EN
Den tekniska kopplingen mellan hastighetsbegränsare och bränsleförbrukning
Hur motorbelastning, luftmotstånd och förbränningsverkningsgrad skalar med hastigheten
Bränsleförbrukningen för en dieselmotor beror på tre sammanlänkade faktorer som styrs av fordonets hastighet. För det första blir fenomenet kallat luftmotstånd betydelsefullt när fordonets hastighet ökar. Detta är en följd av fordonets hastighet. När hastigheten fördubblas ökar luftmotståndet med en faktor fyra. Luftmotståndet utgör en betydande belastning på energibudgeten vid hastigheter över 55 mph. För det andra är den optimala motoreffektiviteten cirka 1200–1800 varv per minut. Bränsle-, luft- och turbo-laddartrycksförhållanden ger den bästa förbränningen och tryckhanteringen. Under 40 mph uppnår motorn ett tillfälle med dålig förbränning, vilket leder till bildning av röksot och kolvväten. För det tredje blir motorn ineffektiv vid hastigheter över 70 mph, och den energi som används för att övervinna fordonets friktion blir betydande.
Mängden arbete som utförs av en motor varierar beroende på hur långt gaspedalen trycks ned och hur mycket bränsle som injiceras i varje cylinder. Dessa faktorer regleras av regulatorer som syftar till att kontrollera saker med avseende på att minimera överdriven mekanisk belastning och termiska problem. Till exempel om en lastbil har en maxhastighetsbegränsning på 65 istället för 75 mph, så utsätts motorn för ungefär en tredjedel mindre luftmotstånd och kan drivas vid maximal verkningsgrad under längre tid.
Vad är så speciellt med den optimala bränsleeffektivitetszonen för dieseldrivlinjer?
Att köra dieselmotorn i dess bränsleekonomiska 'sötpunkt' på 50–65 miles per timme ger den bästa "brake specific fuel consumption" (BSFC) för motorn. Detta ger den bästa bränsleförbrukningen genom att skapa den bästa termiska balansen inuti motorn, optimal luftström runt fordonets kaross samt hög drivlinjeeffektivitet. Vid hastigheter under 50 mph faller dieselmotorn utanför sitt optimala effektområde, och drivlinjen använder lägre växlar, vilket leder till ökade friktionsförluster. Vid hastigheter över 65 mph försämras bränsleekonomin på grund av ökad aerodynamisk dragkraft, vilken vid 70 mph utgör cirka två tredjedelar av den effekt som krävs för att upprätthålla denna hastighet. Därför uppnår dieseldrivna fordon den optimala bränsleförbrukningen genom att drivas i denna 'mellangård', som utgör bränsleekonomins 'sötpunkt'.
Turboladdare ger kontinuerlig och effektiv laddning på 15–25 psi
Högtryckens common-rail-injektorer arbetar kring gränserna för volymetrisk verkningsgrad
Rullmotståndet förblir i stort sett oförändrat
Växellådor möjliggör kontinuerlig drift i högsta växel vid 1200–1800 rpm
Denna konvergens möjliggör en 30 % förbättring av bränsleekonomin jämfört med obegränsad drift vid 75 mph. Hastighetsbegränsare tillämpar detta pålitligt, särskilt för tunga fordon, som har luftmotståndskoefficienter över 0,65 på grund av sin kubiska form och släpkonfiguration.
Påverkan av olika hastighetsbegränsare på verklig bränsleeffektivitet
Placeringen av hastighetsbegränsare kan antingen vara en hård eller mjuk gräns och kan därför antingen begränsa eller lätta på gaspedalens ställning samt hur ECU:n hanterar bränsletillförseln
Bränsletillförseln till motorn stängs helt av när hårda begränsare aktiveras, vilket leder till den känsla av att gasen stängs av som föraren kan uppleva och som blir särskilt uppenbar när fordonet körs på motorvägen. Denna plötsliga avbrott i bränsletillförseln påverkar motorns stabilitet, vilket leder till att fordonet förbrukar mer bränsle än nödvändigt. Bränsleeffektiviteten kan påverkas negativt med så mycket som 12 % till 8 % jämfört med ett system som fungerar enligt avsedd konstruktion. Det är just här mjuka begränsare fungerar annorlunda. Dessa system använder en mekanism där styrenheten (ECU) förutsägande justerar bränsletillförseln för att hindra en ökning av bränsletillförseln. Denna mekanism bevarar fordonets driftintegritet och bränsleeffektivitet jämfört med aggressiva begränsningar vid överholveringar samt defensivt bibehåller bränsleeffektiviteten vid kraftfull acceleration för att minska den totala motorturningen.
Vridmomentkrav, väghöjd och lastdata för anpassningsbar hastighetsregleringsinställning.
Som ett exempel använder moderna hastighetsreglersystem IMU:er och data om axellast för att dynamiskt justera hastighetsbegränsningar baserat på fordonets momentbegäran. Dessa smarta system vet till exempel att när man kör uppför en lutning på 5 % bör varaktigheten för ett visst växelläge förlängas för att minimera överdriven nedväxling och motorövervarv. Flottoperatörer har empiriskt observerat att systemen aktiveras i omvänd ordning: beroende på den last som lastbilarna transporterar minskar hastighetsreglersystemet den tillåtna högsta hastigheten. Efter analys av telematikdata från flera stora nordamerikanska lastbilsflottor sågs denna metod minska den totala bränsleförbrukningen med 3,1 gallon per 1 000 miles körda. I motsats till den traditionella metoden att införa en hastighetsbegränsning för en given vägsträcka baserat på historiska data – oavsett sträckans lutning eller lastbilens last – är detta för enkelt. Dessa nya adaptiva system har omvandlat hastighetsstyrning från en enkel metod till en dynamisk anpassning efter verkliga driftsförhållanden. Bränslesparande effekter av användning av hastighetsregler.
Kalibrerade hastighetsregulatorer har visat att bränslesparning är möjlig under kommersiell flottdrift. Genom att begränsa hastigheten till ett intervall med hög dieselbränsleeffektivitet (80–105 km/h) kan bränsleförbrukningen minskas med 10–15 % jämfört med obegränsad körning. Denna besparing beror både på minskad luftmotstånd och stabiliserad förbränning.
Bränslesparning från användning av hastighetsregulatorer i kommersiella flottor kan tillskrivas följande:
- Bränslesparning: ju högre körhastighet, desto större bränslesparning [inom intervallet 80–105 km/h].
- Att bibehålla en stabil drift: Att bibehålla en kontrollerad körhastighet förhindrar ändringar i gasreglageläget och bevarar den optimala insprutningstiden för bränsleinsprutaren samt den optimala responsen från turboladdaren.
- Flottor av 100 lastbilar som i genomsnitt kör 160 000 km kan årligen spara 567 800 liter diesel. När detta kombineras med förarutbildning och ruttsoptimering kan besparingen uppnås utan ökad körtid och med minskade CO₂-utsläpp.
Bortom grundläggande hastighetsbegränsning: intelligent hastighetsstöd som den avancerade formen av hastighetsregulator
Från reaktiv hastighetskontroll till förutsägande ekokörning med stöd av GNSS, HD-kartor och V2X
Intelligent Speed Assistance är ett förutsägande alternativ till de gamla hastighetsregulatorerna och deras reaktiva driftsätt. De gamla regulatorerna ingriper endast EFTER att hastighetsgränserna har överskridits, och de gör det på ett stördande och ineffektivt sätt, vilket orsakar plötsliga minskningar av effekten och hastighetsfluktuationer. Systemet Intelligent Speed Assistance kan utföra förutsägande ekokörning tack vare integrationen av GNSS, detaljerade vägkartor och fordon-till-infrastruktur-kommunikation. Förutsägande ekokörning gör det möjligt för dessa system att anta en proaktiv ståndpunkt, så att de kan förutse hinder på vägen beroende på terrängen (backar, kurvor), trafiken och hastighetsbegränsningar upp till 3 km. Detta möjliggör optimal styrning av effekten till hjulen och förhindrar problem i stället för att bara reagera på dem.
Accelerationsalgoritmer, adaptiv farthållare och integrerade trafikstyrningssystem resulterar i en jämnare fordonshastighetsprofil och en optimering av hela körcykeln ur ett energiförbrukningsperspektiv. Resultatet av kombinationen av dessa tekniker är en minskning av hastighetsvariationen med 15–20 %, vilket traditionellt anses leda till bränsleförluster från dessa reaktiva system, samt en ökning av bränslesparande tekniker som använder en intelligent ansats istället för den mekaniska byggstenstanken med enkel användning av en hastighetsbegränsare.
Frågor som ofta ställs (FAQ)
Vilka faktorer påverkar bränsleförbrukningen i dieselmotorer?
Dessa variabler beror på en kombination av fordonshastighet, luftmotstånd och motorvarvtal. Sambandet mellan dessa variabler är att luftmotståndet ökar exponentiellt vid höga hastigheter, medan motorvarvtalet vid låga hastigheter kan resultera i högre verkningsgrad.
Vilken är anledningen till att hastighetsintervallet 50–65 mph anses vara det optimala området för bränsleeffektivitet för dieselmotorer?
Det är vid detta hastighetsintervall som det råder en perfekt balans mellan motorn och de mekaniska komponenterna i drivlinan för optimal bränsleekonomi.
Vad är hårda och mjuka gränser i samband med hastighetsregulatorer?
Hårda gränser leder till plötsliga inskränkningar av bränsletillförseln, vilket orsakar oregelbeteende hos motorn och förluster i bränsleekonomi, medan mjuka gränser kan optimera bränsletillförseln och säkerställa en stabil drift på en effektiv nivå med minimala bränsleförluster, eftersom de prediktivt kartlägger bränsleändringarna.
På vilka sätt kan adaptiva hastighetsregulatorer förbättra bränsleekonomin?
Den adaptiva typen av system justerar sina hastighetsgränser i förhållande till förändrade vägförhållanden och lastens vikt, vilket möjliggör en optimal och anpassad systemprestanda samt mindre bränslesläckning, eftersom den anpassas efter fordonets krav på effekt.
Vad är intelligent hastighetsstöd (ISA) och hur skiljer det sig från traditionella hastighetsbegränsare?
ISA kombinerar hastighetsstyrning med undvikande av bränsleförbrukande händelser och övergripande förbättrad energieffektivitet, vilket går utöver enbart hastighetsbegränsning genom användning av avancerade tekniker såsom externa kartor, satellitpositionering och fordon-till-fordon-kommunikation.
