Розробка математичної моделі визначення питомих витрат пального від впливу температури навколишнього середовища в режимі прогрівання двигуна в зимовий період

Залізняк, Вадим Олегович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8389
Full metadata record
DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Солтус , Анатолій Петрович	-
dc.contributor.author	Залізняк, Вадим Олегович	-
dc.date.accessioned	2026-03-14T15:58:32Z	-
dc.date.available	2026-03-14T15:58:32Z	-
dc.date.issued	2024	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8389	-
dc.description.abstract	Кваліфікаційна робота магістра на тему: «Розробка математичної моделі визначення питомих витрат пального від впливу температури навколишнього середовища в режимі прогрівання двигуна в зимовий період» містить 101 с., 53 рисунки, 49 формул, 16 таблиць, і 14 використаних джерел. Мета дослідження – визначення залежності питомих витрат пального від впливу температури навколишнього середовища для оптимізації режиму прогрівання двигунів автотранспортних засобів в зимовий період. Об’єкт дослідження – процес витрачання пального двигуном автомобіля при прогріванні його на різних режимах в умовах від’ємних температур. Предмет дослідження – закономірності витрачання пального в процесі прогрівання двигунів оснащеними системами розподіленого впорскування (На прикладі двигуна автомобіля ЗАЗ Lanos T 150 1,5i 16V) 1. Виявлено фактори та встановлені закономірності, що визначають витрату пального при прогріванні двигуна. 2. Розроблено математичні моделі, що описують вплив температури навколишнього середовища та навантаження на питому витрату пального при прогріванні двигуна в зимовий період. 3. Встановлено оптимальні режими прогрівання двигуна при різних температурах навколишнього середовища, і на основі імітаційної моделі, створено систему нормування витрат пального з урахуванням режимів використання автомобілів. При використанні комбінованого режиму прогрівання, за температури повітря в -25°С, економія в порівнянні з витратами на прогрівання на холостому ходу і в робочому режимі складає 4,84 грн і 2,18 грн відповідно.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.title	Розробка математичної моделі визначення питомих витрат пального від впливу температури навколишнього середовища в режимі прогрівання двигуна в зимовий період	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	274 Автомобільний транспорт (Автомобільний транспорт)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Залізняк В.О..pdf Restricted Access		2.22 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show simple item record
Extracted text
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
18006, м. Черкаси, бул. Шевченка, 460, тел./факс (0472) 71 00 92 
 
                                                         ЗАТВЕРДЖУЮ 
                                                                          зав. кафедри автомобілів та  
технологій їх експлуатації,  
професор 
                                                                          ______________ Л.А. Тарандушка 
                                                                          «___» __________________2024 р. 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
«Розробка математичної моделі визначення питомих витрат 
пального від впливу температури навколишнього середовища в 
режимі прогрівання двигуна в зимовий період»  
 
 
Керівник роботи:  
професор, д.т.н.                                              _______________               А.П. Солтус 
                  (посада)                                                                                                     (підпис)                                           (Ініціали, прізвище) 
 
Виконавець: 
студент 2 курсу, гр. мАВ-39                           
спеціальності 274 –   Автомобільний транспорт 
                                                                             _______________  ________В.О. Залізняк  
                                                                                                             (підпис)                     (Ініціали, прізвище) 
 
 
2024  
 
2 
РЕФЕРАТ 
 
Кваліфікаційна робота магістра на тему: «Розробка математичної моделі 
визначення питомих витрат пального від впливу температури навколишнього 
середовища в режимі прогрівання двигуна в зимовий період» містить 101 с., 53 
рисунки, 49 формул, 16 таблиць, і 14 використаних джерел.   
Мета дослідження – визначення залежності питомих витрат пального від впливу 
температури навколишнього середовища для оптимізації режиму прогрівання 
двигунів автотранспортних засобів в зимовий період. 
Об’єкт дослідження – процес витрачання пального двигуном автомобіля при 
прогріванні його на різних режимах в умовах від’ємних температур. 
Предмет дослідження – закономірності витрачання пального в процесі 
прогрівання двигунів оснащеними системами розподіленого впорскування (На 
прикладі двигуна автомобіля ЗАЗ Lanos T 150 1,5i 16V)  
1. Виявлено фактори та встановлені закономірності, що визначають витрату 
пального при прогріванні двигуна. 
2. Розроблено математичні моделі, що описують вплив температури 
навколишнього середовища та навантаження на питому витрату пального при 
прогріванні двигуна в зимовий період. 
3. Встановлено оптимальні режими прогрівання двигуна при різних 
температурах навколишнього середовища, і на основі імітаційної моделі, створено 
систему нормування витрат пального з урахуванням режимів використання 
автомобілів. 
При використанні комбінованого режиму прогрівання, за температури повітря в 
-25°С, економія в порівнянні з витратами на прогрівання на холостому ходу і в 
робочому режимі складає 4,84 грн і 2,18 грн відповідно. 
 
3 
Зміст 
 
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СТАНУ ПИТАННЯ ОПТИМІЗАЦІЇ РЕЖИМУ ПРОГРІВАННЯ 
ДВИГУНІВ АВТОТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ В ЗИМОВИЙ ПЕРІОД З МЕТОЮ 
ЗНИЖЕННЯ ВИТРАТ ПАЛЬНОГО .................................................................................. 7 
1.1 Аналіз факторів, що впливають на витрату пального ................................................ 7 
1.2 Залежність витрати пального від температури повітря ........................................... 10 
1.3 Особливості прогрівання автомобільних двигунів в зимовий період, обладнаних 
мікропроцесорними системами управління впорскуванням ......................................... 16 
1.4 Нормування витрат пального автомобілів за від’ємних температур 
навколишнього середовища .............................................................................................. 18 
1.6 Висновки і задачі дослідження для експериментальних досліджень ..................... 21 
1.5 Завдання для вирішення задачі оптимізації режиму прогрівання двигунів 
автотранспортних засобів в зимовий період з метою зниження витрат пального ...... 21 
РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ВИТРАЧАННЯ ПАЛЬНОГО
 .............................................................................................................................................. 22 
2.1 Загальна методика дослідження процесу витрачання пального при прогріванні 
двигуна за від’ємних температур навколишнього середовища .................................... 22 
2.2 Визначення елементів системи, її меж і зав’язків .................................................... 24 
2.3 Розробка імітаційної моделі системи, що досліджується ........................................ 33 
2.4 Формалізація взаємозв'язків між елементами системи, що вивчається ................. 35 
2.5 Формалізація взаємозв'язків системи, що вивчається з зовнішнім середовищем . 42 
2.6 Висновки і задачі дослідження для теоретичних досліджень ................................. 59 
РОЗДІЛ 3 МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕННЬ І АНАЛІЗ ЇХ 
РЕЗУЛЬТАТІВ .................................................................................................................... 61 
3.1 Методика експериментальних досліджень ................................................................ 61 
3.2 Інтерпретація результатів експериментальних досліджень взаємозв'язків системи 
з досліджуваними параметрами ........................................................................................ 68 
 
4 
3.3 Аналіз і перевірка адекватності отриманих моделей і значень їх параметрів ....... 86 
РОЗДІЛ 4 ПРАКТИЧНЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ ........... 89 
4.1 Вибір оптимального режиму прогрівання ................................................................. 89 
4.2 Організація імітації процесів прогрівання ................................................................. 92 
4.3 Методика диференційованого нормування витрат пального .................................. 93 
4.4 Впровадження результатів в автотранспортному підприємстві ............................. 94 
4.5 Економічний ефект ...................................................................................................... 95 
Список використаних джерел ......................................................................................... 101 
 
 
  
 
5 
ВСТУП 
 
У сучасному світі, автомобільний транспорт є ключовим серед усіх інших видів 
транспорту. Його доступність є причиною постійного збільшення автомобільних 
власників. Так як збільшується кількість автомобілів, що експлуатуються в зимовий 
період, виникає все більша кількість проблем, одна з яких – прогрівання холодного 
двигуна після тривалого простою автомобіля в зимовий період. Дана проблема 
призводить до збільшених витрат пального. 
При наявності тривалих стоянок і простоїв в зимовий період, раціональне 
використання пального може бути досягнуто шляхом оптимізації режимів 
прогрівання двигуна і вдосконалення системи нормування витрат пального.  
Так як в даний час в Україні відбувається все швидше поширення використання 
сучасних систем впорскування з мікропроцесорним управлінням, а економічні та 
технологічні показники прогріву таких двигунів визначаються досконалістю 
алгоритмів і програм, закладених в електронний блок керування двигуном, 
дослідження процесу прогрівання двигуна з такими системами після тривалої 
стоянки автомобілів в зимовий період а також вдосконалення діючої системи 
нормування витрат пального з урахуванням тривалості та кількості стоянок при 
від’ємних температурах повітря є досить актуальними. 
Мета дослідження - визначення залежності питомих витрат пального від 
впливу температури навколишнього середовища для оптимізації режиму 
прогрівання двигунів автотранспортних засобів в зимовий період. 
Об’єкт дослідження – процес витрачання пального двигуном автомобіля при 
прогріванні його на різних режимах в умовах від’ємних температур. 
Предмет дослідження – закономірності витрачання пального в процесі 
прогрівання двигунів оснащеними системами розподіленого впорскування (На 
прикладі двигуна автомобіля ЗАЗ Lanos T 150 1,5i 16V)  
Наукова новизна: 
 
6 
1. Виявлено фактори та встановлені закономірності, що визначають витрату 
пального при прогріванні двигуна. 
2. Розроблено математичні моделі, що описують вплив температури 
навколишнього середовища та навантаження на питому витрату пального при 
прогріванні двигуна в зимовий період. 
3. Встановлено оптимальні режими прогрівання двигуна при різних 
температурах навколишнього середовища, і на основі імітаційної моделі, створено 
систему нормування витрат пального з урахуванням режимів використання 
автомобілів. 
Практична цінність роботи. Використовуючи оптимізований режим 
прогрівання автомобіля за запропонованою системою нормування витрат пального з 
урахуванням кількості, тривалості зупинок в зимовий період, заощадження в 
порівнянні з діючою системою становить 7,7% пального при експлуатації 
автомобілів в режимі «таксі» і 4,35% при експлуатації автомобілів в режимі 
«службовий»; а в порівнянні з диференційованою системою - 27,9% в першому 
випадку і 25,9% - у другому випадку. 
 
 
7 
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ СТАНУ ПИТАННЯ ОПТИМІЗАЦІЇ РЕЖИМУ ПРОГРІВАННЯ 
ДВИГУНІВ АВТОТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ В ЗИМОВИЙ ПЕРІОД З МЕТОЮ 
ЗНИЖЕННЯ ВИТРАТ ПАЛЬНОГО 
 
1.1 Аналіз факторів, що впливають на витрату пального 
 
Паливною економічністю називають властивість автомобіля витрачати певну 
кількість пального на одиницю виконаної транспортної роботи [1]. Паливна 
економічність визначається витратою пального, яка залежить від наступних 
чинників [1]:  
1. Організаційно-технологічних: 
- швидкість руху;  
- коефіцієнт використання пробігу автомобіля;  
- кваліфікація водія;  
- відповідність застосовуваних паливо-мастильних матеріалів до моделі 
автомобіля.  
- якість технічного обслуговування і ремонту.  
2. Технічних: 
- конструкція, дизайн автомобіля і його агрегатів.  
- наявність приладів, що сприяють зниженню витрат пального; до них можна 
віднести блок електронного запалювання, муфти відключення вентилятора, 
турбонаддув, оптичні індикатори якості суміші, системи покращення фільтрації 
мастила, і прилади обмеження максимальної швидкості руху. 
- технічний стан системи охолодження; системи живлення; циліндро-поршневої 
групи; газорозподільного механізму; автомобільних шин; агрегатів трансмісії.  
3. Категорії умов експлуатації.  
 
 
8 
Сумарну витрату пального можна представити у вигляді рівняння паливного 
балансу (1.1) 
 
����Σ = �������� + ��������тр + �������� + �������� + �������� + ����дв      (1.1) 
 
де  ��������- витрата пального на подолання опору коченню; 
��������тр  - витрата пального на подолання механічних втрат в трансмісії; 
�������� - витрата пального на подолання підйомів і спусків; 
�������� - витрата пального на подолання сил інерції автомобіля; 
�������� - витрата пального на подолання аеродинамічного опору; 
����дв - витрата пального на подолання теплових, механічних і насосних втрат в 
двигуні. 
 
Приклад паливного балансу представлено на рис. 1.1 [1]. 
 
Рисунок 1.1 - Паливний баланс легкового автомобіля. 
 
На опір коченню впливають такі фактори як стан і конструкція дорожнього 
покриття; погодні умови; маса автомобіля; категорія дороги; тиск повітря в шинах, 
конструкція та рівень їх зносу. 
 
9 
Механічні втрати в трансмісії залежать від конструкції головної передачі, 
технічного стану трансмісії, кваліфікації водія, та температури навколишнього 
середовища. 
Витрата пального на подолання сил інерції автомобіля залежить від таких 
факторів як маса автомобіля, режим розгону, уповільнення; кількість зупинок (від 
збільшення їх кількості зростає витрата пального, через втрати потужності на 
гальмування і подальший розгін); та інтенсивність транспортного потоку. При 
збільшенні числа зупинок витрата пального зростає, тому що витрачається додаткова 
потужність на гальмування автомобіля до повної зупинки, на рушання його з місця і 
на наступний розгін [2]. Рівномірний рух характеризується витратою пального в 1,35 
– 1,45 рази меншою ніж при русі з зупинками. [3]. 
Витрата пального на подолання аеродинамічного опору залежить від 
конструктивних особливостей кузова автомобіля (розміри та форма), природних 
умов, швидкості руху.  
Витрата пального на подолання підйомів залежить від таких факторів як 
величина ухилів, наявність нерівностей, і кут повздовжнього профілю. 
Механічні та теплові втрати в двигуні. Так як двигун є безпосереднім 
споживачем пального, на нього припадає значна частка витрат. Некоректно 
відрегульована система живлення може привести до збільшення витрат пального до 
20%. Щонайменше 32% енергії втрачається з відпрацьованими газами [3]. Значну 
роль відіграють види використовуваного пального та мастила, працездатність систем 
двигуна, конструкція двигуна і його технічного стан та режим його роботи, і 
температура навколишнього середовища. 
Механічні та теплові втрати в двигуні становлять для вантажних автомобілів 
щонайменше 39%, а для легкових - 59% [2]. Відповідно, можна відзначити, що 
температура навколишнього середовища в значній мірі впливає на всі складові 
балансу.  
 
 
10 
1.2 Залежність витрати пального від температури повітря  
 
Холодний пуск означає запуск двигуна, температура агрегатів, механізмів і 
вузлів якого являється рівною температурі зовнішнього середовища, в умовах 
низьких температур. У зимовий час, з падінням температур до -25 ° С і нижче 
погіршується працездатність автомобілів, в результаті чого, виникають відмови [4]. 
Процес охолодження агрегатів і механізмів автомобіля описується 
експоненціальною залежністю [4]: 
 
t(τ) = (tн-tпов)exp (-mτ) + tпов,      (1.2) 
 
де  tн - початкова температура агрегата, вузла автомобіля, °С 
t(τ) - кінцева температура агрегата, вузла автомобіля, °С 
tпов - температура навколишнього середовища, °С 
m, τ - темп і тривалість охолодження, год. 
Витрата пального q є адаптивним параметром, а температура повітря t 
змінюється в широкому діапазоні. Залежність між ними має вид параболи, тобто є 
квадратичною моделлю (1.3). Згідно рис. 1.2 видно, що в зі зниженням температури 
навколишнього середовища, суттєво збільшується витрата пального.  
 
q = qo + S(t - to)2,        (1.3) 
 
де  qo – витрата пального при оптимальній температурі повітря, л/100 км.; 
S – параметр чутливості до зміни температури повітря; 
to – оптимальна температура повітря, (що відповідає мінімальній витраті 
пального), °С 
 
 
11 
Так як дана робота пов'язана з режимами прогрівання двигуна взимку, що 
призводить до зносу, додаткових витрат праці, часу і паливних ресурсів, то увага 
акцентується на факторах, що впливають на витрату пального під час прогрівання 
двигуна в даних умовах. 
 
 
Рисунок 1.2 - Залежність витрати пального від температури повітря [6] 
 
Прогрівання – це рівномірне доведення теплового стану агрегатів і вузлів 
автомобіля до робочої температури після запуску двигуна для оптимальної його 
роботи. Процес зміни витрати пального при прогріванні описується 
експоненціальною залежністю [4]: 
 
G(τ) = (Gн - Gy)exp(-mτ) + G(ty),     (1.4) 
 
де  Gн - година витрата пального на початку прогрівання, кг/год; 
Gy - година витрата пального при сталому тепловому стані, кг/год. 
Пробіг легкового автомобіля, прогрітого до оптимальної температури, на 1 літр 
пального становить 7,2 км. За температури в 30 °С пробіг знижується до 5,9 км/л. 
При цьому, холодний двигун матиме середній пробіг в 4,7 км/л [3]. Час прогрівання 
трансмісії в середньому становить 30 - 50 хв., що еквівалентно 20 - 30 км пробігу, 
опір коченню шин стабілізується через 15-20 хв. рис. 1.3 [4]. 
 
 
12 
 
Рисунок 1.3 - Зміна витрати пального в процесі прогрівання шин в русі зі 
швидкістю 50 км / год [8]. 
 
Залежність годинної витрати пального від температури повітря, оливи, пального 
при прогріванні двигуна на холостому ході представлена на рис. 1.4 [4]. 
 
Рисунок 1.4 - Вплив температури 2 - води, 3 - оливи, 4 - повітря, 5 -пального на 
1 – витрату пального [4]. 
Прогрівання двигуна проходить в 3 етапи: робота двигуна на холостому ході (до 
моменту коли температура оливи в картері буде щонайменше 11 оС); робота двигуна 
на збільшених обертах і доведення температури охолоджуючої рідини до 30-40 оС; 
прогрівання до робочих температур при незначному навантаженні в русі.  
 
13 
За низьких температур навколишнього середовища, після тривалого простою 
автомобілів на відкритих стоянках, збільшується витрата пального через зменшення 
температури охолоджуючої рідини, через більшу тривалість протікання процесу 
згоряння при низьких пускових частотах обертання колінчастого вала [5]. 
Падіння температури охолоджуючої рідини до 30 °С призводить до затримки 
займання пального і зниження потужності двигуна. В дизельних двигунах, витрата 
пального збільшується на 7 - 8%, в той час як в бензинових двигунах на 15 - 20% [5].  
Зростання відносних насосних і теплових втрат, зміна процесів 
сумішоутворення, при низьких значеннях вказаних вище температур при низькій 
частоті обертання колінчастого валу на холостому ході обумовлюють збільшення 
питомої витрати пального [6]. Одним з факторів погіршення процесів 
сумішоутворення є характеристики пускових властивостей бензину таких як 
густина, фракційний склад, в'язкість, коефіцієнт поверхневого натягу і тиск 
насичених парів. Для полегшення запуску та економічної експлуатації бензинових 
двигунів взимку, бензин повинен відповідати таким вимогам як: висока 
випаровуваність, для поліпшення сумішоутворення; здатність пального, завдяки 
октановому числу протистояти детонації; встановлений вміст ароматичних 
вуглеводнів; стійкість до смолоутворень для уникнення зависань клапанів [6]. 
При зниженні температури від +40 ° С до -10 °С в'язкість бензину збільшується 
на 76%, а густина - на 6% рис. 1.5 [7], отже погіршуються умови сумішоутворення і 
суміш в двигун надходить холодною і збідненою, тобто не забезпечується повне 
інтенсивне згоряння пального, через неоптимальність складу і звуження меж 
займистості. 
 
 
14 
 
Рисунок 1.5 - Залежність кінематичної в'язкості ряд 1 і густини ряд 2 бензину 
від температури [5] 
 
Повне згоряння пального (без залишку надмірного повітря) [5] забезпечується 
при стехіометричному складі суміші (α= 1). Коефіцієнт надлишку повітря – більше 
одиниці (α> 1) спостерігається у момент запуску двигуна, що свідчить про осідання 
пального на холодних стінках і циліндрах двигуна або впускного трубопроводу. 
Пальне розпилюється внаслідок кінетичної енергії потоку повітря в дифузорі, 
але при негативних температурах повітря спостерігаються випадки його обмерзання, 
а потім і осі дросельної заслінки [5]. Як результат, пальне згорає неповністю, що 
призводить до збільшення витрати пального до 20-30% [7]. На початку прогрівання, 
коли температура вузлів і агрегатів відповідає температурі навколишнього 
середовища, під час прокручування КВ і до моменту спалаху в циліндрах, у 
впускному трубопроводі накопичується значна кількість рідкого випаруваного 
бензину, що змиває оливу з його стінок, викликаючи перевитрати пального і 
підвищений знос двигуна [7]. Утворення крапель в результаті надходження поганого 
випаруваного бензину, ускладнює запалювання пальної суміші.  
Трансмісія. 
Як відомо, температура заднього моста автомобіля при зберіганні на відкритій 
стоянці може досягати температури повітря. Збільшення в'язкості трансмісійної 
оливи при прогріванні автомобіля за низьких температур навколишнього 
середовища суттєво впливає на витрату пального. Вплив температури мостів 
автомобіля, коробки переміни передач (КПП), та роздавальної коробки на витрату 
 
15 
пального показано на рис. 1.6. При низьких температурах навколишнього 
середовища, величина опору трансмісії в момент рушання автомобіля з місця 
перевищує силу опору при русі зі швидкістю 4-5 км/год так як в цей момент олива 
проявляє свої пружньо-пластичні властивості [8]. Для вантажних автомобілів, це 
може привести до збільшення витрат пального на 6-7%.  
 
Рисунок 1.6 - Залежність витрати пального від температури: 
1 - під капотом; 2 - заднього моста; 3 - КПП; 4 - роздавальної коробки; 5 - 
переднього моста; 6 - витрата пального [6]. 
 
Охолодження шин до низьких температурах навколишнього середовища 
збільшує опір коченню, що в свою чергу призводить до збільшення витрат пального. 
Залежність витрат пального від часу в русі при різних початкових температурах 
навколишнього середовища показана на рис 1.7. 
 
 
16 
 
Рисунок 1.7 - Вплив теплового стану шин на витрата пального: 1 - tп1 = -33 °С;  
2 - tп2 = -25 ° С; 3 - tп3 = -20 ° С; 4 - tп4 = -12 ° С; 5 - tп5 = -5 ° С [8], 
Відповідно, зі зниженням від’ємних температур навколишнього середовища, 
витрати пального під час прогрівання теж збільшуються. Беручи до уваги той факт, 
що середній час зберігання автомобіля на відкритих стоянках взимку становить 8 
годин, витрати пального на прогрівання будуть суттєві. Також, беручи до уваги 
період експлуатації автотранспорту в зимовий період, і щорічне збільшення 
пасажироперевезень і відповідно автопарку, питання зниження витрат пального 
являється ключовим. 
Відповідно, необхідно підібрати оптимальний режим прогрівання двигуна 
автомобіля після тривалого його простою на відкритих стоянках взимку. 
 
1.3 Особливості прогрівання автомобільних двигунів в зимовий період, 
обладнаних мікропроцесорними системами управління впорскуванням 
 
Мікропроцесорні системи управління впорскуванням всіх типів підтримують 
такі режими роботи: Пуск двигуна, продувка двигуна, режим відкритого циклу, 
режим замкненого циклу, режим прискорення, збагачення паливної суміші, режим 
коригування напруги акумуляторної батареї, режим відключення подачі пального. 
 
17 
Пуск двигуна. Блок керування двигуном враховує дані з датчиків, визначаючи 
оптимальне співвідношення повітря/пальне для пуску. 
Продувка двигуна. В разі наявності надмірної кількості пальної суміші в 
двигуні, блок керування двигуном не подає імпульси на форсунку, що видаляє 
надлишок пальної суміші до моменту коли оберти двигуна не перевищать 500 об/хв. 
Режим відкритого циклу. На режимі відкритого циклу розрахункова тривалість 
імпульсу може давати таке співвідношення повітря/пальне що не відповідає 
відношенню 14,7: 1, що є доцільним для збагачення суміші холодного двигуна. Після 
того як сигнал датчика концентрації кисню показує, що він достатньо прогрівся, 
температура охолоджуючої рідини не перевищує 31°С, а двигун пропрацював до 
5хв, блок управління переходить у режим замкненого циклу. 
Режим замкненого циклу. На цьому режимі, блок керування двигуном на основі 
інформації отриманої з датчиків підтримує точне співвідношення повітря/пальне 
14,6 .., 14,7: 1. 
Режим прискорення. Блок керування двигуном відслідковує раптову зміну 
дроселю і витрат повітря, і збільшує подачу пального збільшуючи тривалість 
імпульсу на форсунки.  
В проміжках між синхронними імпульсами, блок управління може додавати 
асинхронні імпульси на форсунки при збільшенні потреби в паливі. 
Збагачення паливної суміші. Блок керування двигуном використовує 
інформацію про положення дросельної заслінки для визначення моментів, в які 
необхідна максимальна потужність двигуна, і збагачує суміш, змінюючи її на 
відношення 12:1. 
Режим коригування напруги акумуляторної батареї. Форсунки системи 
впорскування відкриваються повільніше, якщо значення напруги в акумуляторній 
батареї знижується. Компенсація даного недоліку відбувається за рахунок 
збільшення тривалості імпульсів на форсунки і оберти х.х.  
 
18 
Режим відключення подачі пального. При вимкненому запалюванні, для 
унеможливлення самозаймання, пальне не впорскується в циліндри. Пальне не 
впорскується форсунками при вимкненому запаленні, щоб не відбувалося 
самозаймання пального в циліндрах. Так як раціональність і ефективність 
використання пального значною мірою залежить від досконалості його нормування, 
забезпечення економії пального можна досягти, розробивши диференційовані норми 
його витрати. 
 
1.4 Нормування витрат пального автомобілів за від’ємних температур 
навколишнього середовища 
 
Всі автотранспортні засоби в залежності від характеру виконуваної роботи 
можна розділити на дві основні групи: 
- автомобілі загального призначення; 
- спеціальні та спеціалізовані автомобілі. [8] 
Для автомобілів загального призначення встановлені наступні види норм: 
- базова норма Hs на 100 км пробігу; 
- норма Hw на 100 тонно-кілометрів (т км) транспортної роботи; 
- норма Нz на їздку з вантажем. 
Згідно з чинною методикою, визначення базової витрати пального для кожної 
марки автомобіля проводиться за допомогою моделюючих комп'ютерних програм, 
заснованих на моделюванні руху АТЗ по типізованим маршрутам. Отримане 
значення базової норми приймається в якості тимчасової норми витрати пального 
для даного типу автомобіля. Облік факторів що визначають відсоткове збільшення 
або зниження значення норми витрати пального (кліматичні, дорожньо-транспортні, 
експлуатаційні) проводиться за допомогою поправочного коефіцієнта (Д) [8]. 
Відповідно до мети роботи, інтерес представляють поправочні коефіцієнти 
діючої методики, що враховують кліматичні умови і стоянки в зимовий період. В 
 
19 
результаті вивчення діючих норм встановлено, що кількість місяців дії зимових 
коефіцієнтів в Черкаській області – 5-6, а відсоткове збільшення норми витрат 
пального в цей період - 13%.  
Облік стоянок проводиться таким чином «... при простоях і прогріванні 
автомобілів ... встановлюється нормативні витрати пального з розрахунку одна 
година простою відповідає 10 км пробігу автомобіля» [8]. 
Для легкових автомобілів нормативні витрати пального розраховуються за 
рівнянням [8]: 
 
Qн= 0,01∙ Hs ∙ S ∙ (1 + 0,01∙ Д),     (1.5) 
 
де  Qн – нормативна витрата пального, л; 
 Hs - базова лінійна норма на пробіг автомобіля, л / 100 км; 
 S - пробіг автомобіля, км; 
 Д - поправочний коефіцієнт. 
З рівняння (1.5) випливає, що в основі діючої системи нормування лежить 
можливість зміни базової лінійної норми за допомогою поправочного коефіцієнта, 
що враховує умови експлуатації автомобіля. Даний коефіцієнт збільшує або зменшує 
витрати пального. Встановлено, що витрата пального в зимовий час збільшується 
через зниження температури двигуна, агрегатів трансмісії, шин і тому наводяться 
коефіцієнти збільшення витрати пального, які пропонується використовувати в 
якості зимових надбавок до норм [8]. 
Пропонується для автотранспортних засобів, що здійснюють зупинки на лінії, 
при нормуванні витрати пального враховувати роботу в режимі холостого ходу. 
Встановлюються норми часу (τ  хх
о  = σххТ) у вигляді частки від загальної тривалості 
роботи автомобіля і визначається значення витрати пального (Qt) за час усіх 
зупинок: [8] 
 
 
20 
Qt = (Gxx/ ρm) ∙ σхх ∙ T = Ht ∙ T,     (1.6) 
 
де  σхх - частка загального часу роботи двигуна на холостому ході на зупинках; 
Ht - норма витрати пального в режимі холостого ходу двигуна за 1 годину роботи 
автомобіля. 
Нормування витрат пального розглядається з точки зору нормування ККД 
автомобіля. В даному підході за основу береться мінімальне значення питомої 
ефективної витрати пального двигуна (��������������������) - У цьому випадку величина 
нормованого ККД автомобіля визначається таким чином: [8]: 
 
���� = ����тр                                                  (1.7) 
����∙��������������������
 
де  ���� – питома теплота згоряння; 
����тр - ККД трансмісії; 
�������������������� - мінімальне значення питомої ефективної витрати пального двигуна. 
Значний вплив на експлуатаційну витрату пального мають такі фактори як 
середньозважений коефіцієнт опору дороги; середня швидкість руху; температура 
навколишнього середовища; фактор обтічності повітря; повна маса автомобіля; 
базова витрата пального; висота над рівнем моря; складність маршруту [8]. При 
цьому базова норма визначається відповідно до державних стандартів в базових 
умовах, дотримання яких в реальності - складно і практично неможливо. Таким 
чином, існуючі норми витрати пального визначають надбавки до лінійних норм і 
мають граничні значення. Нормування витрати пального в реальних умовах 
експлуатації автомобілів повинно бути диференційованим, необхідний облік наявної 
температури навколишнього середовища; рівня пристосованості автомобілів різних 
марок і моделей до таких умов; тривалості та кількості зупинок автомобілів 
 
21 
протягом зміни (в залежності від характеру роботи автомобілів). В іншому випадку 
буде мати місце, як перевитрата пального, так і його нестача. 
 
1.6 Висновки і задачі дослідження для експериментальних досліджень 
 
В результаті проведеного аналізу можна зробити наступні висновки. 
1. Задача заощадження паливно-енергетичних ресурсів в період збільшення 
автомобільного парку і переходу до ринкових відносин досить актуальна. 
2. На витрату пального при прогріванні двигуна впливає безліч факторів, 
частина яких є некерованими, багато факторів мають взаємозалежний вплив. 
3. Системи електронного управління двигуном під час прогрівання працюють в 
режимі відкритого циклу, без урахування стехіометричного складу суміші. 
4. Процес прогрівання двигуна з електронним управлінням уприскуванням 
теоретично недостатньо вивчений. 
5. Діюча методика нормування витрат пального не враховує в повній мірі 
особливостей експлуатації легкових автомобілів в зимовий період, а саме, кількості і 
тривалості їх стоянок на відкритому повітрі. 
 
1.5 Завдання для вирішення задачі оптимізації режиму прогрівання двигунів 
автотранспортних засобів в зимовий період з метою зниження витрат пального  
 
1. Виявлення факторів, що впливають на витрату пального і інтенсивність 
прогрівання двигуна з розподіленим впорскуванням. 
2. Встановлення закономірностей впливу факторів на витрату пального і 
інтенсивність прогрівання двигуна. 
3. Розробка математичних закономірностей і імітаційних моделей процесу 
витрати пального двигуном при прогріванні в русі, на холостому ході і рекомендації 
для оцінки ефективності отриманих результатів і їх практичного використання. 
 
22 
РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ВИТРАЧАННЯ ПАЛЬНОГО 
 
2.1 Загальна методика дослідження процесу витрачання пального при 
прогріванні двигуна за від’ємних температур навколишнього середовища 
 
Аналіз існуючих робіт дозволив зробити висновок про відсутність 
раціонального способу прогрівання автотранспортної техніки, а також методики 
нормування витрат пального. 
Метою даного дослідження є підвищення паливної економічності автомобілів в 
зимовий період шляхом вибору режиму прогрівання і вдосконалення методики 
нормування витрат пального з урахуванням тривалості стоянок з непрацюючим 
двигуном та їх кількості. 
В основу загальної методики досліджень (рис. 2.1) покладений системний 
підхід, відповідно до якого, встановлені межі досліджуваної системи, її елементи, а 
також закономірності зміни витрати пального, розроблено математичні моделі 
процесу використання пального під час прогрівання холодного двигуна. 
Відповідно до загальної методики досліджень визначено завдання, які 
необхідно вирішити за допомогою теоретичних досліджень. 
1. Визначити досліджувану систему та її цілі. 
2. Структурувати систему. 
3. Визначити властивості елементів системи і взаємозв’язки між ними. 
4. Описати взаємозв'язки і властивості. 
5. Розробити абстрактну модель системи. 
6. Підготувати алгоритм імітації досліджуваного процесу. 
 
23 
 
 
 Ціль дослідження 
 Аналіз стану питання 
 
 
Аналіз дослідів впливу факторів умов Аналіз теплової підготовки автомобіля в 
 експлуатації на процес прогрівання умовах низьких температур навколишнього 
 автомобільних двигунів середовища 
 
 Задачі дослідження 
 
 Теоретичні дослідження Експериментальні 
 
Ви значення цілей і меж системи, що вивчається Підготовка технічної бази і планування 
 експерименту 
 
 Декомпозиція системи 
Підготовка експериментальних даних  по 
 режимам роботи ДВЗ і витраті пального в 
 Визначення властивостей елементів системи і процесі прогрівання 
 характеру взаємозв’язків між ними 
 Перевірка математичних моделей на 
адекватність описання ними взаємодій і 
 Визначення взаємозв’язків системи з зовнішнім властивостей прогрівання 
 середовищем 
 Імітаційний експеримент 
 Формальний опис взаємозв’язків і властивостей 
 Відладка імітаційної моделі 
 Розробка імітаційної моделі системи 
 Наповнення бази даних моделі 
 Коригування імітаційної моделі 
Моделювання процесів прогрівання 
 
 Моделювання процесів прогрівання у 
відповідності до плану 
 
 Аналіз результатів досліджень, розробка методики 
практичного застосування, і оцінка ефективності 
 
Рисунок 2.1- Загальна методика досліджень 
 
 
 
24 
2.2 Визначення елементів системи, її меж і зав’язків 
 
В якості методологічної основи дослідження для вирішення поставлених 
завдань використовується системний підхід. Відповідно до визначення, система 
являє собою сукупність взаємопов'язаних елементів, що взаємодіють між собою для 
досягнення поставленої мети. Тому необхідно визначити елементи системи і 
зв'язками між ними. 
Критерієм ефективного функціонування об'єкта дослідження, а саме - процесу 
витрачання паливно-енергетичних ресурсів при прогріванні двигуна - є мінімальна 
витрата пального, яка, виходячи з аналізу існуючих робіт, залежить від температури 
повітря (tпов), часу прогрівання (τ), режиму роботи (nе), при прогріванні в русі і від 
навантаження (φ), та температури двигуна (tдв). Відповідно, цільова функція приймає 
наступний вигляд: 
 
Q(tпов, τ, ne, φ, tдв)→min      (2.1) 
 
До елементів досліджуваної системи відносять час; температуру навколишнього 
середовища, температуру двигуна; навантаження; режим роботи двигуна, витрату 
пального. До факторів системи відносяться кліматичний (температура 
навколишнього середовища; тривалість сезону; швидкість і напрям вітру; 
атмосферний тиск; вологість і щільність повітря; опади.) і людський. 
Від людського фактору можуть залежати такі показники: наявність або 
відсутність засобів, що полегшують пуск; ступінь відкриття повітряної заслінки, яка 
визначає масову витрату повітря і число обертів колінчастого вала двигуна; якість 
заправленого пального; сорт мастила; технічний стан автомобіля в цілому і його 
агрегатів; час пуску і прогрівання; правильність обраної передачі; підтримання 
оптимального теплового режиму; та вміле керування. 
 
25 
У даній роботі функціонування системи характеризується тепловим станом 
двигуна, трансмісії і шин. 
Зі зниженням температури повітря, зменшується температура охолоджуючої 
рідини і оливи в системі охолодження і системі змащення автомобіля поставленого 
на відкриту стоянку взимку. Також, охолоджуються мости, трансмісійна олива, і 
шини автомобіля.  
Тривале зберігання зумовлює зростання опору прокручування колінчастого вала 
що є причиною малої частоти обертання при зниженні температури оливи, яка 
залежить від температури охолоджуючої рідини; її зниження підвищує в'язкість 
оливи зумовлюючи великі втрати на тертя між поверхнею циліндрів і поршнів з 
кільцями. 
Під час прогрівання в умовах низьких температур погіршуються пускові 
властивості бензину, погіршується якість розпилювання, а суміш стає збідненою. 
Зниження температури всмоктуваного повітря призводить до зниження 
температури стінок циліндрів, що призводить до зниження тиску в кінці такту 
стиснення при пуску. 
Під час прогрівання, збільшуються знос двигуна за рахунок того, що нагріта 
масляна плівка на стінках циліндрів починає вигоряти, а надходження оливи до 
циліндрів з картера ще немає [17]. З моменту  початку руху з'являється додаткова 
витрата пального, що виникає через подоланням сил опору в агрегатах трансмісії, 
спричинені збільшенням в'язкості трансмісійної оливи, сил опору коченню шин, 
внаслідок погіршення їх теплового стану. У процесі руху посилюється роль водія. 
Для забезпечення поступового прогрівання трансмісії, починати рух на холодному 
автомобілі необхідно на 1-ій передачі, [4]. Стабілізація витрати пального при 
температурі навколишнього середовища 5-15 °С настає, як правило, після пробігу 
10-25 км [4]. 
 
Показниками витрати пального є: 
 
26 
- лінійна qs витрата пального - кількість пального витраченого в літрах на 100 
км,  л/100 км; ∙ 
 
qs = Q ∙ 100/S = qe ∙ Ne/36 ∙ pm ∙ va      (2.2) 
 
де  Q - кількість витраченого пального, л; 
Ne - ефективна потужність двигуна, Вт; 
S - пробіг, км; 
pm - густина пального, кг/л; 
va - швидкість автомобіля, км/год. 
qe - питома витрата пального - фактичні витрати пального на одиницю часу, 
пробігу, роботи, : мл/с; л/год; л/т-км; л/пас- км; л/км; г/л.с.год; 
 
qe = 3,6 ∙ 106 ∙ Q ∙ pm/ Ne ∙ τ       (2.3) 
 
де  τ - час роботи двигуна, с; 
 
pm - вагова витрата пального – це маса витраченого пального за одиницю часу, 
вимірюється в г / хв; 
pτ - часова витрата пального (секундна, миттєва, годинна) витрата пального, 
вимірюється в г/ с, л/год, кг/год; 
 
qоб = 103 ∙ Q ∙ pm/ pτ       (2.4) 
 
де  qоб - питома оборотна витрата пального – витрата пального що визначається 
величиною навантаження двигуна, мг, мл. 
 
 
27 
Контрольна витрата пального - усереднена витрата пального при заданих 
режимах руху автотранспортного засобу [8]. 
За одиницю вимірювання абсолютної температури (Т) в системі СІ прийнятий 
Кельвін (К). Значення температури за шкалою Цельсія (t, °С) пов'язані з Т 
співвідношенням: t = T - 273,15K (1oC = 1K)  
Температура двигуна (охолоджуючої рідини), оливи і інших експлуатаційних 
матеріалів вимірюється в градусах Цельсія, а температура повітря в Кельвінах. 
Робота двигуна характеризується наступними показниками: 
- потужність, к.с., кВт; 
- крутний момент, кгс ∙ м, Н∙м; 
- частота обертання колінчастого вала, об/хв. 
Також в даній системі необхідно використовувати такий показник як час 
(роботи, пуску, прогрівання, охолодження, руху), що вимірюється в годинах, 
секундах, хвилинах, доба. 
Розглядаючи режим прогрівання після пуску двигуна, а також витрату пального 
в міському циклі з урахуванням прогрівання необхідно вивчити наступні 
взаємозв'язки: 
- вплив температури повітря на температуру двигуна виходячи з тривалості 
зберігання автомобіля; 
- вплив температури двигуна на питому витрату пального; 
- вплив навантаження на питому витрату пального; 
- вплив режиму роботи на оборотну і питому витрату пального; 
- вплив тривалості прогрівання двигуна до оптимальних температур і питомої 
витрати пального на об’єм витраченого пального. 
- вплив навантаження на температуру двигуна з плином часу; 
- вплив режиму роботи, що визначається кількістю обертів колінчастого вала і 
оборотною витратою пального на температуру двигуна; 
- вплив навантаження на зміну режиму роботи; 
 
28 
- вплив частоти обертання колінчастого вала на температуру двигуна; 
- вплив навантаження на оборотну витрату пального; 
На основі теоретичного аналізу задачі представимо процес теплової підготовки 
автомобіля до експлуатації за від’ємних температур навколишнього середовища як 
систему, що включає в себе наступні компоненти: 
1. Двигун автомобіля. 
2. Агрегати трансмісії, ходова частина, шини. 
3. Допоміжні засоби. 
4. Навколишнє середовище. 
5. Умови експлуатації. 
6. Водій. 
Цю систему можна зобразити у вигляді схеми (рис. 2.2) 
 
 
29 
 
Ефективність теплової підготовки автомобіля 
 
 Затрати на самопрогрівання автомобіля 
 
 
Час використання 
 Час прогрівання 
допоміжних засобів 
 
 
Температура Температура 
 Витрата пального 
агрегатів трансмісії двигуна 
 
 Температура шин Двигун Навантаження на 
 колінчастому валу 
Допоміжні засоби 
 Трансмісія 
Частота обертання 
 колінчастого ва
Температура 
 навколишнього 
 середовища Водій 
 
 Швидкість руху Опір дороги Умови руху 
 
Рисунок 2.2 - Структурна схема системи, яка описує процес теплової підготовки 
автомобілів до експлуатації 
 
До допоміжних засобів умовно можна віднести зберігання автомобіля в 
проміжках між експлуатацією, групового та індивідуального підігріву, 
термостатування. У розглянутій вище системі можна виділити декілька підсистем, 
таких як підсистема допоміжних засобів і підсистема «Навколишнє середовище - 
Водій - Двигун». Через відсутність взаємозв'язків між цими підсистемами, можна 
розробляти моделі цих підсистем окремо, оцінюючи їх взаємний вплив на 
 
30 
ефективність теплової підготовки на етапі оптимізації системи. Так як в підсистемах 
взаємозв'язки більш складні, деякі з них вивчені недостатньо. Для моделювання цієї 
системи необхідно обґрунтувати ще ряд припущень. 
1. Вплив технічного стану двигуна, агрегатів трансмісії, і інших систем 
автомобіля на ефективність прогрівання в його моделі не враховується. 
2. Вплив кваліфікації водія виключаємо. 
3. Початкову температуру двигуна приймаємо рівною температурі 
навколишнього середовища. 
Виходячи з аналізу структури системи, виділимо наступні елементи, і 
позначимо їх властивості та встановимо необхідні взаємозв'язки. 
1. Двигун: температура двигуна; частота обертання колінчастого вала; 
навантаження на ньому; витрати пального. 
2. Водій: кваліфікація; психологічний і емоційний стан; фізіологічні 
особливості. 
3. Навколишнє середовище: температура навколишнього середовища; 
швидкість автомобіля; опір дороги; умови руху. 
Тоді штучно звузивши межі системи відповідно до припущеннями, зазначеними 
вище, отримаємо нову структурну схему (рис. 2.3). 
 
31 
 
 
Витрата пального на 
Ш видкість зміни температури розігрівання або прогрівання 
 
 
 
 Оборотна витрата Частота обертання 
пального 
 
Температура двигуна 
 
 
 Ступінь відкриття дроселя 
 
 
 
Навантаження на двигун 
 
 
 
 Режим руху автомобіля або роботи 
ДВЗ на холостому ході 
 
Рисунок 2.3 - Структурна схема системи, яка описує процес прогрівання з 
працюючим двигуном 
Як зазначалося, фірмові алгоритми роботи мікропоцесорних систем є закритими 
розробками, тому було використано декомпозицію системи на більш прості 
елементи, виключивши, або встановивши в якості додаткових обмежень вплив на 
об'єкт дослідження численних датчиків, що регулюють процес впорскування під 
впливом різних зовнішніх факторів . 
При визначенні меж досліджуваної системи необхідно враховувати її головну 
мету - мінімальна витрата пального при максимальній швидкості прогрівання. В 
 
32 
результаті попереднього аналізу існуючих досліджень встановлено чинники, що 
впливають на обсяг витраченого пального. До них відноситься час (τ), температура 
повітря (tп), температура двигуна (tдв), навантаження (φ), частота обертання КВ 
двигуна (nе), тобто Q = f(tп, τ, ne, φ, tдв). 
Тоді структура системи відповідна об'єкту дослідження остаточно може бути 
представлена у вигляді рис 2.4.  
 
33 
Час 
 
 
Температура повітря Температура двигуна Навантаження 
 
 
 Режим роботи 
двигуна 
 
 
 Оборотна витрата 
пального 
 
 Питома витрата 
 пального 
 
 Об’єм витраченого 
 пального  
Рисунок 2.4 - Структура системи, що описує визначення об’єму витраченого 
пального 
 
2.3 Розробка імітаційної моделі системи, що досліджується 
 
З огляду на складність функціонального опису режиму руху, а також його 
впливу на питому витрату пального, його значення встановлюємо за допомогою 
імітаційного моделювання; для цього складемо алгоритм (рис. 2.5). 
Для коректної роботи алгоритму необхідно отримати зазначені вище залежності 
оборотної витрати пального від температури двигуна, режиму роботи двигуна, тобто 
частоти обертання колінчастого вала двигуна, та навантаження. Ці закономірності 
повинні бути представлені у вигляді математичних моделей а чисельні значення  
параметрів мають відповідати предмету дослідження. 
 
Початок 34 
 
 
 Qзаг = 0, L = 0, v = 0, τ = 
0, tпов, Δ τ 
 
 
 
Взяти поточне значення n, φ 
  
 
 qоб = f(φ, tдв) tдв = f(qоб, n) 
 
 
 τ = τ + Δ τ  n = f(τ, v) 
 v = v +  Δ v  φ = f(τ, v) 
 
q(τ) =  qоб ∙ n Δ τ/60 Qзаг = Qзаг + qоб  L = L + v ∙ τ/3,6 
 
Так 
 L<Lц 
  
 Ні 
 qe = Qзаг /Lц ∙ 100 
 
 
 Кінець 
 
Рисунок 2.5 - Алгоритм імітаційного моделювання визначення питомої витрати 
пального:  
qe - питома витрата пального; Qзаг - загальна витрата пального; Lц - пробіг за 
цикл; v - швидкість руху; τ - час; n - частота обертання колінчастого вала двигуна; φ 
 
35 
- кут відкриття дросельної заслінки; tдв- температура двигуна; qoб - оборотний 
витрата пального . 
 
2.4 Формалізація взаємозв'язків між елементами системи, що вивчається  
 
Режим роботи двигуна і його показники. 
Режим роботи двигуна - це тимчасова послідовність його станів, що 
характеризуються сукупністю показників його роботи та параметрів робочого 
процесу [8]. 
Під час пуску і прогрівання параметри робочого процесу двигуна: температура 
охолоджуючої рідини, коефіцієнт наповнення, температура оливи, його тиск в 
системі і т.д. змінюються, відповідно змінюються основні показники його роботи, а 
саме: частота обертання колінчастого вала, крутний момент, та витрата пального. 
Двигун переходить з одного стану в інший, тому -  несталий режим роботи, який 
супроводжується зміною частоти обертання колінчастого вала (nе), а це викликає 
зміну величини ефективного моменту (Ме), тобто має місце залежність Ме = f (ne). 
Для успішного пуску необхідно створити сприятливі умови займання паливно-
повітряної суміші, один з факторів, що впливають на цей процес - частота обертання 
КВ двигуна, мінімальна пускова частота якого залежить від способу пуску, в'язкості 
моторної оливи, температури навколишнього середовища, кількості циліндрів і т.д. 
Як було сказано раніше, робота двигуна під час пуску починається з холостого 
ходу, тому весь індикаторний момент (Мі) йде на подолання механічних втрат (Моп) 
в двигуні, тобто Мі = Моп. 
Процес пуску двигуна за допомогою електростартера розділяється на три стадії 
[9]. 
На першій стадії вал двигуна прокручується за допомогою стартера: 
 
Мст – Моп = J ∙ dw/dτ        (2.5) 
 
36 
 
де  Мст - крутний момент стартера, приведений до колінчастого валу двигуна; 
J- момент інерції двигуна приведений до колінчастого валу; 
w - кутова швидкість обертання колінчастого валу. 
На другій стадії  вал двигуна прокручується як за допомогою стартера, так і за 
рахунок індикаторної потужності, що розвивається в циліндрі двигуна: 
 
Мст + Мi = Моп + J ∙ dw/dτ,      (2.6) 
 
В кінці другої стадії стартер відключається, тому що число обертів двигуна 
перевищує число обертів стартера, внаслідок зростання Mi. 
На третій стадії з'являються регулярні спалахи в циліндрі і Мi > Mоп. 
Витрата пального холодного двигуна і такого, що має оптимальну робочу 
температуру, лінійно пов'язана з частотою обертання колінчастого вала. 
Вплив режиму і умов прогрівання працюючим двигуном на його тривалість. 
Тривалість прогрівання буде визначатися кількістю енергії, що виділяється в 
двигуні в процесі згоряння пального і відводиться через систему охолодження в 
навколишнє середовище. 
При розгляді процесу підвищення температури охолоджуючої рідини, систему 
двигун - навколишнє середовище можна представити у вигляді рис. 2.6 – 2.8. 
Процес теплообміну в даному випадку буде складатися з таких фаз: 
Перша фаза. Принциповою відмінністю температурного поля першої фази 
прогрівання двигуна є те, що все тепло, що виділяється при згорянні пального 
витрачається на ентропію стінки циліндра або несталий теплообмін. При цьому 
зовнішнє середовище, підкапотний простір і охолоджувач виявляються фактично 
ізольованими. Перша фаза зображена на рис. 2.6. 
 
37 
Друга фаза  прогрівання двигуна характеризується несталим теплообміном за 
участю охолоджувача 2, і зовнішньої стінки блоку циліндрів 3. Зовнішнє середовище 
і підкапотний простір залишаються ізольованими. Друга фаза зображена на рис. 2.7. 
Третя фаза прогрівання двигуна характеризується сталим температурним полем 
двигуна, однак при закритому клапані термостата і відсутності вентиляції 
підкапотного простору (вимкнений вентилятор, відсутність щілин і отворів в 
кузовних деталях) вплив зовнішнього середовища на температуру охолоджувача 
буде мінімальним. Третя фаза зображена на рис. 2.7. 
Цей факт можна встановити за співвідношенням теплоємностей багатошарових 
стінок 5-4-3 і 1-2. Стінка 5-4-3 містить повітряний прошарок 4 який по товщині 
значно перевершує товщину 3 і 5. Теплоємність повітря, як відомо в 10 разів нижче 
теплоємності металу. 
 
 
Рисунок 2.6 - Температурне поле першої фази прогрівання двигуна: tст1 – 
температура стінки циліндра в камері згоряння; tст2 – температура всередині стінки 
циліндра. 1 - стінка циліндра; 2 - порожнину сорочки охолодження двигуна; 3 - 
стінка блоку циліндрів; 4 - підкапотний простір; 5 - стінка кузова. 
 
 
38 
 
Рисунок 2.7 - Температурне поле другої фази прогрівання двигуна: tст1 – 
температура стінки циліндра в камері згоряння; tст2 – температура всередині стінки 
блока циліндра, tор – температура охолоджувача. 
 
 
Рисунок 2.8 - Температурне поле третьої фази прогрівання двигуна: tст1 – 
температура стінки циліндра в камері згоряння; tп – температура навколишнього 
середовища, tох – температура охолоджувача. 
Таким чином, розглядаючи статичну систему можна бачити, що температура 
охолоджувача буде визначатися факторами серед яких найбільший вплив мають 
температура стінки циліндра в камері і температура навколишнього середовища. 
Необхідно врахувати, що температура стінки в циліндрі буде прямо залежати від 
кількості пального що впорскується в циліндр і від частоти обертання колінчастого 
вала двигуна. З іншого боку частота обертання КВ двигуна впливає на швидкість 
руху теплоносія (охолоджувача), який передає тепло менш нагрітих частинах, в 
даному випадку це в основному зовнішня стінка блоку циліндрів. Третя фаза, коли 
 
39 
температура в будь-якій точці двигуна постійна, характерна для закінчення процесу 
прогрівання. За швидкість зміни температури охолоджуючої рідини приймемо її 
приріст за один оберт колінчастого вала. З урахуванням сказаного вище, найбільше 
швидкість зміни температури буде залежати від оборотної витрати пального, але 
необхідно враховувати, що при перевищенні стехіометричного складу суміші, який 
має місце при прогріванні, повнота згоряння пального зменшується. Таким чином, 
залежність швидкості зміни температури двигуна Δtдв  за один оберт від оборотної 
витрати пального буде нелінійною з оптимумом у вигляді максимуму Δtдв  у вигляді: 
 
Δtдв = а1 + а2 ∙ (q0 - q 2
об)  - a3 ∙ tпов - а4 ∙ tдв + а5 ∙ tдв ∙ qоб + а6 ∙ tпов ∙ qоб   (2.7) 
 
де  qоб – витрата пального за один оберт колінчастого валу; 
q0 – мінімальне значення оборотної витрати пального; 
tп – температура навколишнього середовища; 
tдв – температура охолоджуючої рідини; 
a1, a2, a3, a4, a5, a6 – параметри моделі. 
Останні два члена рівняння (2.7) мають спільний вплив факторів  температур 
двигуна і навколишнього середовища та оборотної витрати пального, так як при 
зниженні температури повітря, що всмоктується і температури двигуна щодо 
оптимальних значень процес згоряння пального погіршується; відповідно, при тій же 
кількості пального, що впорскується (qоб) що призводить до зменшення середньої 
температури в камері згоряння, а, отже, і швидкості зміни температури. 
Вплив навантаження на витрату пального. Початок руху (відкриття дросельної 
заслінки) характеризується потужністю, що розвивається і крутним моментом. 
Підвищення навантаження сприяє підвищенню паливної економічності роботи 
двигуна [10]. 
Витрата пального двигуном і момент опору на колінчастому валу залежать один 
від одного не лінійно. Тим не менш, такий параметр як оборотна витрата пального 
 
40 
пов'язаний з навантаженням лінійно. На рис. 2.9 [10] представлений графік 
залежності оборотної витрати пального (qоб) від величини ефективного крутного 
моменту двигуна (Me). 
 
 
 
Рисунок 2.9 - Вплив ефективного моменту (qоб) що розвивається двигуном на 
оборотну витрату пального (Me)  
 
qоб = k ∙ Me + b       (2.8) 
 
До основних факторів, що впливають на витрату пального при роботі двигуна є 
частота обертання КВ і навантаження на двигун. Під час прогрівання, працюючого 
двигуна, коли він ще не досяг робочої температури (75-90 °С), її вплив на величину 
годинної витрати пального - значний. Цільовою функцією дослідження є 
забезпечення максимальної швидкості прогрівання двигуна при мінімальних 
витратах пального. Швидкість прогрівання прямо пропорційна кількості пального, 
що подається в циліндри ДВЗ. Отже, аргументи цільової функції протилежні одне 
одному. У разі прогрівання двигуна при русі автомобіля або на холостому ході 
процес зміни частоти обертання і навантаження ДВЗ не може бути описаний 
аналітичними залежностями. 
Тому, в дослідженні об'єкта необхідно застосувати апарат імітаційного 
моделювання, що включає ряд відомих аналітичних залежностей і встановлення 
 
41 
необхідних взаємозв'язків між елементами моделі. Для усунення необхідності 
вивчення впливу на витрату частоти обертання використовується його питомий 
показник – оборотна витрату пального. 
Режим роботи двигуна в міських умовах включає багато змінних в функції що 
описує його роботу, що суттєво ускладнює або навіть унеможливлює створення 
такої функції. Тому, пропонується використовувати умови (цикл) «середнього» міста 
встановлені в державних стандартах, згідно з якими завдяки використанню 
імітаційної програми (розділ 1), нормативна витрати пального встановлюється 
виходячи з характеристик цього циклу з постійними умовами. 
Одним із завдань цього дослідження є встановлення залежності питомої витрати 
пального непрогрітого двигуна при русі у міському циклі. 
 
 
Рисунок 2.10 - Схема міського їздового циклу для автотранспортних засобів 
повною масою до 3.5 т; 1, 2, 3, 4, 5 - моменти перемикання передач і рух на вказаній 
передачі  
 
Вплив температури двигуна на оборотну витрату пального 
Лінійний характер взаємозв'язку оборотної витрати пального і навантаження 
вже підтверджено експериментально [11]. Оборотна витрата пального буде залежати 
ще і від індикаторного ККД, тобто величина оборотної витрати пального буде 
залежати від температури двигуна, але цей вплив   враховується в імітаційної моделі. 
 
 
42 
qоб = a + s1 ∙ (to - t 2 
дв)      (2.9) 
 
де  s1 - параметр чутливості по витраті пального до зміни температури; 
to - оптимальна по витраті пального температура двигуна 
tдв - температура двигуна; 
а- параметр моделі. 
Припустимо що оборотна витрата пального лінійно залежить від положення 
дросельної заслінки: 
 
qоб = a + s2 ∙ φ,      (2.10)  
 
де  s2 - параметр чутливості по витраті пального до зміни ступеня відкриття дроселя; 
φ - ступінь відкриття дроселя. 
За допомогою додавання квадратичної залежності оборотної витрати пального 
від температури двигуна до імовірно лінійної залежності qoб від навантаження при 
відсутності взаємного впливу факторів отримаємо рівняння виду: 
 
qоб = a + s1 ∙ (t0 - t 2
дв)  + s2 ∙ φ,     (2.11) 
 
2.5 Формалізація взаємозв'язків системи, що вивчається з зовнішнім 
середовищем  
 
Зміна умов експлуатації в часі. В межах даної системи, можна знехтувати 
агресивністю навколишнього середовища, умовами перевезень, дорожніми умовами, 
та умовами руху, так як період пуску і прогрівання холодного двигуна незрівнянно 
малий, для того щоб вони змінилися і мали суттєвий вплив на систему. 
Відповідно, інтерес для системи представляють кліматичні і сезонні умови. 
Якщо розглядати їх вплив на холодний пуск, то очевидно, що їх дію можна 
 
43 
об'єднати, тому що саме в зимовий період температура повітря зменшується, 
відбувається посилення впливу холодного вітру і зміни стану дорожнього полотна 
(поява снігового покрову). Через складність врахування  всіх факторів в 
експлуатаційних умовах виникає потреба у виділенні одного фактору негативного 
впливу якого на зміну теплового режиму роботи агрегатів не уникнути. Відповідно 
до  системи що досліджується, можна виділити температуру навколишнього 
середовища, вплив якої на тепловий стан двигуна особливо великий. 
Температура навколишнього середовища (tп) за часом (τ) змінюється протягом 
року, місяця, тижня. В даному дослідженні інтерес становить температура що 
встановилася на момент пуску автомобіля - початкова температура двигуна (tдв) і 
агрегатів, яка після тривалого зберігання автомобіля поза гаражем взимку 
прирівнюється до температури навколишнього середовища. Відповідно зі 
зниженням температури збільшуються витрати енергії і часу для пуску і прогрівання 
двигуна, тому отримаємо tдв = f(τ), τ = f(tпов). 
 
 
Рисунок 2.11 - Зміна часу прогрівання (τ) в залежності від температури повітря 
(tпов) 
Припустимо, що модель залежності тривалості прогрівання від температури 
навколишнього середовища має лінійний вигляд: 
 
τ = а + b ∙ tпов,      (2.12) 
 
Модель залежності tдв = f(τ) можна представити у вигляді рис. 2.12. 
 
44 
 
tдв = t b       
пов + а ∙ τ (2.13) 
 
При попередньому підігріванні двигуна, початкова його температура буде вища 
температури навколишнього середовища, але залишиться залежною від часу. 
Взаємодія факторів температури двигуна, навантаження і часу, відбувається 
таким чином. 
Після пуску холодного двигуна після закінчення часу в результаті здійснюваної 
двигуном роботи, його тепловий стан змінюється в бік підвищення температури. 
Швидкість досягнення двигуном робочих температур буде характеризуватися часом 
прогрівання (τ), який залежить від темпу прогрівання (mр), початкової температури 
(tн), температури яка встановилася (ty) і кінцевої (tк) температури двигуна: рівняння 
(2.14) [12]. 
 
 
Рисунок 2.12 - Залежність температури двигуна (tдв) від тривалості прогрівання 
(τ) 
У разі пуску і прогрівання двигуна після міжзмінного зберігання на відкритій 
стоянці взимку початкова температура двигуна прирівнюється до температури 
повітря (tпов), а кінцева до пускової температурі (tп). 
 
τ = m -1
р  ln(ty – tпов)/(ty - tn)      (2.14) 
 
 
45 
Після початку руху, темп прогрівання збільшується, що призводить, виходячи з 
рівняння (2.14) до зменшення часу прогрівання, і збільшення потужності двигуна 
(Nе). Це відбувається з ряду причин. 
Збільшується швидкість прогрівання впускного трубопроводу, кількість рідкої 
плівки починає зменшуватися, що призводить до більш інтенсивного випаровування, 
внаслідок чого, внаслідок чого поліпшується сумішоутворення. 
Рух при прогріванні супроводжується збільшенням кута відкриття дросельної 
заслінки, що призводить до  кращого наповнення циліндрів. Поліпшуються умови 
займання і згоряння суміші (збільшення інтенсивності прогрівання циліндра 
(зростання індикаторного ККД), стабілізація температури охолоджуючої рідини, 
відновлення  змащувальних властивостей оливи в картері двигуна (збільшення 
механічного ККД), поліпшення теплового стану двигуна поліпшується, і збільшення 
швидкості обертання КВ). 
Відповідно, зв'язок між τ і tпов, Ne, tдв має наступний вигляд: Ne = f(τ), tдв = (τ, tпов, 
Ne). 
Пуск холодного двигуна супроводжується втратою потужності на подолання 
механічних втрат на сили тертя в циліндропоршневій групі (ЦПГ) і підшипниках 
колінчастого вала, що є результатом зміни теплового стану (від’ємні температури), і 
погіршення в’язкісно-температурних характеристик оливи і її змащувальних 
властивостей. 
Під час прогрівання двигуном втрачається велика кількість тепла, і він 
практично не виробляє корисної роботи, вся потужність витрачається на відновлення 
теплового балансу, а не на механічну роботу. Тобто навантаження знижується, 
зменшуються індикаторний і механічний ККД, а отже, збільшується ефективна 
питома витрата пального. 
В міру прогрівання двигуна автомобіль починає рух, механічні втрати в двигуні 
починають зменшуватися. Водій поступово відкриває дросельну заслінку, 
збільшуючи потужність. Суміш перезбагачується, пальне що надходить в холодні 
 
46 
циліндри повністю не згорає і частково осідає на деталях. Значення індикаторного 
ККД залишається приблизно на тому ж низькому рівні. Крім цього, двигуну 
доводиться втрачати енергію на подолання сил опору в трансмісії і опору коченню 
шин. Корисна робота двигуна зводитися до мінімуму. 
Зниження температури повітря супроводжується погіршенням теплового стану 
шин і агрегатів трансмісії. У першому випадку причиною є зміна характеру 
зчеплення шин з дорожнім покриттям. В останньому випадку,  причиною є 
збільшення в'язкості оливи, відповідно з'являються сили тертя. В результаті, двигун 
знову втрачає корисну потужність. 
Аеродинамічним опором повітря ми нехтуємо, тому що автомобіль рухається з 
порівняно невеликими швидкостями (Vа) і дія цих сил не значна. 
За нормальних умова, після початку руху автомобіля, навантаження 
підвищується і в міру розвитку потужності зменшується питома витрата пального. 
Під час пуску і прогрівання при негативних температурах повітря процес руху 
супроводжується механічними втратами, що не дозволяють розвинути належну 
потужність, зменшуючи при цьому паливну економічність. З плином часу трансмісія 
прогрівається, зменшуються гістерезисні втрати в шинах, двигун збільшує оберти і 
витрата пального стабілізується. 
При прогріванні двигуна на холостому ходу до робочих температур, 
навантаження Ne = 0, а питома витрата буде стрімко збільшуватися, тобто qе→ mах. 
Після початку руху вже прогрітого двигуна, механічний ККД почне зменшуватися 
через прогрівання шин і трансмісії, тобто навантаження зменшується, погіршується 
паливна економічність. Тобто qе = f(Ne) і qe = f(φ). 
До найбільш типовим режимів використання легкових автомобілів в місті 
відносяться: 
- автомобілі таксі; 
- службові автомобілі; 
- приватні автомобілі. 
 
47 
Одним із завдань даної роботи - дослідження впливу кількості та тривалості 
стоянок з вимкненим двигуном взимку, в кожному з розглянутих режимів. Табл. 2.1 
створена на основі результатів досліджень, що включали опитування водіїв, 
бригадирів (таксі), службовців, що мають в своєму розпорядженні службовий 
автомобіль, а також власників приватного транспорту, тобто найбільш компетентних 
осіб. 
Кожен експерт оцінював середню кількість поїздок, середню тривалість стоянки 
та кількість стоянок з вимкненим двигуном. Обробка результатів опитування 
експертів була виконана таким чином. 
Розраховується середнє значення випадкової величини: 
 
���� = ∑��������
����                                                          (2.15) 
����
 
де xi – чисельна  відповідь і-ого експерта; 
n - кількість експертів. 
Знаходиться різниця між чисельними значеннями експерта і середнім значенням 
випадкової величини: 
 
Δ = xі - xj .        (2.16) 
 
Обчислюється квадрат відхилення ∆2. 
Розраховуємо середнє квадратичне відхилення: 
 
∑∆2���� = �       (2.17) 
����−1
 
Обчислюється коефіцієнт варіації: 
 
 
48 
���� = ��������
����       (2.18) 
��������
 
Далі визначаємо квартилі з нижньою і верхньою межею і медіану і відповідно 
вибираємо найбільш прийнятний варіант експертної оцінки. 
В результаті опитування встановлено, що автомобілі-таксі в денну зміну з 
вимкненим двигуном простоюють незначний час, в той час як  таксі, що працюють у 
нічну зміну можуть простоювати близько 4 годин. 
Характеристики типових режимів використання автомобілів приведено в табл. 
2.1. 
Таблиця 2.1 – Характеристика типових режимів використання автомобілів 
Режим Режим Середня Середня Кількість 
використання роботи кількість тривалість стоянок з 
автомобіля їздок стоянки вимкненим 
двигуном 
1 2 3 4 5 
Таксі Нічна зміна 4 3 години 2 
Приватний 8.00 – 20.00 2 8 годин 1 
Службовий 9.00 – 18.00 5 1.5-4 годин 5 
 
У більшості випадків легкові автомобілі, що експлуатуються в розглянутих 
режимах, під час тривалих стоянок при від’ємних температурах не мають 
можливості для підігріву двигуна з використанням стаціонарних засобів. Тому водій 
прогріває автомобіль або на холостому ходу, або в русі, нераціонально 
використовуючи ці режими, внаслідок чого відбуваються перевитрати пального і 
втрати часу. Отже необхідно встановити режим прогрівання з мінімальними 
витратами пального і часу,  враховуючи додаткові витрати пального на прогрівання 
при нормуванні витрати пального після стоянки в кожному з розглянутих режимів. 
 
49 
Для оптимізації режиму прогрівання і визначення диференційованих норм 
витрати пального з урахуванням одночасної дії декількох факторів (температура 
повітря, кількість стоянок і їх тривалість), необхідне використання апарату 
імітаційного моделювання. Отже, необхідно провести експеримент в міському циклі 
руху відповідно до державного стандарту, за схемою наведеної вище. 
Розглянемо способи теплової підготовки двигуна.  
1 Двигун прогрівається тільки на холостому ходу до робочих температур 
охолоджуючої рідини (близько 80 °С), а повітря на вході в двигун приблизно 40 °С, 
при яких витрачена енергія перетворюється в корисну роботу. Прогрівання двигуна 
на холостому ходу характеризується невеликими навантаженнями, тривалим 
прогрівом і збільшеною витратою пального. Також, таке прогрівання 
характеризується значними викидами в атмосферу токсичних речовин [12].  
Пуск холодного двигуна проводиться при мінімальних обертах колінчастого 
вала двигуна.  Внаслідок низьких температур агрегатів і вузлів автомобіля, пального, 
охолоджувальної рідини і мастил, фізико-хімічний стан яких погіршується, 
збільшуються механічні втрати в результаті подолання сил тертя, теплові втрати 
також ростуть через погіршення процесів згоряння. Тобто під час роботи двигуна в 
режимі холостого ходу не проводиться корисної роботи, а енергія що виробляється 
йде на стабілізацію теплового стану. 
Пуск холодного двигуна супроводжується підвищеною витратою пального 
через обмеження доступу холодного повітря , зменшення швидкості протікання 
пального, погіршення розпилу, і часткового його осідання у вигляді плівки на 
трубопроводі. Частина пального викидається разом з відпрацьованими газами і 
тільки незначна частка випаровується і утворює робочу суміш. 
Таким чином, з плином часу відбувається стабілізація витрати пального, але ця 
витрата залишається на високому рівні через те, що двигун не виробляє корисної 
роботи. Обсяг витраченого на холостому ходу (Qxx) пального буде залежати від часу 
прогрівання (τ): 
 
50 
 
Qx = q(τ)dτ       (2.19) 
 
q = a + b ∙ ln(τ)      (2.20) 
 
Графічно залежність витрати пального від часу може бути представлена на рис. 
2.13. 
 
 
Рисунок 2.13 - Зміна питомої витрати пального (qе) за часом (τ) при 
прогріванні двигуна на холостому ходу 
 
З графіка отримаємо рівняння обсягу витраченого пального в режимі холостого 
ходу: 
 
(2.21) 
 
(2.22) 
 
(2.23) 
 
(2.24) 
 
 
51 
У режимі холостого ходу для більш інтенсивного прогрівання, при закритих 
повітряній і прикритій дросельній заслінці, водій спочатку збільшує оберти 
колінчастого вала до максимально можливих у даному режимі. Далі поступово 
відкривається дросельна заслінка і оберти починають падати. 
Імовірно функція n = f(τ) виглядає так, як показано на рис 2.15. 
Цю залежність можна представити в наступному вигляді [12]. 
 
n = a + b ∙ e-τ      (2.25) 
 
 
Рисунок 2.14 - Залежність частоти обертання колінчастого вала (n) від 
тривалості прогрівання (τ) 
 
Режим прогрівання в русі без розігріву супроводжується значними зносами 
тертьових поверхонь, так як двигун не прогрітий, а невелика частина пального, яка 
все ж випарувалася, потрапляючи на холодні стінки циліндрів, конденсується і 
змиває мастило. 
Після запуску холодного двигуна автомобіль починає рух на низьких передачах 
при малих обертах колінчастого вала. Двигун в цьому випадку довгий час не може 
розвинути максимально можливу потужність. Тому, з’являється необхідність у 
збагаченні суміш з метою підвищення швидкості горіння, але в таких умовах цей 
процес буде неповним так як збільшений період збагачення призводить до 
зменшення потужності і паливної економічності [13]. 
 
52 
Олива, не встигнувши прогрітися залишається в'язкою, робота двигуна 
зводиться до подолання сил тертя, включаючи  сили опору трансмісії  коченню шин. 
Це призводить до зниження корисної роботи і збільшення механічних втрат, тобто ηм 
→0. 
Через зменшення ступеню стискання і втрати пов'язані з відведенням теплоти 
відпрацьованими газами до холодних агрегатів, індикаторний коефіцієнт корисної 
дії (ηі) зменшується зі збільшенням навантаження при прогріванні двигуна в русі. 
Але в подальшому, при русі автомобіля, дросельна заслінка трохи відкривається, 
суміш все ще збіднена, але під навантаженням швидше прогрівається паливопровід; 
відповідно, відбувається більш інтенсивніше випаровування, а процеси 
сумішоутворення і горіння поліпшуються. Збільшення коефіцієнту надлишку 
повітря  зменшує швидкість згоряння, збільшує відведення тепла в стінки; при 
цьому, ηі знижується [12]. Відкриваючи дросельну заслінку суміш необхідно 
збагачувати, до певної межі. 
Зменшення ефективного ККД (ηе), свідчить про низьку температуру двигуна, а 
отже, і про зростання qe і неможливість розвинути велику потужність (Ne). 
Виходячи з вищесказаного розглянемо залежності які описують режим 
прогрівання в русі, а саме n = f(τ ), tдв = f(τ), qе = f(τ). 
Залежність qе = f(τ) ймовірно описується поліномом рис. 2.17, так як 
прогрівання в русі відноситься до несталого режиму, то витрата пального змінюється 
нерівномірно через вплив n і Ne. 
У цьому випадку функція залежності, ймовірно, буде мати вигляд: 
 
q = A0 + A1 ∙ τ + A 2
2 ∙ τ  + + A  ∙ τn      
n (2.26) 
 
 
53 
 
Рисунок 2.15 - Залежність питомої витрати пального (qe) від часу (τ) прогрівання 
холодного двигуна під навантаженням без попереднього розігріву до робочих 
температур. 
Залежність питомої витрати пального від ефективної потужності Nе досліджена і 
встановлена раніше [9] і являється обернено пропорційна, Відповідно, при 
зменшенні потужності, витрата пального зростає. Графічно ця залежність 
представлена на рис. 2.16, а математично таким чином [9]: 
 
�������� = 3,6 × 106 ���� ∙ ��������                                       (2.27) 
��������∙����
 
де ���� – об’єм витраченого пального, л; 
�������� - густина пального, кг/л. 
 
 
Рисунок 2.16 - Залежність питомої витрати пального �������� від ефективної 
потужності ��������  
 
 
54 
Залежність n = f(τ) графічно описана на рис. 2.17, математично. моделлю 
представленою у формулі (2.28). 
 
Рисунок 2.17 - Зміна кількості обертів (n) від  часу прогрівання (τ) в русі 
 
n = a ∙ τb.      (2.28) 
Комбіноване прогрівання двигуна характеризується поєднанням режимів 
прогрівання двигуна на холостому ходу і при навантаженні без застосування 
додаткових засобів підігріву. Цей режим можна розбити на три інтервали на яких 
можна спостерігати: поступове зменшення витрат пального за час τ; часткову 
стабілізацію витрати пального протягом τ2, суттєве збільшення витрати пального в 
зв'язку з початком руху за час τ3. 
Перший, буде відрізнятися від вище описаного режиму прогрівання на 
холостому ходу тривалістю. Тобто (τ2 – τ1) → min. 
 
Рисунок 2.18 - Залежність зміни питомої витрати пального (��������) від часу 
прогрівання (����) на холостому ходу і під навантаженням 
 
55 
Другий етап характеризується початком руху, що приходить на момент 
прогрітого до певних температур двигуна. 
Відбувається підвищення температури охолоджуючої рідини, і поліпшення 
теплового стану двигуна, а отже, і умов змащення, сумішоутворення, і горіння. Але 
значення установленої витрати пального залишається на досить високому рівні, 
дозволяючи збільшувати навантаження після початку руху з більшою інтенсивністю. 
Зменшення корисної роботи і збільшення питомої витрати пального (як 
наслідок необхідності долати сили опору) є наслідком зростання швидкості 
обертання КВ двигуна. Стрибкоподібна зміна qe на початку руху є наслідком 
регулювання потужності через зміну кута відкриття дросельної заслінки. 
Графічно модель процесу витрачання пального в розглянутому режимі 
прогрівання представлена на рис. 2.18. 
За допомогою рисунку 2.18 можна встановити рівняння об’єму  витраченого 
пального (Q) при комбінованому способі прогрівання двигуна після зберігання 
автомобіля на відкритому повітрі. 
 
Q = Q1 + Q2 + Q3,      (2.29) 
 
де  Q1 - обсяг витраченого пального в початковий період (τ1) зниження питомої 
витрати в режимі холостого ходу;  
Q2  - обсяг витраченого пального з моменту стабілізації до моменту початку руху 
(τ2);  
Q3 - обсяг витраченого пального за період (τ3) після початку руху до стабілізації 
питомої витрати. 
Таким чином, витрата пального на холостому ходу (Qxx) знаходиться за 
формулою: 
 
Qxx = Q1 + Q2       (2.30) 
 
56 
А в русі Qр = Q3. 
Тоді загальний об’єм використаного пального буде мати вигляд Q =  Qxx + Qр. 
Відносно 4 і 5-ого режимів з використанням попереднього розігріву двигуна 
електронагрівачем, залежності матимуть аналогічний розглянутому вище вид, але зі 
зменшенням змін граничних значень витрати пального, і часу прогрівання на 
холостому ходу і в русі. Це призводить до збільшення часу прогрівання і витрат 
грошових коштів через тривалу роботу передпускового підігрівача до моменту 
досягнення двигуном необхідної температури пуску і витрати електроенергії. 
Відповідно до наявної інформації, величина питомої витрати пального залежить 
від двох показників: режиму роботи двигуна і навантаження. 
Значення цих показників в даному випадку залежать від температури двигуна, 
яка визначається температурою навколишнього середовища і часом прогрівання. 
Отже, питома витрата пального від початку залежить від теплового стану 
двигуна, який змінюється з плином часу в залежності від його початкової 
температури і тривалості обраного режиму прогрівання. 
Враховуючи недоліки прогрівання двигуна на холостому ході і в русі, 
зупинимося на комбінованому режимі прогрівання [9]. 
В цьому випадку питома витрата пального буде змінюватися таким чином: 
 
���� −��������
1 ∙ ���� , 0 ≤ ����1
� ����1, ����1 < ���� ≤ ����2
2 ����                            (2.31) 
����0 + ����1 ∙ ���� + ����2 ∙ ���� + ⋯+ �������� ∙ ���� , ���� > ����2
  
Тоді обсяг витраченого пального за весь час прогрівання має наступний вигляд: 
 
Q = ∫����30 ����(����)��������  (2.32) 
 
Або  
 
57 
Q = ∫����10 ����(����)�������� + ∫����21 ����(����)�������� + ∫����32 ����(����)��������   (2.33) 
 
Із рівняння (2.20), об’єм використаного пального при комбінованому режимі: 
 
Q = Qxx + Qр = q1 ∙ (0,5 ∙ τ1 + τ2) + 0,5 ∙ τ1 + q0 + Qр,   (2.34) 
 
Q ����3
дд = ∫����2 ����(����)�������� = (q0 + q1∙ τ + q2∙ τ2 + … +qn∙ τn)dτ   (2.35) 
 
 
Рисунок 2.19 - Період руху при комбінованому режимі прогрівання 
 
Для знаходження об'єму витраченого пального в цьому режимі, необхідно 
розглянути відрізок М2 М на рис. 2.19. 
Розглянемо криволінійну трапецію [14], обмежену кривою g = f(τ). Розіб'ємо 
відрізок (τ2, τ3) на 10 рівних відрізків точками τ2 < τ2(1) < τ2(2) < τ2k<t2k + 1 < τ2k + 2 < τ2n-2 
< τ2n-1 … < τ2(10) = τ3, а крива q = f(τ) за допомогою прямих τ = τk на 2n відповідних 
частин точками М2, МЗ, М4, М2k, M2k+ 1, M2k + 2, … М2n-2 , М2n-1, М. Через кожні три 
точки проведена крива виду 
 
q = a ∙ τ2 + b ∙ τ + c   (2.36) 
 
 
58 
В результаті, отримано криволінійні трапеції, обмежені зверху параболами. Так 
як площа часткової криволінійної трапеції, що відповідає відрізку (τ2, τ3) приблизно 
дорівнює площі відповідної «параболічної» трапеції, то обсяг витраченого пального 
при русі дорівнює: 
 
���� = ∫����3 ����(����)�������� = ����3−����2
р ���� �����2 + ����2���� + 2(����2 + ����2(4) + ⋯+ ����2����−2)�+ 4(����
6���� 2(1) +
2
����2(3) + ⋯+ ����2����−1                                                                                    (2.37) 
 
А загальний 
 
���� = ����1(0,5 ∙ ����1 + ����2) + 0,5 ∙ ���� ∙ ���� + ����3−����2
0 1 (����2 + ����2���� + 2�����
6���� 2(2) + ����2(4) + ⋯+
����2����−2� + 4(����2(1) + ����2(3) + ⋯+ ����2����−1))                                                       (2.38) 
 
Обсяг витраченого пального при використанні комбінованого режиму 
прогрівання після тривалої стоянки на відкритому майданчику взимку буде залежати 
від моменту початку прогрівання на холостому ходу (положення точки М0 рис. 2.18) 
і початкового теплового стану двигуна. 
За умови початку прогрівання на холостому ходу холодного двигуна (tдв =  tн.с.) 
без використання передпускового підігрівача, q0 матиме великі значення, відповідно 
точка M0 зміститися вище; крива M0M1 прийме менш крутий вигляд, тому що буде 
потрібно більше часу для стабілізації витрати пального і величина q1 зросте. Отже, 
точка М2, змінить координати (τ2, q2) в бік збільшення їх значень. В результаті 
збільшаться тривалість режиму прогрівання (τ3) і обсяг витраченого пального (Q). 
Тобто, відбувається збільшення потреби в паливі і часу прогрівання зі зниженням 
початкової температури двигуна. Якщо розглядати цей спосіб прогрівання з 
використанням передпускового підігрівача, то графічно ситуація буде виглядати 
дещо інакше ніж описана вище. Значення координат всіх характерних точок 
 
59 
зменшаться, це означає, що зменшиться витрата пального і скоротиться час 
прогрівання. Але в даному випадку зменшення витрат пального супроводжується 
збільшенням витрат електроенергії за рахунок застосування підігрівача. Для того, 
щоб оптимізувати процес прогрівання двигуна в даному режимі необхідно вибрати 
той момент початку руху (час τ2), при якому загальна витрата пального і загальний 
час прогрівання будуть мінімальними, тобто виконана умова Q τ τ
хх  + Qр  → min. 
Графічно цільова функція показана на рис. 2.20. 
 
 
Рисунок 2.20 - Оптимізація режиму прогрівання 
 
2.6 Висновки і задачі дослідження для теоретичних досліджень 
 
Висновок: при проведенні теоретичних досліджень, було: 
1. Визначено та структуровано досліджувану систему та її цілі. 
2. Визначено властивості елементів системи та описано взаємозв’язки між 
ними і їх властивості. 
3. Розроблено абстрактну модель системи. 
4. Підготовано алгоритм імітації досліджуваного процесу. 
 
60 
Для того, щоб оптимізувати процес прогрівання двигуна необхідно визначити 
режим, при якому загальна витрата пального і загальний час прогрівання будуть 
мінімальними. 
 
 
 
61 
РОЗДІЛ 3 МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕННЬ І АНАЛІЗ ЇХ 
РЕЗУЛЬТАТІВ 
 
3.1 Методика експериментальних досліджень  
 
Експериментальні дослідження проводилися в кліматичних умовах міста 
Черкаси на автомобілях українського виробництва ЗАЗ Lanos T 150 1,5i 16V  з 
бензиновими двигунами, за заздалегідь встановленою методикою. 
Методика експерименту передбачала дотримання наступних умов: 
- справний технічний стан автомобіля (приладів, агрегатів, вузлів) в цілому; 
- використання бензину в якості пального; 
- використання експлуатаційних матеріалів відповідних кліматичних умов; 
- негативні температури навколишнього середовища (нижче 0° С); 
- зберігання автомобіля на відкритій стоянці; 
- установка підігрівача в систему охолодження. 
Методика полягає у визначенні витрати пального двигуном автомобілів вище 
зазначеної марки і часу прогрівання при різних режимах і температурах повітря 
після зберігання на відкритих майданчиках взимку. 
Після тривалого зберігання автомобіля на відкритій стоянці при різних 
від’ємних температурах навколишнього середовища в міських умовах проводився 
пуск двигуна, після якого починався відлік часу, здійснювалися вимірювання 
витрати пального і температури двигуна. Далі автомобіль прогрівався на різних 
режимах до робочих температур охолоджуючої рідини. 
Вимірювання витрати пального проводилися за допомогою спеціального 
обладнання. 
В ході експерименту фіксувалися і заносилися до протоколу значення вхідних і 
вихідних параметрів, таких як: температура навколишнього середовища (° С), тиск; 
час початку і закінчення вимірювань, а також тимчасові моменти зміни вихідного 
 
62 
параметра; витрати пального; положення дросельної заслінки; температури 
охолоджуючої рідини. 
В процесі експерименту досліджувалися три режими теплової підготовки 
двигуна до експлуатації: 
- прогрівання на холостому ході; 
- прогрівання в русі (автомобіль починав рухатися відразу, як тільки це ставало 
можливим); 
- комбіноване прогрівання (поєднувалися прогрівання на холостому ході і в русі 
в різних пропорціях); 
Отримані значення температур і часу переносяться до електронної таблиці 
Microsoft Excel для подальшої обробки. 
Проведені за розробленою методикою випробування допомагають встановити 
зміна витрати пального за часом залежно від температури навколишнього 
середовища і режиму прогрівання. 
Щоб застосувати апарат імітаційного моделювання до найбільш типовим 
режимам легкових автомобілів, а саме таксі, службові поїздки, приватні поїздки, які 
характеризуються різною кількістю і різною тривалістю стоянок при експлуатації в 
міському циклі і з'ясувати, як змінюється витрата пального, були проведені 
випробування при русі легкового автомобіля в міському циклі на дорозі. 
Дотримувалися наступні вимоги: 
- режим розгону починався з передачі, використовуваної при рушанні з місця і 
здійснювався при повній подачі пального; 
- відхилення від заданої швидкості не перевищувало ± 1 км / год; 
- рух з постійною швидкістю виконувалося на максимально можливій передачі з 
виконанням умови що мінімально стійка швидкість не перевищувала поточну.  
- уповільнення виконувалось при відпущеній педалі подачі пального на 
включеній передачі (гальмування двигуном). 
 
63 
Відлік витрати пального і часу руху проводився в моменти перетину меж 
вимірювальної ділянки. Результати вимірювань заносилися до протоколу 
випробувань. 
Для визначення витрати пального в міському циклі на дорозі виконувався заїзд 
по вимірювальній ділянці з дотриманням вищевикладених вимог і заданих режимів 
руху, наведених у додатку 1. 
В якості експериментального обладнання для вимірювань необхідних 
параметрів використовувалося спеціальне обладнання ІВК-2, призначене для 
визначення наступних параметрів: витрати пального на холостому ході; температури 
охолоджуючої рідини; положення дросельної заслінки; частоти обертання 
колінчастого вала; масової витрати пального, повітря; швидкості руху; шляхової 
витрати пального. 
 
Оцінка похибки вимірювання витрати пального 
Помилки бувають випадковими, систематичними і грубими (в розрахунку не 
приймаються). До систематичних відносяться: інструментальні похибки; похибки 
через неправильну установку вимірювального пристрою; похибки, що виникли 
внаслідок зовнішніх впливів; похибки методу вимірювання;  суб'єктивні похибки 
[26, с. 98]. 
Номенклатура і погрішності реєстрованих параметрів наведені в табл. 3.1. 
  
 
64 
Таблиця 3.1 - Межі значень параметрів, що реєструються. 
Параметри Значення Похибка 
Час, с. 1  – 3,6х106 0,001 
Часова витрата пального, л/год. 0 – 20 0,1 
Шляхова витрата пального, л/100км. 0 – 100 0,1 
Часова витрата повітря, л/год. 0 – 1400 0,1 
Швидкість автомобіля, км/год. 0 – 180 1,0 
Частота обертання колінчастого вала, 
0 – 8000 10,0 
об/хв. 
Положення дросельної заслінки, % 0 – 100 1,0 
Напруга бортової мережі, В. 0 - 20 0,01 
Температура охолоджуючої рідини 
-25 - 110 1,0 
оС 
 
Виходячи з результату проведених вимірювань витрати пального під впливом 
безлічі факторів можна говорити про нормальний розподіл випадкової величини 
витрати пального. 
Імовірнісний графік показує наближення експериментальних точок до 
нормального розподілу рис. 3.1. 
 
 
65 
 
Рисунок 3.1 - Оцінка нормальності розподілення експериментальних точок 
 
Абсолютна випадкова похибка становить δi = 0,06  
Відносна похибка становить δi = 1,2% 
Планування експерименту. До планування експерименту вибиралася цільова 
функція дослідження, а потім фактори що впливають на неї. Дані, отримані в 
результаті активного експерименту (змінювався режим роботи двигуна, 
навантаження, при різних температурах навколишнього середовища) заносилися в 
матриці плану експерименту. Матриця плану повного багатофакторного 
експерименту представлена в табл. 3.2. Число точок плану визначалося 
співвідношенням: 
 
Nx = Nx1 ∙  Nx2 ∙  Nx3 ∙ … ∙  Nxm      (3.1) 
 
де m – число факторів 
Nxі – число рівнів і-го фактора. 
 
 
66 
Вимірювання витрати пального проводилися при наступних змінах факторів: 
- температура повітря від 0 до -25 °С; 
- температура охолоджуючої рідини до 95 °С (t0 = tпов); 
- частота обертання колінчастого вала: в режимі холостого ходу 150 ... 1600 
об/хв, в русі 860 ... 8200 об / хв; 
- ступінь відкриття дросельної заслінки від 0 до 55%; 
- час вимірювання до 30 хв. 
Таблиця 3.2 Матриця плану експерименту 
Рівні факторів Вихідний 
параметр 
Частота 
Температура Час обертання Температура Ступінь 
 відкриття Витрата 
повітря вимірювання колінчастого охолоджуючої дросельної пального 
вала n, об/хв рідини, ˚С заслінки, % 
№ X11 X21 X31 X41 X51 Y1 
1 X11 X22 X32 X42 X52 Y2 
 X11 X23 X33 X43 X53 Y3 
 X11 X24 X34 X44 X54 Y4 
 X11 X25 X35 X45 X55 Y5 
       
… X12 X21 X31 X41 X51 Ya 
2 X12 X22 X32 X42 X52 Yb 
 X12 X23 X33 X43 X53 Yc 
 X12 X24 X34 X44 X54 Yd 
 X12 X25 X35 X45 X55 Ye 
       
… X1n X2n X3n X4n X5n Yn 
n       
 
В якості незалежної змінної використовується температура повітря, температура 
двигуна, режим роботи двигуна, час прогрівання двигуна, та ступінь відкриття 
дросельної заслінки, а в якості залежної - витрата пального. Звідси функціональна 
залежність має такий вигляд: 
 
 
67 
y = f(tпов, τ, ne, φ, tдв).      (3.2) 
 
Для нормального розподілу обсяг вибірки розраховується за умови [14]: 
 
2 2
���� ≥  �������� ����
2        (3.3) 
����0
 
де  t - критерій Стьюдента, що залежить від прийнятої довірчої ймовірності а;  
V- коефіцієнт варіації; 
Е -  відносна точність. 
Об’єм  вибірки  N>16 визначається виходячи з довірчої ймовірності 0,95 і 
відносної помилки 0,10. 
Значимість коефіцієнтів кореляції перевірялася за критерієм Стьюдента. 
Кореляційний зв'язок вважався значимим, якщо виконувалася умова [14]: 
 
���� = ∣����∣ (���� − 2)0.5
0.5 ≥ ��������             (3. 4) 
(1−����)
 
де tp - табличне значення критерію Стьюдента для довірчої ймовірності Р  і n 
ступенів свободи.  
Адекватність математичних моделей оцінювалася за критерієм Фішера і 
середньою помилкою апроксимації Е̄. Модель вважалася адекватною, якщо 
виконувалася умова [14]: 
 
��������2���� =  2 ≥ ��������                                                  (3. 5) 
����залиш
 
����
∣���� −���� ∣
���� = 1� ���� �������� 100%                     (3. 6) 
���� ��������
����=1
 
68 
Адекватність моделей експериментальними даними оцінювалася за критерієм 
Фішера, розрахункове значення якого при довірчій ймовірності 95-99% перевищує 
теоретичне значення і за середньою помилку апроксимації, що не перевищує 10%. 
 
3.2 Інтерпретація результатів експериментальних досліджень взаємозв'язків 
системи з досліджуваними параметрами 
 
Залежність тривалості прогрівання на холостому ході від температури 
навколишнього середовища. На основі експериментаьних даних, було визначено 
залежність тривалості прогрівання на холостому ході від температури 
навколишнього середовища. 
 
 
Рисунок 3.2 - Залежність тривалості прогрівання на холостому ході від температури 
навколишнього середовища 
 
 
69 
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
5 7 9 11 13 15 17 19
Час, хв
 
Рисунок 3.3 - Результати моделювання розподілу випадкової величини. 
 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння  
y = a + bx, тобто лінійною функцією. За допомогою програми Excel, визначено 
коефіцієнти a і b.  
закон розподілення - нормальне розподілення  
a = 162,7743 
b =  -0,5846202 
середнє значення – 13,7 
імовірність відповідності закону розподілення – 0,95 
Тому модель залежності часу прогрівання на холостому ході від температури 
навколишнього середовища отримує вигляд: 
  
τ = 162 – 0,6tпов      (3.7) 
 
Зміна часу прогрівання в русі в залежності від температури повітря. 
На підставі експериментаьних даних, було визначено залежність часу 
прогрівання в русі в залежності від температури повітря.  
 
f(час)
70 
 
12,1
10,1
8,1
6,1
4,1
2,1
233 238 243 248 253 258 263 268 273 278
Тпов, К
Рисунок 3.4 - Зміна часу прогрівання в русі в залежності від температури 
повітря 
 
час, хв
71 
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
1,2 6,2 11,2 16,2
Час, хв
 
Рисунок 3.5 - Результати моделювання розподілення випадкової величини. 
 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
a + bx, тобто лінійною функцією. За допомогою програми Excel, визначено 
коефіцієнти a і b.  
закон розподілення - нормальне розподілення  
a = 99.02795 
b =  -0.3528553 
середнє значення – 10.66 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.98 
Тому модель залежність часу прогрівання в русі в залежності від температури 
повітря отримує вигляд: 
 
τ = 99 - 0.35tпов      (3.8) 
 
Зміна частоти обертання колінчастого вала двигуна в міру його прогрівання на 
холостому ході при від’ємних температурах навколишнього середовища 
 
 
f(час)
72 
На підставі експериментаьних даних, було визначено зміну частоти обертання 
колінчастого вала двигуна в міру його прогрівання на холостому ході при 
негативних температурах навколишнього середовища.  
1390
1190
990
790
590
390
190
0 5 10 15 20 25 30
час прогрівання, хв.
Рисунок 3.6 - Зміна частоти обертання колінчастого валу двигуна в міру його 
прогрівання на холостому ході при від’ємних температурах навколишнього 
середовища 
 
n, об/хв
73 
0,0025
0,002
0,0015
0,001
0,0005
0
185 385 585 785 985 1185 1385
n
 
Рисунок 3.7 - Розподіл частоти обертання колінчастого вала двигуна при 
прогріванні на холостому ході. 
 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
a + be^(-x), тобто експоненціальною функцією. За допомогою програми Excel, 
визначено коефіцієнти a і b.  
закон розподілення - нормальне розподілення  
a = 1174.107 
b =  -785.6546 
середнє значення – 1092.37 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.9 
Тому модель зміни частоти обертання колінчастого вала двигуна в міру його 
прогрівання на холостому ході при негативних температурах навколишнього 
середовища отримує вигляд: 
 
n = 1174 - 786e-τ  (3.9) 
 
Залежність частоти обертання колінчастого вала від часу прогрівання двигуна в 
русі 
 
fn)
74 
 
На підставі експериментаьних даних, було визначено залежність обертів 
колінчастого вала двигуна від часу прогрівання двигуна в русі.  
 
3011
2711
2411
2111
1811
1511
1211
911
1,4 3,4 5,4 7,4 9,4
час прогрівання, хв
 
Рисунок 3.8 - Залежність частоти обертання колінчастого валу від часу 
прогрівання двигуна в русі 
 
 
n, об/хв
75 
0,001
0,0008
0,0006
0,0004
0,0002
0
900 1200 1500 1800 2100 2400 2700
n, об/хв
 
Рисунок 3.9 - Результати моделювання розподілу випадкової величини. 
 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
ax^b, тобто степеневою функцією. За допомогою програми Excel, визначено 
коефіцієнти a і b.  
закон розподілення - нормальне розподілення  
a = 1113.517 
b =  0.4807 
середнє значення – 1088.846 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.9 
Тому модель залежності частоти обертів  колінчастого вала двигуна від часу 
прогрівання двигуна в русі отримує вигляд: 
 
n = 1114τ0.48     (3.10) 
 
Зміна температури двигуна в міру його прогрівання на холостому ході 
 
f(n)
76 
На підставі експериментаьних даних, було визначено зміну температури 
двигуна в міру його прогрівання на холостому ході. 
338
318
298
278
258
0,0056 0,0556 0,1056 0,1556 0,2056 0,2556 0,3056 0,3556
час прогрівання, год
 
Рисунок 3.10 - Зміна температури двигуна у міру його прогрівання на холостому 
ході 
 
Тдв, К
77 
0,02
0,015
0,01
0,005
0
250 270 290 310 330 350
tдв, К
 
Рисунок 3.11 - Результати моделювання розподілу випадкової величини. 
 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
a + bx^n, тобто степеневою функцією. За допомогою програми Excel, визначено 
коефіцієнти a і b.  
закон розподілення - нормальне розподілення  
a = 243.2937 
b =  140.7246 
середнє значення – 306.104 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.9 
Тому модель зміни температури двигуна з моменту початку прогрівання на 
холостому ході до робочої температури отримує вигляд: 
 
Тдв = 243 + 140τ0.39      (3.11) 
 
Зміна температури двигуна в міру прогрівання в русі. 
На підставі експериментаьних даних, було визначено зміну температури 
двигуна в міру його прогрівання і русі. 
 
f(tдв)
78 
334
324
314
304
294
284
274
0,023 0,073 0,123 0,173
час прогрівання, год
Рисунок 3.12 - Залежність  температури двигуна від часу прогрівання в русі 
 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
a + bx^n, тобто степеневою функцією. За допомогою програми Excel, визначено 
коефіцієнти a і b.  
закон розподілення - вейбула  
a = 242.433 
b =  207.29 
середнє значення – 289.79 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.98 
 
 
Тдв, К
79 
Тому модель залежності температури двигуна від часу прогрівання в русі 
отримує вигляд: 
 
Тдв = 243 + 207τ0.48      (3.12) 
 
Зміна витрати пального в залежності від температури двигуна при прогріванні 
на холостому ході 
 
На підставі експериментаьних даних, було визначено зміну витрати пального в 
залежності від температури двигуна при прогріванні на холостому ході 
 
4,8
4,3
3,8
3,3
2,8
2,3
1,8
1,3
0,8
260 280 300 320 340
Тдв, К
 
Рисунок 3.13 - Зміна витрати пального в залежності від температури двигуна при 
прогріванні на холостому ході 
 
q, л/год
80 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
a exp(bx), тобто експоненціальною функцією. За допомогою програми Excel, 
визначено коефіцієнти a і b.  
закон розподілення - нормальне розподілення  
a = 5797.279 
b =  -2.648363Е-02 
середнє значення – 2.609 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.81 
Тому модель зміни витрати пального в залежності від температури двигуна при 
прогріванні на холостому ході отримує вигляд: 
 
���� = 5797����−0,03����дв      (3.13) 
 
Зміна витрати пального в залежності від температури двигуна при прогріваанні 
в русі. 
На підставі експериментаьних даних, було визначено зміну витрати пального в 
залежності від температури двигуна при прогріванні в русі. 
 
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7
g л/год
 
Рисунок 3.14 - Результати моделювання розподілу випадкової величини. 
 
fg)
81 
 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
А0 + А1X + А2Х^2 + ... + AnХ^n, тобто поліномінальною функцією. За допомогою 
програми Excel, визначено коефіцієнти n і A0.  
n = 4 
A0 = -75.526 
закон розподілення - нормальне розподілення 
середнє значення – 5.587 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.98 
Тому модель зміни витрати пального в залежності від температури двигуна при 
прогріванні в русі отримує вигляд: 
 
q = -75,5 + 0,55 ∙ tдв - 3,69 ∙ 10-4
 ∙ t 2
дв  - 4,19 ∙ 10-6 ∙ t 3 -9 4
дв  + 7,39 ∙ 10  ∙ tдв   (3.14) 
 
Зміна витрати пального протягом прогрівання на холостому ході. 
На підставі експериментаьних даних, було визначено зміну витрати пального 
при прогріванні на холостому ході. 
 
 
82 
4,55
4,05
3,55
3,05
2,55
2,05
1,55
1,05
0,0075 0,1075 0,2075 0,3075 0,4075
час прогрівання, год.
Рисунок 3.15 - Зміна витрати пального протягом прогрівання на холостому ході. 
 
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
ge л/год
 
Рисунок 3.16 - Результати моделювання розподілу випадкової величини. 
 
 
q, л/год
fge)
83 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
a + b ln(x), тобто логарифмічною функцією. За допомогою програми Excel, 
визначено коефіцієнти a і b.  
a = 0,441473 
b = -0.784975 
закон розподілення - нормальне розподілення 
середнє значення – 2.386 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.95 
Тому модель зміни витрати пального в залежності від часу прогрівання на 
холостому ході отримує вигляд: 
 
q = 0.44 - 0.78lnτ                                          (3.15) 
 
Зміна витрати пального при прогріванні двигуна в русі 
На підставі експериментаьних даних, було визначено зміну витрати пального 
при прогріванні в русі 
4,75
4,25
3,75
3,25
2,75
2,25
1,75
1,25
0,015 0,065 Т0д,в1,1 К5 0,165
Рисунок 3.17 - Зміна витрати пального при прогріванні двигуна в русі 
 
q, л/год
84 
0,56
0,48
0,4
0,32
0,24
0,16
0,08
0
1,2 1,7 2,2 2,7 3,2 3,7 4,2
Витрата пального, л/год
 
Рисунок 3.18 - Результати моделювання розподілу випадкової величини. 
 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
А0 + А1X + А2Х^2 + ... + AnХ^n, тобто поліномінальною функцією. За допомогою 
програми Excel, визначено коефіцієнти n і A0.  
n = 3 
A0 = .284844 
закон розподілення – нормальне розподілення 
середнє значення – 2.617 
імовірність відповідності закону розподілення – 0.9 
Тому модель зміни витрати пального в залежності від часу прогрівання в русі 
отримує вигляд: 
 
q = 0,3 + 82,5 ∙ τ - 680 ∙ τ2 + 1579 ∙ τ3
   (3.16) 
 
За допомогою статистичних критеріїв підтверджено адекватність залежності 
між оборотною витратою пального і температурою двигуна. З урахуванням 
отриманих в результаті регресійного аналізу чисельних значень коефіцієнтів для 
двигуна ЗАЗ Lanos T 150 1,5i 16V модель має вигляд: 
 
f(витрата пального)
85 
qоб = 0,0016 + 0,00001 ∙ (57 - t 2
дв)       (3.17) 
 
Залежність оборотної витрати пального від ступеню відкриття дросельної 
заслінки: 
 
qоб = 0,0081 + 0,0019 ∙ φ     (3.18) 
 
0,09
0,08
0,07
0,06
qоб, мл
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
-20 0 20 40 60
t о
дв, С
 
Рисунок 3.19 - Вплив температури двигуна на оборотну витрату пального 
(дивгун ЗАЗ Lanos) 
 
 
 
86 
3.3 Аналіз і перевірка адекватності отриманих моделей і значень їх параметрів 
 
Аналіз коефіцієнтів кореляції запропонований в даному розділі, підтверджує 
встановлені на другому етапі аналітичних дослідів взаємозв’язки між ними. 
Отримані наступні параметри математичної залежності оборотної витрати 
пального від температури двигуна і ступеню відкриття дросельної заслінки. 
А = 9,36; S1= 0,0052184; S2 = 1,715698. 
Таким чином, спільний вплив відмічених факторів зображено в рівнянні і 
описується формулою 3.20 
 
qоб = 9,36+0,0052(80-tдв)2+1,72φ , 10-3    (3.19) 
 
 
 
Рисунок 3.20 - Вплив температури двигуна і ступеню відкриття дросельної 
заслінки на оборотну витрату пального 
 
 
87 
Зміна температури двигуна в одиницю часу, тобто швидкість прогрівання, 
залежить від оборотної витрати пального (qoб) і частоти обертання колінчастого вала 
двигуна n. Між собою ці величини, як сказано вище (розділ 2) не пов'язані між 
собою, тому була використана аналогічна величина - приріст температури двигуна за 
один оберт колінчастого валу. 
В результаті апроксимації експериментальних даних встановлено, що спільний 
вплив на швидкість зміни температури двигуна (ЗАЗ Lanos) Δ tдв  за один оберт таких 
факторів, як температура двигуна і оборотна витрата пального, температура 
зовнішнього середовища і оборотна витрата пального виявився незначним, тому 
змішані ефекти виключені з моделі без втрати точності. 
Швидкість зміни температури двигуна описується наступною моделлю 
 
Δtдв = 0,011 – 0,000002 ∙ (24,8 - qоб)2
 + 0,00002 ∙ tдв - 0,00009 ∙ tдв                (3.20) 
 
А вид двофакторних залежностей представлений на рис. 3.21 
 
Рисунок 3.21 - Результати експериментальних досліджень залежності швидкості 
зміни температури від оборотної витрати пального і температури навколишнього 
середовища 
 
88 
Для перенесення тимчасового профілю міського циклу на дорозі в імітаційну 
модель були проведені експериментальні заїзди з дотриманням вимог 
держстандартів. Параметри - швидкість автомобіля, частота обертання і ступінь 
відкриття дросельної заслінки знімалися з контролера. Часовий ряд поточної 
швидкості руху (рисунок. 3.22) показує високу ступінь збігу до циклограми, 
представленої на рисунку 2.11, що підтверджено статистичним аналізом вибірки і 
говорить про можливість використання відповідних параметрів двигуна (п,φ) в 
імітаційної моделі. 
 
Рисунок 3.22 - Дискретні параметри зняті з контролера “Bosh M ” 
 
Висновок: В результаті проведених досліджень були визначенні витрати 
пального двигуном автомобіля ЗАЗ Lanos T 150 1,5i 16V  і часу прогрівання при 
різних режимах і температурах повітря після зберігання на відкритих майданчиках 
взимку, і були отримані математичні моделі залежності даних параметрів. 
 
89 
РОЗДІЛ 4 ПРАКТИЧНЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ 
 
4.1 Вибір оптимального режиму прогрівання 
 
В ході досліджень були отримані математичні моделі витрати пального при 
прогріванні двигуна в залежності від різних факторів (див розділ 3). За допомогою 
цих моделей шляхом інтегрування їх за часом, було визначено чисельні значення 
загальної витрати пального при прогріванні двигуна взимку в режимі холостого 
ходу, в русі і з використанням комбінованого режиму табл. 4.1. Також для 
розрахунку загальної витрати пального при прогріванні в русі, використовували 
імітаційну модель рис. 2.5. реалізовану на базі програмного забезпечення 
Черкаського науково-дослідного експертно-криміналістичного центру (НДЕКЦ). 
 
Таблиця 4.1 - Зміна загальної витрати пального в залежності від температури 
навколишнього середовища при різних режимах прогрівання 
Температура, К Загальна витрата пального за прогрів, л. 
 Холостий хід В русі Комбінований 
прогрів 
248 0,76 0,65 0,56 
253 0,75 0,61 0,55 
258 0,74 0,56 0,54 
263 0,72 0,53 0,54 
268 0,71 0,49 0,49 
273 0,70 0,47 0,47 
 
 
90 
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5 Ряд 1
0,4 Ряд 2
0,3 Ряд 3
0,2
0,1
0
-0,05 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25
Час прогрівання, год.
 
Рисунок 4.1 - Зміна загальної витрати пального при прогріванні в залежності від 
температури навколишнього середовища (-15о С) на режимах: ряд 1 – в русі; ряд 2 – 
холостий хід; ряд 3 – комбінований. 
  
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5 Ряд 1
0,4 Ряд 2
0,3 Ряд 3
0,2
0,1
0
-0,05 -0,1 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Час прогрівання, год.
 
Рисунок 4.2 - Зміна загальної витрати пального при прогріванні в залежності від 
температури навколишнього середовища (0о С) на режимах: ряд 1 – в русі; ряд 2 – 
холостий хід; ряд 3 – комбінований. 
 
 
Витрата пального, л.
Витрата пального, л.
91 
При різних від’ємних температурах повітря, прогрівання двигуна на холостому 
ході значно відрізняється за тривалістю (табл. 4.2) 
 
Таблиця 4.2. Тривалість прогрівання. 
Температура навколишнього середовища, Тривалість прогрівання двигуна на 
К холостому ході, хв. 
243 1,79 
248 1,39 
253 1,19 
258 0,91 
263 0,8 
268 0,47 
273 0 
 
На підставі експериментаьних даних, було визначено залежність часу  
прогрівання двигуна на холостому ході від температури навколишнього середовища 
 
Час, 
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
233 238 243 248 253 258 263 268 273 278
tпов, 
Рисунок 4.3 – Залежність оптимального часу прогрівання від температури 
повітря. 
 
92 
Представлена на графіку залежність може бути записана у вигляді рівняння y = 
a + bx, тобто лінійною функцією. За допомогою програми Excel, визначено 
коефіцієнти a і b.  
a = 11.6352 
b =  -4.225715Е-02 
Тому модель залежності часу прогрівання на холостому ходу від температури 
навколишнього середовища отримує вигляд: 
 
τопт = 11,6 - 0.04Тпов      (4.1) 
 
4.2 Організація імітації процесів прогрівання 
 
Для практичного використання результатів дослідження пропонується 
імітаційна модель процесу прогрівання бензинового двигуна автомобіля ЗАЗ Lanos. 
За допомогою спеціального обладнання на базі НДЕКЦ імітуються темп 
прогрівання, температура двигуна, частота обертання КВ, та ступінь відкриття 
дроселя. 
Використання імітаційної моделі, окрім визначення оптимальних режимів 
прогрівання двигуна, дозволяє отримати чисельні значення витрати пального при 
різній початковій температурі двигуна, що дозволяє визначити величину лінійної 
норми витрати пального диференційованої за значенням температури повітря, числа 
стоянок з непрацюючим двигуном та їх середньої тривалості. Режим прогрівання 
двигуна можна створити програмно за допомогою налаштування параметрів 
імітаційної моделі. 
 
 
 
 
 
93 
4.3 Методика диференційованого нормування витрат пального 
 
Один з варіантів використання результатів імітації - методика 
диференційованого коригування лінійних норм витрати пального в зимовий період з 
урахуванням температури навколишнього середовища, кількості і тривалість 
стоянок автомобіля з непрацюючим двигуном (tпов <0).  
З аналізу відомостей отриманих в фірмах що займаються перевезеннями 
таксомоторів, з'ясувалося, що простої автомобілів-таксі припадають на період з 2 до 
5 години ночі. Тривалість простоїв в цей час коливається між 2-3 годинами. 
Основна частина автомобілів службового користування виконує в середньому 
11 поїздок, що супроводжуються 11-ма стоянками за 1 робочий день (близько 3 
стоянок по 2 години і 8 по 25-45 хвилин).  
Більше 65% [14] поїздок здійснюється власниками автомобілів в містах за для 
виїзду на роботу або  культурно-побутових цілей (зупинка двигуна на весь робочий 
день). 
Отже, автомобілі різного призначення мають різну кількість стоянок з 
неоднаковою тривалістю. В цьому випадку в зимовий час, через прогрівання 
охолодженого за час зупинки двигуна має місце перевитрата пального. 
Виходячи з [9], темп охолодження двигуна визначається залежністю залежить 
від маси двигуна, швидкості вітру, щільності компонування підкапотного простору і 
утеплення двигуна і не залежить від температури навколишнього середовища. 
Таким чином, внаслідок відсутності впливу температури повітря на темп 
охолодження кожен двигун встановлений в даній моделі автомобіля має певне 
значення темпу охолодження, яке розраховується і задається при імітації. На її базі 
представляється найбільш зручним підготувати таблиці диференційованих зимових 
норм витрат пального для автомобілів ЗАЗ Lanos які враховують режим 
використання автомобілів. Як визначено в розділі 1, на величину витрати пального в 
умовах низьких температур найбільший вплив мають кількість і тривалість зупинок 
 
94 
з вимкненим двигуном. Виконавши імітацію охолодження і подальшого прогрівання 
двигуна під час стоянок, отримаємо величину таких норм для різних значень 
низьких температур . 
 
4.4 Впровадження результатів в автотранспортному підприємстві 
 
Для впровадження результатів в АТП, за допомогою спеціального обладнання і 
програмного забезпечення (Стам) потрібно розраховувати характеристики 
прогрівання нових марок і моделей автомобілів на імітаційній моделі. 
Для впровадження розроблених диференційованих норм витрати пального 
необхідно встановити терміни і відповідальних за підготовку таблиць норм витрати 
пального, навчально-методичне забезпечення, і навчання відповідних осіб.  
Методика обліку витрат пального. Нормоване значення витрати пального [2] 
для легкових автомобілів, розраховується за наступним співвідношенням: 
 
Qн = 0,01 ∙ Hs ∙ S ∙ (1 + 0.01 ∙ D)     (4.2) 
 
де  Qн – нормативна витрата пального, літри; 
Hs – базова норма витрати пального на пробіг авто, л/ 100 км; 
S – пробіг автомобіля, км.; 
D – поправочний коефіцієнт до норми у %. 
Відповідно до цього документа в зимовий час в залежності від кліматичного 
району - норма витрати пального підвищується на 6-19%. У холодну пору при 
прогріванні автомобіля встановлюється нормативні витрати пального з розрахунку 
одна година простою - 10 км пройденого шляху. 
У даній роботі пропонується за допомогою використання апарату імітаційного 
моделювання коригувати базову витрату пального з одночасним урахуванням 
факторів температури повітря, кількості і тривалості стоянок. В інших випадках 
 
95 
збільшення або зниження враховуються відповідно до загальноприйнятих норм за 
формулою (4.4). 
Температура повітря встановлюється в проміжку між 0 ° С і -25 ° С з 
інтервалами 5 ° С. Мінімальна тривалість стоянки з вимкненим двигуном при 
низьких температурах повітря приймається рівною 30 хвилин, так як охолодження 
двигуна відбувається найбільш інтенсивно, з’являється додаткова витрата пального 
на прогрів. 
За допомогою диференційованих таблиць, встановлюється норма витрати 
пального і використовуються при плануванні та облікую.  
 
4.5 Економічний ефект 
 
Ефект від нормування витрат пального. За заданим умовам роботи легкових 
автомобілів різного призначення розраховується загальна витрата пального і 
пов'язані з нею грошові витрати. Дані по кожній з методик занесені у відповідні 
таблиці.  
Розрахунок лінійної витрати пального автомобіля ЗАЗ Lanos при температурі 
навколишнього середовища - 10 - 20 ˚С за різними методиками за таких умов: 
денний пробіг автомобіля-таксі склав 240 км при разовому простої протягом однієї 
години, нічний пробіг - 70 км, простій - два рази по дві години; добовий пробіг 
службового автомобіля склав 65 км, при цьому автомобіль простоював два рази по 
0,5 години, і один раз два години; 
приватний автомобіль проїхав 25 км, при цьому простоював один раз - одна 
година, і два рази по 3 години. 
Визначення лінійної витрати відповідно до: 
Діючої методики (Hs = 7.5 л/100км, D = 12% ). 
 
Q = 0,01 ∙ Hs ∙ S ∙ (1 + 0,01 ∙ D) 
 
96 
Таксі 
Qдень = 0,01 ∙ 7,5∙ 250 ∙ (1 + 0,01 ∙ 12) = 21 л 
 
Qніч = 0,01 ∙ 7,5∙ 110 ∙ (1 + 0,01 ∙ 12) = 9,24 л 
 
Службові 
 
Q = 0,01 ∙ 7,5∙ 95 ∙ (1 + 0,01 ∙ 12) = 7.98 л 
 
Особисті авто  
Qніч = 0,01 ∙ 7,5∙ 25 ∙ (1 + 0,01 ∙ 12) = 2,1 л 
 
Диференційованою методикою (Hs = 7,5 л/100км, D = 8, 14, 22%) 
 
Таксі 
 
Qдень = 0.01 ∙ 7,5∙ 250 ∙ (1 + 0,01 ∙ 8) = 20,825 л 
 
Qніч = 0.01 ∙ 7,5∙ 110 ∙ (1 + 0,01 ∙ 8) = 8,91 л 
 
Службові 
 
Q = 0,01 ∙ 7,5∙ 95 ∙ (1 + 0,01 ∙ 8) = 7,7л 
 
Особисті авто  
 
Qніч = 0.01 ∙ 7,5∙ 25 ∙ (1 + 0,01 ∙ 8) = 2,03 л 
 
 
97 
3) пропонованої методикою (Hs вибирається з таблиць в залежності від 
кількості стоянок і їх тривалості і температури навколишнього середовища) 
 
Q = 0,01 ∙ Hs ∙ S () 
 
Таксі 
 
Qдень = 0.01 ∙ 8,3∙ 240 = 19,92 л 
 
Qніч = 0,01 ∙ 8,9∙ 70 = 6,23 л 
 
Службові 
 
Q = 0,01 ∙ 8,4∙ 65 = 5,46 л  
 
Особисті авто  
 
Qніч = 0,01 ∙ 9,2∙ 25 = 2,3 л 
 
Таблиця 4.3 – Залежність витрат пального для службового автомобіля за 
від’ємних температур 
Температура Витрата пального для службового автомобіля, л. 
повітря, оС Методика нормування пального 
 
Діюча Диференційована Запропонована 
-10 …-20 7,98 7,7 5,46 
-20 …-20 8,8 8,9 6,6 
 
 
 
 
98 
Таблиця 4.4 – Залежність витрат пального для автомобіля таксі від виду 
методики нормування за від’ємних температур 
Температура Витрата пального для таксі, л. 
повітря, оС Денна зміна Нічна зміна 
Методика нормування пального Методика нормування пального 
Діюча Диференційована Запропонована Діюча Диференційована Запропонована 
-10 -20 21 20,825 19,92 9,24 8,91 6,23 
-20 -20 21,8 22,2 22,0 8,4 8,6 7,4 
 
Таблиця 4.5 – Залежність витрат пального для автомобілів особистого 
користування від виду методики нормування за від’ємних температур. 
Температура Витрата пального для автомобіля особистого 
повітря, оС користування, л. 
Методика нормування пального 
 
Діюча Диференційована Запропонована 
-10 -20 2,1 2,03 2,3 
-20 -20 1,68 1,71 1,92 
 
Використовуючи запропоновану систему нормування витрат пального з 
урахуванням кількості, тривалості зупинок в зимовий період (з вибором 
оптимального режиму прогрівання), заощадження в порівнянні з діючою системою 
становить 7,7% пального при експлуатації автомобілів в режимі «таксі» і 4,35% при 
експлуатації автомобілів в режимі «службовий»; з диференційованою системою - 
27,9% в першому випадку і 25,9% - у другому випадку. 
Характером роботи приватних автомобілів (тривалі простої і невеликий 
добовий пробіг) пояснюється підвищена витрата пального. 
Ефект від вибору оптимального режиму прогрівання. Встановлено, що 
найбільш ефективно при температурах навколишнього середовища нижче - 10 ° С 
прогрівати двигун в комбінованому режимі. Тобто після декількох хвилин 
попереднього розігріву на холостому ході, прогрівання триває в русі.  
Таким чином, виходячи з табл. 4.1 з урахуванням вартості одного літра бензину 
отримаємо табл. 4.6. 
 
99 
Таблиця 4.6 – Витрати на прогрівання на різних режимах. 
Витрати на прогрів, грн. 
Економія порівняно з 
Температура Прогрівання 
повітря, К Холостий хід Рух Комбінований 
прогрів м на Прогріванням 
холостому в русі 
ході 
248 18,4072 15,743 13,5632 4,844 2,1798 
253 18,165 14,7742 13,321 4,844 1,4532 
258 17,9228 13,5632 13,0788 4,844 0,4844 
263 17,4384 12,8366 13,0788 4,3596 -0,2422 
268 17,1962 11,8678 11,8678 5,3284 0 
273 16,954 11,3834 11,3834 5,5706 0 
 
 
100 
ВИСНОВКИ 
 
В результаті виконання кваліфікаційної роботи, було досягнуто мету даної 
роботи, а саме -  оптимізація режиму прогрівання двигунів автотранспортних засобів 
в зимовий період з метою зниження витрат пального. 
Було охарактеризовано процес витрачання пального двигуном автомобіля при 
прогріванні його на різних режимах в умовах від’ємних температур і встановлено 
закономірності витрачання пального в процесі прогрівання двигунів оснащеними 
системами розподіленого впорскування (На прикладі двигуна автомобіля ЗАЗ Lanos 
T 150 1,5i 16V)  
Було виявлено фактори та встановлені закономірності, що визначають витрату 
пального при прогріванні двигуна. 
Розроблено математичні моделі, що описують вплив температури 
навколишнього середовища та навантаження на питому витрату пального при 
прогріванні двигуна в зимовий період. 
Встановлено оптимальні режими прогрівання двигуна при різних температурах 
навколишнього середовища, і на основі імітаційної моделі, створено систему 
нормування витрат пального з урахуванням режимів використання автомобілів. 
Використовуючи оптимізований режим прогрівання автомобіля за 
запропонованою системою нормування витрат пального з урахуванням кількості, 
тривалості зупинок в зимовий період, заощадження в порівнянні з діючою системою 
становить 7,7% пального при експлуатації автомобілів в режимі «таксі» і 4,35% при 
експлуатації автомобілів в режимі «службовий»; а в порівнянні з диференційованою 
системою - 27,9% в першому випадку і 25,9% - у другому випадку. 
При використанні комбінованого режиму прогрівання, за температури повітря в 
-25°С, економія в порівнянні з витратами на прогрівання на холостому ході і в русі 
буде 4,84 грн і 2,18 грн відповідно. 
  
 
101 
Список використаних джерел 
 
1. Автомобілі. Тягово-швидкісні властивості та паливна економічність : навч. 
посібник / В. П. Сахно, Г. Б. Безбородова, М. М. Маяк, С. М. Шарай. – К. : 
КВІЦ, 2004. – 174 с : іл. 
2. Мельничук, С. В. Гідравлічні системи автомобіля : навч. посібник. – Житомир 
: ЖДТУ, 2004. – 294 с. : іл. 
3. Технічна експлуатація та надійність автомобілів : навч. посібник / Є.Ю. 
Форнальчик, М. С. Оліскевич, О. Л. Мастикаш, Р. А. Пельо. – Львів : Афіша, 
2004. – 492 с. 
4. Полянський, С. К., Коваленко, В. М. Експлуатаційні матеріали : підручник / С. 
К. Полянський, В. М. Коваленко. – К. : Либідь, 2003. - 448 с. 
5. Окоча, А. І., Білоконь, Я. Ю. Паливномастильні та інші експлуатаційні 
матеріали : підручник / А. І. Окоча, Я. Ю. Білоконь. – К. : Центр. дух. культ., 
2004. – 448 с. 
6. Автотранспортні засоби категорій “В” і “С” : навч. посібник / Я. Ю. Білоконь, 
С. О. Войцехівський, А. І. Окоча та ін. ; за ред. Я. Ю. Білоконя. – К. : Арій, 
2009. – 352 с. : іл. 
7. Кисликов, В. Ф., Лущик, В. В. Будова й експлуатація автомобілів : підручник. 
– 5-те вид. – К. : Либідь, 2005. – 400 с. : іл 
8. Сажко В.А. Електрообладнання автомобілів і тракторів: Підручник. - 
К.:Каравела, 2009.-400 с.  
9. Абрамчук Ф.І., Гутаревич Ю.Ф., Долганов К.Є., Тимченко 1.1. Автомобільні 
двигуни. - К.: Арістей, 2004. - 476 с. 
10. Сажко В.А., Січко О.Є., Клименко Ю.М., Савін Ю.Х., Волков О.Ф. 
Діагностування мікропроцесорних систем запалювання автомобілів «Екосіа» 
за допомогою приладу УАС-5051. – К.: НТУ, 2005. – 36 с. 
11. Акімов С.В., Здановський А.А., Корець А.М. Довідник із електрообладнання 
автомобілів. - М: Машинобудування, 1994. - 544 с. 
12. Акімов А.В., Акімов С.В., Лайкін Л.П. Генератори зарубіжних автомобілів. – 
К.: За кермом, 1997. – 80 є. 
13. Данов Б.А. Електроустаткування систем управління іноземних автомобілів. - 
М: Гаряча лінія; Телеком, 2004. – 224 с. 
14. Варенко В. М. Системний аналіз інформаційних процесів: Навч. посіб. / В. М. 
Варенко, І. В. Братусь, В. С. Дорошенко, Ю. Б. Смольников, В.О. Юрченко. – 
К.: Університет «Україна», 2013. – 203с.
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
