Cunostinta va deschide lumea intelepciunii - Referate profesionale unice

Acasa » tehnologie » auto
Consumul de combustibil al automobilului

Consumul de combustibil al automobilului

CONSUMUL DE COMBUSTIBIL AL AUTOMOBILULUI

Consumul de combustibil este un parametru de apreciere a economicitatii automobilului si reprezinta cantitatea de combustibil consumata de motor raportata la distanta parcursa sau la greutatea incarcaturii transportate. Cu ajutorul acestui parametru se apreciaza performantele de economicitate ale automobilului, stiut fiind ca, in exploatare, costurile legate de cantitatea de combustibil consumata ocupa cea mai importanta pondere din totalul cheltuielilor necesare.

1. Parametrii consumului de combustibil

Consumul de combustibil depinde de caracteristicile constructive si functionale ale automobilului si de conditiile in care are loc deplasarea (starea de incarcare, caracteristicile motorului si ale transmisiei, starea tehnica a componentelor automobilului, regimul de deplasare, caracteristicile caii de rulare, stilul de conducere al conducatorului).

Consumul de combustibil poate fi analizat fie cercetand numai motorul automobilului si, in acest sens sunt definiti doi parametri-consumul orar Q_h si consumul specific c_e , fie cercetand consumul de combustibil al automobilului, luat ca ansamblu si, in acest caz se definesc tot doi parametri- consumul, in kilograme, raportat la o suta kilometri parcursi,,(pentru combustibil solid) sau consumul, in litri, raportat la o suta kilometri parcursi, (pentru combustibil lichid sau gaz lichefiat).

Functionarea economica a motorului se apreciaza dupa consumul orar de combustibil- Q si consumul specific de combustibil-c_e. Consumul orar reprezinta cantitatea de combustibil , consumata de motor in timp de o ora si este exprimat in kilograme pe ora, kg/h sau in litri pe ora, l/h, dupa cum combustibilul este solid, respectiv lichid. Consumul specific reprezinta cantitatea de combustibil , in g, necesara unui motor pentru a obtine un W din puterea sa , timp de o ora , la un anumit regim de lucru si este exprimat in [g/kWh]

Intre consumul specific c, consumul orar Q si puterea efectiva a motorului P_e exista relatia :

c ( 1.1.)

Pentru a ilustra influenta pe care o au caracteristicile automobilului si conditiile de deplasare asupra consumului de combustibil s-a stabilit ca parametru cantitatea de combustibil, in kg (Q) sau in litri (Q), consumata la 100 km parcursi .

Daca se cunosc consumul orar al motorului, in Q[kg/h] sau Q[l/h] si viteza de deplasare a automobilului V_a[km/h] se poate calcula consumul pentru 100 km parcursi cu relatia :

(1.2.)

Deoarece capacitatea rezervoarelor de combustibil este exprimata in litri , in general consumul de combustibil pentru 100 km parcursi se exprima in litri (Q. Astfel , daca se noteaza cu , in [kg/, densitatea sau masa volumica a combustibilului, atunci consumul de combustibil se calculeaza cu relatia:

Q (1.3.)

Daca in relatiile 1.2. si 1.3. consumul orar se exprima in functie de consumul specific si de puterea efectiva a motorului (rel.1.1.), se obtine :

Q, (1.4.)

Q (1.)

Consumul de combustibil se mai poate exprima si prin numarul de kilometri care pot fi parcursi prin consumarea unei unitati de combustibil, fie aceasta litrul sau galonul. Acest mod de apreciere a consumului se foloseste mai mult in S.U.A si in Anglia , unde parametrul ales exprima numarul de mile care se pot parcurge cu un gallon de combustibil (1 mila terestra 1,609 km ; 1 gallon S.U.A.l ; 1 gallon imperial englez l ).

Fie in maniera europeana, fie in maniera anglo-americana, cert este ca marimea consumului de combustibil al automobilului este unul din parametrii sai economici cei mai importanti. El se regaseste indirect, in pretul de vanzare al automobilului si, mai ales, direct, in cheltuielile de exploatare ale acestuia.

2.Caracteristica de consum a automobilului

Caracteristica de consum a automobilului reprezinta dependenta grafica dintre parametrul de consum Q sau Q si viteza de deplasare a automobilului, pentru diferite valori ale rezistentei specifice a drumului.

Datele necesare constructiei grafice se obtin pe cale experimentala prin incercarea motorului , respectiv a automobilului , in laborator sau prin incercarea automobilului pe calea de rulare.

n [rot/min]

[kW]

La incercarea motorului pe standul motor se determina puterea efectiva P_e si consumul orar Q, in functie de turatie pentru diferite deschideri ale clapetei de acceleratie sau pozitii ale tijei cremalierei pompei de injectie . Cu datele obtinute se construiesc curbele puterii (fig. 2.1. , a) si ale consumului orar (fig.2.1., b) in functie de turatia motorului.

n [rot/min]

V[Km/h]

Fig.2.1. Caracteristica de consum a automobilului

Curbele 1 corespund admisiei totale a combustibilului , iar curbele 2, 3, 4 , 5, 6, corespund functionarii la sarcini partiale . Tot in figura 2.1. a se traseaza curba puterii necesare invingerii rezistentelor la inaintare ale carei valori se obtin cu relatia:

(2.1.)

in care: P , este puterea la rotile motoare consumata pentru invingerea rezistentelor la rulare P_rul si la panta, P_p ;

P_a- puterea consumata pentru invingerea rezistentei aerului ;

- randamentul transmisiei.

Punctele de intersectie ale curbei cu cele ale curbelor puterii efective indica valorile turatiilor corespunzatoare vitezelor maxime ale automobilului, pentru diferite sarcini ale motorului.

Ducand drepte verticale prin aceste puncte de intersectie pana intalnesc curbele consumului orar (fig. 2.1.b ) se obtin valorile consumului orar Q_h1 si Q_h2 , care corespund vitezelor maxime ale automobilului , pentru diferite sarcini ale motorului.

Daca inlocuim in relatiile 1.2 si 1.3. consumul orar Q_h1 si Q_h2 precum si vitezele respective , se poate determina consumul de combustibil , in kg sau in litri, la 100 de kilometri .

Cu datele obtinute se traseaza caracteristica de consum Q pentru o anumita calitate a drumului , asa cum este prezentata in figura 2.1. c.

[Km/h]

Fig.2.2.Caracteristica de consum pentru o treapta de viteze

Pentru diverse valori ale rezistentei specifice a drumului , folosind relatiile 1. si 2.1. , se poate trasa caracteristica de consum a automobilului intr-o anumita treapta de viteze (fig.2.2.). Curbele din aceasta figura reprezinta dependenta dintre consumul de combustibil Q si viteza de deplasare a automobilului pentru o anumita valoare a coeficientului de rezistenta totala a drumului ψ.. Abscisele punctelor B, C , D, E , F G, H reprezinta vitezele maxime de deplasare a automobilului pe drumurile caracterizate de rezistentele . Curba inferioara care corespunde punctului F reprezinta consumul conventional la deplasarea automobilului pe o cale avand coeficientul rezistentei drumului nul. Din figura 2.2. se vede ca pentru fiecare drum caracterizat printr-un anumit coeficient de rezistenta ψ exista o anumita viteza optima la care consumul este minim. Aceste puncte de minim, unite prin curba trasata cu linie intrerupta, folosesc la determinarea regimului cel mai economic al automobilului in treapta respectiva . Caracteristica de consum se calculeaza si se construieste, de regula, pentru treapta cea mai rapida si pentru treapta imediat inferioara .

[Km/h]

In figura 2.3. este prezentata caracteristica de consum completa a unui automobil echipat cu o cutie de viteze cu trei trepte de viteze (curbele de consum specifice treptei a doua s-au trasat cu linie intrerupta).

Fiecare din curbele caracteristicii economice, la o anumita viteza uniforma, are un minim. Pentru ca automobilul sa functioneze cat mai economic trebuie ca viteza cea mai des utilizata in exploatare sa fie cat mai apropiata de cea la care consumul de combustibil este cel mai mic. La cresterea sau micsorarea vitezei de deplasare fata de aceasta valoare, consumul de combustibil se mareste.

Cresterea consumului de combustibil la deplasarea automobilului cu viteze reduse se explica prin aceea ca motorul functioneaza la sarcini partiale, cu economicitate scazuta, la turatii mai mici decat turatia economica, turatii la care consumul de combustibil este mai mare decat cel corespunzator turatiei economice.

Cresterea consumului de combustibil la marirea vitezei automobilului se datoreaza cresterii rapide a rezistentelor la inaintare, in special a rezistentei aerului, a carei pondere este mai mare decat imbunatatirea economicitatii obtinute prin functionarea motorului la sarcini apropiate de sarcina totala. Mai mult decat atat, obtinerea puterii maxime este posibila numai la functionarea cu amestecuri bogate si deci economicitatea in acest caz se reduce. Din aceasta cauza, curbele caracteristicii economice arata consumuri de combustibil din ce in ce mai mari, pe masura ce creste viteza automobilului.

Din bilantul de putere al automobilului, exprimat prin relatia 2.7.11, se poate scrie:

unde: P_e este puterea efectiva dezvoltata de motor, η_t este randamentul total al transmisiei, ψ este coeficientul rezistentei totale a drumului, k este coeficientul aerodinamic, A reprezinta aria sectiunii transversale maxime a automobilului,, V este viteza automobilului iar δ reprezinta coeficientul maselor aflate in miscare de rotatie.

Daca se noteaza cu λ = (raportul dintre greutatea totala a automobilului si greutatea utila pe care acesta o poate transporta) se obtine expresia consumului de combustibil pentru o tona-kilometru de sarcina utila transportata, adica:

Din relatia 2. se observa ca odata cu cresterea greutatii utile G_uraportulλ scade si scade si consumul de combustibil Q^l_t-km, ceea ce conduce la imbunatatirea rentabilitatii transportului.

De aici rezulta concluzia ca este rational sa se foloseasca autocamioane cu capacitate mare de transport, avand remorci sau semiremorci cu greutatea utila cat mai mare. La aceasta categorie de automobile, desi apare o crestere a consumului total de combustibil inregistrat pe o anumita distanta , tona de marfa transportata devine mai ieftina, din punct de vedere al consumului de combustibil .

Factorul aerodinamic (forma automobilului ) influenteaza asupra consumului de combustibil la viteze mari de deplasare, cand rezistenta aerului creste cu patratul vitezei de deplasare. Calitatile aerodinamice ale autocamioanelor cu platforma acoperita pot fi oarecum imbunatatite prin atenuarea colturilor si a discontinuitatilor bruste in profil longitudinal si prin folosirea unor forme de cabine si caroserii cat mai aerodinamice.

Consumul de combustibil este influentat si de numarul de trepte de viteze si de marimea rapoartelor de transmitere. Marirea numarului de trepte de viteze asigura functionarea mai frecventa a motorului la regimuri stabilizate, cu consecinte favorabile asupra consumului de combustibil. Acelasi lucru se obtine prin folosirea rapoartelor totale de transmitere de valori mici ( in treptele superioare), deoarece puterea necesara deplasarii automobilului se obtine la turatii mai reduse, apropiate turatiei economice a motorului. Cresterea raportului de transmitere al transmisiei principale i₀ conduce la cresterea consumului de combustibil , deoarece se mareste valoarea coeficientului rezistentei totale a drumului ψ pe care automobilul il poate invinge , determinand deplasarea in sus a curbelor Q(fig.2.2.).

Reducerea pierderilor de putere in transmisia automobilului si implicit imbunatatirea randamentului mecanic al transmisiei duc, de asemenea, la micsorarea consumului de combustibil .

In exploatare automobilul functioneaza cu viteze variabile, cu incarcari diferite , in conditii climatice diferite , iar factorii care influenteaza consumul de combustibil au pondere diferita , in functie de conditiile concrete de deplasare . De aceea se poate afirma ca un parametru universal de masurare obiectiva a economicitatii automobilului nu exista . Nici chiar normele de consum recomandate in exploatare nu pot lua in considerare toti factorii care influenteaza consumul de combustibil . Pentru fiecare caz in parte trebuie facute incercari si numai pe baza determinarilor experimentale se pot stabili valorile reale ale consumului de combustibil al automobilului.

In exploatare deseori se intampla ca automobile de acelasi tip si stare tehnica sa nu inregistreze aceleasi consumuri de combustibil, chiar daca ele se deplaseaza in conditii asemanatoare, dar sunt conduse de conducatori auto diferiti. Aceasta situatie este determinata de modul diferit in care sunt conduse automobilele respective, de manevrele pe care conducatorii lor le executa si de calificarea lor, mai ales in cazul existentei transmisiilor neautomate.

Prin folosirea unor regimuri de conducere cat mai constante, prin urmarirea atenta a presiunii aerului in pneuri pot rezulta importante economii de combustibil si lubrifianti, se poate reduce uzura motorului si a transmisiei, precum si uzura pneurilor. In acest caz, conducatorul automobilului face ca motorul sa lucreze in marea majoritate a timpului la regimuri constante, cu consum specific scazut, evitand cat mai mult posibil regimurile tranzitorii si micsorand pierderile de energie in timpul franarii.

Folosirea energiei cinetice acumulate de automobil in timpul accelerarii pentru invingerea rezistentelor la inaintare prin rularea libera ca si inceperea franarii cand automobilul are viteza redusa, sunt manevre care influenteaza sensibil reducerea consumului de combustibil .

Consumul de combustibil este influentat negativ de intensitatea si frecventa demarajelor, a franarilor intensive si repetate si de alegerea nepotrivita a momentelor de schimbare a treptelor de viteze . Trecerea de la o treapta de viteze la alta intr-un timp cat mai redus duce la imbunatatirea economicitatii automobilului.

Modul de conducere economic al automobilului mareste durabilitatea motorului si transmisiei, deoarece consumul suplimentar de combustibil duce la uzura prematura a motorului. Un parametru care caracterizeaza maiestria conducatorului auto il constituie suma totala a rotatiilor arborelui cotit al motorului raportata la unitatea de drum parcurs, cu o viteza medie data. Cu cat aceasta marime este mai mica, cu atat consumul de combustibil si uzura motorului sunt mai reduse. Micsorarea acestui parametru se poate obtine prin utilizarea unei trepte acceleratoare in cutia de viteze si prin folosirea rationala a mersului liber al automobilului.

Odata cu introducerea sistemelor electronice de gestionare a functionarii subansamblelor automobilului si a motorului in special, s-au obtinut rezultate care, pana nu demult, pareau imposibil de atins, privind consumul de combustibil. Consumuri de 4-5l/100km sunt frecvent intalnite la autoturisme de clasa mijlocie, iar cercetarile intreprinse nu au atins inca limitele minime.

Cresterea numarului automobilelor tot mai putin poluante a contribuit, de asemenea, la reducerea consumului de combustibil, prin extinderea cercetarilor privind arderea completa a combustibililor utilizati sau prin folosire automobilelor hibride, avand ca surse de energie un motor termic si un motor electric. Prin intrarea in functiune a motorului electric se micsoreaza timpul de utilizare a motorului termic si implicit a consumului de combustibil, reducandu-se cantitatea de noxe evacuate in atmosfera.

Puteti spune care este influenta stilului de conducere asupra consumului de combustibil?

6.Puteti spune care este diferenta de apreciere a consumului de combustibil la automobile in Europa si in Statele Unite ale Americii ?

Consumul de combustibil al automobilului

Comentarii literare

Personaje din literatura

Tehnica si mecanica

Economie

Geografie