Ťulkin Vjačeslav Škoda Auto Vysoká Škola

Úvod Automobil je energeticky systém, který vyrábí mechanickou a kinetickou energie. V autě je uspořádáno přetvořeni různých druhu energie: nejprve chemická energie paliva je přetvořena na tepelnou energie ve válce motoru, pak tepelná energie je přetvářena na zpětné chod pistu ve válce. Válec točí hřídel motoru, který pak přes převodovku a diferenciál točí hnací kola, tj. přetváří energie na kinetickou. V práci používám hodně vzorců pro vypočet charakteristik, protože jak je známo, fyzika je věda přesná. Jak mluvil vědec Galileo Galilei, „je třeba měřit všechno, co lze měřit, a směrovat se k tomu, abych stalo lze měřit to, co dnes ještě není možné”. Automobil nelze popsat jen slovy, k tomu je třeba číselná charakteristika.

Výkonnost automobilu Z pohledu fyziky automobil (motorové vozidlo) – to je autonomní, pohyblivý, energeticky systém, který vyrábí mechanickou energie a současně předává její na hnací kola. Na ujmu teto energie systém přemáhá vnější odpory a translačně se pohybuje po automobilové cestě z určité rychlosti, a tím vykonává fyzickou (mechanickou) práce, která se hodnotí koeficientem účinnosti. Automobil se vykonává fyzickou (mechanickou) práce. A kvůli tomu je třeba rozlišovat celkovou prací a prací, která byla spotřebována na pohyb užitečných nákladů. Zatím však je důležité vědět nejen hodnotu prací, ale také s jakou produktivitou ona byla vykonaná. Pro spočítaní výkonu je třeba rozdělit práce na čas, za který ona byla provedena.

Palivová hospodárnost V současné době je přijato palivovou hospodárnost automobilu oceňovat spotřebou paliva na jednotku projeté cesty (tzv. trat‘ova spotřeba paliva) Z bezpečnostních důvodu, řidič nesmi překročit povolenou rychlost jízdy, nesmi dopustit velké nepravidelnosti jízdy (velkých přeskoků rychlosti), nadměrně intenzivních zrychleni, prudkých brzdění a ostrých zatáček. Dany požadavek je spojeny také z požadavkem hospodárnosti, protože daná činnosti vždy vedou k zvýšeni spotřeby paliva. Z toho lze udělat závěr, že řidič, který při jízdě dopustí velkou spotřebu paliva, spolu s tím ne zajišťuje bezpečnost provozu a kvalitu jízdy. Ale hodnota palivové hospodárnosti nemůže plnou mírou charakterizovat fungováni auta celkem, protože pro auta minimální hodnota spotřeby paliva odpovídá příliš nízkým rychlostem. Pro nákladová auta ona má hodnotu km/hod, pro osobni – km/hod. Samozřejmě, že jízda při takových rychlostech výrazně sníží výkonnost aut. Tomu doporučovat řidičům za účelem šetřeni paliva dodržovat takových nízkých rychlosti bylo bych chybným. Řidič musí prokázat nejen vysokou palivovou hospodárnost auta, ale také i velkou výkonnost. Z toho plyne, že je účelně hospodárnost provozu auta oceňovat hodnotou, která bych spojila hodnoty výkonnosti a palivové hospodárnosti. Úhrnný ukazatel vyjadřuje schopnost řidiče jezdit po zadané trase během zadaného času.

Vytipování základních hodnot oceňování dokonalosti automobilu Automobil je složitý energeticky systém, který předělá chemickou energie paliva na mechanickou energie na hnacích kolech. Však pro každý systém vůbec, existuje základní hodnota jeho dokonalosti, která se nazývá účinnost (koeficient účinnosti). Účinnost zcela se spočítá dělením energie, která byla užitečně spotřebovaná systémem, na energie, kterou dostal systém. Níže prokážeme, že komplexní koeficient účinnosti lze používat pro celkové srovnáni různých aut z pohledu jejich dokonalosti. Jistě, že existuje i jiné kriteria dokonalosti, ale energetická dokonalost vždy je základním. Je důležité zdůraznit, že účinnost je klasickou hodnotou palivové hospodárnosti jakéhokoliv stroje (mechanizmu), a v případě auta charakterizuje, do jaké míry racionálně je spotřebovaná prvotní energie paliva, při výrobě mechanické energie v motoru a převedeni její do hnacích kol za účelem provedeni dopravního procesu. Velká výhoda takové hodnoty, jako účinnost, je to, že při její používaní nemůže dojit k nesprávným (absurdním) závěrům, protože předem je známo, že účinnost muže nabývat hodnot pouze v úzkém intervalu (od nuly do jedničky), a nikdy nemůže dosáhnout nebo překročit tu jedničku. Druhou výhodou hodnoty účinnosti je to, že ona muže se používat pro objektivně srovnaní aut bez ohledu na jiné hodnoty. Například, hodnota S/Q (cesta v km rozdělena na spotřebu paliva v litrech) nemůže byt tak používaná, protože pro ni neexistuje etalon, takže její je těžko ocenit. A pro účinnost etalonem je jednička, protože jak je známo, čím blíže je účinnost k jedničce, tím je lip. Zvýšeni rychlosti nad normu je nejen nebezpečné, ale také vede k neproduktivně spotřebě paliva. Jak je známo, za velkých rychlosti je velmi vysoká částka paliva, která je vytracena na zdoláni odporu vzduchu.

Určení metod oceňování spotřeby paliva. Analytická metoda. V současné době existuji různé způsoby oceňovaní spotřeby paliva automobilem. Nejvíc používaná je analytická metoda, která má v podstatě takový vzorec: kde Q s – měrná spotřeba paliva, l/km; Q – množství spotřebovaného paliva, l; S – projeta autem vzdálenost, km; G – hodinová spotřeba paliva motorem, kg/l; v – rychlost auta, m/s,  – hustota paliva, kg/l. Existuje také metoda, která má v podstatě používaní zvláštních koeficientu účinnosti motoru. Z hlediska fyziky taková metoda je správná, ale vypočet takových hodnot pro každý motor zvlášť bude dost těžkým, a vzorec – příliš složitým. Kvůli tomu jednoduše bude používat jinou metodu pro vypočet hodnoty G. Ona nezahrnuje parametry motoru, co je povoleno při provozu konkrétního auta.

Grafoanalytická metoda Jak vidíme, vzorce pro spočítaní spotřeby paliva na jednotu projeté vzdálenosti jsou identické. Ale úkol pro spočítaní teto hodnoty lze zjednodušit, jestliže použit graf charakteristiky zatíženi, který představuje vztah mezi hodinovou spotřebou paliva a efektivním výkonem motoru při různém počtu otáček. Nabízíme takový graf pro stejný automobile GAZ-24 Volga. Kdy známe hodinovou spotřebu paliva, lze prostě určit také spotřebu paliva na jednotku vzdálenosti. Z grafu, kdy výkon je 34,8 kW, hodinová spotřeba paliva bude 13,7 kg/h. Víme, že hustota paliva je 0,74 kg/l a rychlost auta je 25 m/s. Co znamená, že při rychlosti 25 m/s a jiných stálých podmínek, na vzdálenost 1 km auto bude potřebovat 0,2 litrů paliva. Tato hodnota má velký vyznám při běžném provozu auta, nejen pro dopravci, ale i pro každého řidiče. Každý řidič chce vědět přesně, kolik bude potřebovat benzinu, abych projet svou cestu, a bude-li mu stačit paliva v nádrži. Dany vypočet je mnohem jednodušší, než analyticky. Vzhledem k tomu, je užitečně každé auto vybavit palubním počítačem, který bych umožnil řidičovi vidět momentální spotřebu paliva, průměrnou spotřebu paliva, účinnost, výkon auta, průměrnou rychlost a jiné hodnoty, kteří lze spočítat z těchto. Zkušebny řidič bude mít možnost zlepšovat rychlostní poměr auta, snížit spotřebu paliva a spolu s tím bude vidět celkový stav vozovky, co muže oznámit na příslušný úřad. Provozovatel (dopravce) bude vědět hodnoty, podle kterých muže zlepšovat kvalitu provozu a odpornost svých řidičů.

Ekonomické odůvodnění výše jízdného z pozice práv a zájmu spotřebitele Na trhu se prodávají zboží nebo služby, jedním z druhu služby je také služba dopravy, cestujících nebo nákladů. Ale co vlastně je objektem dané služby? Je známo, že automobil při převozu cestujících nebo nákladů pohybuje spolu s nimi. Na normálním (dokonale konkurenčním) trhu vztahy mezi dodavatelem služby (autodopravci) a spotřebitelem mají byt ziskové pro obě strany a spolu s tím průhledni. Ale to bude možné jen za podmínek, kdy dopravce bude přesně vědět, jaké služby on nabízí a jakou výše jižného on má brat, a spotřebitel – za co vlastně on má platit. Důležitou otázkou při normovaní spotřeby paliva je výběr ukazatele normovaní. Pro všichni druhy aut, včetně autobusů, jako normovaná hodnota je doporučeno používat spotřebu paliva na jednotku vykonané autem užitečné mechanické práci. Tuto jednotku je účelně spočítat na základě hodnoty účinnosti auta, protože účinnost je souhrn všech hodnot palivové hospodárnosti auta. Takový přistup k vypočtu výše jízdného je průhledný a stanoví přesně, kolik a za co musí zaplatit spotřebitel dopravci. On je užitečný také i pro vlastně dopravce, protože on ví, jakou mechanickou práci vykonali jeho dopravní prostředky. Z hlediska fyziky takový přistup také je lepši, protože automobil vykonává ne nějakou abstraktní práci z posunuti hmotnosti nákladů na nějakou vzdálenost, ale vykonává mechanickou práci z pohybu, zdrojem které je motor. Z toho plyne, že bylo bych užitečné používat na autech měřič vykonané mechanické práci, a podle jeho výsledků počítat cenu jízdného.

Závěr Během napsáni diplomové práci já se naučil vypočítat základní hodnoty hospodárnosti automobilu, účinnosti, hodnoty spotřeby paliva, a hodnoty výše jízdného. Všichni hodnoty v souhrnu tvoří komplexní charakteristiku (popis) auta z hlediska fyziky a jsou používané k různým potřebám. Automobil je pohyblivým zdrojem mechanické energie, která je pak používaná k pohybu cestujících nebo nákladů. Pro efektivní fungováni automobilové dopravy je třeba neustále zlepšovat současné auta (jejich účinnost), a vozovky (abych zmenšit jejich odpor). Veškerá hodnoty, kteří popisuji fungováni automobilu, lze spočítat analytickou metodou, nebo podle grafů. Poslední metoda je vice názorná nejen pro dopravci, ale také pro spotřebitele. Mým návrhem pro zlepšovaní automobilové dopravy bylo bych zavaděni alternativních pohonu (hybridních a elektrických), kteří mají mnohem větší účinnost a menši ztráty, zmenšeni celkové hmotnosti aut pro zvětšeni poměru vlastní hmotnosti auta a hmotnosti jeho nosnosti. Také je třeba neustále zlepšovat kvalitu vozovek, stavit co nejvíce silnic bez křižovatek, abych zvětšit průměrnou rychlost aut a zmenšit spotřebu energie.

Děkuji za pozornost! Nějaké dotazy?