Удельный расход топлива


Удельный расход топлива. Что это такое, и чем полезен этот параметр?

 

©Дмитрий Рок (aka rokkk)

Если спросить об удельном расходе технически грамотного человека, то он легко сможет привести определение, рассказать, как его подсчитать и каковы единицы измерения. Однако, даже профессионалы двигателепонимания, двигателедиагностики и двигателепересторойки далеко не все имеют в голове чёткое представление о применяемости этого параметра, не говоря уже о новичках.  

Для начала, для тех, кто совсем не в курсе, приведу официальное определение (из Википедии):

«Удельный расход топлива — единица измерения, используемая в грузопассажирских перевозках и обозначающая расход единицы топлива на единицу мощности на расстояние в один километр или в час (или секунду) — например − 166 г/л.с.ч.»

Классическая методика нагрузочных испытаний на моторном стенде (в ходе которых и определяются удельные расходы) состоит в следующем:

  • Двигатель выводится в определённую рабочую точку на обороты n=const и нагрузку L1=const. (Для простоты понимания будем нагрузку определять по положению дросселя.)
  • В этой рабочей точке меняют подачу топлива с фиксацией часового расхода и крутящего момента на валу двигателя. Естественно, что при уменьшении топливоподачи уменьшается момент.
  • Для каждой полученной точки считают удельный расход:

    ge = Gt / Ne, где:


    ge – удельный расход топлива, гр/(л.с.*ч);
    Gt – часовой расход топлива, гр/ч;
    Ne – мощность, л.с

  • Переходят на другое положение дросселя L2=const при тех же оборотах n=const и повторяют испытания, и т.д. снимая всё семейство точек по нагрузкам для данных оборотов.

По полученным точкам строят графики:

На графике вполне очевидно прослеживается точка минимального удельного расхода для каждой нагрузки. Остается только соединить эти точки огибающей.

Всё вышеизложенное повторяют для других фиксированных оборотов.

Данное определение (абсолютно правильное) и данная методика (тоже замечательная), к сожалению, не дают простому человеку чёткого представления, для чего это всё нужно. Создаётся впечатление, что данные исследования представляют чисто академический или статистический интерес. Люди предпочитают пользоваться понятиями часового (кг/ч) или эксплуатационного (л/100 км) расхода, как интуитивно понятными, когда речь идёт об экономичности автомобиля. Попробую сделать интуитивно понятным параметр «Минимальный удельный расход топлива».

Начнём от печки. С законов сэра Исаака Н. Очевидно, что для того, чтобы автомобиль двигался по дороге с постоянной скоростью, Va сила, толкающая автомобиль (F) должна быть равна по величине и противоположна по знаку силам, которые не хотят, чтобы автомобиль толкали (сопротивление воздуха, сопротивление качению колёс, трение в трансмиссии и т.д.) Обозначим их Fс (сила сопротивления движению).
 

Если пересчитать силу F через радиус колеса и передаточные отношения трансмиссии, то получим крутящий момент (Мкр) на валу двигателя. Кстати, водитель, манипулируя педалью газа, фактически подсознательно стремится управлять именно моментом (а не обогащением или  наполнением, про которые он при движении просто не помнит), придерживаясь желательной для него скорости движения или ускорения при разгоне (торможении).
Теперь вернёмся обратно на моторный стенд. Именно на нём мы сможем воочию увидеть крутящий момент. Только пользоваться мы будем не описанной выше классической методикой снятия нагрузочных характеристик. Для наглядности воспользуемся методикой, которую в дни моей молодости преподали мне дедушки отечественного впрыска, светлой памяти Лисицын Александр Иванович и Коганер Валентин Эдуардович. (Может быть, сейчас такой метод используется повсеместно, не знаю). Суть в том, что при постоянных оборотах (n=const), которые поддерживает стенд, мы держим постоянной не нагрузку L (как мы договорились – положение дросселя), а крутящий момент Мкр.

Выглядит это следующим образом: предположим, что мы собираемся ехать со скоростью Vа1, что соответствует оборотам n1 и, для данных дорожных условий, силе F1 или моменту Мкр1.

Вот их и воспроизведём на стенде.

  • Выставляем n = n1 и выбираем открытие дросселя и подачу топлива для получение момента Мкр1.
  • Фиксируем все параметры двигателя, в том числе и часовой расход топлива,  в журнале.
  • Уменьшаем топливоподачу. Момент, соответственно, падает. Но мы приоткрываем дроссель до тех пор, пока момент не вернётся в величину Мкр1. Что же получается? Ту же самую величину момента мы имеем при меньшей топливоподаче. А ещё меньше можно? Проверяем:
  • Ещё уменьшаем расход топлива, опять доводим дросселем момент до Мкр1. Имеем ещё меньший расход топлива при данном моменте. Обратите внимание: ключевые слова здесь – «при данном моменте». Т.е. мы говорим уже не просто о часовом расходе топлива, а о расходе топлива, отнесенном к конкретному крутящему моменту. Т.е. об удельном расходе топлива. То, что в размерности удельного расхода топлива присутствуют «лошадиные силы», а мы говорим о «ньютоно-метрах», не имеет никакого значения: мощность – это тот же момент, умноженный на обороты, которые, кстати, мы в ходе эксперимента не меняем.
  • Продолжаем экспериментировать с топливоподачей.

Понятно, что этот процесс имеет предел: в какой-то момент времени мы просто не сможем поддержать крутящий момент нужной нам величины. Но мы добились главного: нашли тот минимальный расход, при котором двигатель выдаёт нужный нам результат.

Дальше всё аналогично. Выберем себе другой Мкр = Мкр2. Вроде как едем с той же скоростью, но в гору (или с горы). Найдём там минимальный удельный расход. И так далее. Очевидно, что максимальный для данных оборотов момент мы получим при полностью открытом дросселе и вполне определённой (богатой, конечно) топливоподаче, изменить которую в меньшую сторону без потери момента мы не сможем (собственно, изменение в большую сторону тоже приведет к уменьшению момента). Это будет точка внешней скоростной характеристики. Но мы не будем расстраиваться, а перейдем к другим оборотам (скоростям автомобиля) и повторим для них все испытания.

В результате мы получим целую поляну регулировочных характеристик с известными удельными расходами топлива (среди которых будут и минимальные) в координатах «обороты-момент». Остается только выбрать, хотим ли мы в данной точке иметь минимальный удельный расход или готовы пожертвовать экономичностью в угоду другим задачам. Оптимальной работе нейтрализатора, например (α = 1).

Всё вышесказанное должно внести ясность в понятия «динамичная/экономичная прошивка». Какой смысл на частичном дросселе богатить смесь для получения максимального момента, если тот же момент можно получить при большем положении заслонки, но при меньшем расходе топлива? Понятно, что динамика автомобиля далеко не определяется статическими режимами, о которых тут идет речь, и которые конечно будут корректироваться  на барабанах и на полигоне. Но базой для расчёта динамических режимов служат именно они.


©chiptuner.ru 2009

 

 Магазин     Форум     Автосервисы     FAQ     Обратная связь   
Чип тюнинг и диагностика впрыска © SIM 2001 - 2014 Перепечатка материалов без согласия автора запрещена.
Разработка студии FireSite