Зависимость топливной экономичности автомобиля от температурного режима основных агрегатов при эксплуатации в условиях холодного климата

Температурный режим агрегатов и связанное с этим изменение топливной экономичности автомобилей зависит как от конструктивных параметров, так и от условий в которых автомобили эксплуатируются, и в первую очередь от температуры окружающей среды.

Понижение наружной температуры на 20°C приводит к увеличению расхода топлива в среднем на 20%.

Расход топлива при низкой температуре окружающего воздуха возрастает из-за увеличения потребления топлива двигателем, усиления сопротивления трансмиссии и шин, повышения аэродинамического сопротивления. Рассмотрим эти составляющие.

Увеличение расхода топлива двигателем объясняется ухудшением рабочих процессов, вызванным пониженным тепловым режимом. Холодный воздух имеет повышенную плотность; поэтому возрастает масса засасываемого воздуха.

Плотность холодного топлива также выше, но выше его вязкость и ниже испаряемость, поэтому в целом горюча смесь оказывается обедненной. Холодная обедненная смесь горит недостаточно интенсивно, топливо сгорает неполно, увеличивается его расход. В дизельных двигателях из-за недостаточной температуры конца такта сжатия топливо воспламеняется с большим запаздыванием. Это сопровождается повышенной скоростью нарастания давления и неполным сгоранием топлива.

АТП малообжитых, недостаточно обустроенных районов зачастую не имеют закрытых отапливаемых стоянок, автомобили работают в отрыве от основной базы. Поэтому каждый запуск двигателя зимой в таких условиях представляет трудноразрешимую задачу, и водители предпочитают не выключать двигатель от одного ТО до другого. Такая круглосуточная работа двигателей ведет к большим перерасходам топлива на холостой ход и к повышенным износам, которые также увеличивают расход топлива.

В менее тяжелых условиях при хранении автомобилей на необорудованной открытой стоянке зимой источником дополнительного расхода топлива может служить прогрев двигателя холостым ходом в межсменное время и перед выходом на линию. У автомобилей разных марок и моделей указанные явления проявляются в различной степени, что объясняется неодинаковой приспособленностью. У автомобилей с одинаковыми двигателями разная приспособленность объясняется различной компоновкой автомобилей.

Приспособленность элемента (двигателя) зависит от системы, в которую он входит (автомобиля), и от его положения в этой системе

Повышение сопротивления трансмиссии обусловлено недостаточной температурой масла.

Указанное повышение практически целиком зависит от ведущих мостов, так как коробка передач значительно лучше защищена от низкой температуры воздуха и подогревается двигателем. Для легковых автомобилей, где количество трансмиссионного масла невелико по сравнению с грузовыми, этим повышением можно пренебречь.

Интересно
С увеличением количества трансмиссионного масла прирост сопротивления возрастает. Так, для автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-66 при температуре окружающего воздуха -40°С возросшее сопротивление ведущих мостов вызывает увеличение расхода топлива на 5.6% по сравнению с общим расходом при благоприятной температуре. В этой ситуации от 10 до 30% приращения расхода топлива приходится на ведущие мосты.

Повышение сопротивления шин является главным фактором увеличения расхода топлива при низкой температуре окружающего воздуха. Так, при температуре воздуха -40°С возросшее сопротивление шин вызывает увеличение расхода топлива от 10 до 20% и более по сравнению с общим расходом при благоприятной температуре. На долю шин приходится, как правило, более половины общего увеличения этого расхода, а в некоторых случаях более 80%.

Повышение аэродинамического сопротивления обусловлено повышенной плотностью воздуха, изменением его вязкости и характера обтекания автомобиля. При температуре воздуха -40°С возросшее аэродинамическое сопротивление увеличивает расход топлива по сравнению с общим расходом при оптимальной температуре в городе от 2 до 5%, за городом – от 4 до 7%. В приращении расхода топлива на долю аэродинамического сопротивления приходится в городе от 10 до 20%, за городом – от 20 до 30%.

Рассмотрим влияние остановок на расход топлива. При низкой температуре окружающего воздуха каждая остановка автомобиля вызывает дополнительный расход топлива, который состоит из расхода топлива на прогрев двигателя во время стоянки и расхода топлива на прогрев агрегатов и шин в начале движения после стоянки. Конкретные значения названых слагаемых зависят от марки и модели автомобиля, используемых эксплуатационных материалов и утеплительных средств, длительности остановки, температуры окружающего воздуха, скорости и направления ветра и др.

Прогрев двигателя во время стоянки осуществляли по следующей методике. Когда температура охлаждающей жидкости опускалась до +40°С, двигатель включался и работал на холостом ходу, пока температура не достигала +60°С. Затем двигатель выключался, остывал до +40°С, снова включался и т.д.

При таком способе и температуре окружающего воздуха -40°С расход топлива в городе на прогрев двигателя составляет от долей процента до 4,5% расхода топлива на безостановочное движение в этих же условиях. При движении за городом этот показатель ниже.

В городе при температуре окружающего воздуха -40°С расход топлива на прогрев агрегатов после стоянки составляет от 1,6 до 4,5% относительно расхода на безостановочное движение в этих же условиях. При движении за городом этот показатель составляет от 1,6 до 2,5%.

Суммарные потери топлива за счет стоянок (т.е. на прогрев двигателя на остановке и прогрев агрегатов и шин после стоянки) при типичных режимах движения и температуре окружающего воздуха -40 °С составляют относительно безостановочного движения в городе от 2,6 до 9%, за городом – около 2,5%. В реальных условиях при низкой температуре окружающего воздуха указанные факторы взаимодействуют и, как уже отмечалось, существенно увеличивают расход топлива автомобилей.

При понижении температуры окружающего воздуха (от оптимального диапазона) расход топлива растет несколько быстрее, чем при повышении. Это во многом объясняется влиянием трансмиссии, шин, аэродинамического сопротивления.

Интересно
В реальных условиях при низких температурах часть топлива дополнительно расходуется на поддержание теплового состояния двигателя. Таким образом, на расход топлива и на топливную экономичность в целом, влияет низкие температуры окружающего воздуха, и качество используемого топлива.

Исходя из этого, если улучить низкотемпературные свойства дизельного топлива, характеризующую, работу топлива при низких температурах, можно существенно повысить топливную экономичность транспорта.

Узнай цену консультации

"Да забей ты на эти дипломы и экзамены!” (дворник Кузьмич)