Приспособленность автомобилей по расходу топлива к повышенным скоростям движения при низких температурах окружающего воздуха

На правах рукописи

УДК 629.113

ФЕДОРОВА ГАЛИНА СЕРГЕЕВНА

ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ АВТОМОБИЛЕЙ ПО РАСХОДУ ТОПЛИВА К ПОВЫШЕННЫМ СКОРОСТЯМ ДВИЖЕНИЯ
ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА

Специальность 05.22.10 — Эксплуатация автомобильного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Тюмень — 2006

Работа выполнена на кафедре «Эксплуатация автомобильного транспорта» Тюменского государственного нефтегазового университета.

Научный руководитель	доктор технических наук, профессор Резник Леонид Григорьевич
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Терехов Александр Сергеевич
	кандидат технических наук, доцент Васильев Валерий Иванович
Ведущая организация	Сибирская Государственная Автодорожная Академия (СибАДИ), г. Омск

Защита состоится «27» июня 2006 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212. 273. 04 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38, зал имени А.Н. Косухина

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан «__» мая 2006 г.

Телефон для справок (3452) 20-93-02.

Ученый секретарь диссертационного совета

Евтин П.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Для автомобильного транспорта, как одного из основных потребителей светлых нефтепродуктов, особенно важна проблема экономного расходования топлива.

Одним из путей решения этой проблемы является объективное нормирование расхода топлива, основанное на учете влияния различных эксплуатационных факторов на показатели топливной экономичности автомобилей. К числу таких факторов условий эксплуатации относятся повышенные скорости движения

В силу географических и других объективных особенностей, существенная часть автомобильного парка эксплуатируется при скоростях, соответствующих загородному режиму движения. При таких скоростях движения большая часть дополнительного расхода топлива связана с преодолением сил аэродинамического сопротивления. Эти силы определяются конструктивными особенностями автомобиля и температурой окружающего воздуха и значительно возрастают при ее отрицательных значениях, которые типичны для зимнего периода эксплуатации.

Действующая в настоящее время методика нормирования расхода топлива не достаточно полно учитывает влияние данных факторов на расход топлива и различный уровень приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения и низким температурам. Значения поправочных коэффициентов к норме представлены в виде предельных значений одинаковых для автомобилей различных марок и моделей.

Несмотря на большое количество работ по исследованию влияния скоростей движения автомобилей и аэродинамического сопротивления на изменение расхода топлива, закономерности этих процессов изучены недостаточно, как и совместное влияние повышенных скоростей движения и низкотемпературных условий эксплуатации.

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности исследований приспособленности автомобилей по расходу топлива к повышенным скоростям движения при низких температурах воздуха.

Данная работа выполнена в соответствии с Тематическим планом госбюджетных НИР ТюмГНГУ (рег. № 11-02-06).

Цель работы. Повышение эффективности автомобильного транспорта путем объективного нормирования расхода топлива на основе выявления закономерностей изменения показателей топливной экономичности автомобилей в зависимости от повышенных скоростей движения при низкой температуре окружающего воздуха.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является процесс изменения расхода топлива автомобиля в зависимости от повышенных скоростей движения при низких температурах воздуха, а предметом исследований — данный процесс применительно к ряду автомобилей конкретных марок и моделей.

Методологической основой исследования служит теория автомобилей, теория технической эксплуатации автомобилей, пространственно-временная концепция формирования качества автомобилей и эффективности их эксплуатации, системный анализ, теория вероятностей, математическая статистика.

Научная новизна:

• раскрыт механизм формирования расхода топлива автомобилями под влиянием повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха, основанный на принципах пространственно-временного подхода;
• предложен показатель суровости повышенных скоростей движения, приведенный к универсальной 12-ти балльной шкале, обеспечивающей возможность совместного учета различных по своей природе факторов, влияющих на расход топлива автомобиля;
• предложен показатель приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения по расходу топлива, представляющий собой отношение минимальных значений расхода топлива по скорости к его значению при максимально допускаемых скоростях движения;
• определены типичные интервалы суровости повышенных скоростей движения и типичные уровни приспособленности автомобилей к этому фактору по расходу топлива;
• получено уравнение, представляющее собой дробно-рациональную функцию, позволяющее аналитическим путем определять значения расхода топлива при заданной скорости для автомобилей разных марок и моделей;
• установлено существенное различие уровней приспособленности автомобилей разных марок и моделей к повышенным скоростям движения, свидетельствующее о необходимости дифференцированного корректирования норм расхода топлива;
• установлена закономерность влияния повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха на расход топлива автомобилями, представляющая собой аддитивную двухфакторную математическую модель приспособленности. Получены численные значения входящих в нее параметров, доказана адекватность этой модели;
• предложены пути практического использования результатов исследования, в том числе разработана Методика дифференцированного корректирования норм расхода топлива в зависимости от различных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха и различных уровней приспособленности автомобилей.

Практическая значимость. Внедрение разработанной Методики обеспечивает повышение эффективности работы автомобилей при движении за городом с повышенными скоростями при низких температурах окружающего воздуха за счет применения объективного дифференцированного нормирования расхода топлива. В результате внедрения дифференцированного корректирования норм расхода топлива экономическая эффективность может составить 7,9 руб. на 100 км пробега на один автомобиль в умеренно-суровых условий эксплуатации автомобилей и среднем уровне приспособленности к ним.

На защиту выносятся:

• механизм формирования расхода топлива автомобилями под влиянием повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха, основанный на принципах пространственно-временного подхода;
• показатель суровости повышенных скоростей движения, приведенный к универсальной 12-ти балльной шкале суровости;
• показатель приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения по расходу топлива;
• типичные уровни приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения по расходу топлива и типичные интервалы суровости условий эксплуатации;
• уравнение, позволяющее определять аналитическим путем значения расхода топлива при заданной скорости для автомобилей разных марок и моделей;
• двухфакторная математическая модель приспособленности, описывающая изменение расхода топлива в зависимости от повышенных скоростей движения автомобилей и низкой температуры окружающего воздуха;
• пути практического применения результатов исследования, в том числе Методика дифференцированного корректирования норм расхода топлива при повышенных скоростях движения автомобилей и низких температурах окружающего воздуха.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта» ТюмГНГУ (2002 — 2006 гг.), на международной научно-технической конференции «Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин» (г. Тюмень, 2006 г.), на всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (г. Екатеринбург, 2005 г., 2004 г.), на Международной научно-технический конференции «Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования» (г. Омск, 2004 г.), на научно-практической конференции «Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта» (г. Тюмень, 2004 г., 2003 г.), на III Международной научно-технической конференции «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» (г. Пенза, 2004 г.), на региональной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» (г. Тюмень, 2003 г.), на межвузовской научно-технической конференции «Инновации и эффективность производства» (г. Тюмень, 2002 г.).

Публикации. По результатам исследования опубликовано 13 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, списка литературы (93 наименований) и 5 приложений. Работа содержит 130 страниц основного текста, 21 таблицу, 22 иллюстраций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность работы, цель, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса.

Вопросу исследования влияния повышенных скоростей движения на расход топлива автомобилей посвящено большое количество работ, выполненных в НИИАТ, НАМИ, МАДИ, ТюмГНГУ и в других научно-исследовательских, учебных организациях и учреждениях. Анализ этих работ выявил следующие положения.

Повышенные скорости движения автомобилей существенно влияют на показатели топливной экономичности. Однако степень этого влияния, определяемая свойствами автомобилей, в ранее проведенных работах оценена не достаточно полно. Это объясняется отсутствием реализации пространственно-временного подхода применительно к оценке совместного влияния повышенных скоростей и низкой температуры окружающего воздуха на расход топлива автомобилями.

Оценка совместного влияния различных факторов условий эксплуатации на расход топлива автомобилями затруднена из-за их различной природы и отсутствия универсального количественного показателя суровости применительно к повышенным скоростям движения и низким температурам воздуха.

Для оценки степени влияния скоростного режима движения на расход топлива автомобилями может быть использован показатель приспособленности, который определяется объективными свойствами исследуемых автомобилей. Однако до настоящего времени такой показатель применительно к рассматриваемым условиям эксплуатации разработан не был.

При решении аналогичных задач было установлено, что автомобили различных марок и моделей имеют, как правило, различную приспособленность. Но применительно к данному предмету исследования работы по установлению уровня приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения не проводились.

В ранее выполненных работах закономерность изменения показателей топливной экономичности в зависимости от повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха изучена не достаточно. Ее выявление является необходимым условием объективного нормирования расхода топлива и его экономии.

Учитывая наличие минимального значения выходного параметра во всех типичных моделях приспособленности и большие затраты ресурсов при его экспериментальном определении для автомобилей различных марок и моделей, необходимо разработать аналитический путь его оценки.

На основе анализа ранее выполненных работ сформулированы следующие задачи исследования.

1. Раскрыть механизм формирования расхода топлива автомобилями под влиянием повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха, основанный на принципах пространственно-временного подхода.
2. Разработать показатель суровости повышенных скоростей движения, приведенный к универсальной шкале, которая обеспечивает возможность совместного учета различных по своей природе факторов, влияющих на расход топлива автомобилями.
3. Разработать показатель приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения по расходу топлива, отражающий величину его изменения в данных условиях эксплуатации.
4. Определить типичные интервалы суровости условий эксплуатации и типичные уровни приспособленности автомобилей к суровости повышенных скоростей движения.
5. Получить уравнение, позволяющее аналитическим путем определять значения расхода топлива при заданной скорости для автомобилей различных марок и моделей на основе технической документации.
6. Оценить уровни приспособленности автомобилей разных марок и моделей и произвести их сравнительный анализ.
7. Выявить закономерность влияния повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха на расход топлива с учетом показателя приспособленности автомобилей.
8. Разработать пути практического применения результатов исследования, в том числе Методику дифференцированного корректирования норм расхода топлива в зависимости от показателя суровости повышенных скоростей при низких температурах воздуха и уровня приспособленности автомобиля к этим условиям; оценить экономическую эффективность от внедрения полученных результатов.

Вторая глава посвящена аналитическим исследованиям. Описана общая методика аналитических и экспериментальных исследований.

На начальном этапе исследования на основе пространственно-временного подхода с целью раскрытия механизма формирования расхода топлива под влиянием повышенных скоростей движения при низкой температуре окружающего воздуха автомобилями была разработана схема (рис. 1).

Рис. 1. Схема формирования расхода топлива под влиянием повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха.

Из схемы, представленной на рисунке 1, видно, что расход топлива складывается из его номинального значения и дополнительного расхода, обусловленного отклонением условий эксплуатации от их стандартных значений. Приспособленность автомобилей к повышенным скоростям движения и низкой температуре воздуха определяет степень влияния этих факторов на изменение расхода топлива. Такая роль приспособленности, позволяющая раскрыть механизм формирования расхода топлива в суровых условиях эксплуатации, является реализацией пространственно-временного подхода.

Для совместного учета влияния различных по своей природе факторов, таких как повышенные скорости движения и температура окружающего воздуха, необходимо, чтобы показатели факторов условий эксплуатации были приведены к универсальной шкале. Она должна иметь ясный физический смысл, быть кратной числу типичных интервалов суровости, единицы измерения суровости должны быть безразмерными.

Разработанным требованиям отвечает универсальная 12-ти балльная шкала суровости проф. Л.Г. Резника, имеющая пределы значений индекса суровости h от hmin = 0 R до hmax = 12 R, где универсальная единица измерения суровости R = (hmax  hmin).

Величина hmin = 0 R характеризует отсутствие суровости, что соответствует скорости 60 км/ч. Начиная с этой скорости, называемой «переходной», преобладающее влияние на расход топлива оказывает аэродинамическое сопротивление. Величина hmax = 12 R характеризует максимальную суровость, которая в данном случае соответствует максимально допустимой скорости движения автомобилей, регламентируемой Правилами Дорожного Движения РФ и ГОСТом 2030690. Для легковых автомобилей она составляет 120 км/ч, а для грузовых и автобусов — 90 км/ч.

На основании указанных скоростных пределов и анализа принципов формирования шкалы R получено выражение для оценки индекса суровости hv в зависимости от скорости движения автомобиля V. Индекс суровости скорости в универсальных единицах суровости R определяется по формуле:

, (1)

Формула 1 преобразуется к виду:

1. для легковых автомобилей:

, (2)

2. для грузовых автомобилей:

, (3)

где

0,2 и 0,4

–

коэффициенты, Rч/км.

В соответствии с формулами 2 и 3, при движении со скоростью 60 км/ч индекс суровости будет равен 0 R. При движении с максимальной скоростью 120 км/ч или 90 км/ч значение индекса равно12 R.

Суровость условий эксплуатации в рассматриваемом случае складывается из суровости повышенных скоростей движения автомобилей и суровости низкотемпературных условий ht и в общем виде может быть представлена следующим образом:

Н = hv + ht. (4)

На основе анализа предыдущих исследований универсальная 12-ти балльная шкала суровости по скорости и по температуре делится на три типичных интервала: умеренно суровый — [0R …4R], суровый — (4R…8R], очень суровый — (8R…12R].

Типичность этих интервалов обусловлена тем, что их количество и размеры одинаковы для двух рассматриваемых факторов и, в принципе, могут быть распространены на любое их число. Количество интервалов (три) выбрано по аналогии с соответствующим ГОСТу числом зон холодного климата: умеренно-суровый, суровый, очень суровый.

Далее разрабатывались показатели приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения по расходу топлива. Эти показатели должны иметь ясный физический смысл, оцениваться количественно и быть удобными в применении.

В результате анализа скоростных характеристик автомобилей, а также на основании ГОСТ 20306 — 90, предлагается коэффициент приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения, который может быть представлен следующим образом:

(5)

где	q0v	—	минимальный расход топлива по скорости, л/100 км;
	q	—	расход топлива, соответствующий скорости 120 км/ч для легковых автомобилей и 90 км/ч для грузовых автомобилей и автобусов, л/100 км.

Значения коэффициента изменяются в интервале от 0 до 1, причем К = 0 соответствует наихудшей приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения по расходу топлива, а К = 1 — наилучшей. Указанные пределы носят теоретический характер. Фактические значения коэффициента приспособленности представлены в главе 4.

На следующем этапе исследований методом подстановки на основе зависимостей, принятых в теории автомобилей, получено уравнение, позволяющее аналитическим путем определить значения расхода топлива при различных скоростях движения:

(6)

где	А,В,С	—	параметры математической модели;
	T	—	температура окружающего воздуха, К.

Значения параметров математической модели А, В и С определяются по данным нормативно-технической документации.

Для придания модели 6 ясного физического смысла и возможности сравнительного анализа уровней приспособленности автомобилей различных марок и моделей соотношение 6 с использованием графо-аналитического метода приводится к виду 7 типичной квадратичной модели приспособленности:

q = q0v + Sv(V V0)2, (7)

где	Sv	—	параметр чувствительности автомобилей к повышенным скоростям движения по расходу топлива, л/[100км(км/ч)2].
	q0v	—	оптимальное (минимальное) значение расхода топлива при повышенных скоростях движения, л/100 км;
	V0	—	оптимальная скорость по расходу топлива, км/ч.

Уравнение 6 позволяет определить минимальные значения расхода топлива и его значения при определенной скорости движения для автомобилей различных марок и моделей по техническим характеристикам.

Исходя из типичных квадратичных моделей приспособленности, на основе графо-аналитического метода определены параметры чувствительности автомобилей к повышенным скоростям движения Sv по расходу топлива, которые отражают кривизну графика зависимости расхода топлива от скорости движения.

Численные значения параметров чувствительности для автомобилей разных марок и моделей определены в главе 4.

Основываясь на уравнениях 1, 7 и типичной квадратичной модели приспособленности автомобилей к низкой температуре воздуха по расходу топлива, закономерность совместного влияния повышенных скоростей движения и температуры окружающего воздуха на расход топлива автомобилей может быть описана двухфакторной аддитивной моделью приспособленности:

q = q0 + Sv[(5hv+60) – V0]2 + St[(288 5ht) – T0]2, (8)

Проведя анализ адекватности моделей на главных и смешанных эффектах, установлено, что с близкой степенью точности можно использовать обе модели. Поэтому, основываясь на простоте применения, используется модель на главных эффектах.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям. В данном разделе приводится план эксперимента, который включает описание экспериментального оборудования, контрольно-измерительных приборов, методики проведения испытаний, а также расчет погрешностей измерений.

Перед проведением экспериментальной части исследования, исходя из известной U-образной зависимости расхода топлива от скорости, выдвинута гипотеза о квадратичном виде модели приспособленности, описывающей зависимость расхода топлива от установившейся скорости движения автомобилей.

Испытания проводились на автомобилях распространенных марок и моделей с возможностью подключения к бортовому компьютеру через адаптер (устройство сопряжения) переносного компьютера типа Notebook: ВАЗ 21093, ВАЗ 2110, ВАЗ 2112, ВАЗ 2115, ГАЗ 3110, Hyundai Elantra.

Использовалось программное обеспечение диагностирования показателей качества, реализующее опрос штатных датчиков автомобиля в динамике. Использовалась информация датчиков массового расхода воздуха и скорости движения.

Методика проведения испытании соответствует ГОСТ Р 41.84–99 и ГОСТ 20306–90. Эксперимент проводился в стандартных условиях в интервале скоростей движения от 60 км/ч до 120 км/ч при температурах воздуха +15 0С, 0 0С, –15 0С и –30 0С. Контрольные замеры численных значений топливной экономичности проводились через каждые 10 км/ч.

Статистический анализ экспериментальных данных проводился с использованием программ «Microsoft Excel 2003» и «Statistica 6.0».

Четвертая глава посвящена результатам аналитических и экспериментальных исследований и их анализу.

Рис 2. Распределение частот значений коэффициента приспособленности к повышенным скоростям движения для легковых автомобилей.

Значения коэффициента приспособленности к повышенной скорости по расходу топлива найдены аналитическим путем с использованием формул 5 и 6 и значений расхода топлива, приведенных в нормативно-технической документации и соответствующих установившимся скоростям движения 120 км/ч (для легковых автомобилей) и 90 км/ч (для грузовых автомобилей). Анализ полученных значений коэффициента показал, что их распределение описывается нормальным законом (рис 2).

Как видно из рисунка 2 среднее значение коэффициента приспособленности равно 0,89, а доверительный интервал его значений соответствует 0,83 и 0,98 при уровне доверительной вероятности 0,997. Исходя из значений коэффициента приспособленности, автомобили распределены по трем уровням приспособленности путем использования правила «трех сигм» (табл. 1).

Таблица 1

Уровни приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения

Наименование уровня	Доверительный интервал	Марка и модель автомобиля
Высокий	от +3 до +	ВАЗ 2110, ВАЗ 2112, ГАЗ 3110, Hyundai Elantra
Средний	от + до	ВАЗ 2108, ВАЗ 21093, ВАЗ 2115, Chevrolet Niva
Низкий	от до 3	ВАЗ 2106, ВАЗ 21214, ВАЗ 1111«ОКА», УАЗ 31622

Из таблицы 1 видно, что получено три типичных уровня приспособленности. Распределение по уровням автомобилей различных марок и моделей объясняется их конструктивными особенностями.

Численные значения параметров чувствительности к повышенным скоростям движения по расходу топлива определены с использованием графо-аналитического метода, уравнений 6, 7 и представлены в таблице 2.

Функция распределения значений параметров чувствительности по отдельным маркам и моделям автомобилей соответствует нормальному распределению.

Значения параметра чувствительности для автомобилей различных марок и моделей изменяются в значительных пределах (различаются на порядок). При уровне доверительной вероятности  = 0,997 диапазон вариации Sv для легковых автомобилей составляет от 710-4 до 110-3, то есть разница между крайними значениями параметра чувствительности составляет 43 %, для грузовых автомобилей и автобусов — от 2810-4 до 510-3, и 78 % соответственно. Это доказывает необходимость дифференцированного корректирования норм расхода топлива с учетом различного уровня приспособленности автомобилей конкретных марок и моделей.

Таблица 2

Значения параметров математической модели 6 и 7

Параметры	Значения параметров для автомобилей
	ВАЗ 21093	ВАЗ 2110	ВАЗ 2112	ВАЗ 2115	ГАЗ 3110	Hyundai Elantra
St	0,00004	0,00003	0,00004	0,00003	0,00006	0,00004
Sv	0,0007	0,0009	0,0009	0,0007	0,0014	0,0008
А	4160250	5577259	4845199	4093120	8546499	4845199
В	1140	819	819	867	1101	819
С	11396	11396	11704	11396	11396	11704
Критерий Фишера	16,6	16,6	3,13	3,3	16,6	3,2
Уровень адекватности	0,95	0,91	0,94	0,85	0,93	0,89

Проведен корреляционно-регрессионный анализ результатов экспериментальных исследований, в частности представленных на рис. 3 (табл. 2).

Рис. 3. Зависимость расхода топлива автомобилей разных марок и моделей от скорости движения

Как видно из рисунка 3, автомобили различных марок и моделей
по-разному приспособлены к повышенным скоростям движения. Наихудшей приспособленностью обладает автомобиль ВАЗ 21093. Заметно различаются значения минимального расхода топлива по скорости. Для автомобиля ВАЗ 21093 оно составляет 5,4 л/100 км при скорости 75 км/ч, а для ВАЗ 2112 — 6,6 л/100 км при скорости 96 км/ч.

С доверительной вероятностью 0,95 подтверждена гипотеза о соответствии распределений значений расхода топлива при установившихся скоростях движения нормальному закону. Наличие влияния скорости движения на расход топлива автомобилей подтверждается величиной коэффициента корреляции (r > 0,7). Уровень адекватности математических моделей и численные значения их параметров определены с использованием регрессионного анализа (табл. 2).

Из таблицы 2 видно различие в значениях параметра чувствительности к повышенным скоростям и низкой температуре окружающего воздуха. Это различие весьма существенно, несмотря на то, что представленные автомобили относятся к высокому уровню приспособленности. Это еще раз свидетельствует о необходимости дифференцированного учета приспособленности автомобилей.

Была подтверждена гипотеза, выдвинутая в главе 2, о том, что совместное влияние повышенных скоростей движения и температуры воздуха описывается аддитивной двухфакторной квадратичной математической моделью приспособленности. Гипотеза подтверждена высокими значениями коэффициента множественной корреляции (r > 0,8) и коэффициента детерминации (R2 > 0,65).

В пятой главе разрабатываются пути практического применения результатов и оценивается их эффективность.

На основе анализа возможных путей реализации полученных результатов предлагаются следующие направления:

• разработка Методики дифференцированного корректирования норм расхода топлива в зависимости от повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха;
• разработка рекомендаций по использованию автомобилей наиболее приспособленных к конкретным условиям эксплуатации;
• определение условий эксплуатации для использования автомобилей с заданным уровнем приспособленности.

Из намеченных направлений наиболее эффективным является первый путь. Методика дифференцированного корректирования норм расхода топлива включает в себя сводную таблицу коэффициентов корректирования норм расхода топлива в зависимости от уровней приспособленности автомобилей и интервалов суровости условий эксплуатации (табл. 3), а также практические рекомендации по применению данных коэффициентов.

Таблица 3

Поправка к норме расхода топлива для легковых автомобилей с низким уровнем приспособленности

Интервалы суровости повышенных скоростей	Численные значения поправки по интервалам суровости низких температур, %
	Умеренно суровый	Суровый	Очень суровый
Умеренно суровый	-21	-19	-17
Суровый	-19	-15	-11
Очень суровый	-7	-2	4

Поправка определена для каждого уровня приспособленности автомобилей разных марок и моделей.

Разработка рекомендаций по использованию наиболее приспособленных автомобилей к конкретным условиям эксплуатации подразумевает сравнение автомобилей различных марок и моделей по уровню приспособленности с целью выбора наиболее конкурентоспособных для эксплуатации в заданных суровых условиях.

Определение условий эксплуатации для использования автомобилей с заданным уровнем приспособленности включает в себя анализ численных значений параметров математической модели влияния суровости условий эксплуатации на изменение расхода топлива.

Экономический эффект образуется за счет объективного дифференцированного нормирования расхода топлива по сравнению с действующими рекомендациями и может составить 7,9 руб./100 км (в ценах второго квартала 2006 г.) на один автомобиль со средним уровнем приспособленности в умеренно суровых условиях эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Решена научная и практическая задача повышения эффективности автомобильного транспорта путем объективного нормирования расхода топлива на основе выявления закономерностей изменения показателей топливной экономичности автомобилей в зависимости от повышенных скоростей движения и низкой температуры окружающего воздуха.
2. Раскрыт механизм формирования расхода топлива автомобилями под влиянием повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха, основанный на принципах пространственно-временного подхода, учитывающих различный уровень приспособленности автомобилей разных марок и моделей.
3. Разработан показатель суровости повышенных скоростей движения, приведенный к универсальной 12-ти балльной шкале, обеспечивающей возможность совместного учета различных по своей природе факторов, влияющих на расход топлива автомобилями. Его минимальное значение соответствует скорости 60 км/ч и по универсальной шкале суровости равен 0R, а максимальное — скорости 120 км/ч (легковые автомобили) и 90 км/ч (грузовые автомобили и автобусы), и равен 12R.
4. Разработан показатель приспособленности автомобилей к повышенным скоростям движения по расходу топлива К, представляющий собой отношение минимальных значений расхода топлива по скорости к его значению при максимально допускаемых скоростях движения. Он изменяется в пределах от 0 до 1, где К = 0 соответствует наихудшей приспособленности автомобилей, а К = 1 — наилучшей.
5. Определены типичные интервалы суровости повышенных скоростей движения: умеренно-суровый [0R…4R], суровый (4R…8R], очень суровый (8R…12R]; и типичные уровни приспособленности автомобилей к этому фактору по расходу топлива: низкий, средний, высокий.
6. Получено уравнение, позволяющее аналитическим путем определить значения расхода топлива при заданной скорости движения для автомобилей различных марок и моделей на основе технической документации.
7. Оценены уровни приспособленности автомобилей разных марок и моделей и произведен их сравнительный анализ. Для легковых автомобилей различие крайних значений параметра чувствительности достигает 43 % при уровне доверительной вероятности 0,997, для грузовых — 78 % при том же уровне доверительной вероятности, что свидетельствуете о необходимости дифференцированного корректирования норм расхода топлива.
8. Установлена закономерность влияния повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха на расход топлива автомобилями, представляющая собой аддитивную двухфакторную математическую модель приспособленности. Получены численные значения входящих в нее параметров, доказана адекватность этой модели.
9. Предложены пути практического использования результатов исследования, в том числе разработана Методика дифференцированного корректирования норм расхода топлива в зависимости от повышенных скоростей движения при низких температурах окружающего воздуха и различных уровней приспособленности автомобилей. Оценена экономическая эффективность от внедрения полученных результатов, которая может составить 7,9 руб./100 км (в ценах второго квартала 2006 г.) на один автомобиль при среднем уровне приспособленности автомобилей в умеренно суровых условиях эксплуатации.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Резник Л.Г., Федорова Г.С., Чистяков А.Н. Изменение показателей топливной экономичности автомобилей под влиянием режимов движения и низких температур окружающего воздуха / Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин: Доклады международной научно-технической конференции. — Тюмень: Феликс, 2006. — 179 — 187 с.
2. Резник Л.Г., Федорова Г.С., Чистяков А.Н.. Аналитическая и практическая задачи определения зависимости между расходом топлива и неравномерностью движения / Проблемы эксплуатации и обслуживания транспортно-технологических машин: Доклады международной научно-технической конференции. — Тюмень: Феликс, 2006. — 117 — 179 с.
3. Резник Л.Г., Чистяков А.Н., Федорова Г.С. Влияние режима движения автомобилей зимой на расход топлива / Вестник УМОРАТ. Вып. 5: Сб. науч. тр. / Отв. за выпуск В.В. Харин. Тюмень: ТюмГНГУ, 2005. — 135 — 138 с.
4. Федорова Г.С. Оценка параметра чувствительности автомобиля к скоростному режиму движения / Проблемы и достижения автотранспортного комплекса: Материалы 3-ей всероссийской научно-технической конференции. — Екатеринбург: Изд-во: Уральские Выставки, 2005. — 66 — 68 с.
5. Федорова Г.С. Дифференцированное корректирование норм расхода топлива в зависимости от показателя суровости скоростного режима и уровня приспособленности автомобиля к этому режиму / Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования: Материалы Международной научно-технический конференции. — Омск: Изд-во СибАДИ, 2004. — Книга 2. — 95 — 96 с.
6. Федорова Г.С. Факторы условий эксплуатации, влияющие на расход топлива автомобилей при скоростном режиме движения / Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования: Материалы Международной научно-технический конференции, посвященной 100-летию со дня рождения доктора технических наук, профессора К.А. Артемьева. — Омск: Изд-во СибАДИ, 2004. — Книга 2. — 93 — 95 с.
7. Федорова Г.С. Универсальный показатель суровости скоростного режима движения автомобиля / Нефть и газ. Новые технологии в системах транспорта: Материалы научно-практической конференции./Отв. редактор Ш.М. Мерданов. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2004. — 107 — 109 с.
8. Резник Л.Г., Федорова Г.С. Оценка приспособленности автомобилей к скоростному режиму движения по расходу топлива / Проблемы и достижения автотранспортного комплекса: Материалы научно-технической конференции — Екатеринбург: УПИ, 2004. — 30 — 32 с.
9. Резник Л.Г., Федорова Г.С. Корректирование норм расхода топлива при эксплуатации автомобилей в скоростном режиме движения / Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: Материалы III Международной научно-технической конференции 19-21 мая 2004 г. — Пенза: ПГУАС, 2004. — 65 — 68 с.
10. Дедюкин В.В., Федорова Г.С. Дифференцированный учет климатических условий эксплуатации при нормировании скоростей движения грузовых автомобилей / Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях: Материалы региональной научно-практической конференции / Отв. редактор Ш.М. Мерданов. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. —19 — 21 с.
11. Дедюкин В.В., Федорова Г.С. Дифференцированный учет климатических условий эксплуатации при нормировании скоростей движения городских автобусов / Нефть и газ Западной Сибири: Материалы международной научно-технической конференции Т.2. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. — 168 — 170 с.
12. Федорова Г.С. Недостатки действующей системы нормирования расхода топлива / Нефть и газ Западной Сибири: Материалы международной научно-технической конференции Т.2. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. — 170 — 172 с.
13. Федорова Г.С. Влияние скоростного режима движения на топливную экономичность автомобиля / Инновации и эффективность производства: Тез. докл. межвуз. науч. – техн. конф. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. — 181 — 183 с.

Подписано к печати Заказ № Формат 6084 1/16 Отпечатано на RISO GR 3750

Бум. писч. №1 Уч. – изд. л. 1 Усл. печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

625000, Тюмень, ул. Володарского, 38

Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»

625000, Тюмень, ул. Володарского, 38