EN
Айналу жиілігін реттегіштер мен отын шығыны арасындағы инженерлік байланыс
Қозғалтқыштың жүктемесі, аэродинамикалық кедергі және жану тиімділігінің жылдамдыққа тәуелділігі
Дизель қозғалтқышының отын шығыны автомобильдің жылдамдығымен анықталатын үш бір-бірімен байланысты факторға тәуелді. Біріншіден, автомобильдің жылдамдығы артқан сайын аэродинамикалық кедергі айтарлықтай бола бастайды. Бұл құбылыс автомобильдің жылдамдығына байланысты. Жылдамдық екі есе артқанда аэродинамикалық кедергі төрт есе өседі. 55 миль/сағ (90 км/сағ) жылдамдықтан жоғарыда ауа кедергісі энергия бюджетіне айтарлықтай тәсер етеді. Екіншіден, қозғалтқыштың оптималды тиімділігі шамамен 1200–1800 айналым/минут аралығында болады. Отай, ауа және турбокомпрессор қысымының жағдайлары ең жақсы жану мен қысымды басқаруды қамтамасыз етеді. 40 миль/сағ (65 км/сағ) төмен жылдамдықта қозғалтқыш нашар жану режиміне кіреді, сондықтан тұтқыр көміртегі (тұтқыр көміртектің тұрақты қосылыстары) және көмірсутектер түзіледі. Үшіншіден, 70 миль/сағ (113 км/сағ) жылдамдықтан жоғарыда қозғалтқыш тиімсіз жұмыс істей бастайды және автомобильдің үйкелісін жеңуге кететін энергия айтарлықтай өседі.
Қозғалтқыштың орындайтын жұмысының көлемі газ педалы қаншалықты басылғанына және әрбір цилиндрге қанша отын енгізілетініне байланысты өзгереді. Бұл факторлар механикалық кернеудің артуын және жылулық проблемалардың пайда болуын азайту мақсатында жұмыс істейтін реттегіштермен бақыланады. Мысалы, егер жүк машинасының ең жоғарғы жылдамдығы 75 миль/сағат емес, 65 миль/сағат болса, онда қозғалтқышқа ауадан түсетін аэродинамикалық кедергі шамамен үштен біріне дейін азаяды және ол ұзақ уақыт бойы ең жоғарғы тиімділікпен жұмыс істей алады.
Дизельді күш беру жүйелері үшін отын тиімділігінің «тәтті нүктесі» неде ерекше?
Дизельдік қозғалтқыштың отын үнемдеуінің ең тиімді аймағы — 50–65 миль/сағат жылдамдықта жұмыс істеу, бұл қозғалтқыш үшін «тежегішке арналған отын шығыны» (BSFC) көрсеткішінің ең жақсы нәтижесін береді. Бұл нәтиже қозғалтқыш ішіндегі ең тиімді жылулық тепе-теңдікті, автокөліктің корпусын қоршаған ауа ағысының оптималдылығын және трансмиссияның пайдалы әсер коэффициентін қамтамасыз ету арқылы жеткізіледі. 50 миль/сағаттан төмен жылдамдықтарда дизельдік қозғалтқыш өзінің оптималды қуат аймағынан шығады, ал трансмиссия төмен беріліс қатарларын пайдаланады, сондықтан үйкеліс шығындары артады. 65 миль/сағаттан жоғары жылдамдықтарда аэродинамикалық кедергінің артуына байланысты отын үнемдеуі нашарлайды; 70 миль/сағат жылдамдықта осы кедергі қозғалыс ұстап тұру үшін қажетті қуаттың шамамен екі үштен бірін құрайды. Сондықтан дизельдік қозғалтқыштардың отын үнемдеуінің ең жақсы нәтижесі осы «орташа аймақта» — яғни отын үнемдеуінің ең тиімді аймағында жұмыс істеу арқылы қол жеткізіледі.
Турбокомпрессорлар 15–25 psi қысымында үздіксіз және тиімді көтерілу қабілетін ұсынады
Жоғары қысымды ортақ-рельс инжекторлары көлемдік пайдалы әсер коэффициентінің шектерінде жұмыс істейді
Дөңгелектердің домалау кедергісі негізінде өзгеріссіз қалады
Трансмиссиялар 1200–1800 айн/мин жиілікте жоғарғы берілісте үздіксіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді
Бұл жинақталу 75 миль/сағ (120,7 км/сағ) жылдамдықта шектеусіз жұмыс істегенге қарағанда отын үнемдеуін 30%–ға жақсартады. Жылдамдық шектегіштер бұл талапты сенімді түрде орындайды, әсіресе қорап тәріздес пішіні мен трейлер конфигурациясына байланысты аэродинамикалық кедергі коэффициенті 0,65-тен асатын ауыр тәсімді көліктер үшін.
Әртүрлі жылдамдық шектегіштердің нақты отын тиімділігіне әсері
Жылдамдық шектегіштердің орналасуы қатты немесе жұмсақ шектеу болуы мүмкін, сондықтан олар газ педалінің орнын және ЭБУ отын ағысын қалай басқаратынын қатты немесе жұмсақ түрде шектейді
Қатты шектегіштер іске қосылған кезде қозғалтқышқа отын беру толығымен тоқтатылады, бұл көлік иесінің сезінетін газ педалінің жұмысындағы өзгерістерге әкеледі және бұл әсіресе көлік автокөлік жолында қозғалыста болған кезде айқын байқалады. Бұл салыстырмалы түрде қатты отынды тоқтату қозғалтқыштың тұрақтылығына әсер етеді және көліктің отынды тиімсіз жұмсауына әкеледі. Отын тиімділігі жобаланған жүйемен салыстырғанда 12%–8% дейін нашарлап кетуі мүмкін. Дәл осы жерде жұмсақ шектегіштер басқаша жұмыс істейді. Бұл жүйелерде отындың ұлғаюын тоқтату үшін ЭБУ алдын ала отын картасын қолданатын механизм қолданылады. Бұл механизм көліктің жұмыс істеу бүтіндігі мен отын тиімділігін сақтайды: қозғалыс кезінде өтіп кету маневрлері кезінде қорғанысшылық шектеулерін қолданғанда және жалпы қозғалтқыш айналымдарын азайту үшін қатты үдеу кезінде отын тиімділігін қорғау мақсатында қорғанысшылық тәсілмен қолданылады.
Бейімделетін жылдамдық реттеушісін реттеу үшін моменттік талап, жолдың көлбеулігі және жүк салмағы деректері.
Мысал ретінде, заманауи жылдамдық реттегіш жүйелері көліктің бұрандаға қойылатын момент талабына сәйкес жылдамдық шектерін динамикалық түрде реттеу үшін ИМУ (инерциялық өлшеу құрылғылары) мен осьге түсетін жүктеме деректерін қолданады. Мысалы, осы ақылды жүйелер 5% көлбеуліктегі көтеріліске кіріскен кезде тым көп төменгі берілістерге ауысу мен қозғалтқыштың артық айналуын азайту үшін белгілі бір берілістің жұмыс істеу уақытын ұзарту керектігін біледі. Парк операторлары тәжірибелік түрде бақыланатын жүйе әрекетін керісінше бақылаған: жүк көліктерінің көтеретін жүктемесіне қарай жылдамдық реттегіш жүйесі рұқсат етілетін максималды жылдамдықты төмендетеді. Бірнеше ірі Солтүстік Америкалық жүк көліктерінің паркінен алынған телематикалық деректерді талдағаннан кейін, бұл тәсіл әрбір 1000 миль жүрген сайын жалпы отын шығынын 3,1 галлонға азайтқаны анықталды. Алайда, жолдың бөлігінің көлбеулігіне немесе көліктің көтеретін жүктемесіне қарамастан, тарихи деректерге негізделген жол бөлігі үшін жылдамдық шегін орнатуға бағытталған дәстүрлі тәсіл тым қарапайым. Бұл жаңа бейімделуші жүйелер жылдамдықты реттеуді қарапайым тәсілден нақты жер жағдайларына негізделген динамикалық өнімділік талаптарына сәйкес өзгертуге айналдырды. Жылдамдық реттегіштің қолданылуынан отын үнемі.
Калибрленген жылдамдық реттегіштер коммерциялық автопарктердің жұмысы кезінде отын үнемдеу мүмкіндігін дәлелдеді. Жылдамдықты дизельді отынның ең тиімді жұмсалу аймағына (80–105 км/сағ) шектеу операциялық тұрғыдан шектелмеген жүру кезіндегі отын шығынын 10–15% азайтады. Бұл үнемдеу аэродинамикалық кедергінің азаюы мен жанудың тұрақтылығының салдарынан болады.
Коммерциялық автопарктерде жылдамдық реттегіштерді пайдаланудан туындайтын отын үнемі мыналарға байланысты:
- Кедергіден туындайтын үнем: жылдамдық неғұрлым жоғары болса, соғұрлым үнемге қол жеткізіледі [50–65 миль/сағ (80–105 км/сағ) аралығында].
- Тұрақты күйді сақтау: бақыланатын жылдамдықпен жүру газ педалінің орнын өзгертуге жол бермейді және отын жеткізгіштің отынды айдау уақытын, сондай-ақ турбондың оптималды жауабын сақтайды.
- 100 дана автокөліктерден тұратын парк, орташа жылдық жүрісі 100 000 миль болғанда, жылына 150 000 галлон дизельдің үнемделуін қамтамасыз етуге болады. Жүргізушілердің біліктілігін арттыру мен маршруттарды оптимизациялау шараларымен ұштастырылған кезде бұл үнемдеу уақытты ұзартпай, сонымен қатар CO₂ шығарындыларын азайтатын тәсілмен жүзеге асырылады.
Негізгі шектеуден асып түсу: Жылдамдықты реттеу құрылғысының алғыс деңгейі — Ақылды жылдамдық қолдау жүйесі
Реактивті жылдамдық реттеуден GNSS, HD карталар мен V2X негізінде жұмыс істейтін болжамды экожеліске дейін
Ақылды жылдамдық көмегі — бұл ескі заманғы жылдамдық шектегіштер мен олардың реакциялық жұмыс режимдерінің болжамды альтернативасы. Ескі заманғы шектегіштер тек жылдамдық шектері асырылғаннан КЕЙІН ғана қатысады және олар бұл процесті тосқауылдаушы және тиімсіз тәсілмен іске асырады, нәтижесінде қуатты салыстырмалы түрде қатты төмендетеді және жылдамдықта тербелістер пайда болады. Ақылды жылдамдық көмегі жүйесі GNSS, егжей-тегжейлі жол карталары және көлік құралы мен инфрақұрылым арасындағы байланыс арқылы болжамды экологиялық жүру режимін қамтамасыз ете алады. Болжамды экологиялық жүру режимі бұл жүйелерге белсенді тұрғыдан қарау мүмкіндігін береді, сондықтан олар жолдағы кедергілерді (жер бетінің ерекшеліктері — көтерілулер, бұрылымдар), жол қозғалысын және 3 км дейінгі жылдамдық шектерін ескере отырып, алдын ала болжай алады. Бұл айналдырушы моментті дөңгелектерге оптималды түрде реттеуге мүмкіндік береді және проблемаларға реакция беру орнына олардың пайда болуын алдын ала болдырмауға көмектеседі.
Айналу жылдамдығын реттеу алгоритмдері, өзгермелі қашықтықтағы жылдамдықты реттеу және интеграцияланған қозғалыс бақылау жүйелері нәтижесінде көліктің жылдамдық профилі тегістеледі және энергия тұтыну көрсеткіші бойынша барлық қозғалыс циклы оптимизацияланады. Бұл технологиялардың қосылуы нәтижесінде жылдамдық ауытқуы 15–20% азаяды; бұл ауытқу әдетте осы реактивті жүйелерден пайда болатын отын шығыны ретінде қарастырылады, сонымен қатар отын үнемдеуге бағытталған технологиялардың тиімділігі артады — бұл технологиялар механикалық компоненттердің (мысалы, жылдамдық шектегіштің) қарапайым қолданылуына негізделген емес, бірақ ақылды тәсілге негізделген.
Жиі қойылатын сұрақтар (ЖҚС)
Дизель қозғалтқыштарында отын шығынына әсер ететін факторлар қандай?
Бұл айнымалылар көліктің жылдамдығына, аэродинамикалық кедергіге және қозғалтқыштың айналу жиілігіне (RPM) байланысты. Бұл айнымалылар арасындағы қатынас мынадай: жоғары жылдамдықтарда аэродинамикалық кедергі экспоненциалды түрде өседі, ал төмен жылдамдықтарда қозғалтқыштың айналу жиілігі тиімділікті арттыруға әсер етуі мүмкін.
Дизельдік қозғалтқыштар үшін 50–65 миль/сағ аралығы неге отын тиімділігінің ең жақсы нүктесі деп саналады?
Бұл жылдамдық аралығында отын экономиясын максималдайтындай, қозғалтқыш пен көліктің қозғалтқыш жүйесінің механикалық компоненттері арасында идеалды тепе-теңдік орнатылады.
Жылдамдық шектегіштерге қатысты қатты және жұмсақ шектер деген не?
Қатты шектер отын беруді қатыгез тоқтатады, бұл қозғалтқыштың тұрақсыз жұмыс істеуіне және отын экономиясының төмендеуіне әкеледі, ал жұмсақ шектер отын кірісін оптималдайды және отын шығынын азайтып, тиімді деңгейде тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді, себебі олар отын өзгерістерін алдын ала болжайды.
Бейімделуші жылдамдық шектегіштер отын экономиясын қандай жолдармен жақсарта алады?
Бейімделуші жүйе жол жағдайлары мен жүктеменің салмағына қарай өз жылдамдық шектерін өзгертеді, бұл көліктің қажетті қуатына сәйкес келетін, оптималды және жеке бапталған жүйе жұмысын қамтамасыз етеді және отынды қолданудың артық шығынын азайтады.
Ақылды жылдамдық қолдау (ISA) дегеніміз не және ол дәстүрлі жылдамдық шектегіштерден қалай ерекшеленеді?
ISA жылдамдықты бақылауды отын шығынын тудыратын оқиғалардан айналып өтуге және жылдамдықты шектеуге ғана емес, сонымен қатар алдыңғы қатарлы технологиялардың — басқа карталардың, серіктік позициялаудың және көліктер арасындағы байланыс құралдарының — қолданылуы арқылы жалпы энергиялық тиімділікті арттыруға ұштастырады.
