинаковым и соответствовало инструкции завода-изготовителя.

На топливную экономичность карбюраторного двигателя влияет уровень топлива в поплавковой камере карбюратора, угол опережения зажигания, зазоры в прерывателе, состояние свечей, фазы газораспределения, тепловой режим эксплуатации.

Выбор режима движения. Расход топлива существенно зависит от умения водителя выбрать экономичный режим работы двигателя в данных дорожных условиях, а также использовать кинетическую энергию разгона при движении под уклон для преодоления подъемов. Из условий экономии топлива можно рекомендовать следующие приемы вождения автомобиля:

• • на горизонтальном участке дороги соблюдать скорость движения на 25% ниже максимальной;
• • средняя частота вращения вала двигателя должна быть на 30.. .40% ниже номинальной;
• • по возможности использовать более высокие передачи;
• • обеспечивать равномерное движение автомобиля без резких разгонов и торможений;
• • по возможности реже переключать передачи и использовать тормоза.

Поскольку экономичность двигателя всегда выше в режиме работы, соответствующем большой загрузке по крутящему моменту при низкой частоте вращения коленчатого вала, то целесообразно как можно раньше включать высокую передачу.