S Spotřeba paliva Spotřeba paliva a její měření je jedna z nejdůležitějších užitných vlastností vozidla. Měřit a uvádět spotřebu paliva je možno několika způsoby.
S.1 Spotřeba a měrná spotřeba Spotřeba paliva uváděná v hmotnostních jednotkách (g, kg) se označuje jako hmotnostní spotřeba MP. Spotřeba paliva uváděná v objemových jednotkách ( cm3, dm3, l) se označuje jako objemová spotřeba MV. Vztah mezi těmito spotřebami je dám hustotou paliva ρ podle vztahu: M P = M V ⋅ ρ [kg;m3,kg·m-3]
(S.1)
Hustota paliva je však závislá na okamžité teplotě paliva, která má vliv na teplotní objemovou roztažnost paliva coby kapaliny. Změna objemu paliva při změně teplota se stanoví podle vztahu: Vt = Vr + Vr ⋅ β ⋅ (t − t r )
[m3]
(S.2)
kde: objem při referenční teplotě objem při teplotě t teplota referenční teplota – teplota, pro kterou byl určen původní objem [K-1] součinitel objemové roztažnosti. pro benzín a naftu se používá β hodnota β = 0,97·10-3 K-1 Obsah energie v palivu se hodnotí výhřevností paliva E v joulech na 1 kg hmotnosti.
Vr Vt t tr
[m] [s-1] [K] [K]
Proto pro věrohodnější výpočty je vhodné stanovovat spotřebu paliva v hmotnostních jednotkách. Výhřevnost a hustota běžných paliv pro vozidlové motory je v tabulce Tab. S.1: Tab.. S.1: Vybrané parametry paliv podle [Ecolube, 2005] a [ECE/324]. E [kJ·kg-1]
ρ [kg·m-3]
benzín
43540
748 - 762
nafta
42500
833 - 837
Pro výpočty spotřeby vozidla se spotřebované množství paliva vyjadřuje v měrném vyjádření, vztažené na jednotku ujeté dráhy vozidla nebo jednotku času práce vozidla.
Spotřebu vztaženou na jednotku ujeté vzdálenosti vozidla označujeme jako měrnou dráhovou spotřebu. Pro praktické výpočty se používá vyjádření měrné dráhová spotřeby vztažené na 100 km. Pak měrná objemová dráhová spotřeba mVKM je vyjádřená v dm3·100 km-1 nebo v l·100 km-1. Měrná hmotnostní dráhová spotřeba mPKM je vyjádřená v kg·100 km-1 . Spotřebu vztaženou na jednotku času práce vozidla označujeme jako měrnou časovou spotřebu. Pro praktické výpočty se používá vyjádření měrné časové spotřeby vztažené na 1 hod. Pak měrná objemová časová spotřeba mVH je vyjádřená v dm3·hod-1 nebo v l·hod-1. Měrná hmotnostní časová spotřeba mPH je vyjádřená v kg·hod-1 .
S.2 Výpočet spotřeby Stanovení objemové dráhové spotřeby vychází z úplné rychlostní charakteristiky spalovacího motoru daného vozidla, kde je znázorněna měrná spotřeba mpe [g/kWh]. Pak hmotnostní časová spotřeba MPH se při známé hodnotě výkonu spalovacího motoru PSM [kW] a otáček n [min-1] stanoví podle vztahu: M PH = m pe ⋅ PSM ⋅10 −3 [kg.h-1]
(S.3)
Hmotnostní dráhová spotřeba se stanoví:
M PKM =
M PH V
⎡ kg ⎤ P ⎡ kg ⎤ ⎢ h ⎥ = m pe ⋅ SM ⋅10 −3 , rozměrově ⎢ =⎢ ⎥ V ⎣ km ⎥⎦ ⎢ km ⎥ ⎣ h ⎦
(S.4)
Z tohoto vztahu je pak objemová dráhová spotřeba MVKM: M VKM
⎡ kg ⎤ 3 m pe PSM M PKM ⎢ km ⎥ M PKM ⎡ l ⎤ 3 ⎡ dm ⎤ = = ⋅ 10 ⋅ ⋅10 −3 ⋅10 3 ⎢ ⎢ kg ⎥ ⎢ ⎥= ρ ⎢ ρ ρ V ⎣ km ⎥⎦ ⎣ km ⎦ ⎥ ⎣ m3 ⎦
kde:
ρ
[kg.m-3]
hustota paliva
(S.5)
Obr. S.1: Úplná rychlostní charakteristika spalovacího motoru. V praxi se spotřeba paliva uvádí jako objemová dráhová spotřeba vztažená na dráhu 100 km, pak: M V 100 = M VKM ⋅100 =
m pe PSM ⋅ ⋅10 2 ρ V
⎡ l ⎤ ⎢⎣100 km ⎥⎦
Pro odečet použijeme principy lineární interpolace hodnot podle obrázku Obr. S.2. Tuto provádíme na přímkách kolmých na tečny ke křivkám průběhů veličin.
(S.6)
Pro výkon spalovacího motoru je poloha bodu pro odečet: x 53 53 ⋅ (56 − 40 ) = ⇒x= = 42,5 m. 56 − 40 20 20 j. Pro stanovení měrné spotřeby: y 15,3 = ⇒ (215 − 210) 25,0 15,3 ⋅ (215 − 210 ) ⇒y= = 3,1 g/kWh 25,0
(
)
m pe 56 kW;1000 min −1 = 210 + y = = 213 g/kWh
Obr. S.2: Princip lineární interpolace při odečtu hodnot.
S.3 Provozní spotřeba silničních vozidel Provozní spotřeba silničního vozidla představuje údaje, které udává výrobce jako spotřebu daného typu vozidel za předepsaných podmínek provozu. Pro vozidla kategorie M1 vyrobená po 1. 1. 1997 se pro stanovení provozní spotřeby používají požadavky podle směrnice E/ECE/324, příloha 100: předpis 101 (zkráceně EHK 100/101). Požadavky na vozidlo při zjišťování spotřeby: -
„kondiciované“ vozidlo – teplota oleje a chladící kapaliny v rozpětí 20° až 30
° , +- 2° odlišnosti od teploty laboratoře, ve které probíhá měření; -
vozidlo musí v technickém stavu předepsaném výrobcem s předchozím proběhem v rozpětí 3000 km až 15000 km;
-
při měření musí být v činnosti všechna zařízení nutná pro fungování vozidla (i kompresor klimatizace a topení prostoru pro cestující)
Spotřeba paliva se podle tohoto postupu nezjišťuje přímo, ale vypočítává se z emisí vyprodukovaných vozidlem při absolvování zkoušky na dynamometru s předepsaným zkušebním cyklem. Pro stanovení spotřeby jsou stanoveny dva základní zkušební cykly v předepsaném pořadí:
-
městský cyklus, který se skládá ze 4 opakovaných stejných cyklů s dobou trvání
195 s a teoretickou ujetou vzdáleností 1017 m na jeden cyklus. Průměrná rychlost jednoho cyklu je 18,77 km·h-1 Průběh rychlosti a požadovaný rychlostní stupeň je znázorněn na obrázku Obr. S.3a. -
mimoměstský cyklus je tvořen jedním opakováním předepsaného průběhu rychlosti
na čase. Průměrná rychlost jednoho cyklu je 62,6 km·h-1 . Průběh rychlosti a požadovaný rychlostní stupeň je znázorněn na obrázku Obr. S.3b. Celý průběh zkušebního cyklu je schematicky znázorněn na obrázku Obr. S.3c. Celková doba zkušebního cyklu je 1180 s a teoreticky ujetá dráha 11,022 km. Průměrná rychlost celkového cyklu je 33,6 km·h-1. Měrná objemová dráhová spotřeba mVKM vozidla vztažená na 100 km ujeté dráhy se stanoví pro daný cyklus podle obecného vztahu: mVKM =
k1
ρ
⋅ (k 2 ⋅ HC + k 3 ⋅ CO + k 4 ⋅ CO2 )
[dm3·100 km-1]
(S.7)
kde:
ρ
[kg.m-3]
hustota paliva
HC
[g·km-1]
množství uhlovodíků vztažené na km dráhy
CO
[g·km-1]
množství oxidu uhelnatého vztažené na km dráhy
CO2
[g·km-1]
množství oxidu uhličitého vztažené na km dráhy
Hodnoty konstant k1 až k4 jsou závislé na typu vozidlového motoru a jsou uvedeny v tabulce Tab. S.1. Tab. S.: hodnota konstant pro výpočet spotřeby. k1
zážehový motor
vznětový motor
0,1154
0,1155
k2
0,866
k3
0,429
k4
0,273
Obr. S.3a Městský cyklus.
Obr. S.3b Mimoměstský cyklus.
Obr. S.3c Celý cyklus měření. Provozní spotřeba pro městský cyklus UC se stanoví z množství emisí v městském cyklu, provozní spotřeba pro mimoměstský cyklus EUDC se stanoví z množství emisí
v mimoměstském cyklu. Provozní spotřeba kombinovaná se stanoví jako hodnota váženého průměru oboru spotřeb vztažený na teoreticky ujetých drah v obou cyklech: COMB = 0,369 ⋅ UC + 0,631 ⋅ EUDC
(S.8)
Zdroje: E/ECE/324, předpis č. 101, příloha 100. Překlad ÚVMV E/ECE/324, předpis č. 83, příloha 10. Překlad ÚVMV Ecolube s.r.o. Další užitečné tabulky. [on line]. [Cit: 2008-03-11] Zdroj: http://oleje.cz/index.php?left=tabulky&page=dalsi_tabulky
