О совершенствовании характеристик путевого расхода топлива

Повышение экологичности автомобиля возможно не только путем снижения токсичности отработавших газов, но также путем уменьшения их количества при экономичном вождении.

Для разработки экономичного алгоритма управления необходимо наличие соответствующих характеристик путевого расхода топлива, которые в настоящее время не определяются.

В статье предложены характеристики путевого расхода топлива, позволяющие решить эту задачу.

Снижение расхода топлива конкретным автомобилем способствует сохранению невозобновляемых природных ресурсов, уменьшению вредных выбросов при работе автомобиля, повышению ресурса автомобиля, что также пошло бы на пользу экологии из-за снижения выбросов во время производства запасных деталей, их транспортировки, утилизации вышедших из строя агрегатов и частей. Снижению вредных выбросов при добыче и транспортировке полезных ископаемых, их переработке и изготовлении топлива.

В настоящее время снижение расхода топлива в основном связывают с улучшением конструкции автомобиля, при этом забывают о том, что снижать расход топлива и повышать ресурс автомобиля можно также и путем более эффективного управления.

Возможности снижения расхода топлива при примени экономичного алгоритма управления иллюстрируют результаты испытаний приведенные в таблице 1.

Таблица 1

Показатели эффективности применения экономичного алгоритма управления

Примечания

* Коэффициент времени движения – отношение времени движения ко времени поездки.

** Относительный расход топлива – отношение эксплуатационного расхода топлива к нормативному расходу топлива, устанавливаемого Минтрансом России.

С появлением ездовых циклов произошло замещение характеристик расхода топлива при установившемся движении значениями расхода топлива в ездовых циклах. К сожалению расход топлива в ездовом цикле не является достаточной информацией для определения экономичного алгоритма управления.

Эксплуатационный расход топлива определяется правильностью выбора передачи при движении автомобиля. Для того чтобы объяснить как нужно выбирать передачу необходимо иметь соответствующую характеристику путевого расхода топлива при установившемся движении, которая приведена на рис.1 (для автомобиля Москвич 2142).

Рисунок 1. Внешняя скоростная характеристика путевого расхода топлива при установившемся движении и движении накатом (А). Эксплуатационный расход топлива в зависимости от средней скорости сообщения при движении накатом (В). 1-5 – номера передач

Как видно из графика, приведенного на рис.1, для определения оптимального выбора передач необходимо иметь характеристики изменения путевого расхода топлива в зависимости от скорости на всех передачах. Из представленного рисунка также видно, что при включении более высокой передачи путевой расход топлива скачком уменьшается (пропорционально уменьшению передаточного отношения в трансмиссии). При переходе к движению накатом, путевой расход топлива тем меньше, чем выше скорость.

Сплошной линией на рис.1 показан оптимальный алгоритм переключения передач. Для реализации оптимального алгоритма водитель должен иметь информацию о минимально устойчивой скорости движения на передачах. Такой показатель сегодня так же не определяется.

На рис. 2 на график внешней скоростной характеристики путевого расхода топлива при установившемся движении нанесен график изменения эксплуатационного расхода топлива в зависимости от средней скорости сообщения.

Рисунок2. Характеристика эксплуатационного расхода топлива (А) совмещена с внешней скоростной характеристикой путевого расхода топлива (В)

Как можно видеть из рис. 2 при проведении испытаний был получен эксплуатационный расход топлива меньший чем расход топлива при установившемся движении. Это достигнуто благодаря использования движения накатом.

При движении в транспортном потоке, с уровнем удобства движения от частично-связанного и ниже, скорость сообщения, обеспечивающая эффективное управление, равна средней скорости транспортного потока, поэтому показателем мастерства управления является умение ехать со скоростью транспортного потока, минимизируя расход топлива, используя при этом экономичный алгоритм управления. Экономичное управление является также экологичным и безопасным. В свободном транспортном потоке возникает задача ограничения максимальной скорости для повышения эффективности, экологичности и безопасности. Решить эту задачу помогает коэффициент преобразования топлива в скорость Kqv в зависимости от скорости автомобиля, который описывается формулой :

Kqv = Vc / q [ км/ч / л/100км] ,

и график которого приведен на рис. 3. На этот же график нанесена зависимость изменения коэффициента преобразования в скорость от эксплуатационной скорости автомобиля.

Рисунок 3. Зависимость изменения коэффициента преобразования топлива в скорость от скорости установившегося движения автомобиля на различных передачах. 1-5 – номера передач

Как можно видеть из приведенного на рис. 3 графика по мере увеличения скорости движения приращение скорости становится медленнее приращения расхода топлива. И поэтому при движении на высшей передаче максимальная эффективность преобразования топлива в скорость достигается на скорости в 100 км/ч, при дальнейшем увеличении скорости до 120 км/ч величина коэффициента остается постоянной. При увеличении скорости более 120 км/ч начинается её снижение.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что в свободном транспортном потоке при управлении автомобилем Москвич 2142 наиболее эффективной является скорость 100 км/ч. При необходимости ее можно увеличить до 120 км/ч. Ограничение скорости повышает на только эффективность и экологичность, но также и безопасность управления автомобилем.

Из представленного графика также видно, что эксплуатационный коэффициент преобразования топлива в скорость больше коэффициента при установившемся движении, что объясняется применением наката.

Выводы.

1. Предложена внешняя скоростная характеристика путевого расхода топлива.

2. Предложенная характеристика позволяет определить оптимальные диапазоны скоростей при движении на передачах.

3. Экспериментально подтверждена высокая эффективность реализации экономичного алгоритма управления.