Влияние технического состояния узлов, систем и агрегатов автомобиля на топливную экономичность

Причина перерасхода	Увеличение расхода, в % к норме
Неисправность 1 форсунки дизельного 4-х цилиндрового двигателя	25-30
Выход из строя одной свечи	До 30
Неправильная установка зажигания	1% перерасхода на 1градус отклонения от оптимума
Потеря компрессии в цилиндрах двигателя	4-6
Неправильная регулировка газораспределительного механизма	5-7%
Неисправность механизмов шасси	15-20
Неправильные углы установки колес	10-15
Уменьшение давления воздуха в шинах	5-15
Неправильная регулировка тормозных механизмов	10-20

Из уравнения общего расхода топлива и индикаторного кпд двигателя можно выписать те параметры, которые непосредственно влияют на расход топлива: мощность на колесах автомобиля - определяется техническим состоянием систем зажигания, питания, охлаждения, газораспределения, состоянием трансмиссии и давлением в шинах; КПД трансмиссии зависит от технического состояния трансмиссии; коэффициент избытка воздуха - зависит от состояния систем газораспределения, цилиндропоршневой группы и воздушного фильтра; коэффициент наполнения цилиндров зависит от состояние системы газораспределения, цилиндропоршневой группы и воздушного фильтра; Коэффициент дорожного сопротивления зависит от давления в шинах, углов установки управляемых колес и конструкции шин; КПД двигателя зависит от степени износа двигателя.

3 Контроль топливной экономичности в дорожных и стендовых условиях.

Расход топлива может быть измерен с использованием средств ходовой или стендовой диагностики. Для проведения ходовой диагностики необходим участок горизонтальной дороги длиной в несколько километров, желательно изолированный от воздействия внешних климатических условий, пятое колесо для измерения пройденного автомобилем пути и помещение при этом участке дороги для хранения измерительного оборудования и обработки данных. Всё это очень дорого. Поэтому сегодня наибольшее распространение в предприятиях получила стендовая диагностика. К средствам стендовой диагностики относятся стенд проверки мощности с беговыми роликами и нагружателем и расходомер топлива.

Рассмотрим особенности контроля расхода топлива на роликовом стенде. Для этого запишем еще раз уравнение расхода топлива в дорожных условиях:

, .

На стенде с беговыми роликами:

, ,

где сила веса, приходящаяся на ведущие колеса;

коэффициент трения качения колес по роликам стенда;

потери мощности в механизмах стенда, приведенные к тяговому усилию;

мощность, поглощаемая нагружателем стенда и приведенная к тяговому усилию.

Так как , , отсутствует фактор аэродинамического сопротивления и появляются дополнительные потери и , характеры изменения расхода топлива в зависимости от скорости движения на стенде и на дороге сильно различаются. Поэтому, по результатам стендовых испытаний нельзя автоматически определить дорожный расход топлива. Однако эти результаты можно использовать для сравнительной оценки топливной экономичности однотипных автомобилей.

Критерием общего технического состояния испытуемого автомобиля служит сравнение измеренного расхода топлива на стенде с контрольным расходом, определенным методом статистических испытаний группы технически исправных автомобилей на таком же стенде.

Расход топлива свыше контрольной нормы указывает на необходимость поэлементного диагностирования систем двигателя и автомобиля.

Как правило, расход измеряют на двух – трех режимах: минимальные обороты холостого хода, режимы максимальной мощности и (или) максимального крутящего момента.

4 Объемные расходомеры.

Простейший объемный расходомер модели К-516.02 выпускался в течение ряда лет Челябинским авторемонтным заводом и предназначен карбюраторов. Он подключается бензонасосом и карбюратором.

Сначала электрический клапан открыт. Так как бензонасос подает топлива больше, чем потребляет двигатель, происходит заполнение колб. Конструкция рассчитана так, что при нормальном давлении бензонасоса уровень топлива в колбах поднимается выше луча верхней фотосистемы, образуемой источником света и фотодиодом. При этом манометр покажет давление развиваемое бензонасосом. Если давления бензонасоса недостаточно и топливо не поднимается выше луча верхней фотосистемы, с помощью клапана можно выпустить часть воздуха и таким образом повысить уровень топлива. После стабилизации уровня расходомер готов к процедуре замера.

По команде оператора с блока управления клапан закрывается и топливо начинает расходоваться из колбы. После пересечения поплавком луча верхней фотосистемы включается секундомер, а после пересечения луча нижней фотосистемы он выключается.

Зная объем топлива, заключенный между фотосистемами и время расходования этого объема, можно рассчитать удельный расход топлива

5 , .

Если колбы и выполнить достаточно высокими и прочными, чтобы допустить сжатие воздуха над ними до 0,3…0,4 МПа, такой расходомер можно использовать для измерения расходов дизельными и бензиновыми впрысковыми двигателями, топливные насосы которых развивают давление на порядок больше, чем бензонасос карбюраторного двигателя. Однако из-за большого объема топлива в расходомере, его невозможно использовать на неустановившихся режимах, так как погрешность измерения будет чрезмерной.

5 Турбинные расходомеры.

Турбинные расходомеры работают за счет скоростного напора топлива, и подразделяется на прямоточные (аксиальные) и тангенциальные.

Аксиальные расходомеры хорошо работают при больших расходах. С уменьшением расхода возрастает скольжение турбины относительно потока и погрешность замера возрастает. Гарантированная погрешность не более 1,5%, если отношение максимального расхода к минимальному не превышает 10.

Расходомеры с тангенциальным подводом топлива имеют более широкий диапазон измерений. Погрешность 1,5% гарантируется при условии .

Турбинные расходомеры малочувствительны к загрязнениям топлива, способны измерять расходы на неустановившихся режимах работы как дизельных, так и бензиновых двигателей.

К недостаткам следует отнести увеличение погрешности измерений с уменьшением расхода. Турбинные расходомеры имеют, так называемый, нулевой расход, при котором из-за скольжения турбины относительно потока она не вращается. При нулевом расходе погрешность измерений стремится к бесконечности.

6 Ротаметрические расходомеры.

Ротаметрический расходомер представляет собой конусную стеклянную или металлическую трубку с сердечником в ней, который изготовлен из материала с плотностью большей, чем плотность протекающей через ротаметр среды.

Формы сердечников выбирают таким образом, чтобы они были устойчивы в потоке и имели возможно меньшую боковую поверхность для уменьшения силы трения, зависящей при равенстве других факторов от вязкости среды.

В условиях установившегося расхода на сердечник сверху вниз действует сила веса G, а снизу вверх – выталкивающая сила , сила трения и сила динамического напора . Так как сердечник находится во взвешенном состоянии, должно сохраняться равенство

Поскольку , то и

Выполнение этого условия возможно только при сохранении постоянства скорости среды в кольцевом сечении между трубкой и сердечником. То-есть, при любом установившемся расходе скорость в кольцевом сечении .

Между тем расход , где – площадь кольцевого сечения. Для конусной трубки , где – коэффициент, зависящий от конусности трубки, ее начального диаметра и наибольшего диаметра сердечника.

– высота подъема поплавка в трубке.

Тогда Здесь – коэффициент, обобщающий все постоянные величины.

Таким образом, высота подъема сердечника в трубке обусловлена величиной расхода через ротаметр. На практике боковую поверхность трубки калибруют в единицах расхода.

К преимуществам ротаметрических расходомеров относят простоту конструкции, наглядность показаний, нечувствительность к загрязнениям топлива, возможность работы на неустановившихся режимах. Кроме того, ротаметры не имеют трущихся сопряжений (цилиндр и поршень, подшипники), а, следовательно, не изнашиваются и не меняют своих характеристик в процессе эксплуатации.

Недостатки следующие:

– может работать только в вертикальном положении с отклонением от вертикали не более 2 градусов, иначе резко увеличивается погрешность измерений из-за потери центровки сердечника;

– результаты измерений зависят от вязкости и плотности топлива, причем при переходе с бензина на дизельное топливо погрешность может достигать 5…7%.

Типовая погрешность ротаметров при измерении расходов одного вида топлива составляет 1,5…3,0%.