WEB-ресурс научно-практических конференций

К.т.н. Анисимов И.А., Буторин В.Ф., Черменина Е.А.

Тюменский государственный нефтегазовый университет , Российская Федерация

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ ВНУТРЕННИХ РЕЗЕРВОВ

Снижение затрат на перевозку грузов, в век сокращающихся запасов нефти является актуальнейшей задачей современности. Двигатель внутреннего сгорания по своей конструкции и принципам организации рабочего процесса подошел к своему совершенству. Экономия топлива, которая может быть достигнута на транспорте, в ближайшее время будет исчисляться не более чем долями литра, благодаря введению навигационных систем и, в обязательном порядке, корректному расходованию топлива при эксплуатации.

Существенным резервом повышения энергоэффективности транспортных средств является грамотное использование внутренних резервов двигателя автомобиля, к которым относится своевременное подключение и выключение потребителей электрической энергии как в процессе прогрева, так и при работе на холостом ходу.

Известен ток факт, что двигатель значительно интенсивнее прогревается под нагрузкой в движении, но в связи с тем, что он не прогрет до минимальной рабочей температуры (по некоторым источникам 35-40°С) обеспечить в движении равномерный режим его работы без пиковых нагрузок и частот вращения чрезвычайно сложно. Эта неравномерность работы холодного двигателя, даже способного принимать нагрузку, приводит к повышенному его износу и сокращает ресурс двигателя.

Наиболее безболезненным и мягким с точки зрения износов является прогрев двигателя с использованием его внутренних резервов, а именно применением нагрузки от потребителей электрической энергии, установленных на автомобиле. Мощность этих потребителей (лампы фар ближнего, дальнего света, противотуманных фар, обогрева лобового и заднего стекла и т.д.) может составлять более 1 кВт.

Включая в сеть потребители электрической энергии создается дополнительное сопротивление обмоткам генератора, который соединен с коленчатым валом двигателя по средствам ременной передачи. В результате генератор нагружает двигатель внутреннего сгорания. При этом удельный расход топлива, измеряемый в килограммах в час, увеличивается, но в связи с сокращением времени прогрева двигателя его общее количество за период прогрева снижается.

Аналогичным образом можно предположить, что в период работы двигателя на режиме холостого хода расходуется топливо на преодоление сопротивлений, а именно потери на трение, насосные потери, потери на привод вспомогательного оборудования, к которому относится, в том числе генератор, вырабатывающий электроэнергию для питания потребителей.

В Российской Федерации с ноября 2010 г . в связи с введением поправок к правилам дорожного движения, водитель обязан включать ближний свет фар или дневные ходовые огни при движении автомобиля. Теперь в условиях государства тратятся колоссальные объемы топлива на выработку дополнительной энергии. Кроме того, при стоянке водитель, как правило, держит ногу на педали тормоза, что включает в работу стоп-сигналы. Суммарная мощность всех потребителей, не эффективно используемых на режиме холостого хода, достигает 220 Вт, что может составлять до 10% от мощности двигателя, развиваемой на холостом ходу. При стоянке или остановке транспортного средства для светового обозначения автомобиля может быть достаточно включение габаритных огней. Таким образом, отключение перечисленных потребителей на режиме холостого хода приведет к некоторому снижению расхода топлива. Причем более чувствительны с точки зрения расхода топлива будут автомобили с малой мощностью двигателя.

Для подтверждения выдвинутой гипотезы были проведены пробные эксперименты, позволяющие сделать вывод ы о её состоятельности.

Были проведены пробные испытания автомобиля Ford S - max с использованием адаптера OBD - II , работающего в система CAN с использованием программного обеспечение Check-Engine OBD-II CAN. Прогрев проводился в двух вариантах: без создания дополнительной нагрузки двигателя и с включением следующих потребителей энергии. Общая мощность включенных на период прогрева потребителей составила 960 Вт. Прогрев проводился при температуре двигателя -23 °С до температуры охлаждающей жидкости 40°С.

Вторым этапом были проведены пробные испытания на двух автомобилях Ford S - max с мощностью двигателя 106,6 кВт и автомобиле Ford Focus с мощностью двигателя 74,6 кВт. Была проведена серия из двух испытаний при включенных только габаритных огнях и при включенных габаритных огнях и потребителей суммарной мощностью 220 Вт.

При обработке данных первого эксперимента выяснилось, что средний расход топлива за прогрев при использовании потребителей энергии в качестве нагрузки снизился на 8%. При этом время на прогрев двигателя сократилось на 39%. Удельный расход топлива вырос на 30 %.

При обработке данных второго эксперимента выявилось, что среднее значение часового расхода топлива при работе двигателя автомобиля Ford Focus без нагрузки от потребителей электрической энергии составило 0,632 кг/ч., среднее значение часового расхода топлива при работе двигателя автомобиля Ford Focus под нагрузкой от потребителей электрической энергии составило 0,721 кг/ч. На автомобиле Ford S - max составили соответственно 0,684 и 0,743 кг/ч.

Разница в расходе топлива у первого автомобиля составила 89 г/ч, у второго автомобиля 59 г/ч. Таким образом, можно сделать вывод, что отключение потребителей энергии при простое автомобиля на режиме холостого хода двигателя позволяет экономить до 12% топлива на автомобиле мощностью двигателя 74,6 кВт. На автомобиле мощностью двигателя 106,6 кВт до 8%.

Полученные результаты являются предварительными. Они позволяют оправдать намеченное направление исследования и требуют глубокой теоретической проработки.