0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое топливная экономичность двигателя

Что такое топливная экономичность двигателя

Технические науки/4. Транспорт

к.т.н. Мусабеков М.О., соискатель Джакупов Н.Р.

Казахская академия транспорта и коммуникаций им. М.Тынышпаева, Казахстан

К оценке топливной экономичности в эксплуатации

Возможность повышения топливной экономичности перевозок, выполняемых тепловозами, связывается с применением на них в качестве силовых установок более совершенных высокоэкономичных четырехтактных двигателей большой мощности, у которых на режиме номинальной нагрузки расход топлива составляет (180-200) г/(кВт. ч), т. е. примерно на (10-15)% меньше, чем в этом режиме у двухтактных двигателей. На железных дорогах Казахстана эксплуатируются тепловозы ТЭ10МК с четырехтактными двигателями 7 FDL 12. Но при сопоставлении расхода топлива в поездной работе этими тепловозами и тепловозами ТЭ10М с двухтактными дизелями 10Д100 экономия топлива оказывается меньшей. Тщательный анализ того, как во время эксплуатации реализуются заложенные в конструкции дизеля теплотехнические качества, должен способствовать поискам эффективных мер, направляемых на повышение его топливной экономичности. В качестве критерия, с помощью которого оценивают теплотехническую эффективность тепловозных дизелей, часто используют паспортный показатель расхода топлива на единицу эффективной мощности при работе дизеля в режиме номинальной нагрузки, т. е. по удельному эффективному расходу на номинальном режиме – q e .

Экономичность дизеля снижается на таких вспомогательных режимах, как переходные процессы. Они вызываются изменением нагрузки при ведении поезда, частыми включениями вспомогательных агрегатов (вентилятора холодильника, компрессора), остановками и пусками дизеля, а также вследствие затрат топлива для выполнения работы на собственные нужды дизеля /1/.

Анализ влияния работы вспомогательного оборудования и различных режимов дизеля в поездной работе на формирование общего расхода топлива, способствует более полному использованию теплотехнических качеств дизеля, и определить величину снижения его эффективного к. п. д.

Совершенствование методов оценки и анализа эксплуатационной экономичности тепловозных дизелей зависит не только от полноты учета такого важного фактора, каким является постоянно изменяющийся в эксплуатации удельный эффективный расход топлива. Для правильного определения и экономного расходования топливно-энергетических ресурсов необходимо уметь правильно учитывать эксплуатационный коэффициент полезного действия (КПД) и полезную работу выполненную дизелем за время эксплуатации тепловоза.

Расход топлива на тягу поездов зависит от затраченной механической работы локомотива и его КПД на данном режиме т.е.

Механическая работа, затрачиваемая на тягу поездов на определенном участке длиной S , равна:

А = F ·∫ dS (2)

где: F — сила тяги тепловоза соответствующая определенному режиму работы дизеля;

dS — элементарный участок проходимый тепловозом на определенном режиме работы дизеля.

К участку S могут относиться: участки разгонов или замедления (сила тяги соответствующая переходным режимам работы силовой установки — F П.ПР); участки движения с постоянной скоростью на подъёмах или площадках (сила тяги соответствующая установившимся режимам работы силовой установки на определенной позиции контроллера машиниста — F УР); участки движения с постоянной скоростью на спусках (сила тяги соответствующая работе дизеля на холостом ходу — F Х.Х).

Т.е. суммарная механическая работа, затраченная на тягу на участке — S

Тогда суммарный расход топлива, затраченный на тягу поездов на участке S составит:

где: η П.ПР, η У.Р, η Х.Х – КПД двигателя соответственно на переходном режиме, установившемся режиме и холостом ходу;

dS 1 – участок проходимый тепловозом на переходном режиме работы двигателя;

dS 2 – участок проходимый тепловозом на установившемся режиме работы двигателя;

dS 3 – участок проходимый тепловозом при работе двигателя на холостом ходу.

Скорость движения поезда по участку зависит от расписания, сигналов, предупреждений о порядке следования по перегонам, состояния пути, параметров окружающей среды и т.п. Каждый перевод ручки контроллера машиниста сопровождается переходными процессами в силовой установке тепловоза. Кроме того, переходные процессы возникают при боксовании колесных пар, включении и выключении из работы вспомогательных агрегатов (тормозного компрессора, вентилятора холодильника). Низкая экономичность и повышенная дымность выпускных газов при переходных режимах является результатом неудовлетворительного протекания индикаторного процесса горения топлива и как следствие низкого индикаторного КПД. Низкий КПД соответствует и режиму холостого хода. Из выражения 4 видно что минимальные затраты топлива будут соответствовать движению поезда на установившимся режиме, работы дизеля. Формула 4 не учитывает доли эффективной мощности отбираемой на выполнение работы для собственных нужд дизеля и тепловоза в целом.

Так номинальная мощность дизеля 10Д100 тепловозов ТЭ10М согласно паспортным данным составляет N ЕН=2200 кВт. Однако для того, чтобы обеспечить работу дизеля на таком режиме при температуре наружного воздуха 20 о С от эффективной мощности отбирается доля, необходимая для привода вентилятора системы охлаждения дизеля N ЕВ =150 кВт.

Тогда мощность, используемая для тяги, будет составлять 2200-150=2050кВт.

Т.е. паспортные показатели топливной экономичности искажают истинное значение реализуемого КПД двигателя в сторону улучшения примерно на 10% /2/.

Это приводит к не обоснованному завышению эффективного КПД дизеля тепловоза в эксплуатации.

На разных мощностных режимах работы и в зависимости от особенностей условий эксплуатации доля эффективной мощности отбираемой для собственных нужд дизеля и на вспомогательные агрегаты тепловоза могут изменяться в широких пределах.

Читать еще:  Гольф 4 стук в двигателе при запуске

Определение эксплуатационного КПД конкретного дизеля, работающего в известных реальных условиях за определенный период времени эксплуатации должен сводиться к определению эксплуатационной характеристики работы дизеля N Е(τ) и совмещению её с эксплуатационной характеристикой расхода топлива q Е ( N Е). Указанные характеристики позволяют получить данные о количестве израсходованного топлива и полезно реализуемой работе во всем диапазоне эксплуатационных режимов дизеля за рассматриваемый период.

1. Володин А.И. Локомотивные энергетические установки . — М.: Желдориздат, 2002 . — 718 с.

2. Хомич А.З. Топливная эффективность и вспомогательные режимы тепловозных дизелей. — М.: Транспорт, 1987. – 271 с.

Топливная экономичность автомобиля, удельный расход топлива

Топливная экономичность автомобиля напрямую зависит от особенностей его конструкции. Экономичность автомобиля оценивается как КПД совокупности процессов работы его трансмиссии и двигателя. Кроме того, на этот показатель влияет коэффициент обтекаемости (форма кузова автомобиля), который обуславливает потери на преодоление сопротивления воздуха при движении и коэффициент грузоподъемности (рациональность массы авто).

Потребительские качества авто — это характеристика именно его топливной экономичности, поскольку сейчас топливо «съедает» не менее 20-30% всех затрат на эксплуатацию автомобиля, любой марки и грузоподъемности, и этот показатель, увы, продолжает расти.

Среди характеристик топливной экономичности автомобиля основным показателем является количество расходуемого топлива в литрах на каждые 100 км. (путевой топливный расход). Если говорить об обобщающих показателях, то оценивается средний (топливный расход на 100 км. при нормальном режиме эксплуатации в типичных дорожных условиях) и удельный расходы топлива.

Топливная экономичность автомобиля, удельный расход топлива и средний расход топлива — это основные экономические показатели использования автомобиля. Ведь времена, когда у нас в стране литр бензина стоил дешевле пол-литровой бутылки газированной воды, увы, остались в прошлом, и возврата к ним, похоже, не предвидится…

Удельный расход топлива – это количество расходуемого топлива на единицу работы автомобиля . Таким образом, удельный расход представляет собой отношение объема среднего топливного расхода к количеству произведенной работы по перевозке пассажиров и (или) груза. Иными словами, удельный расход топлива – это единица измерения, которую используют при оценке экономической эффективности грузопассажирских перевозок.

Поскольку условия, в которых работают автомобили, достаточно разнообразны, то и расчет интегральных показателей — также процесс сложный и трудоемкий. Для облегчения данной работы разработаны нормативные документы, в которых устанавливаются параметры, оценивающие частные случаи топливной экономичности с учетом дорожных условий, режимов нагрузки и скоростных характеристик.

Существуют частные показатели топливной экономичности автомобиля, которые описаны в нормативной литературе: ГОСТ 4. 396-88; ГОСТ 4. 401-88; ГОСТ 20306-90; Правила ЕЭК ООН № 15 и 84:

1) расход топлива контрольный;

2) расход топлива на дороге в магистральном цикле;

3) расход топлива на дороге в городском цикле;

4) расход топлива на стенде в городском цикле;

5) характеристика топливного расхода установившегося движения;

6) топливно-скоростная характеристика на магистрально-холмистой дороге;

7) контрольный удельный расход топлива для грузовых авто;

8) приведенный обобщенный расход топлива;

9) топливно-экономические характеристики.

Для определения топливной экономичности автомобиля испытания проводятся на стендах и в условиях реальных дорожных нагрузок.

Для дорожных испытаний используются горизонтальные измерительные участки с твердым покрытием (дороги могут быть как прямолинейными, так и кольцевыми). Испытания проводятся в определенных метеоусловиях. Атмосферные условия должны быть следующими: температурный режим воздуха от 5 до 25°С; атмосферное давление от 683 до 780 мм. рт. ст. ; относительная влажность не более 95%; средние показатели скорости ветра не более 3 м/с. Для обеспечения нормальных тепловых режимов двигателя и трансмиссии предварительно производится пробег автомобиля, проходящего испытания, на расстояние 50 – 60 км. со скоростью не менее 2/3 от максимально возможной.

Исследования по определению расхода топлива происходят при различных постоянных скоростях. Для каждой постоянной скорости контроль производится не менее четырех раз. Скоростные колебания в пределах контрольной поездки не должны быть более 2 км/ч. После чего производится расчет среднего показателя путевого расхода топлива для каждой контрольной скорости.

Исследования показателя топливной экономичности автомобиля проходят на динамометрических стендах с беговыми барабанами. Стенд должен быть оборудован программными устройствами, регулировочными и тормозными. Рассмотрим особенности этих устройств:

· для воссоздания сопротивления движению, аналогичному реальному, используется тормозное устройство;

· для имитации и изменения инерционных сил, которые возникают в режиме разгона/торможения, используют регулировочное устройство;

· и, наконец, для создания определенной программы движения согласно с заданным циклом езды применяется программное устройство.

В нормативно-технических документах автомобиля обязательно представляют объем контрольного расхода топлива. Именно данный показатель является отражением технического уровня и выражением потребительских качеств автомобиля. Этот критерий используется как для контроля выпускаемого в дорогу автомобиля на соответствие техническим требованиям, так и в качестве параметра оценки технического состояния автомобиля в процессе эксплуатации.

Стандартами различаются три основных ездовых цикла: стендовый, магистральный и городской.

Читать еще:  Авиационный двигатель как система

Топливная характеристика установившегося движения автомобиля – это график зависимостей расхода топлива и скорости движения и заданных условий.

Показатели топливной характеристики и контрольного расхода топлива используют для сравнительного анализа уровня топливной экономичности автомобилей различных марок аналогичных категорий. Используя показатель топливной характеристики, возможна приблизительная оценка среднего эксплуатационного расхода топлива автомобилей.

Топливная экономичность

Топливной экономичностью называют совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации. Это свойство автомобиля дает возможность водителю определить расход топлива на единицу километропробега. Показателем является расход топлива на 100 км. При этом различают расход топлива при движении по городскому циклу и за пределами населенных пунктов. Расход по городскому циклу естественно несколько больше.

Оценочные показатели. Топливная экономичность автомобиля в значительной степени определяется такими показателями двигателя, как часовой расход топлива GТ, кг/ч – масса топлива, расходуемогов один час, и удельный расход топлива gе, г/(кВт·ч) – масса топлива , расходуемого в один час на единицу мощности двигателя.

Основным измерителем топливной экономичности автомобиля в России и в большинстве европейских стран является расход топлива в литрах на 100 км пройденного пути — (путевой расход топлива) QS, л.

Для оценки эффективности использования топлива при выполнении транспортной работы используется расход топлива на единицу транспортной работы (100 т·км) QW, л – отношение фактического расхода топлива к выполненной транспортной работе.

В США наряду с путевым расходом используют обратный измеритель – длину пробега на единицу объема израсходованного топлива.

Оценочные показатели топливной экономичности

Контрольный расход топлива (КРТ). КРТ определяют для всех категорий автотранспотрных средств при заданных значениях скорости движения разных, для различных категорий, при движении по прямой горизонтальной дороге на высшей передаче.

Для автомобилей, у которых ma 120 км/ч).

Для автотранспортных средств, у которых ma> 3,5 т (кроме магистральных автопоездов, городских, междугородных и туристических автобусов) КРТ определяют при V= 60 и 80 км/ч, а если Vmax

КРТ широко используется для косвенной оценки технического состояния автотранспортных средств.

Топливная характеристика установившегося движения (ТХ).ТХ – график зависимости расхода топлива QS от скорости установившегося движения на высшей передаче по горизонтальной дороге, его строят для автотранспортных средстве всех категорий.

Оценочные показатели КРТ и ТХ определяют топливную экономичность на установившихся режимах движения по горизонтальным дорогам с твердым усовершенствованным покрытием. Их используют в основном для сравнения уровня топливной экономичности аналогов. Остальные (ниже названные) – позволяют оценивать средние расходы топлива в типизированных характерных условиях.

Расход топлива в магистральном ездовом цикле на дороге (РТМЦ). РТМЦ измеряют для автотранспортных средств всех категорий, кроме городских автобусов, пробегом по измерительному участку с соблюдением режимов движения, заданных определенной картой и схемой цикла.

Расход топлива в городском ездовом цикле на дороге (РТГЦд). РТГЦд оценивают для автотранспортных средств всех категорий, кромемагистральных автопоездов, междугородних и туристических автобусов так же как РТМЦ. Отличием являются только характеристика операций по операционной карте и схемой цикла.

Расход топлива в городском цикле на стенде (РТГЦ).РТГЦ определяют только для автомобилей, у которыхma
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 |

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.006 сек.)

Способы улучшения топливной экономичности дизеля

Ниже рассмотрены и проанализированы различные пути и методы снижения удельного расхода топлива в транспортных дизелях.

13.2 Интенсификация процесса сгорания

Важнейшей характеристикой процесса сгорания, влияющей на его эффективность, является продолжительность сгорания, определяющая своевременность выделения теплоты по углу ПКВ. На общую продолжительность сгорания и уровень тепловых потерь существенное влияние оказывает интенсивность выгорания топлива в основном периоде. Роль основного периода сгорания состоит в формировании экономических и эффективных показателей цикла.

13.3 Камера сгорания, которая одновременно обеспечивает снижение расхода топлива и токсичных выбросов с ОГ дизеля. Эта цель достигнута за счет повышения локальной турбулизации заряда в зонах скопления топлива и использования катализатора на поверхностях турбулизаторов воздушного заряда в КС. Выбор катализатора производился с учетом каталитической активности и стойкости к окислению при высоких температурах.

13.4 Совершенствование топливной аппаратуры

Топливная экономичность дизелей во многом определяется конструкцией топливной аппаратуры (ТА) и использованием современных электронных систем управления (ЭСУ) топливоподачей.

13.5 Применение новых топливных систем аккумуляторного типа

Ведущие зарубежные дизелестроительные фирмы разрабатывают принци­пиально новые топливные системы аккумуляторного типа. Такие системы позволяют существенно облегчить компоновку двигателя за счет упрощения конструкции ТНВД и обеспечить гибкое управление всеми параметрами впрыска топлива. За рубежом аккумуляторная система называется Common Rail.

13.6 Разделенный впрыск топлива

Актуальной становится проблема многоцелевого совершенствования тракторных дизелей, однако решение ее сдерживается трудностями нахождения компромиссных решений. Ограничение рг сопровождается ухудшением топливной экономичности; обеспечение высокой экономичности приводит к увеличению выбросов NOX с ОГ; увеличение литровой мощности ограничивается ростом тепловой напряженности деталей и т.д. В этой связи следует вспомнить о разделенном впрыске, особенностью которого является переход от самовоспламенения к управляемому воспламенению основной порции топлива запальной дозой, подаваемой в цилиндр с опережением и предпламенной подготовкой.

Читать еще:  Что является рабочим телом в паровом двигателе

13.7 Применение электроуправляемой гидроприводной насос — форсунки

• ЭГНФ позволяет получить более высокие средние давления впрыска, показал независимость их от частоты вращения и возможность управления формой характеристики впрыска;

• анализ рабочего процесса аккумуляторной топливной системы с ЭГНФ позволил установить количественные связи между конструктивными параметрами ЭГНФ и параметрами впрыска топлива;

• показано, что основной недостаток ЭГНФ предварительного дозирования, заключающийся в невысоких давлениях в начале впрыска, может быть устранен встроенным в ЭГНФ узлом задержки, выполненным в виде клапана с прецизионным пояском;

• аккумуляторная топливная система с ЭГНФ позволяет обеспечить высокие средние давления впрыска топлива (до 100 МПа и выше) при незначительном превышении максимальных давлений топлива в корпусе насос-форсунки над средними давлениями впрыска (на 40-45%);

• конструкция аккумуляторной топливной системы с трехклапанной ЭГНФ предварительного дозирования позволяет управлять формой характеристики впрыска, включая формирование двойного и ступенчатого впрыска топлива, и существенно сократить время наполнения.

13.8 Применение электронных систем управления топливоподачей

Технический уровень дизелей в значительной степени обусловлен параметрами и характеристиками топливной аппаратуры (ТА). Одним из элементов ТА является регулятор частоты вращения, который поддерживает требуемый скоростной режим, дозируя подачу топлива в цилиндры двигателя в зависимости от нагрузки. Совершенствование механических регуляторов достигло своих пределов, поэтому возникла необходимость создания электронных систем автоматического управления топливоподачей дизелей, которое явилось качественно новым этапом в развитии ДВС.

13.9 Повышение степени сжатия и максимального давления сгорания

Анализ параметров длинноходных судовых СОД показывает, что улучшение их топливной экономичности произошло в результате повышения степени сжатия е до 14,0-16,0 и максимального давления сгорания до 14,5-15,5 МПа (иногда до 18-20 МПа).

13.10 Повышение давления впрыска с целью сокращения продолжительности впрыска топлива

Анализ многочисленных исследований, выполненных дизелестроительными фирмами за последние годы, показывает, что одним из главных мероприятий повышения экономичности дизелей является сокращение продолжительности процесса сгорания топлива. Это подтверждает и анализ индикаторных диаграмм двигателей. Продолжительность сгорания существенно зависит от длительности процесса впрыска топлива, стремление к сокращению которой ведет к необходимости увеличения максимального давления впрыска.

Исследования показали, что уменьшение диаметра капель топлива с 21 до 13 мкм происходит при изменении давления впрыска от 30 до ПО МПа. Дальнейшее увеличение давления впрыска благотворно влияет на экономичность дизеля через сокращение продолжительности впрыска топлива.

13.11 Повышение аэродинамической эффективности каналов газообмена

Расширение использования турбонаддува на современных транспортных дизелях, повышение давления наддува, работы по созданию турбокомпаундных и адиабатных дизелей потребовали обратить особое внимание на профилирование впускных и выпускных каналов. Геометрическое профилирование поверхностей проточной части каналов газообмена ДВС с использованием ЭВМ позволило снизить потери на газообмен и повысить механический кпд и коэффициент наполнения цилиндра.

13.12 Увеличение отношения S/D в четырехтактных судовых СОД

С увеличением отношения до S/D 1,4-1,7 потери на трение уменьшаются, а механический КПД возрастает примерно на 1,5-3,0%; индикаторный КПД Т], также увеличивается. Даже умеренное увеличение отношения S/D до 1,4-1,5 в результате роста Рс и Тг приводит к снижению удельного расхода топлива ge на 7-12 г/кВтч.

13.13 Повышение механического КПД

Зарубежные и отечественные дизелестроительные фирмы стремятся увеличить механический КПД своих двигателей за счет:

• уменьшения числа поршневых колец на поршне;

• снижения частоты вращения коленчатого вала на номинальном режиме;

• уменьшения насосных потерь;

• улучшения свойств смазочных масел;

• доводки рабочих поверхностей поршней, колец и втулок цилиндров;

• оптимизации формы поршневых колец;

• применения молибденового покрытия рабочих поверхностей колец и др.

13.14 Использование топливных присадок

В дизельных топливах для предотвращения образования отложений на распылителях форсунок используют антинагарные присадки. Антинагарными свойствами обладают практически все присадки, улучшающие процессы воспламенения и горения топлива. Лучшие из них способны уменьшать нагарообразование при использовании в дизельном топливе на три порядка, что позволяет сберечь 1-3% топлива при увеличении КПД дизеля на 2-4%.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector