Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и постановка задач исследования 9
1.1 Актуальность проблемы исследования 9
1.1.1 Особенности эксплуатации автомобилей в переменных температурных условиях 9
1.1.2 Особенности движения легкового автомобиля в условиях города
1.2 Системы создания микроклимата в салоне легкового автомобиля 22
1.3 Анализ факторов, влияющих на эффективность работы установки «климат-контроль» в салоне легкового автомобиля
1.3.1 Природно-климатические факторы 27
1.3.2 Технические характеристики транспортного средства 31
1.3.3 Теплота, выделяемая человеческим организмом
1.4 Мощность ДВС, как фактор, влияющий на расход топлива легковым автомобилем, оснащённым установкой «климат-контроль» 38
1.5 Нормирование расхода топлива на автомобильном транспорте 43
1.6 Выводы по первому разделу 47
2 Аналитические исследования 49
2.1 Общая методика исследований 49
2.2 Формирование целевой функции 52
2.3 Анализ зависимости изменения расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», от системы входных показателей
2.3.1 Влияние эффективной температуры окружающего воздуха на изменение расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 55
2.3.2 Влияние технических характеристик транспортного средства на изменение расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 59 2.3.3 Влияние количества теплоты, выделяемой человеческим организмом, на
расход топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой
«климат-контроль» 65
2.4 Влияние мощности ДВС на расход топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 67
2.5 Разработка параметра удельной климатической мощности 70
2.7 Выводы по второму разделу 75
3 Экспериментальные исследования 77
3.1 Определение марок и моделей легковых автомобилей, участвующих в экспериментальных исследованиях 77
3.2 Методика экспериментальных исследований 79
3.3 Организация эксперимента 81
3.4 Методики проведения экспериментальных исследований
3.4.1 Методика измерения эффективной температуры окружающего воздуха 85
3.4.2 Методика измерения коэффициента светоотражения непрозрачных элементов кузова 87
3.4.3 Методика измерения температуры в салоне автомобиля 89
3.4.4 Методика измерения расхода топлива
3.5 Оценка погрешности измерений 93
3.6 Обработка результатов экспериментальных испытаний 99
3.7 Выводы по третьему разделу 100
4 Анализ результатов экспериментальных исследований 101
4.1 Анализ результатов предварительного этапа экспериментальных исследований 101
4.2 Влияние эффективной температуры окружающего воздуха на расход топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 102
4.3 Проверка адекватности математической модели влияния эффективной температуры окружающего воздуха на расход топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 108
4.4 Влияние коэффициента светоотражения непрозрачных элементов кузова на расход топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 110
4.5 Проверка адекватности математических моделей влияния коэффициента светоотражения непрозрачных элементов кузова на расход топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 113
4.6 Влияние параметра удельной климатической мощности на расход топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 116
4.7 Построение и проверка адекватности математической модели потребления топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 119
4.8 Выводы по четвертому разделу 120
5 Использование результатов исследований и их эффективность 122
5.1 Методика нормирования расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль» 122
5.2 Расчет затрат на топливо для легковых автомобилей, оснащённых установкой «климат-контроль» 125
5.3 Экономическая оценка внедрения разработанной методики и способы снижения расхода топлива легковыми автомобилями при использовании установки «климат-контроль» 130
5.4 Выводы по пятому разделу 132
Основные результаты и выводы 134
Список использованных источников 136
- Особенности движения легкового автомобиля в условиях города
- Анализ зависимости изменения расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», от системы входных показателей
- Методика измерения коэффициента светоотражения непрозрачных элементов кузова
- Расчет затрат на топливо для легковых автомобилей, оснащённых установкой «климат-контроль»
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в структуре автомобильного парка эксплуатируется значительное количество автомобилей, оснащенных установкой «климат-контроль».
Юридические лица или индивидуальные предприниматели, эксплуатирующие автомобили, производят учёт топлива согласно методическим рекомендациям N AM-23-p «Нормы расхода топлива и смазочных материалов на автомобильном транспорте», имеющим рекомендательный характер (с изменениями от 14 июля 2015 года N НА-80-р). В соответствии с данным документом расход топлива при использовании установки «климат-контроль» увеличивают до 10 % от базовой нормы за один час простоя на стоянке с работающим двигателем. Вместе с тем, опыт эксплуатации показывает, что величина рекомендованной надбавки существенно занижена, что не обеспечивает установления объективных норм расхода топлива и не способствует ресурсосбережению при эксплуатации автомобильного транспорта.
Причиной данной проблемной ситуации является не полный учет влияния на параметры режима работы установки «климат-контроль» и, соответственно, дополнительный расход топлива природно-климатических факторов эксплуатации и технических характеристик автомобиля. Наибольшее влияние происходит во время простоя автомобиля с работающим двигателем, это обусловлено отсутствием потоков воздуха, воздействующих на охлаждение салона при движении. Наряду с увеличением количества автомобилей, оснащенных установкой «климат-контроль», за последние 30 лет наблюдается также увеличение на 18 % продолжительности простоя автомобилей с работающим двигателем, что от общей длительности работы составляет 30…35 %.
На основании изложенного, тема диссертационной работы, направленная на изучение закономерностей изменения расхода топлива автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», с учётом особенностей природно-климатических факторов эксплуатации и технических характеристик транспортных средств, и на разработку методики нормирования расхода топлива, является актуальной.
Объект исследования - процесс потребления топлива автомобилями.
Предмет исследования - закономерности изменения расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», во время простоя с работающим двигателем.
Цель работы – обеспечение ресурсосбережения в организациях, эксплуатирующих легковой транспорт, на основе применения объективных норм расхода топлива для легковых автомобилей, оснащенных установкой «климат-контроль».
Задачи исследования:
1) теоретически исследовать закономерности изменения расхода топлива легковыми автомобилями при использовании установки «климат-контроль»;
2) разработать математическую модель потребления топлива легковыми
автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль»;
3) установить экспериментальные закономерности влияния природно-
климатических факторов и технических характеристик легкового автомобиля
на расход топлива при использовании установки «климат-контроль»;
4) разработать методику нормирования расхода топлива легковыми авто
мобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», и оценить эффектив
ность её применения.
Область исследования соответствует паспорту научной специальности 05.22.10 «п. 19. Методы ресурсосбережения в автотранспортном комплексе».
Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.
Исследования выполнены с использованием методов математической статистики, теорий автомобилей, автомобильных двигателей, технической эксплуатации автомобилей, корреляционно-регрессионного анализа. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием существующих методик и оборудования. Достоверность научных положений работы обуславливается использованием апробированной методологической базы исследования, обоснованностью принятых допущений при разработке расчётных моделей, высокой сходимостью экспериментальных данных с результатами собственных теоретических исследований и данными других авторов.
Положения, выносимые на защиту, обладающие научной новизной:
-
параметр удельной климатической мощности, равный величине номинальной эффективной мощности двигателя автомобиля (в работе мощность двигателя), приходящейся на единицу охлаждаемого объёма салона установкой «климат-контроль», и позволяющий учитывать влияние её работы на расход топлива;
-
математическая модель потребления топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», отличающаяся учетом эффективной температуры окружающего воздуха, коэффициента светоотражения непрозрачных элементов кузова, объёма салона и мощности автомобильного двигателя, и позволяющая определить его во время простоя с работающим двигателем;
-
закономерности изменения расхода топлива легковыми автомобилями при использовании установки «климат-контроль», отличающиеся учетом природно-климатических, конструктивных и технических факторов, позволяющие определить относительную величину его увеличения;
4) методика нормирования расхода топлива легковыми автомобилями,
оснащёнными установкой «климат-контроль», отличающаяся учётом эффек
тивной температуры окружающего воздуха и технических характеристик
транспортных средств и позволяющая повысить точность расчета его величи
ны.
Практическая значимость работы заключается в установлении объективных норм расхода топлива, что способствует адекватному планированию
потребности в топливе организаций, эксплуатирующих автомобильный транспорт, определению себестоимости перевозок и других видов транспортных работ, налогообложению, а также экономии потребляемого топлива и корректному подбору автомобильного транспорта.
Реализация результатов работы. Методика нормирования расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», используется в Автономном стационарном учреждении социального обслуживания населения Тюменской области «Пансионат для ветеранов войны и труда»; в Муниципальном медицинском автономном учреждении «Городская поликлиника №17»; в Государственной инспекции безопасности дорожного движения по Тюменской области; в Тюменском индустриальном университете; в учебном процессе Тюменского индустриального университета.
Апробация работы. Основные результаты диссертации одобрены на всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Проблемы функционирования систем транспорта» (Тюмень, 2011, 2012, 2014 гг.); всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Новые технологии – нефтегазовому региону» (Тюмень, 2012 г.); международной научно – практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем – 2013» (Волгоград, 2013 г.); III международной научно-практической конференции «Инновации и исследования в транспортном комплексе» (Курган, 2015 г.); на научных семинарах кафедры ЭАТ ТюмГНГУ (ТИУ) (2011 – 2016 гг.), ЭиРА СибАДИ (2016 г.).
Публикации. Основные положения и результаты диссертации изложены в 10 публикациях, в том числе 4 - в журналах из Перечня изданий ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, библиографического списка из 125 наименований, 5 приложений. Объём диссертации составляет 174 страницы текста, 32 таблицы, 49 иллюстраций.
Особенности движения легкового автомобиля в условиях города
Рост парка автомобилей приводит к увеличению количества технических средств регулирования, пешеходных переходов, что является одним из факторов, влияющих на выбор водителем режима движения. В зависимости от изменения скорости их можно классифицировать: неустановившийся режим (разгон, торможение); установившийся режим (холостой ход, движение с постоянной скоростью) - совокупность которых определяется понятием «ездовой цикл» [11]. Это последовательность значений, представляющих собой временную зависимость изменения скорости движения транспортного средства, полученных в поездках в реальных условиях [122]. Разработаны три группы ездовых циклов: европейские, американские, японские, характеризующиеся циклограммами движения, на основании анализа которых можно определить долю времени работы двигателя внутреннего сгорания на каждом режиме в отдельности.
Европейский ездовой цикл относится к модальным, включающим в себя фрагменты движения с постоянно установившейся скоростью. Он состоит из четырех режимов, соответствующих условиям городского движения, и одного - загородному движению (рисунок 1.5) [118, 121].
Параметры цикла: длительность 1,007 км; средняя скорость движения-33,6 км/ч; максимальная скорость - 120 км/ч; продолжительность цикла -780с. городского и 400с. загородного; время работы автомобиля в установившемся режиме в городском цикле - 506с. (64,9 %), из них 273с. (54 %) -холостой ход и 233с. (46 %) - движение с постоянной скоростью. Рисунок 1.5 - Циклограмма движения NEDC 2. Американский ездовой цикл предусматривает десятиминутную остановку автомобиля, работу кондиционера и состоит из трех режимов, соответствующих скоростям движения, измеренным на улицах Лос-Анджелеса в утренние часы (рисунок 1.6) [122, 123]. Параметры цикла: длина условного пути - 17,8 км; средняя скорость движения - 34,1 км/ч; максимальная скорость - 91,2 км/ч; продолжительность цикла - 1877с; время работы автомобиля в установившемся режиме -640с. (34 %), из них 510с. (79%) - холостой ход [125]. 3. Японский ездовой цикл состоит из двух модулей, соответствующих городскому и загородному движению. Городской цикл состоит из 10 режимов, каждый из который составляет 0,664 км со средней скоростью 17,7 км/ч. Загородный цикл длится 231с. и состоит из серии ускорений и замедлений на более высоких скоростях (рисунок 1.7) [119]. Данный цикл был разработан в 2010 году с учетом средней скорости движения, простоя в пробках, на светофорах, соответствующих движению в крупных городах.
Доля установившегося режима в городском ездовом цикле составляет от 34 до 68 %, однако доля времени холостого хода преобладает над продолжительностью движения автомобиля с постоянной скоростью, что обуславливает необходимость более подробного рассмотрения влияния работы установки «климат-контроль» при простое автомобиля. В настоящее время автомобильный транспорт является основным средством перемещения пассажиров (показатель пассажирооборот) в России [53]. По данным агентства «Автостат» в мире за последние 10 лет автомобильный парк увеличился на 26%, в то время как в Российской Федерации - на 60% [100]. Это обусловлено ростом импорта транспортных средств и вводом в эксплуатацию производственный мощностей иностранных автомобильных концернов [46].
Увеличение показателя автомобилизации в Российской Федерации связано с экономическим ростом и особенностью структуры городов, характеризующейся отдаленностью жилых районов от офисных и деловых центров, что влечет за собой увеличение количества автомобильного транспорта для повышения мобильности населения, проживающих как в городах, так и в пригородных районах [46].
По данным агентства «Автостат» прирост количества автомобилей за 2014 год составил 4%, и на 1 июля 2015 года российский автопарк достиг 41 млн. легковых автомобилей, что равняется 284 автомобилям на 1000 жителей населения [22, 46]. По оценкам Федерального дорожного агентства увеличение дорожно-транспортной инфраструктуры за последние 12 лет составило 2% и на 1 января 2015 года общая протяженность автомобильных дорог общего назначения - 515,3 тыс. км. Развитие магистральной и улично-дорожной сети существенно отстает от автомобилизации населения [77].
Особенности транспортно-дорожной сети Российской Федерации состоят: - в приоритетном расположении основных магистральных дорог в умеренном, умеренно-теплом влажном и умеренно-теплом климате, что представлено на рисунке 1.8; - в низкой плотности автомобильных дорог с твердым покрытием, которая составляет 44 км на 1000 м2, когда в США - 600 км, в Канаде - 300 км. По отношению к численности населения плотность автомобильных дорог в России также низка и равна 5,3 км на 1000 жителей, в США - 13 км; в Финляндии - 10 км; Франция - 15,1 км [77]. Результаты вышеприведенных исследований представлены в таблице 1.4.
Низкая плотность улично-дорожной сети и быстрые темпы роста количества автомобилей приводят к увеличению интенсивности движения и снижению пропускной способности в городе, что ведет к увеличению среднего времени простоя транспортных средств [1]. В результате исследований, проведенных в 2012 году С.А. Маняшиным, получены экспериментальные данные, которые представлены на рисунке 1.9 [66].
В ездовом цикле, соответствующем условиям городского движения в г. Тюмень, доля установившихся режимов составляет от 47 до 56 % от общего времени движения. При распределении данной величины на её составляющие наблюдается преобладание холостого хода, доля которого составляет от 73 до 84 % от времени работы автомобиля в установившихся режимах. Полученные результаты соответствуют японскому ездовому циклу, который учитывает простои в пробках и на светофорах [8, 66]. Таким образом, установлены: - типовые ездовые циклы, и на основании анализа ранее проведенных исследований выявлена доля работы автомобиля в установившемся режиме; - особенности развития транспортно-дорожной сети Российской Федерации и автомобильного парка, которые приводят к увеличению доли работы автомобиля в установившемся режиме;
Анализ зависимости изменения расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», от системы входных показателей
Объектом исследования является процесс потребления топлива автомобилями. Предмет исследования - закономерности изменения расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», во время простоя с работающим двигателем.
На первом этапе проведен анализ состояния вопроса, в процессе которого были изучены изменения климата РФ в течение 10 лет, а также количество транспортных средств и особенности эксплуатации легковых автомобилей, оснащённых установкой «климат-контроль». Основными параметрами её работы являются холодопроизводительность и потребляемая мощность, которые зависят от следующих факторов: - эффективная температура окружающего воздуха - комплексный природно-климатический показатель, учитывающий температуру, влажность окружающего воздуха и скорость ветра, влияние которых осуществляется путем теплопередачи через конструктивные элементы кузова автомобиля; - коэффициент светоотражения непрозрачных элементов кузова, который зависит от их цвета и характеризует способность вещества частично поглощать, преломлять и отражать поступление лучистой энергии; - площадь прозрачных элементов кузова, влияние которых на основные параметры работы установки «климат-контроль» зависит также от чистоты стекол и применения специальных солнцезащитных устройств; - объем салона легкового автомобиля, равный объёму охлаждаемого воздуха в нём; - теплопоступления от деятельности человека.
Изменение данных факторов вызывает уменьшение или увеличение холодопроизводительности и мощности, потребляемой установкой «климат-контроль». Расход топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», определяет доля мощности ДВС, требуемая для её работы. Поэтому мощность двигателя является одним из факторов, который следует учитывать при нормировании расхода топлива легковым автомобилем с установкой «климат-контроль».
В результате анализа состояния вопроса выявлена необходимость разработки методики нормирования расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», и уточнены задачи для достижения цели данной работы.
На втором этапе проводились аналитические исследования, направленные на решение поставленных задач: - теоретическое исследование закономерностей расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль»; - разработка параметра, характеризующего часть эффективной мощности двигателя автомобиля, затрачиваемую на охлаждение единицы объёма его салона; - установление вида математической модели потребления топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», которая учитывает влияние природно-климатических факторов и технических характеристик транспортных средств.
На третьем этапе была разработана методика проведения эксперимента, определено требуемое количество измерений и их допустимая погрешность. Согласно плану эксперимента проведены испытания, в результате которых установлено влияние природно-климатических факторов и технических характеристик транспортных средств на изменение расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль».
На следующем этапе проведена обработка результатов экспериментальных исследований с использованием методов корреляционно-регрессионного анализа, установлены закономерности изменения расхода топлива легковыми автомобилями, оснащенными установкой «климат-контроль». На пятом этапе разработана методика нормирования расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», и проведена оценка эффективности от её внедрения.
Методика измерения коэффициента светоотражения непрозрачных элементов кузова
В соответствии с данными, представленными в таблице 3.2, оптимальные условия для проведения эксперимента складываются в месяце июле, так как в этот период диапазон температуры окружающего воздуха составляет от +15 до +40оС на основании статистики Росгидрометеоцентра.
Время проведения исследования было установлено с 12:00 до 14:00, что соответствует достижению солнцем максимального зенитного угла над поверхностью Земли [10].
Автомобили, предназначенные для испытаний, были исправны, укомплектованы и заправлены ГСМ в соответствии с ГОСТом Р 54810-2011 [42], двигатели и агрегаты отрегулированы в соответствии с требованиями завода-изготовителя, установки «климат-контроль» и уплотнения дверных проемов не имели повреждений и неисправностей, окна при проведении испытаний были закрыты, система охлаждения и воздухораспределения находилась в автоматическом режиме.
Эксперимент проводился в несколько этапов. Предварительный этап эксперимента проводился в условиях, приближенных к эксплуатационным: температура окружающего воздуха от +20… +40оС и его влажность от 60% до 75%; скорость ветра от 0 до 5 м/с; освещенность площадки около 60000 лк.
Транспортные средства двигались со скоростью 80 км/ч по прямолинейному горизонтальному участку с сухим и чистым асфальтобетонным покрытием. Один легковой автомобиль совершал два заезда, различие в которых состояло только во включении установки «климат-контроль» в работу. Первый заезд - установка «климат-контроль» выключена, второй - включена. В процессе движения автомобилей определялся их путевой расход топлива с помощью адаптера BT-ECU CAN и компьютерной программы Check-Engine. Измерение температуры в салоне легкового автомобиля выполняли в момент движения транспортного средства. Эффективную температуру окружающего воздуха определяли с учетом скорости движения транспортного средства, температуры и влажности атмосферного воздуха и скорости ветра. Основной этап эксперимента: автомобили устанавливались на равномерно освещенную площадку без затенений. В момент максимального прогрева салона автомобиля при выключенной установке «климат-контроль» измерялась температура воздуха в салоне автомобиля. Далее включалась установка «климат-контроль». При достижении постоянного теплового режима измерялась температура воздуха в салоне автомобиля и проверялась на соответствие её заданному значению на установке «климат-контроль». Коэффициент светоотражения для непрозрачных элементов кузова различных цветов определяли при освещенности 60000 лк (освещенность в полдень безоблачного летнего дня) с помощью тепловизора [76]. Данные расхода топлива легковым автомобилем, оснащённым установкой «климат-контроль», измерялись во время простоя при установившейся температуре охлаждающей жидкости в рабочем диапазоне 80-100оС с ЭБУ автомобилей при помощи адаптера BT-ECU CAN и компьютерной программы Check- Engine [56].
В приложении Б представлен протокол экспериментальных исследований с полученными результатами. 3.4 Методики проведения экспериментальных исследований
Определение эффективной температуры окружающего воздуха происходит путем комплексного учета нескольких климатических параметров: температуры и влажности воздуха, измерение которых проводят с помощью психрометра Ассмана, и скорости воздушного потока, измеряемой анемометром Фусса, представленным на рисунке 3.4.
Психрометр и анемометр закрепляют на вертикальной стойке на уровне 2 м от Земли. Наблюдение за изменениями показаний проводят в течение 30 минут до начала проведения эксперимента.
На основе полученных данных с помощью номограммы, представленной на рисунке 3.5, определяют эффективную температуру окружающего воздуха. Таблица 3.4 – Технические характеристики психрометра Ассмана и анемо метра Фусса
Значения данного параметра в ходе экспериментальных исследований расположены в пределах от +20оС до +40 С. В результате анализа состояния вопроса установлено, что при эффективной температуре окружающего воздуха + 20оС наблюдается наименьший расход топлива легковым автомобилем, оснащённым установкой «климат-контроль» [92]. Верхний предел измерений ограничивается особенностью проектирования современных автомобилей для умеренного климата РФ в диапазоне температур -40оС… +40оС [61].
Эффективную температуру окружающего воздуха с помощью представленной на рисунке 3.5 номограммы рассчитывают в соответствии со следующими этапами. Первоначально определяют температуру по сухому и мокрому термометрам, затем данные значения соединяют прямой линией на номограмме. Из точки пересечения проведенной линии и кривой соответствующей определенному значению скорости ветра находят эффективную температуру окружающего воздуха. Полученные результаты заносят в протокол, форма которого представлена в таблице 3.3.
При проведении испытаний с учетом освещенности полигона, измеренной с помощью люксметра, определяли коэффициент светоотражения непрозрачных элементов кузова с помощью тепловизора, представленного на рисунке 3.6. Технические характеристики приборов представлены в таблице 3.5.
Цвет непрозрачных элементов кузова вызывает изменение их коэффициента светоотражения, который характеризует количество поглощенной и отраженной лучистой энергии поверхностью. Увеличение коэффициента све-тоотражения непрозрачных элементов кузова приводит к снижению количества теплоты, поступающей в салон транспортного средства, уменьшению холодопроизводительности и мощности, потребляемой установкой «климат-контроль», и снижению расхода топлива легковым автомобилем. Для подтверждения или опровержения данной гипотезы были проведены измерения коэффициента светоотражения с помощью тепловизора Fluke Ti100 при нагреве автомобилей. На рисунке 3.7 представлены измерения температуры нагрева поверхностей белого автомобиля.
Расчет затрат на топливо для легковых автомобилей, оснащённых установкой «климат-контроль»
Эффективная температура окружающего воздуха оказывает значительное влияние на количество поступающей теплоты в салон легкового автомобиля, вследствие чего увеличивает холодопроизводительность и мощность, потребляемую установкой «климат-контроль», которая поддерживает установившийся режим.
В соответствии с планом и методикой испытаний эксперимент включал несколько этапов. На основании анализа данных, полученных в процессе экспериментальных исследований, установлена зависимость изменения температуры воздуха в салоне автомобиля от эффективной температуры окружающего воздуха при выключенной установке «климат-контроль». Данная зависимость представлена на рисунках 4.2-4.4. Фактические значения эффективной температуры и температуры в салоне автомобиля приведены в приложении Б.
Эффективная температура окружающего воздуха автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,95 автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,57 А автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,38 X автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,05 Рисунок 4.2 - Изменение температуры в салоне автомобиля Ford Focus III от эффективной температуры окружающего воздуха t, c 54 50 46 42 38 34 30 ta.oKp, С 42 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 Эффективная температура окружающего воздуха О автомобиль о коэффициентом светоотражения 0,95 автомобиль о коэффициентом светоотражения 0,57 Аавтомобиль с коэффициентом светоотражения 0,38 X автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,05
Температура в салоне автомобиля Ford Focus (рисунок 4.2) повышается от 31 до 43 % в зависимости от коэффициента светоотражения непрозрачных элементов кузова.
В автомобиле Toyota Corolla (рисунок 4.3) прирост температуры воздуха в салоне составляет от 32 до 39 % для различных значений коэффициента светоотражения непрозрачных элементов кузова.
Эффективная температура окружающего воздуха О автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,95 автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,57 А автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,38 X автомобиль с коэффициентом светоотражения 0,05
Изменение температуры в салоне автомобиля Mitsubishi Lancer от эффективной температуры окружающего воздуха 20 42
Данная зависимость наблюдается и для автомобиля Mitsubishi Lancer, где повышение температуры воздуха в салоне изменяется в пределах от 33 до 41 %, что представлено на рисунке 4.4.
Наименьшие численные значения, характеризующие повышение температуры воздуха в салоне автомобиля, соответствуют коэффициенту свето-отражения непрозрачных элементов кузова 0,95 (белый цвет), а наибольшие – 0,05 (черный цвет).
Изменение температуры воздуха в салоне от эффективной температуры окружающей среды, представленные на рисунках 4.2-4.4, для каждого автомобиля имеет различную величину и уменьшается в ряду: Ford Focus, Mitsubishi Lancer, Toyota Corolla, вследствие уменьшения площади крыши, значения которой, соответственно, для представленных автомобилей составляют 1,69, 1,66, 1,56 м2.
Второй этап эксперимента заключался в определении прироста расхода топлива легковыми автомобилями, оснащёнными установкой «климат-контроль», во время простоя от эффективной температуры окружающего воздуха, что представлено на рисунках 4.5 – 4.7.
Эффективная температура окружающего воздуха автомобили с коэффициентом светоотражения 0,95 автомобили с коэффициентом светоотражения 0,57 автомобили с коэффициентом светоотражения 0,38 х автомобили с коэффициентом светоотражения 0,05
Изменение прироста расхода топлива легковым автомобилем Mitsubishi Lancer (1группа), оснащённым установкой «климат-контроль», во время простоя от эффективной температуры окружающего воздуха
Эффективная температура окружающего воздуха t, оС э.окр. о автомобили с коэффициентом светоотражения 0,95 автомобили с коэффициентом светоотражения 0,57 Д автомобили с коэффициентом светоотражения 0,38 автомобили с коэффициентом светоотражения 0,05
Изменение прироста расхода топлива легковым автомобилем Ford Focus III (2 группа), оснащённым установкой «климат-контроль», во время простоя от эффективной температуры окружающего воздуха
Эффективная температура окружающего воздуха о автомобили с коэффициентом светоотражения 0,95 автомобили с коэффициентом светоотражения 0,57 Д автомобили с коэффициентом светоотражения 0,38 х автомобили с коэффициентом светоотражения 0,05
Повышение эффективной температуры окружающего воздуха увеличивает количество теплоты, поступающей в салон легкового автомобиля. Холо-допроизводительность и мощность, потребляемая установкой «климат-контроль», прямо пропорционально зависят от количества теплопоступле-ний, поэтому повышение эффективной температуры окружающего воздуха повысит холодопроизводительность и мощность, потребляемую установкой «климат-контроль», следовательно, увеличится расход топлива транспортным средством.
Прирост расхода топлива легковыми автомобилями 1 группы, оснащёнными установкой «климат-контроль», составляет от 11,7 % до 18,1%, 2 группы (Toyota Corolla с N=74,29кВт и с N=91,20кВт, Ford Focus с N=77,23кВт) – 8,9-16,1 %, 3 группы (Ford Focus с N=91,94кВт и с N=110,33кВт, Mitsubishi Lancer с N=102,97кВт) – 8,1 – 14,1 %, 4 группы (Honda Civic с N=104,44кВт, Toyota Camry с N=133,13кВт, Ford Mondeo с N=150,04кВт) – 7,4 – 13,3 %, 5 группы (Honda Accord с N=139,75кВт и с N=147,84кВт, Ford Mondeo с N=161,81кВт) – 7,1 – 13,3 %, 6 группы (Mercedes E 350 с N=200,06кВт, Lexus ES 350 c N=203,73кВт) – 7,1 – 11,8 %.
Значение прироста расхода топлива максимально для автомобилей 1 группы и снижается с увеличением параметра удельной климатической мощности. Результаты эксперимента представлены в приложении В.
Таким образом, в ходе данного испытания было установлено, что на расход топлива легковыми автомобилями, оснащенными установкой «климат-контроль», во время простоя существенное влияние оказывает эффективная температура окружающего воздуха.