Как рассчитать удельный расход топлива для дизельного двигателя

Как рассчитать удельный расход топлива для дизельного двигателя

©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 L 1 =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 L 2 =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 Vа 1 , что соответствует оборотам n 1 и, для данных дорожных условий, силе F 1 или моменту Мкр 1 .

Вот их и воспроизведём на стенде.

  • Выставляем n = n 1 и выбираем открытие дросселя и подачу топлива для получение момента Мкр 1 .
  • 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 Мкр 1 . 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 Мкр 1 . 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.
Читайте также:  Как подключить температурный датчик двигателя

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 = Мкр 2 . 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.

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно справочно – информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями, описанными в части 2 на стр. 437 Гражданского Кодекса Российской Федерации.

Источник

Формула расчета удельного расхода топлива дизельного двигателя

Удельный расход топлива — отношение расхода топлива (на единицу расстояния или времени) к мощности, к тяге, к массе груза для грузовых перевозок или на одного человека при пассажирских перевозках. Используется как характеристика топливной эффективности двигателей, а также транспортных средств в грузопассажирских перевозках. Единица измерения удельного расхода топлива зависит от выбора единиц для параметров, входящих в определение (объём или масса топлива, расстояние или время, мощность или тяга, масса груза или количество пассажиров). Например: удельный расход топлива — 166 г/(л.с.·ч), удельный расход топлива на крейсерском режиме — 0,649 кг/(кгс·ч), удельный расход авиатоплива – грамм/(пассажир·км).

Содержание

Удельный расход топлива ДВС [ править | править код ]

Удельный расход топлива двигателя внутреннего сгорания, выдающего мощность через вращение, обычно выражается в граммах на 1 кВт·ч. Цифра показывает, сколько граммов топлива будет израсходовано двигателем за 1 час для выполнения работы, на которую нужно потратить 1 кВт мощности. Эта цифра не имеет единого значения для всего рабочего диапазона работы конкретного двигателя, но она неизменна для своего значения оборотов в минуту. Точнее, цифра удельного расхода неизменна для своей частоты вращения в случае работы на стехиометрической горючей смеси, а в случае работы на обогащённой рабочей смеси эта цифра несколько больше, хотя это не декларируется, так как такие переходные режимы работы мотора не считаются. В информационных материалах по двигателю производителем обычно декларируется значение минимального удельного расхода. В случае, если имеется достоверная диаграмма мощностной характеристики конкретного ДВС, то на ней кривая удельного расхода топлива по своей кривизне обычно зеркально обратна к кривой крутящего момента, а минимальное значение удельного расхода топлива находится примерно в том же диапазоне оборотов, что и максимальное значение крутящего момента. Объяснение этому в том, режим максимального крутящего момента это есть режим наивысшего КПД конкретного двигателя.

Независимо от того, какое значение удельного расхода топлива показано на диаграмме или опубликовано в информационных материалах, всегда следует понимать, что фактический расход топлива на интересующем режиме оборотов двигателя будет зависеть от фактической нагрузки на него — то есть, не от той мощности, которая теоретически доступна двигателю при данных оборотах, а от той, которая при данных оборотах фактически потрачена (а таковая всегда меньше или равна теоретически доступной). Для примера: заявленный расход в 150 грамм на 1 кВт·ч при 4000 оборотах минуту и мощности данного режима в 80 кВт не означает, что на 4000 оборотах расход двигателя всегда будет 12 килограмм топлива в час, так как этот расход будет определяться только фактически потраченной мощностью в текущих условиях движения, а таковая может быть и весьма незначительна.

Читайте также:  Как определить утечку антифриза в двигатель

Величина удельного расхода топлива не имеет прямой связи с конструкцией двигателя: с его числом цилиндров, рабочим объёмом, типом системы питания, наличием наддува, конструкцией выпуска. При этом есть общие тренды, такие как: дизельные двигатели экономичнее бензиновых; поршневые экономичнее роторно-поршневых и газотурбинных; двухтактные поршневые экономичнее четырёхтактных. Также величина удельного расхода топлива двигателя не имеет никакой связи со стилем езды конкретного водителя, и она всегда едина для всех эксплуатантов этой модели двигателя. При одинаковом составе топлива и условиях сгорания удельный расход пропорционален выработке CO2.

Бензиновые двигатели [ править | править код ]

Бензиновый двигатель способен преобразовывать лишь около 20—30 % энергии топлива в полезную работу (КПД = 20—30 %) и, соответственно, имеет высокий удельный расход топлива.

Дизельные двигатели [ править | править код ]

Дизельный двигатель обычно имеет КПД 30—40 %, дизели с турбонаддувом и промежуточным охлаждением — свыше 50 %. Например, дизель MAN B&W S80ME-C7 при КПД 54,4 % тратит всего 155 г топлива на полезную работу в 1 кВт·ч (114 г/(л.с.·ч)) [1] .

  • Беларус-1221 — на тракторе установлен шестицилиндровый рядный дизельный двигатель с турбонаддувом. Удельный расход топлива при номинальной мощности — 166 г/(л.с.·ч);
  • К-744 (трактор) — удельный расход топлива при номинальной мощности — 174 г/(л.с.·ч);
  • Wärtsilä-Sulzer RTA96-C (Вяртсиля-Зульцер Серия двухтактныхтурбокомпрессорныхдизельных двигателей) — 171 г/(кВт·ч) (126 г/(л.с.·ч) (3,80 л/с))

Газотурбинные двигатели [ править | править код ]

  • газотурбинный агрегат МЗ с реверсивным редуктором (36 000 л.с., 0,260 кг/(л.с.·ч), ресурс 5000 ч) для больших противолодочных кораблей;
  • двигатели второго поколения М60, М62, М8К, М8Е с повышенной экономичностью (0,200—0,240 кг/(л.с.·ч)) [2] .

Поршневые авиационные двигатели [ править | править код ]

  • АШ-82 — удельный расход топлива 0,381 кг/(л.с.·ч) в крейсерском режиме;
  • АМ-35А — удельный расход топлива 0,285—0,315 кг/(л.с.·ч);
  • М-105 — удельный расход топлива 0,270—0,288 кг/(л.с.·ч);
  • АЧ-30 — дизельный авиационный двигатель, удельный расход топлива составляет 0,150—0,170 кг/(л.с.·ч).

Удельный расход топлива в реактивной авиации [ править | править код ]

Для авиационных двигателей в качестве показателя топливной эффективности используется килограмм топлива на килограмм-силу в час. Для форсированных двигателей это приблизительно соответствует: 0,77 кг/(кгс·ч) (двигатель РД-33 самолёта МиГ-29), 1,95 кг/(кгс·ч) для двигателя НК-22 самолёта Ту-22М2, 2,08 кг/(кгс·ч) для двигателя НК-25 самолёта Ту-22М3 (для последнего — около тонны керосина в минуту на каждый двигатель на форсаже). [ источник не указан 943 дня ]

Прочие методики измерения расхода топлива [ править | править код ]

Для характеристики топливной эффективности самолётов гражданской авиации используется и другое выражение — отношение расхода топлива на 1 км расстояния к количеству пассажиров, которое часто также называется удельным расходом топлива. Единица измерения — грамм на пассажиро-километр.

Сравнение аналогов среднемагистральных пассажирских самолётов [3] :

Ту-204 Аэробус A321 Боинг 757-200 Ту-154М
Пассажировместимость, чел. 212 220 235 180
Максимальная взлётная масса, т 107,5 89 108,8 102
Максимальная коммерческая нагрузка, т 21 21,3 22,6 18
Крейсерская скорость, км/ч 850 900 850 950
Требуемая длина ВПП, м 2500 2500 2500 2300
Топливная эффективность, г/(пасс.·км) 19,3 18,5 23,4 27,5
Стоимость, млн. долл. США 35 (2007 год) 87-92 (2008 год) 80 (2002 год) 15 (1997 год)

У сверхзвукового Ту-144 этот показатель составлял примерно 100 г/(пасс.·км).

Удельный расход топлива автомобилей [ править | править код ]

Наиболее низким удельным расходом топлива обладают грузовики среднего и крупного тоннажа. При весе порой более 50 тонн их расход может составлять менее 40 л/100 км. В то же время, легковые машины, обладая куда меньшим весом, могут потреблять горючего немногим меньше. [ источник не указан 943 дня ] Ниже в таблице даны примеры удельного расхода.

Нужное. Расчет расхода горючего дизельного погрузчика.

Расчет расхода горючего дизельного погрузчика

При покупке дизельного погрузчика, клиента может заинтересовать расход горючего, потребляемого погрузчиком. Это связано с тем, что погрузчик необходимо ставить на баланс, списывать горючее в соответствии с нормативам, рассчитывать себестоимость товаров и работ. Производители в технических чертях дизельных погрузчиков показывают «удельный расход горючего», что измеряется в граммах на единицу измерения мощности (л.с. либо кВт).

Вычислить большое теоретическое потребление горючего возможно по формуле:

N — мощность двигателя;

q — удельный расход горючего;

Q — большой теоретический расход горючего в граммах за 1 час работы двигателя на большой мощности.

К примеру, если бы в технических чертях погрузчика были бы указаны следующие параметры:

Номинальная мощность двигателя, квт. (л. с), не меньше: 59 (80)

Удельный расход горючего г/квт. ч (г/л. с. ч) не более: 265 (195)

то за 1 час работы погрузчик бы израсходовал 265*59=15635 грамм горючего.

При расчете фактического расхода горючего. необходимо учесть две поправки:

1. двигатель погрузчика не работает все время на больших оборотах с большой мощностью,

Читайте также:  Дистанционный запуск двигателя тойота королла

2. учет горючего в большинстве случаев ведут в литрах, а не граммах.

Исходя из этого для расчета настоящего потребления горючего погрузчиком направляться воспользоваться усовершенствованной формулой:

q — удельный расход горючего;

N — мощность, л.с. (кВт);

R — плотность ДТ (0,85 кг/дм3);

k1 — коэффициент, характеризующий процентное соотношение времени работы при большой частоте вращения коленвала двигателя;

Q — расход горючего в литрах в час.

Так как на практике погрузчик в течение смены не нагружен по максимуму, двигатель погрузчика не работает все время на собственной большой мощности, а мощность изменяется в зависимости от нагрузки. Из этого появляется необходимость применения коэффициента, что бы учитывал отношение времени работы двигателя на больших оборотах ко времени работы двигателя на минимальных оборотах. В случае если нет достовеных данных работы погрузчика, предполагается, что из 100% рабочего времени, на больших оборотах машина трудится лишь 30%, исходя из этого k1 будет равен 70%:30% = 2,33.

Пример рассчета расхода горючего в литрах за час для двигателя Д3900.

Q = N*q/(1000*R*k1) = 59*265:(1000*0,85*2,33)=7,9л/час.

В конечном итоге же, теоретические расчеты расхода ДТ постоянно будут немного выше, чем на практике, потому, что в настоящих условиях погрузчик трудится меньше и нагрузка на двигатель соответсвенно меньше, чем в тестовых условиях.

По отечественной статистике расход горючего для двигателя Д3900 колеблется от 4,5л/час до 7,5л/час, в зависимости от нагрузки.

Как рассчитать реальный расход бензина #1 авто советы

Интересные записи

Похожие статьи, которые вам, наверника будут интересны:

В большинстве случаев, в технических чертях дизельных других видов и погрузчиков тяжелой техники указывается удельный расход горючего , что выражается в…

Так, на показатели расхода горючего воздействуют такие параметры, как удельный расход и мощность горючего двигателя, длительность рабочего времени, в то…

Один из главных вопросов, что задают себе обладатели погрузчиков, — как вычислить расход горючего. Само собой разумеется, в сводной таблице характеристик…

Расход дизельного котла При эксплуатации любых объектов строительства ключевую роль играется отопление. На данный момент печи на дровах неспешно…

Добавлено в Расход горючего // 2 Комментария Настоящие отзывы обладателей про расход горючего на Мазда 3: Мазда 3, механика, 1.6 В смешанном режиме…

Нормы расхода топлива и смазочных материалов

Эти советы составлены на основании распоряжения Минтранса РФ от 14 марта 2008 г. N АМ-23-р О введении в воздействие методических рекомендаций о нормах…

г. Харьков, ул.Тобольская, 42-А, к.218 Тел/факс: (057) 717-13-14, 758-13-83, 719-53-72

Полезное . Расчет расхода топлива дизельного погрузчика.

При покупке дизельного погрузчика, покупателя может заинтересовать расход топлива, потребляемого погрузчиком. Это связано с тем, что погрузчик нужно ставить на баланс, списывать топливо согласно нормативам, рассчитывать себестоимость работ и товаров. Производители в технических характеристиках дизельных погрузчиков указывают «удельный расход топлива», который измеряется в граммах на единицу измерения мощности (л.с. или кВт).

Рассчитать максимальное теоретическое потребление топлива можно по формуле:

N – мощность двигателя;

q – удельный расход топлива;

Q – максимальный теоретический расход топлива в граммах за 1 час работы двигателя на максимальной мощности.

Например, если бы в технических характеристиках погрузчика были бы указаны следующие параметры:

Номинальная мощность двигателя, квт. (л. с), не менее: 59 (80)

Удельный расход топлива г/квт. ч (г/л. с. ч) не более: 265 (195)

то за 1 час работы погрузчик бы израсходовал 265*59=15635 грамм топлива.

При расчете фактического расхода топлива, нужно учесть две поправки:

1. двигатель погрузчика не работает все время на максимальных оборотах с максимальной мощностью,

2. учет топлива обычно ведут в литрах, а не граммах.

Поэтому для расчета реального потребления топлива погрузчиком следует воспользоваться усовершенствованной формулой:

q – удельный расход топлива;

N – мощность, л.с. (кВт);

R – плотность дизельного топлива (0,85 кг/дм3);

k1 – коэффициент, характеризующий процентное соотношение времени работы при максимальной частоте вращения коленвала двигателя;

Q – расход топлива в литрах в час.

Так как на практике погрузчик в течение смены не нагружен по максимуму, двигатель погрузчика не работает все время на своей максимальной мощности, а мощность меняется в зависимости от нагрузки. Отсюда возникает необходимость применения коэффициента, который бы учитывал отношение времени работы двигателя на максимальных оборотах ко времени работы двигателя на минимальных оборотах. Если нет достовеных данных работы погрузчика, предполагается, что из 100% рабочего времени, на максимальных оборотах машина работает только 30%, поэтому k1 будет равен 70%:30% = 2,33.

Пример рассчета расхода топлива в литрах за час для двигателя Д3900.

Q = N*q/(1000*R*k1) = 59*265:(1000*0,85*2,33)=7,9л/час.

В действительности же, теоретические расчеты расхода дизельного топлива всегда будут несколько выше, чем на практике, поскольку в реальных условиях погрузчик работает меньше и нагрузка на двигатель соответсвенно меньше, чем в тестовых условиях.

По нашей статистике расход топлива для двигателя Д3900 колеблется от 4,5л/час до 7,5л/час, в зависимости от нагрузки.

Источник

Adblock
detector