Analisi dei consumi

Analisi dei consumi

Esercitazione teoria e tecnica dei veicoli terrestri

Lo scopo dell'esercitazione è quello di calcolare il consumo di combustibile durante il ciclo NEDC (New European Driving Cycle). La durata del ciclo è di 1220 s di cui i primi 40 sono di marcia al minimo. La velocità massima è di 120 km/h e la velocità media è 32.5 km/h. La distanza totale da percorrere è di 11.007 km.

Per prima cosa si deve calcolare la forza resistente totale, data dalla somma della forza resistente aerodinamica, forza di resistenza al rotolamento e la forza di inerzia:

R_tot = R_aer + R_rot + R_in

R_tot = ½ ρ S c_x v² + f P cos α + m a i

Grazie a queste trasformazioni e alla discretizzazione del tempo di prova in intervalli di 1 secondo, otteniamo il grafico della forza resistente in funzione del tempo.

Una volta calcolata la forza resistente calcoliamo la potenza alle ruote necessaria per vincerle:

W_ruote = R_tot v

Come nel caso della forza resistente, andiamo a diagrammare la potenza resistente in funzione del tempo.

Ricavata la potenza alle ruote, si può trovare la potenza dell’albero motore per imprimere tale potenza:

η_tr : rendimento trasmissione

W_albero = W_ruote / η_tr

Il diagramma in funzione del tempo sarà:

Il nostro obiettivo è quello di calcolare la potenza fornita dal combustibile per poi trovare la portata di combustibile necessaria per completare il ciclo. Data la relazione:

η_mot = W_albero / W_comb

È facile invertire quest’ultima per calcolare la W_albero. Il valore del rendimento del motore è facilmente ricavabile dal diagramma dei rendimenti del veicolo. Prima però è necessario trovare il valore del lavoro specifico del motore, valore in ascissa del grafico usando la formula:

L_sp = (2 60 W_albero) / (n c)

In cui C è la cilindrata in dm³ e n è il numero di giri del motore.

Dato il valore del lavoro specifico del motore, posso trovare il valore di η_mot

Posso adesso calcolare la W_comb come:

W_comb = W_albero / η_mot

Arrivati a questo punto è facile ricavare il valore della portata di combustibile necessaria all'avanzamento sfruttando la definizione convenzionale di W_comb:

W_comb = m H_i

In cui m è la portata da trovare e H_i è il potere calorifico inferiore del combustibile. Passo fondamentale è quello di discretizzare il valore della portata per ogni intervallo di tempo per cui è stato diviso il ciclo, nel nostro caso prendiamo un intervallo di discretizzazione di Δt = 1 s

m_comb = Δm_comb / Δt

Avendo a disposizione i dati relativi al potere calorifico H = 43300 kJ/kg e sapendo che quando il motore è al minimo, ho un consumo di 0.7-3 l.