Методика расчета расхода топлива

С помощью математического моделирования определяются свойства и характеристики рассматриваемых процессов путем решения системы уравнений, которые составляют саму математическую модель. Моделирование заменяет трудноосуществимые или дорогие эксперименты и различных условиях работы машин, позволяет оптимизировать режимы их движения, находить оптимальные конструкторские решения.

Важным требованием, предъявляемым к математической модели, является достаточно точное отражение основных свойств изучаемого процесса и возможность использования ее при решении ряда практических задач. Модель должна быть достаточно простой и учитывать только самые главные стороны изучаемого процесса. Критерием достоверности любой математической модели того или иного процесса является натурный эксперимент или совпадение результатов расчетов с имеющимися фактическими данными (нормами, нормативами).

Моделирование включает постановку задачи, цель исследования и составление самой модели. Математической моделью называется система уравнений, описывающая зависимости отдельных факторов, а также совокупность известных данных, необходимых для их решений (значение коэффициентов, опытные данные, пределы изменения отдельных параметров, начальные и граничные условия). При необходимости разрабатываются алгоритмы решения задачи на ЭВМ. Расчет процессов на таких машинах называется численным экспериментом (имитационное моделирование).

Математические модели расхода топлива можно получить путем синтеза уравнений движения автомобиля и различных характеристик и режимов работы двигателей. Достаточно совершенная модель расхода топлива может быть использована для разработки научно обоснованных линейных и групповых норм для выпускаемых автомобилей и прогнозирования нормативов для готовящихся к производству.

При разработке математической модели расхода топлива должны быть использованы основные теоретические зависимости из теории двигателей и экспериментальные нагрузочные характеристики по конкретному двигателю (рис. 1).

Экономичность работы двигателя оценивается удельным эффективным и часовым расходами топлива. Удельный расход топлива ge уменьшается с увеличением нагрузки. При работе двигателя по внешней характеристике (линии с кружками) расход топлива возрастает (смесь обогащенная экономайзером).

Нагрузочные характеристики автомобиля при различной частоте вращения коленчатого вала
Рис. 1. Нагрузочные характеристики автомобиля ZIL-130 при различной частоте вращения коленчатого вала, мин-1:
1 — 800; 2 — 1200; 3 — 1600 ; 4 — 2000; 5 — 2400; 6 — 2800; 7 — 3200

Минимальный удельный расход топлива на рис. 1 показан штриховой линией. С уменьшением мощности расход топлива возрастает и при Ne=0 ge=∞. Удельный расход топлива также возрастает с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя. Например, при Ne=30 кВт удельный расход топлива при максимальной частоте вращения (кривая 7) в 1,7 раза больше, чем при 1200 мин-1 (кривая 2). Часовой расход Gт топлива при увеличении нагрузки возрастает примерно по закону прямой линии. С уменьшением частоты вращения часовой расход также снижается.

Минимальный удельный расход топлива наблюдается при максимальном значении коэффициента избытка воздуха α. Из рис. 1 видно, что коэффициент избытка воздуха колеблется в пределах от 0,8 до 1,1. При включении экономайзера (линии с кружками) а снижается до 0,8-0,85.

В настоящее время в качестве простейшей математической модели расхода топлива Q, л/100 км, принимается следующее уравнение:

Простейшая модель расхода топлива автомобиля

где ge — удельный расход топлива, г/(кВт*ч); Gа — расчетный вес автомобиля, Н; ψ — коэффициент дорожного сопротивления (0,026); k — коэффициент сопротивления воздуха, Н*с2м-4; F — лобовая площадь автомобиля, м2; Va — скорость автомобиля (принимается 60% максимальной паспортной скорости), км/ч; ηтр — коэффициент полезного действия трансмиссии (принимается 0,875 для автомобилей с одним и 0,825 с двумя ведущими мостами); ρт — плотность топлива (принимается 0,74 для бензина и 0,825 для дизельного топлива), г/см3.

Это уравнение весьма приближенно. Удельный расход топлива не является постоянной величиной. При увеличении нагрузки он уменьшается примерно с 650 до 300 г/(кВт*ч). Как ;видно из нагрузочной характеристики двигателя, на удельный и часовой расходы топлива сильно влияет частота вращения коленчатого вала.

Из приведенного рис. 1 также следует, что при изменении режимов работы двигателя существенно изменяется коэффициент избытка воздуха а, от величины которого очень сильно зависит топливная экономичность автомобиля. Уравнение не учитывает коэффициенты избытка воздуха, полезного действия двигателя, передаточные числа коробки передач и главной передачи, радиус колес, теплоту сгорания топлива и другие параметры. Эта модель для эксплуатационных расчетов и нормирования топлива практически непригодна. Поэтому необходимо рассматривать другую, более совершенную модель и формулу расчета расхода топлива автомобиля.

Статистика и каталоги



Рейтинг@Mail.ru

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.