Топливная экономичность автомобиля. Факторы, определяющие топливную экономичность автомобиля

Показателем топливной экономичности автомобиля служит расход топлива, отнесенный к пройденному расстоянию без учета или с учетом массы перевезенного груза (пассажиров). В качестве эталонного в нашей стране принято расстояние 100 км. Таким образом, размерностями показателя топливной экономичности могут быть л/100км или л/100км*т.

Так как топливная экономичность зависит от скорости движения автомобиля, стандарт регламентирует измерять контрольный расход топлива при скоростях в интервале 40... 100 км/ч. Этот расход топлива указывается в технической документации.

Q_s = g_е* N_е*100/ γ_т* v_a*10³

где g_е – удельный расход топлива двигателем г/кВт*ч; N_е, эффективная мощность, кВт; γ_т – плотность топлива, кг/л; 100/v_a – время прохождения 100 км пути при скорости v_a км/ч.

Характеристику топливной экономичности автомобиля строят в координатах Q_s=f(v_a).

Основными факторами, определяющими топливную экономичность автомобиля, являются его аэродинамические свойства, сопротивление качению и потери энергии в двигателе, и в трансмиссии.

Снижение сопротивления воздуха. Аэродинамическое сопротивление современных автомобилей в несколько раз превышает сопротивление идеальных форм, достигнутых чаще всего в исследовательских целях. Основная причина этого состоит в том, что к форме автомобиля предъявляется много требований, вытекающих из его функционального назначения. Он должен иметь вместительный пассажирский салон, определяющий габариты поперечного сечения автомобиля, кузов, различные элементы, увеличивающие сопротивление воздуха. Расход топлива крупногабаритным автомобилем на преодоление сопротивления воздуха примерно в три раза больше по сравнению с малогабаритным.

Основные способы снижения сопротивления воздуха сводятся к следующему. Автомобиль в целом должен быть наклонен вперед на 1...2°. 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 для предотвращения срыва потока воздуха. Задняя часть автомобиля должна быть обтекаемой. Низ кузова должен иметь поддон, закрывающий по возможности выступающие элементы и играющий роль экрана.

Снижение коэффициента сопротивления воздуха на 10% уменьшает расход топлива примерно на 3% при езде по смешанному циклу и значительно больше при движении по трассе с большой скоростью. Поэтому. приведенные на рис. 64 формы обтекателей заметно снижают путевой расход топлива.

Снижение сопротивления качению. Установлена эмпирическая линейная зависимость между снижением сопротивления качению и повышением топливной экономичности, выражающаяся отношением пять к одному. Это означает, что уменьшение силы сопротивления качению на 5% снижает расход топлива на 1%. Основную часть потерь на качение автомобильного колеса (до 90 %) составляют гистерезисные потери. 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 широкого применения радиальных шин и материалов с меньшими гистерезисными потерями.

Коэффициент сопротивления качению современных отечественных автомобильных шин при движении по дорогам с твердым покрытием составляет 0,009...0,018 в зависимости от конструкции и применяемых материалов. Среднее значение коэффициента сопротивления качению шин лучших, зарубежных фирм составляет 0,011...0,012. Таким образом, отечественные шины обладают достаточным резервом для повышения топливной экономичности автомобиля путем замены шин с высоким сопротивлением качению шинами более совершенной конструкции.

В одних и тех же условиях эксплуатации снижение сопротивления качению автомобильного колеса может быть достигнуто применением шин большего размера. Увеличение диаметра или ширины шины приводит к снижению коэффициента сопротивления качению в основном вследствие меньшей деформации шины больших размеров при одинаковой нагрузке.

В эксплуатации сопротивление качению зависит от вертикальной нагрузки на колесо и давления воздуха в шине, которое определяется, в том числе, температурой шины. В начале движения автомобиля температура шины соответствует температуре окружающей среды. По мере движения шина нагревается вследствие деформаций и внутреннего трения материала. Из-за плохой теплопроводности резины тепловое равновесие шины наступает не сразу, а примерно через 30 минут. С повышением температуры увеличивается давление воздуха в шине и снижается сила сопротивления качению, так как уменьшается деформация. В связи с изложенным исходное давление воздуха в шине следует выбирать с учетом условий эксплуатации автомобиля.

Рациональный выбор параметров трансмиссии. К ним относятся передаточное число главной передачи, число и диапазон передаточных чисел коробки передач, закономерности построения ряда передаточных чисел. При выборе этих параметров нужно стремиться обеспечить наиболее высокие средние скорости движения и наименьшие расходы топлива в тех условиях эксплуатации, для которых автомобиль предназначен.

Следует иметь в виду, что частое переключение передач (при большом их количестве и малом разрыве между ними) приводит помимо снижения производительности к частому включению ускорительного насоса карбюратора. Оба эти фактора снижают экономичность автомобиля.

Дополнение четырехскоростной коробки пятой передачей повышает топливную экономичность легкового автомобиля примерно на 3,5%. Шестая передача усложняет коробку, делает ее дороже, сложнее в управлении, а эффект по топливной экономичности меньше, чем от введения пятой передачи. По этим причинам шестискоростная коробка передач на легковом автомобиле менее целесообразна, чем пятискоростная.

Правила эксплуатации. С точки зрения экономии топлива всегда выгоднее осуществлять перевозки грузов большегрузными автомобилями и автопоездами. Это объясняется тем, что с увеличением общей массы автомобиля увеличивается доля перевозимого груза и снижается доля массы автомобиля.

Вследствие того, что экономичность двигателя всегда выше в режиме работы, соответствующем высокой нагрузке по крутящему моменту при низкой частоте вращения коленчатого вала, целесообразно осуществлять переход на высокую передачу как можно раньше.

Низкому расходу топлива способствует плавный режим движения без резких разгонов и торможений.

Движение накатом, под действием сил инерции, уменьшают расход топлива, но предшествующий или последующий разгон с избытком поглощают достигнутую экономию.

Техническое состояние автомобиля, особенно двигателя и ходовой части, оказывают существенное влияние на топливную экономичность. Наиболее сильно влияют на топливную экономичность двигателя уровень топлива в поплавковой камере карбюратора, угол опережения зажигания или впрыска топлива у дизелей, зазоры в прерывателе, состояние свечей, тепловой режим эксплуатации.

В ходовой системе наиболее важными факторами, влияющими на топливную экономичность, являются давление воздуха в шинах и состояние протектора.

16. Электростартер автомобиля: принципы действия, достоинства, недостатки.

Конструктивно электростартер объединяет в себе электродвигатель и механизм привода с электромагнитным тяговым реле, муфтой свободного хода и шестерней понижающего редуктора.

В стартере может быть встроен дополнительный редуктор, если передаточное число от шестерни привода к венцу маховика недостаточно.

Рис. 4.5. Стартер CT130-A3

1 – обмотка якоря; 2 – обмотка возбуждения; 3 – полюс; 4 – контакты тягового реле; 5 – контакт замыкания добавочного резистора; 6 – обмотка тягового реле; 7 – якорь тягового реле; 8 – регулировочный винт-тяга; 9 – защитный кожух; 10 – рычаг; 11 – винт регулировки хода шестерни; 12 – крышка со стороны привода; 13 – упорное кольцо; 14 – шестерня; 15 – муфта свободного хода; 16 – пружина; 17 – поводковая муфта; 18 – корпус; 19 – якорь; 20 – защитная лента; 21 – коллектор; 22 – крышка со стороны коллектора

Стартер СТ130-А3 устанавливается на двигателях ЗИЛ-130. Корпус 18 стартера (рис. 4.5) является частью магнитной системы электродвигателя, служит несущей конструкцией для крышек, воспринимает вращающий момент и передает его элементам крепления стартера на двигателе. К корпусу винтами прикреплены полюсы — на стартере их четыре. Полюсы состоят из магнитопровода и полюсных наконечников. Для обеспечения постоянного воздушного зазора по окружности между полюсами и якорем полюсы растачивают.

На полюсах располагаются катушки обмотки возбуждения. Число катушек равно числу полюсов. Для намотки последовательной обмотки возбуждения используют неизолированный медный провод прямоугольного сечения. Между витками проложен электроизоляционный картон толщиной 0,2...0,4 мм. В стартерах со смешанным возбуждением (СТ221 и др.) для намотки катушек параллельной обмотки возбуждения применяют круглый изолированный провод с эмалевой изоляцией. Внешняя изоляция представляет собой хлопчатобумажную ленту, которую для повышения электрической и механической прочности пропитывают лаком.

Катушки в стартерах с последовательным возбуждением могут быть соединены последовательно, попарно-параллельно или параллельно. Катушки параллельной обмотки в стартерах смешанного возбуждения обычно соединяют последовательно. Между собой катушки соединены контактной сваркой или заклепками с последующей пайкой. Для экономии меди и уменьшения массы стартеров иногда применяются алюминиевые провода. В этом случае катушки соединяют методом холодной сварки.

Якорь 19 стартера имеет шихтованный сердечник в виде пакета стальных пластин толщиной 1,0...1,2 мм, что уменьшает потери на вихревые токи. Крайние пластины пакета из электроизоляционного картона предохраняют от повреждения изоляцию лобовых частей обмотки якоря. В электродвигателях стартеров применяют простые волновые и петлевые обмотки с одно- и двухвитковыми секциями. Лобовые части обмотки якоря укрепляют бандажами из нескольких витков проволоки, хлопчатобумажного шнура или стекловолокнистого материала, пропитанного синтетическими смолами. Лобовые части секций изолируют одну от другой электроизоляционным картоном или полимерными трубами. Концы секций обмотки якоря укладывают в прорези петушков коллекторных ламелей, чеканят и соединяют с коллекторными ламелями пайкой.

Пакет якоря и коллектор напрессовывают на вал, вращающийся в двух или трех опорах с подшипниками из порошкового материала или бронзографитными. Подшипники скольжения расположены в крышках и промежуточной опоре. Смазочный материал в подшипники закладывается в процессе производства и добавляется при обслуживании стартеров в эксплуатации. В стартерах большой мощности подшипники имеют масленки с резервуарами и смазочными фильцами. Промежуточную опору обычно устанавливают в стартерах с диаметром корпуса 115 мм и более. При ее применении уменьшаются прогиб вала и износ подшипников. Промежуточные опоры в виде диска из чугуна, стали или алюминиевого сплава зажимают между корпусом и передней крышкой и крепят к передней крышке.

Общее взаимодействие элементов конструкции стартера (см. рис. 4.5) при запуске двигателя следующее.

Якорь 7 тягового реле, втягиваясь магнитным полем обмоток 6, перемещает рычаг 10 и связанную с ним муфту 17 привода. При этом шестерня 14 стартера входит в зацепление с венцом маховика двигателя. Подвижной контакт тягового реле замыкает цепь батарея — стартер, и якорь последнего начинает вращаться. Если шестерня не вошла в зацепление с венцом маховика (так называемое "утыкание" шестерни стартера в зубцы венца маховика), то рычаг 10 будет продолжать перемещаться, сжимая пружину 16. Как только якорь начнет вращаться, шестерня повернется и под действием пружины 16 ее зубья войдут во впадины между зубьями венца маховика.

В случае если шестерня привода не вышла из зацепления с венцом маховика после пуска двигателя, срабатывает муфта свободного хода 15 и вращение от двигателя не передается на якорь, что предохраняет его от разноса.