Научная статья на тему 'The multifactors standards of vehicles' fuel consumption in the real exploitation'

The multifactors standards of vehicles' fuel consumption in the real exploitation Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
114
102
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПАЛИВНА ЕКОНОМіЧНіСТЬ / УМОВИ ЕКСПЛУАТАЦії / НОРМУВАННЯ ВИТРАТ ПАЛИВА

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Krajnik L., Grubel' M.

The article focuses on the suggested original and apparently methodologically the most precise correct approach to the differential standards of operational fuel economy in regard to principal determined factors: traffic conditions based on the multifactor planning of the experiment and forming of the appropriate regression model. It gives quite a precise estimation of the linear standards' change of fuel consumption in regard to a vehicle's load of the dominant speed standard traffic, type and road surface conditions. The estimations of the influence of above mentioned principal operational factors on the actual liner fuel consumption and correction degree with traditional methods of truck fuel consumption standards was conducted by the authors of road experiment methods and computer modeling traffic on the example of two the most wide-spread trucks GAZ-53 (GAZ-3307) and ZIL-130 (ZIL-4333).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «The multifactors standards of vehicles' fuel consumption in the real exploitation»

УДК 629.114:621.086

БАГАТОФАКТОРНЕ НОРМУВАННЯ ВИТРАТ ПАЛИВА АВТОМОБІЛІВ У РЕАЛЬНІЙ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Л.В. Крайник, професор, д.т.н., голова правління,

ВАТ «Укравтобуспром» (м. Львів), М.Г. Грубель, аспірант, Національний університет «Львівська політехніка»

Анотація. Запропонований оригінальний і очевидно методологічно найбільш точний та коректний підхід до диференційованого нормування експлуатаційної паливної економічності залежно від основних визначальних факторів - умов руху на базі багатофакторного планування експерименту та формування відповідної регресійної моделі. Проведена оцінка впливу цих факторів на фактичну лінійну витрату палива та ступінь корекції з традиційною методикою нормування паливної економічності вантажівок методами дорожнього експерименту та комп’ютерного моделювання руху на прикладі двох найбільш поширених вантажівок - ГАЗ-53 (ГАЗ-3307) та ЗІЛ-130 (ЗІЛ-4333).

Ключові слова: паливна економічність, умови експлуатації, нормування витрат палива.

Вступ

Дослідження оцінки паливної економічності та нормування експлуатаційних витрат палива автомобілями характерні для всього історичного періоду розвитку і розповсюдження автомобільної техніки і умовно їх можна розділити на дві групи:

- оцінка паливної економічності у взаємозв’язку з конструктивними параметрами та умовами руху автомобіля як геометричної бази для вдосконалення конструкцій і характеристик самих автомобілів [1- 8];

- оцінка взаємозв’язку лінійних витрат палива (в л/100км) конкретних моделей автомобілів і умов руху в реальній експлуатації та формування базових норм витрати і методики їх коректування залежно від основних експлуатаційних чинників [7 - 11].

Планова система народного господарства в колишньому СРСР, необхідність нормування витрат палива в бюджетних організаціях (муніципальних автопарках, армії і т.ін.) зумовили появу експлуатаційних чи лінійних

норм витрати палива конкретних моделей і в країнах ринкової економіки, характерним прикладом яких є і діюча в Україні нормативна база [12 - 13].

Екологічна і енергетична криза автомобілізації Європи та США в кінці 60-х - початку 70-х років зумовила появу законодавчої нормативної бази - так званих типових їздових циклів легкових автомашин для кількісної оцінки і нормування токсичних викидів в атмосферу [14 - 15], що зрештою почали використовуватись і для орієнтовної оцінки паливної економічності автомобілів. У ФРН узагальнюючим показником лінійної витрати палива легковими автомобілями набув так званий «Dritel-mix-kraffstoffver-brauch» за яким оцінка паливної економічності базується на середньому показнику витрат палива при швидкості руху 90 км/год. (так зв. федеральні дороги), 120 км/год. (типова швидкість при русі на автобанах) та при проїзді по типовому міському циклу руху (згідно з вимогами правила ЕСК ООН № 15 щодо нормування токсичних викидів у відпрацьованих газах)

п _ Q90 + Q120 + QECER ,1ПП

Q3 -------, л/100 км.

3,33

У США (де лінійна паливна економічність оцінюється інакше - в пройдених милях на 1 галон бензину) прийняте співвідношення у формуванні результуючого показника як суми питомих частин руху по типовому міському випробувальному циклу - 45% та міжміському циклу - 55%.

Зазначені оціночні показники відносяться до легкових автомашин і використовуються як оціночні параметри. Враховуючи домінуючу роль в обсягах збуту бензину і дизпалива вантажних автомобілів і автобусів, в СРСР у 1990 році був введений державний нормативний документ для оцінки витрат палива цих типів АТЗ на базі дорожніх випробувань -проїзду по типізованих їздових циклах, статистично наближених до найбільших типових умов експлуатації [16].

Отримані таким чином показники Qs можуть бути використані тільки як базові, бо в реальних конкретних умовах експлуатації реальні лінійні витрати палива суттєво відрізняються від базових, отриманих згідно з [16], цифр залежно від типу і стану доріг, величини фактичного завантаження автомобіля, організації руху і середніх швидкостей руху і т.ін. Ідеологія досліджень щодо покращення нормування паливної економічності в експлуатації базується на методології коректування базових лінійних форм в залежності від використання вантажності, умов руху (питомого співвідношення окремих фаз руху, статистики швидкісних режимів), типу і стану доріг, пори року і т. ін.

[7 - 11].

Мета та постановка задачі

У сучасній нормативній базі [12, 13] до так званих базових лінійних норм (методика яких, до речі, не є чітко визначеною і відображеною в нормативній базі галузі) передбачено понад 6 коректуючих поправок та 15 зі збільшення норм, що:

- з одного боку, підтверджує багатофактор-ність проблеми, яку практично неможливо звести до якоїсь однієї цифри, універсальної для всіх конкретних випадків;

- з іншого боку - вносить суттєві ускладнення і суб’єктивізм у квантифікацію норми із-за достатньо широкого діапазону поправочних коефіцієнтів і суб’єктивної їхньої фіксації.

На рис. 1 представлено узагальнену структуру розрахунку нормативної витрати палива Qн для базових категорій автомашин (М1 -легкові, М2, М3 - мікроавтобуси і автобуси, N - вантажівки).

Очевидно, як показує і аналіз робіт [1 - 4, 8, 9], що домінуючий вплив на формування лінійної витрати палива Qн (л/100 км) мають три фактори:

- швидкість руху автомобіля V,, км/год;

- маса автомобіля Ga, кг (в діапазоні від спорядженої до допустимої повної);

- тип і стан дорожнього покриття, що кількісно характеризується коефіцієнтом сумарного опору рухові (від асфальтобетону і матеріалів до ґрунтових доріг в доброму стані).

Для кількісної оцінки взаємозв’язку цих факторів з лінійною витратою палива Qs найбільш ефективно використати метод багатофакторного планування експерименту, що дозволяє мінімізувати кількість дослідів (визначається матрицею планування), і отримати регресійне рівняння кількісного взаємозв’язку зазначених досліджуваних факторів (V,, Ga, ¥) з вихідним параметром -витратою палива Qs (л/100 км) [17].

Рішення задачі

Для найбільш розповсюджених моделей вантажівок - ГАЗ-53А і ЗІЛ-130 - отримано такі регресійні рівняння взаємозв’язку:

Q - 26,7 + 3,1х1 + 2,97х2 + 3,8х3 +

2 2 (1) + 0,4х2 Чх3 + 4,1х1 + 0,7х2(л/100 км),

QS - 33,0 + 8,3х1 + 8,0х2 + 2,7х2 Чх3 +

+ 12,2х12 - 0,6х22 - 1,8х32 (л/100 км), (2)

де хі - подолані значення досліджуваних факторів перехід від яких до натуральних значень здійснюється згідно з:

ЗІЛ -130

34,5 Я,,*, ,ц>- 37,1 40,0 V шах (60 км год) 52,4 ^49,6^ іШ|

38,0 36,8 V її і п (30 км/год)

'ШШ 26,7 30,7 34,2

Асфальт Бруківка Грунтова Асфальт Бруківка Грунтова

зношена зношена

Рис. 3. Порівняльна оцінка залежності діапазону витрати палива завантажених автомобілів з мінімальною (30 км/год) та максимальною (60 км/год) швидкістю на різних типах доріг

ГДЗ53 V - 45 а - 5370 для Г АЗ-53 - х1 =———; х2 =

15

2000 ’

для ЗІЛ-130 - х3 =

¥ - 0,031 а - 7200

0,014

; Х 2 =

2500

з відповідними діапазонами зміни згідно з табл. 1.

Таблиця 1 Діапазони зміни досліджуваних умов руху

Кодовані значення, Хі V* км/год ГАЗ-53 Оа, кг ЗІЛ-130 Оа, кг ¥

+1 60 7370 9700 0,045

0 45 5370 7200 0,031

-1 30 3370 4700 0,017

Отримані результати дають можливість з достатньо статистичною точністю розрахувати лінійну витрату палива конкретної моделі автомобіля для будь-якого поєднання маси, швидкості руху, типу і стану дороги та дати кількісну оцінку впливу кожного з цих факторів на нормування витрати палива.

Існуюча нормативна база визначення лінійної витрати палива [12] є значно вдосконаленою у порівнянні з практикою 60 - 70-х рр. минулого століття [18], коли практично задавались базові значення Qн, незалежно від

ступеня завантаження автомобіля і враховувались тільки поправочні коефіцієнти роботи в зимовий період і т. ін.(поз. 6, 10-12, рис. 1). Врахування завантаження автомобіля кат. N (поз. 2, рис. 1) дозволяє більш точно кванти-фікувати реальну витрату Qн, додатково додається поправочний коефіцієнт (збільшення норми до 20% при русі на грунтових дорогах, п.10, рис. 1).

На рис. 2 наведено порівняння розрахунку лінійної норми витрати Qн (л/100 км) для обох моделей вантажівок ГАЗ і ЗІЛ в залежності від зміни завантаження Ga для діапазону швидкостей 30 і 60 км/год та руху на асфальтобетоні (¥=0,017) та добрій ґрунтовій дорозі (¥ =0,045).

На рис. 3 представлено паливно-швидкісні характеристики вантажівок ГАЗ-53 і ЗІЛ-130 на асфальтованій дорозі (категорії при русі без вантажу - нижня лінія та номінальному завантаженні - верхня лінія), отримані згідно

з діючою нормативною базою [12] та за результатами багатофакторних регресійних досліджень. Очевидно, що навіть з врахуванням завантаження автомобіля (чого раніше не було у попередніх нормативах) існуюче нормування не забезпечує достатньої точності і дозволяє відхилення більше, ніж на 30 - 50%, залежно як від швидкості руху (рис. 2), так і від типу та стану дороги

(асфальтобетон, бруківка чи ґрунтова дорога (рис. 3)).

Висновки

Фактори - швидкість руху, стан та тип дороги - є, практично, визначальними в формуванні лінійної витрати палива в реальній експлуатації, однак індиферентні для діючої практики нормування пального.

Домінуюча фінансова значимість затрат на пальне в сумарних експлуатаційних витратах обумовлює, на відміну від недавньої радянської практики нормування з нереальними на сьогодні цінами, необхідність більш чіткого диференціювання експлуатаційної витрати пального залежно від конкретних умов руху.

Література

1. Чудаков Е.А. Избранные труды: В 2-х т. -

М.: Изд-во АН СССР, 1961. - Т. 1. - 463 с.

2. Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. - М.:

Машгиз, 1963. - 239 с.

3. Гащук П.Н. Энегретическая эффектив-

ность автомобиля. - Львов: Світ, 1992. -208 с.

4. Гащук П.Н. Энергопреобразующие систе-

мы автомобиля. Идентификация и анализ. - Харьков: РИО ХГАДТУ, 1998.

- 272 с.

5. Silka W. EnergocЫnnosc гиЛи samohodu.-

Warszawa. Wydavnictwo паикоуо -techniczne, 1997. - 144 р.

6. Рубец Д.А. Топливная экономичность

автомобиля. - М.: Машиностроение, 1966. - 63 с.

7. Конев Б.Р. Как экономить бензин при

эксплуатации автомобилей. - М.: Транспорт, 1966. - 117 с.

8. Діденко О.О., Юфест Г.Н. Нормування

витрати пального та мастильних матеріалів на автомобільному транспорті. -К.: Техніка, 1970. - 269 с.

9. Бутков П.П., Прокудин И.Н. Экономия

топлив и смазочных материалов при эксплуатации автомобилей. - М.:

Транспорт, 1976. - 136 с.

10. Карбанович И.И. Пути повышения эффективности использования топлива и смазочных материалов на автотранспорте. - Минск: Вишэйшая. школа, 1976. - 50 с.

11. Кривенко И.В., Савенко Г.Ф. Экономия топлив и смазочных материалов на автомобильном транспорте. - К.: Техника, 1981. - 166 с.

12. Норми витрат палива і мастильних мате-

ріалів на автомобільному транспорті. 2 редакція / ДП «Державтотранс НДІ проект». - К.:, 2004. - 72 с. (Затв. наказами Мінтрансу України від 17.12.2002 р. №893 та від 16.02.2004 р. №99).

13. Норми витрат пального, масел, мастил і спеціальних рідин при експлуатації, ремонті та консервації військової техніки й озброєння Збройних Сил України. - К.: Варта, 1999. - 272 с.

14. Orzelowski S. Eksperymentalne badania samohodow i ich zespolow WNT. Warshawa. - 1995. - 516 р.

15. Waters W.C. General purpose automotive vehicle perfomance and economy simulator. - SAE Paper. - 1972.

- №720043. - 12 p.

16. ГОСТ 2030306-90. Автотранспортные средства. Топливная экономичность. -М.: Госстандарт, 1990. - 26 с.

17. Теслюк Б.І., Токарь А.П., Грубель

М.Г. Багатофакторна оцінка паливної економічності автомобілів у

взаємозв’язку з умовами руху // Автотехніка, автобуси, вантажівки. -Львів: ВАТ Укравтобуспром. - 2006. -№1. - 67 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рецензент: В.П. Волков, професор, д.т.н.,

ХНАДУ.

Стаття надійшла до редакції 14 травня 2007 р.

Рис.

1. Структура розрахунку нормативної витрати палива згідно з [12]: Нв - базова лінійна норма; S - пробіг, км; КЕ - сумарний корис. коефіцієнт; Нон - норма незал. обігрівача; Тон - час роботи обігрівача; НЖ - норма транспортної роботи; Ж - транспортна робота

а

Рис. 2. Паливно-швидкісні характеристики вантажівок ГАЗ-53 (а) та ЗІЛ-130 (б) при русі на асфальтовій дорозі зі спорядженою і повною масою та відповідні лінійні норми

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.