Az üzemanyag-fogyasztás egy autó a térfogata tüzelőanyag során az utazás kapcsolatban megtett távolság. Az üzemanyag-fogyasztásra használt egység „liter / száz kilométer” (l / 100 km). Európában a fogyasztás része a szükséges adatok jóváhagyása a motor járművek .
A fosszilis üzemanyagok belső égésű motorokban történő elégetése szén-dioxidot (CO 2) termel), amelynek légköri diffúziója hozzájárul az üvegházhatáshoz és a globális felmelegedéshez . A gépjárművek fogyasztásának csökkentése fontos kérdés a társadalom számára a globális felmelegedésre, a levegő minőségére és az energiától erősen függő országok gazdaságára gyakorolt hatása révén.
Egy liter tüzelőanyag termel mintegy 2,4 kg CO 2 ha kiégett . Ez az érték az üzemanyag típusától (benzin, dízel, földgáz stb. ) És sűrűségétől függ .
Európában a gyártók által jóváhagyott és közzétett üzemanyag-fogyasztást a laboratóriumban szabályozott protokoll szerint mérik, egyszerűsített sebességprofilt alkalmazó eljárással (NEDC New European Driving Cycle ). 2019 óta a személygépkocsik és a könnyű haszongépjárművek világszerte összehangolt vizsgálati eljárása (angolul: Worldwide harmonised Light Vehicle Test Procedures, vagy WLTP ) felváltja a NEDC tesztet, ez lehetővé teszi az üzemanyag-fogyasztás mérését egy kicsit nagyobb realizmussal, elektromos önállósággal és CO 2 -kibocsátás és szennyező anyagok.
Így az üzemanyag-fogyasztásra vonatkozó előírások célokat határoznak meg CO 2 grammban ./ km az üzemanyag típusától függetlenül.
A szabályozás célja a járműpark környezeti hatásainak fokozatos csökkentése:
Általában az üzemanyagban rendelkezésre álló kémiai energiát a hőmotor a jármű meghajtása érdekében a kerekekhez továbbított mechanikai energiává és hővé alakítja. A mechanikai energia legjobb esetben kevesebb, mint 45%, a többi, 55% feletti , a légkörben elveszett hőenergia ; E hő egy részét segédeszközök is felhasználhatják, amelyek energiát szolgáltatnak más funkciókhoz ( fűtés , turbófeltöltő , katalizátor) .
Az elfogyasztott kémiai energia mennyisége (vagy az üzemanyag mennyisége) tehát a jármű mozgatásához szükséges energiától és a hőmotor hatékonyságától (a megtermelt mechanikus energia és az elfogyasztott kémiai energia arányától) függ.
Egy gépjármű halad szerinti adott sebesség profil van téve mindenkor rendszer azonos és ellentétes erőt kifejteni a kerekek: A vonóerő a motor által termelt keresztül kinematikai láncban, és a teljes előre ható ellenállás R t .
Az R t futási ellenállás a futási ellenállások összege: R t = R gördülés + R levegő + R α + R i
R roul = μ roul P veh cosa (gördülési ellenállás)A μ roul : gördülő együttható, P veh : jármű súlyát, α: lejtő szöge
R levegő = 1/2 ρ levegő S fveh C x V 2 áramlik (aerodinamikai ellenállás)ρ levegővel = a levegő sűrűsége, S fveh = a jármű elülső területe, C x = ellenállási tényező , V fluxus = jármű sebessége +/− szélsebesség
R α = P veh sin α (lejtési ellenállás)Pveh-vel: jármű súlya, α: lejtőszög
R i = (m veh + m ce ) γ veh (a gyorsuláshoz kapcsolódó tehetetlenségi erő)m veh = a jármű tömege, m ce = a motor forgó részeinek, a kinematikai láncnak és a kerekeknek az egyenértékű transzlációs tehetetlensége.
Ahhoz, hogy egy adott sebességi alapjel mellett követje az útszakaszt, a motornak mindig olyan erőt kell kifejtenie a kerekeken, amely egyenlő és ellentétes az R t teljes ellenállással . A P motor pillanatnyi teljesítménye ekkor megegyezik R t V-vel.
BVM: kézi sebességváltó; TDI: turbó dízel befecskendezés; ch: lovak | |
Források:
|
A hőmotor fogyasztása a forgási sebességtől (fordulat / perc fordulatszám, fordulat / perc) és a terheléstől (a motor tengelyén keletkező nyomaték, newtonméterben, N m) változik.
A motor üzemanyag-fogyasztásának elemzéséhez kényelmes a csatolt típus diagramja, amely minden nyomatékra (N m) és forgási sebességre (ford / perc) feltünteti a fajlagos fogyasztást (üzemanyag g / kWh). Egy ilyen „motortérképnek” nevezett grafikonon látható, hogy a nyomaték és a fordulatszám többféle kombinációja létezik ugyanazon teljesítmény előállításához (például a mellékelt grafikon 1., 2. és 3. működési pontja).
A motor energiahatékonysága egy adott üzemi pontra a dt idő alatt előállított mechanikus energia és az ebben az időszakban elfogyasztott kémiai energia aránya (43,8 MJ / kg benzin esetében).
η = Pm x dt / ((Pm x Cse / 3600 x D szénhidrát x dt) = 1 / (Cse / 3600 x Dcarb) P m-rel : Motor teljesítmény, Cse: Fajlagos fogyasztás (g / kWh vagy g / 3600 kJ) , Dcarb: az üzemanyag energiasűrűsége (MJ / kg vagy kJ / g).
A mellékelt grafikonon a 3. működési pont 33% -os energiahatékonyságnak felel meg, közel a motor minimális fogyasztási vonalához. Ezzel szemben az 1. működési pont energiahatékonysága csak 24%, alacsony terhelésű területeken pedig kevesebb, mint 20%.
Egy NEDC típusú cikluson az energiahatékonyság megfelel a működési pontok átlagának. A természetes szívású benzinmotor esetében ez 20% nagyságrendű, ami azt jelenti, hogy az üzemanyagban rendelkezésre álló energia körülbelül 80% -a a kipufogógázon és a kipufogókörön keresztül hő formájában kerül a légkörbe.
Célszerű ugyanazon a diagramon bemutatni azt az energiát, amely a járműnek egy adott úton (abszcisszában) történő mozgatásához szükséges az üzemanyag-fogyasztás vagy a CO 2 -kibocsátás szerint.ugyanazon az úton (ordináta) végezzük. Ez az "energiadiagram" nevű ábrázolás lehetővé teszi az energiahatékonysági vonalak rajzolását, amelyek megfelelnek a különböző motortechnológiáknak, és így megbecsülhetik a CO 2 -kibocsátást egy adott járműkategória esetében.az úton. A mellékelt példa azt mutatja, hogy az 50 g CO 2 küszöbértékének elérése km-enként (azaz körülbelül 2 l / 100 km) a városi járművel (B kategória) rendelkező NEDC-cikluson plug-in hibrid motort kell használni, vagy jelentős súlycsökkenést kell elérni ezen a járművön.
Az alábbi táblázat az autó fő induktivitásain elért nyereség nagyságrendjét adja meg, hogy 1 g CO 2 -ot nyerjen / km.
Fizikai méret | CO 2 nyereség (NEDC ciklus) |
---|---|
A hajtáslánc energiahatékonysága | ŋ + 1% ⇒ CO 2 −1% |
Tömeg (újratervezés indukált hatásokkal) | 100 kg = 10 g / km |
Gördülési ellenállás | 6 N = 1 g / km |
Energiafogyasztás | 50 W = 1 g / km |
Aerodinamikai | 0,03 m 2 SCx = 1 g / km |
A fogyasztás csökkentése iránti aggodalmat először az üzemanyag dráguló költségei diktálták az 1970-es évek legnagyobb olajsokkjai során.A fő hatás az autóipari piacra a kompaktabb és kevésbé nehéz járművek visszatérése volt. Ebben az időszakban a gyártók kutatásokat végeztek a fogyasztás csökkentése érdekében, és olyan prototípusokat mutattak be, amelyek hagyományos technológiákkal akár hibridizáció és elektrifikálás nélkül is elérhetik a 2 l / 100 km-t ( Renault VESTA 2 1987: 1,94 l / 100 km). Sajnos ez a munka csekély hatást gyakorolt a sorozatgyártású járművekre, amelyek tovább növekedtek a biztonsági előírásoknak való megfelelés, valamint a felhasználók nagyobb teljesítményének és kényelmének biztosítása érdekében. A fogyasztás csökkentése a 2000-es években ismét felmerült a CAFE-előírások bevezetésével egyes országokban, majd az államok diszkriminatív adóztatásával a magas fogyasztású járművekre. Ekkor jelentek meg olyan technológiák, amelyek elsősorban a motor energiahatékonyságának javítását tűzték ki célul: a Toyota Hybrid Synergy Drive (1997) által végzett hibridizációt , majd a Nissan és a Renault általi villamosítást (2010).
Ugyanebben az időszakban voltak olyan dízelmotorok is, amelyek a CO 2 körülbelül 15% -át bocsátják kiEurópában kevesebb, mint a benzinmotorok. Nyugat-Európában az újonnan nyilvántartásba vett járművekben a dízel aránya 1990 és 2013 között 13,8% -ról 53,3% -ra nőtt.
Az első fogyasztásmérési ciklusokat 1962-ben az UTAC francia szervezet fejlesztette ki a városi ciklusból (Urban Driving Cycle). Ez a ciklus aztán a 2015 elején még érvényben lévő NEDC ciklussá fejlődött.
De az Egyesült Államokban vezették be 1968-ban az első CARB ( California Air Resources Board ) jogszabályt , amelynek elsődleges célja a szennyezés, nem pedig a fogyasztás mérése volt a levegőminőség számos területen bekövetkező romlása miatt. .
Európában az autók üzemanyag- fogyasztását a gyártó adja meg a NEDC ciklusra hivatkozva . Ezt a ciklust legkésőbb 2014-ben, 2020-ig késleltetve, az Euro 6 szabvány keretein belül felváltja a WLTP ciklus , amelynek célja a lehető legközelebb állni a tényleges használati feltételekhez.
Az európai előírások határértékeket határoznak meg a gyártók számára az év során eladott új járművek átlagos kibocsátására vonatkozóan a 27 EU-ország körében.
Az M1 kategóriájú személygépjárművek esetében ezeket a határértékeket 130 g CO 2 -ben határozzák meg / km 2015-ben, majd 95 g CO 2/ km 2020-ban.
A küszöbértékeket egy közüzemi paraméter szerint határozzák meg, amely az egyes gyártók járművek átlagos tömege. A 130 g CO 2 küszöbértéke / km 2015-ben 1372 kg tömegre vonatkozik, amely megfelel az európai flotta 2006-os átlagának, de a küszöbértékek gyártónként változnak a járműpark átlagos tömegétől függően 4,57 g CO 2 meredekséggel. / kg 100 kg-ra . Ez a lejtő kisebb, mint az a „természetes” lejtés, amelyet ugyanazon technológiákat használó járművekkel érhetnénk el. Így a előírások szigorúbbak a legnehezebb járműveket forgalmazó gyártók számára és fordítva.
Ezen túlmenően a rendeletekben speciális feltételeket hajtanak végre az innovatív eszközök (az ökoinnovációk, amelyek a szabványosított cikluson kívüli fogyasztásmegtakarítást eredményeznek) vagy alacsony CO 2 -kibocsátású járművek terjesztésének ösztönzésére. (Szuperhitelek elektromos járművekhez).
Ez a szabályozás nagy ösztönzést jelent a gyártók számára, és többségük megfelel a 130 g CO 2 szabályozási küszöbértéknek A következő szakaszra 2020-ban kerül sor, 95 g CO 2 szabályozási küszöbérték mellett / km, amelyet sokkal nehezebb elérni.
Franciaország bónusz-malus típusú adót alkalmaz a jármű vásárlásakor a CO 2 -kibocsátás alapján szabványosítva.
2015-ben a küszöbértékek a következők:
Bónusz: Csak azokra az új járművekre vonatkozik, amelyek közösségi jóváhagyást kaptak, és amelyeket soha nem regisztráltak Franciaországban vagy az Európai Unió bármely más országában.
CO 2 -kibocsátási ráta (gramm / kilométer) |
Bónusz összege
nál nél 1 st január 2015 |
---|---|
0-20 g | 6300 € (a beszerzési költség 27% -án belül) |
21-60 g | 4000 € (a beszerzési költség 20% -án belül) |
Büntetés: Minden új és használt járműre vonatkozik, amikor először lajstromozták őket Franciaországban. Használt (külföldön vásárolt) járművek esetében a forgalom évi 10% -os csökkentését alkalmazzák.
CO 2 arány/ km | A büntetés összege |
---|---|
131 és 135 g között | 150 € |
136 és 140 g között | 250 € |
141 és 145 g között | 500 € |
146 és 150 g között | 900 € |
151 és 155 g között | 1600 € |
156 és 175 g között | 2200 euró |
176 és 180 g között | 3000 euró |
181 és 185 g között | 3600 euró |
186 és 190 g között | 4000 euró |
191 és 200 g között | 6500 euró |
201 g- tól | 8 000 euró |
CO 2 -kibocsátás szabályozottak a "tartályról kerékre" (angolul "tank to wheel") használatban lévő kibocsátások, amelyek megfelelnek a motorban lévő üzemanyag égésének.
A jármű meghajtására használt különféle energiák szén-dioxid-kibocsátásának összehasonlításához a CO 2 -kibocsátás fogalmát alkalmazzuk. "A kúttól a kerékig" (angolul "well to wheel").
Ehhez értékeljük a CO 2 -kibocsátást az üzemanyag extrakciójának, átalakításának és a szivattyúba történő szállításának különböző szakaszaiban keletkezik.
Így a CO 2 -kibocsátás elektromos járművek esetében, amelyek nulla használatban vannak, jelentősen eltérhetnek az elektromos energia előállítási módjától és az egyes országok energia-összetételétől függően.
Ugyancsak a „jól a kerékig” fogalmával igazolhatjuk azoknak a bioüzemanyagoknak az érdeklődését, amelyeknél a „kúttól a tározóig” rész negatív, mert úgy vélik, hogy a növény növekedése, ahonnan keletkeznek a CO 2 megkötésével a fotoszintetikus reakció során a légkörben.
A nukleáris eredetű villamos energia, amely a bruttó francia nemzeti termelés 77,5% -át teszi ki, vagy a vízenergia, a napenergia, a szél, amely 2014-ben 17,7% -ot jelent, szintén nem termel CO 2 -kibocsátást..
A NEDC profil fogyasztási tesztjeinek eredményeit mind egységekben (l / 100 km), mind CO 2 -kibocsátásban közöljük (g / km) három sebességprofilnál:
Az alábbi példa az összes eredmény elemzésének érdeklődését mutatja, hogy releváns döntést hozzon a felhasználásokkal kapcsolatban.
Modell | Teljesítmény (hp) |
Városi (L / 100 km) |
Extra városi (L / 100 km) |
Vegyes (L / 100 km) |
Vegyes CO 2 (g / km) |
---|---|---|---|---|---|
Citroen C3 dízel | 100 | 3.6 | 2.7 | 3.0 | 79 |
Toyota Yaris Hybrid Ess. | 100 | 3.1 | 3.3 | 3.3 | 75 |
Tehát lényegében városi használatra hatékonyabb, ha a nap végén sok megállás és sebességváltozás van, a hibrid jármű, amely kihasználja a lassítások során az energia visszanyerésére való képességét, és gyorsulás közben helyreállítja azt. a dízelmotoros jármű hatékonyabb az úthasználatra, mert jobb energiahatékonysággal jár, mint a hibrid jármű benzinmotorja ilyen használati körülmények között.
Az alábbi táblázat néhány jellemzőt ismertet a közös gépjármű-üzemanyagokkal kapcsolatban.
Üzemanyagtípus | Sűrűség (kg / l) | Fajlagos energiasűrűség (MJ / kg) | CO 2 égetéssel előállítva (kg / l) | CO 2 égetéssel előállítva 1 L / 100 km (g / km) fogyasztásra |
---|---|---|---|---|
Benzin | 0,755 | 43.8 | 2.365 | 23.65 |
Dízel | 0,845 | 42.5 | 2,645 | 26.45 |
Franciaországban, ADEME hivatkozott elméleti fogyasztás ( NEDC ciklus ) őt ( WLTP ciklus ) osztályozni autók szerinti gramm CO 2 az autók által kibocsátott kilométerenként.
Gyakran előfordul, hogy a felhasználók jelentős különbséget észlelnek a tényleges megfigyelt fogyasztás és az engedélyezett fogyasztás között (a jóváhagyott értékeknél 25% -kal nagyobb). Ezek a különbségek többféleképpen magyarázhatók:
Lehetőség van a felhasználónak, hogy elérjék a fogyasztás közel a megengedett értéknél bizonyos körülmények között használható, de különösen akkor, ha gyakorolja megfelelő meghajtó ( Eco vezetés ).
A szemközti táblázat bemutatja a sebességváltó arányának jelentőségét a fogyasztás szempontjából.
Mivel a cél a közlekedés hozzájárulása a globális CO 2 -kibocsátáshoza bolygón az ésszerűség szempontjából relevánsabb a CO 2 -kibocsátás szempontjábólszemélyenként és kilométerenként. Tanulmányok folynak ennek a mutatónak az értékelésére a különböző közlekedési eszközök esetében. Az autó esetében ezt a mutatót nagyban befolyásolja az éves futásteljesítmény és az utasok száma. A felhasználói költségek (beleértve az üzemanyagárakat) és a nagy sűrűségű városi területek forgalmi viszonyai új gyakorlatok bevezetésére ösztönzik az autósokat.
A 2 L / 100 projekt a francia kormány által indított jövőbeli beruházási program része. Ben indult2013 Június azzal a céllal, hogy egyesítsék a francia autóipar szereplőit (gyártókat, berendezésgyártókat, akadémikusokat) egy közös célkitűzés köré, amely a jövő technológiáinak közös fejlesztéséből és új ipari ágazatok felállításából áll.
Ha a cél nem tűnik túl ambiciózusnak, mivel a Volkswagen 2014-ben (150 példányban) forgalomba hozott egy XL1 típusú járművet, amelyet 0,9 l / 100 km sebességgel jelentettek be, a francia program sajátossága a gyártók állítása szerint megfizethető technológiák kifejlesztése. ( ugyanolyan áron, mint egy dízel változat), és ugyanolyan kényelmi és képességi feltételekkel, mint a jelenlegi alsó szegmensben található jármű (Clio vagy 208).
Ebben a programban a fogyasztás csökkentésének minden módját feltárják, és a 2l / 100 küszöb eléréséhez szükséges technológiai építőelemeket a 2014. évi párizsi autókiállításon bemutatott demonstrálókon hajtják végre (Peugeot 208 és C4 Cactus Hybrid Air technológiával és Renault EOLAB dugóval hibrid technológiában).
A szemközti grafikon ötletet ad a különféle technológiák által elért fejlesztésekről, hogy a 2013-as „csúcstechnikáról” 2020-ra elérjék a célt.
Az L / 100 km a közös egység Európában. Más egységeket világszerte használnak, különösen az angolszász országokban, amelyek nem használják az egységek nemzetközi rendszerét .
L / 100 km → km / L | 100 / (L / 100 km) = km / L |
mérföld per amerikai gallon → L / 100 km | 235 / mpg USA = L / 100 km |
mérföld per Imp. gallon → L / 100 km | 282 / mpg Imp. = L / 100 km |
L / 100 km → mérföld per amerikai gallon | 235 / (L / 100km) = USA mpg |
L / 100 km → mérföld per Imp. gallon | 282 / (L / 100 km) = mpg Imp. |