EN
Den tekniske sammenhæng mellem hastighedsregulatorer og brændstofforbrug
Hvordan motorbelastning, aerodynamisk modstand og forbrændingseffektivitet skalerer med hastigheden
Dieselmotorens brændstofforbrug afhænger af tre indbyrdes forbundne faktorer, der styres af køretøjets hastighed. For det første bliver et fænomen kendt som aerodynamisk modstand betydelig, når køretøjets hastighed stiger. Dette er en følge af køretøjets hastighed. Når hastigheden fordobles, stiger den aerodynamiske modstand med en faktor fire. Luftmodstanden udgør en betydelig energidrain ved hastigheder over 55 mph. For det andet er den optimale motoreffektivitet omkring 1200-1800 omdrejninger pr. minut. Brændstof-, luft- og turbochargertrykforhold giver den bedste forbrænding og trykstyring. Under 40 mph opnår motoren en tilstand med dårlig forbrænding, hvilket resulterer i sod og kulbrinter. For det tredje bliver motoren ineffektiv over 70 mph, og den energi, der bruges til at overvinde køretøjets friktion, bliver betydelig.
Mængden af arbejde, som en motor udfører, varierer afhængigt af, hvor meget acceleratorens pedal trykkes ned og hvor meget brændstof der indsprøjtes i hver cylinder. Disse faktorer styres af regulatorer, der har til formål at regulere forholdene med henblik på at minimere overdreven mekanisk belastning og termiske problemer. For eksempel har en lastbil med en maksimal hastighedsbegrænsning på 65 mph i stedet for 75 mph cirka en tredjedel mindre luftmodstand og kan derfor køre ved maksimal effektivitet i længere tid.
Hvad er der så særligt ved brændstofforbrugets optimalpunkt for dieselmotorer?
At køre med dieselmotoren i dens brændstoføkonomiske 'søde punkt' på 50–65 mph giver den bedste "brake specific fuel consumption" (BSFC) for motoren. Det giver den bedste brændstofforbrugsydelse ved at skabe den bedste termiske balance inden i motoren, optimal luftstrøm omkring lastbilens karosseri samt effektivitet i drivlinjen. Ved hastigheder under 50 mph falder dieselmotoren ud af sin optimale effektbånd, og drivlinjen bruger lavere gear, hvilket medfører øget friktionsforlust. Ved hastigheder over 65 mph forringes brændstoføkonomien på grund af øget aerodynamisk modstand, som ved 70 mph udgør cirka to tredjedele af den effekt, der kræves for at opretholde denne hastighed. Derfor opnår diesel-drevne køretøjer den optimale brændstofforbrugsydelse ved at køre i denne 'mellemzone', som er brændstoføkonomiens søde punkt.
Turbochargere leverer en kontinuerlig og effektiv boost på 15–25 psi
Indsprøjtningsdyser med højt tryk i fællesrørsystemet arbejder inden for grænserne for volumetrisk effektivitet
Rullemodstanden forbliver stort set uændret
Gearkasser muliggør kontinuerlig drift i den øverste gearkasse ved 1200–1800 omdr./min
Denne konvergens giver en forbedring på 30 % af brændstofforbruget sammenlignet med ubegrænset drift ved 75 mph. Hastighedsbegrænsere håndhæver dette pålideligt, især for tunge køretøjer, som har luftmodstandskoefficienter over 0,65 på grund af deres kasseformede karosseri og trailerkonfiguration.
Indvirkningen af forskellige hastighedsbegrænsere på den reelle brændstofeffektivitet
Placeringen af hastighedsbegrænsere kan enten være en hård eller en blød grænse og kan derfor enten begrænse eller afslappe gaspedalpositionen samt, hvordan ECU’ens styring af brændstoftilførslen foregår
Brændstoftilførslen til motoren lukkes fuldstændigt af, når hårde begrænsere aktiveres, hvilket resulterer i den throttlefølelse, som føreren måske oplever, og bliver især tydelig, når køretøjet kører på motorvejen. Den pludselige afbrydelse af brændstofforsyningen påvirker motorens stabilitet og får køretøjet til at forbruge mere brændstof ineffektivt. Brændstofeffektiviteten kan blive negativt påvirket med op til 12 % til 8 % i forhold til et system, der fungerer som beregnet. Det er præcis her, at bløde begrænsere fungerer anderledes. Disse systemer anvender en mekanisme, hvor ECU’ens brændstofkort lægges forudsigende an, så en stigning i brændstofforbruget standses. Denne mekanisme bevarer køretøjets driftsintegritet og brændstofeffektivitet i forhold til offensiv brug af begrænsninger under overhalingsmanøvrer samt defensiv opretholdelse af brændstofeffektiviteten under aggressiv acceleration for at reducere den samlede motors hastighed.
Drevmomentkrav, vejstigning og lastdata til tilpasset indstilling af hastighedsregulator.
Som eksempel bruger moderne hastighedsregulatorsystemer IMU’er og data om aksellast til at justere hastighedsgrænserne dynamisk ud fra køretøjets drejningsmomentkrav. Disse intelligente systemer ved f.eks., at når der kører op ad en stigning på 5 %, bør varigheden af et bestemt gear forlænges for at minimere unødigt nedskiftning og motoroverspeed. Flådeoperatører har empirisk observeret, at systemerne aktiveres modsat: På baggrund af den last, som lastbilerne transporterer, reducerer hastighedsregulatorsystemet den maksimale tilladte hastighed. Efter analyse af telematikdata fra flere store nordamerikanske lastbilflåder viste denne fremgangsmåde en reduktion af den samlede brændstofforbrug med 3,1 gallon pr. 1.000 kørte miles. I modsætning hertil er den traditionelle fremgangsmåde – at pålægge en hastighedsgrænse for et givet vejstykke baseret på historiske data, uanset vejstykkets stigning eller lasten i lastbilen – alt for simplistisk. Disse nye adaptive systemer har transformeret hastighedsstyringen fra en simplistisk fremgangsmåde til en dynamisk ydelsesjustering baseret på faktiske feltforhold. Brændstofbesparelser ved brug af hastighedsregulator.
Kalibrerede hastighedsregulatorer har vist, at brændstofbesparelser er opnåelige under kommercielle flådeoperationer. Ved at begrænse hastigheden til et område med høj dieseleffektivitet (80–105 km/t) kan brændstofforbruget reduceres med 10–15 % i forhold til ubegrænset kørsel. Disse besparelser skyldes både en reduktion af luftmodstanden og en stabiliseret forbrænding.
Brændstofbesparelser ved brug af hastighedsregulatorer i kommercielle flåder kan tilskrives følgende:
- Trækbesparelser: Jo hurtigere der køres, jo større er brændstofbesparelserne [inden for området 80–105 km/t].
- Vedligeholdelse af en stabil tilstand: Vedligeholdelse af en kontrolleret kørehastighed forhindrer ændringer i gaspedalens position og sikrer den optimale tidsbestemmelse for brændstofindsprøjtningen samt den optimale respons fra turboladeren.
- Flåder på 100 lastbiler, der i gennemsnit kører 160.934 km om året, kan opnå en brændstofbesparelse på 567.812 liter diesel årligt. Når det anvendes i kombination med chaufførtræning og ruteoptimering, kan besparelserne opnås uden at øge køretiden og med en reduktion af CO₂-emissioner.
Ud over grundlæggende begrænsning: Intelligent hastighedsassistent som den avancerede form for hastighedsbegrænser
Fra reaktiv hastighedsregulering til prædiktiv øko-krydsrute, drevet af GNSS, HD-kort og V2X
Intelligent Speed Assistance er et prædiktivt alternativ til de gamle fartbegrænsere og deres reaktive driftsmåder. De gamle fartbegrænsere indgriber kun, NÅR fartgrænserne allerede er overskredet, og gør det på en forstyrrende og ineffektiv måde, hvilket medfører pludselige reduktioner i effekten og svingninger i hastigheden. Intelligente fartassistance-systemet kan udføre prædiktiv økonomisk kørsel takket være integrationen af GNSS, detaljerede vejkort og køretøj-til-infrastruktur-kommunikation. Prædiktiv økonomisk kørsel giver disse systemer en proaktiv indstilling, så de kan forudse hindringer på vejen ud fra terrænet (bakker, kurver), trafikken og fartgrænserne op til 3 km. Dette muliggør en optimal regulering af effekten til hjulene og forhindre problemer i stedet for at reagere på dem.
Accelerationsalgoritmer, adaptiv fartpåstand og integrerede trafikstyringssystemer resulterer i en afpladning af køretøjets hastighedsprofil og en optimering af hele kørcyklussen fra et energiforbrugs perspektiv. Resultatet af kombinationen af disse teknologier er en reduktion på 15–20 % af hastighedsvariationen, som traditionelt anses for at medføre unødigt brændstofforbrug fra disse reaktive systemer, samt en stigning i brændstofbesparende teknologier, der anvender en intelligent tilgang i stedet for den mekaniske byggeblok-tilgang, hvor man simpelthen bruger en hastighedsbegrænser.
Ofte stillede spørgsmål (FAQ)
Hvad er de faktorer, der påvirker brændstofforbruget i dieselmotorer?
Disse variable afhænger af en kombination af køretøjets hastighed, luftmodstand og motorens omdrejningstal (RPM). Forholdet mellem disse variable er, at luftmodstanden stiger eksponentielt ved høje hastigheder, mens motorens omdrejningstal ved lave hastigheder kan resultere i større effektivitet.
Hvorfor betragtes fartområdet 50–65 mph som det optimale område for brændstoføkonomi for dieselmotorer?
Det er inden for dette fartområde, at der opnås en perfekt balance mellem motoren og de mekaniske komponenter i drivlinjen for optimal brændstoføkonomi.
Hvad er hårde og bløde grænser i forbindelse med hastighedsregulatorer?
Hårde grænser resulterer i pludselige reduktioner af brændstoftilførslen, hvilket fører til ustabilt motoradfærd og tab af brændstoføkonomi, mens bløde grænser kan optimere brændstoftilførslen og sikre vedvarende drift på et effektivt niveau med minimalt brændstofspild, da de forudsigende kortlægger ændringer i brændstoftilførslen.
På hvilke måder kan adaptive hastighedsregulatorer forbedre brændstoføkonomien?
Den adaptive type system justerer sine hastighedsgrænser i forhold til skiftende vejbetingelser og lastens vægt, hvilket muliggør en optimal og tilpasset systemydelse samt mindre brændstofspild, da systemet svarer præcist til køretøjets krav til effekt.
Hvad er Intelligent Hastighedsassistent (ISA), og hvordan adskiller den sig fra traditionelle hastighedsbegrænsere?
ISA kombinerer hastighedsstyring med undgåelse af brændstofspildende hændelser og en generel forbedring af energieffektiviteten ud over den simple hastighedsbegrænsning ved hjælp af avancerede teknologier såsom fremmede kort, satellitpositionering og køretøj-til-køretøj-kommunikation.
