Топливная экономичность
Из параметров, характеризующих мощностные показатели автомобиля, в центре внимания длительное время оставались максимальная скорость и время разгона. Ощутимый рост цен на топливо привел к тому, что особое внимание стали уделять расходу топлива. При разработке нового автомобиля одной из важнейших целей является получение малого расхода топлива.
Топливная экономичность — это совокупность свойств, определяющих расходы топлива при выполнении автомобилем транспортной работы в различных условиях эксплуатации.
Путевой расход топлива (иногда его называют средним расходом) определяют экспериментально при испытаниях или эксплуатации автомобилей в определенных дорожных условиях. Обычно испытания совмещаются с пробеговыми, при которых одновременно оценивают средние скорости движения и другие эксплуатационные свойства автомобилей.
Топливная экономичность непосредственно зависит от конструкции автомобиля. Она определяется степенью совершенства рабочего процесса в двигателе, коэффициентом полезного действия и передаточными числами трансмиссии, соотношением между снаряженной и полной массой автомобиля и автопоезда, сопротивлением движению.
Топливная экономичность оценивается по путевому расходу топлива — расходу топлива (в литрах или килограммах) на 100 км пути, проходимого автомобилем.
Для оценки топливной экономичности автомобилей используют следующие показатели:
ПО ТЕМЕ:
1 комментарий к записи “ Топливная экономичность ”
КПД бензинового двигателя 16% (легко подсчитать). Машина со скорости 50 км/час по ровной дороге, накатом, до полной остановки, технически исправная должна прокатиться 420 м до полной остановки 80 м хватит разогнаться опять до 50 км/час Цикл — 500 метров. 200 циклов — 100 км. Из них — 84 км — накатом, 16 км — мотор работает. Расход топлива всего 1,6 кг. Но почему она съедает 10 кг топлива? Дело в том,что бензиновый двигатель потребляет топливо по количеству оборотов, а не по нагрузке.
Дизель потребляет по нагрузке. В бензине смесь сгорает полностью и с максимальной температурой при соотношении 14,5 кг воздуха на 1 кг бензина. Обеднённая смесь детонирует и плохо загорается. Обогащённая — долго горит. И то, и другое худо. А солярка сгорает при любом соотношении с воздухом. В бензиновом дв. порция бензина на каждом такте постоянна. И давление на поршень всегда одинаково. Но внешняя нагрузка меняется: разгон, в гору… Тут вступает в действие дроссельная заслонка, которая не уменьшает и не увеличивает подачу топлива, а перераспределяет мощность, выдаваемую двигателем. При нагрузке заслонка открыта — все силы мотора идут на разгон. При закрытой заслонке часть сил идёт на движение, остальные на преодоление сопротивления при всасывания воздуха в цилиндр.
Общий баланс всегда постоянен. У дизеля при уменьшении нагрузки, но при сохранении скорости (оборотов дв.) расход уменьшается в разы, поэтому он всегда будет экономичнее бензина (при равных раб. объёмах, или мощности). Перспективное направление поисков экономичности — придание бензину химических свойств солярки.
Устройство автомобилей
Топливная экономичность автомобиля
Удельный расход топлива рассчитывается по формуле:
где Nе – эффективная мощность двигателя.
Выразим эффективную мощность Nе через уравнение мощностного баланса:
Тогда часовой расход топлива определится из соотношения:
Путевой расход топлива QL зависит от часового расхода топлива:
где ρт – плотность топлива.
Полученную формулу называют уравнением расхода топлива.
Оценочные показатели топливной экономичности автомобилей установлены ГОСТ 20306-90. К таким показателям относятся:
Данные оценочные показатели стандартом не нормируются. Их используют при сравнительной оценке уровня топливной экономичности данного автомобиля с лучшими аналогами, а также для косвенной оценки технического состояния автомобиля.
Топливно-экономические характеристики автомобиля
Топливная характеристика автомобиля представляет собой зависимость расхода топлива при равномерном движении автомобиля от скорости движения, дорожного сопротивления и включенной передачи.
Для наглядности топливная характеристика изображается в виде графика (рис. 1), по которому можно определить зависимость расхода топлива QL от скорости автомобиля v и коэффициента дорожного сопротивления ψ при движении автомобиля на заданной передаче.
Можно решить и обратную задачу: определять максимальную возможную скорость, которую способен развить автомобиль при данном расходе топлива на конкретном дорожном полотне. Задачи подобного рода возникают при выявлении экономически целесообразной скорости движения автомобиля на автомагистралях.
Каждая кривая графика топливной характеристики имеет характерные точки, определяющие минимальный расход топлива при движении по дороге с коэффициентом сопротивления ψ (например, Qmin при ψ1 ).
Топливно-экономическая характеристика автомобиля может быть построена по данным дорожных испытаний автомобиля. В этом случае расход топлива на 100 км пробега замеряется непосредственно для различных значений дорожного сопротивления.
Экономическая характеристика может быть построена и аналитическим путем на основании скоростной характеристики двигателя.
Топливно-экономическая характеристика автомобиля не учитывает дополнительный расход топлива при пуске и прогреве двигателя, расход топлива в пунктах погрузки и выгрузки, где автомобиль маневрирует и использует специальные средства для погрузки выгрузки (автомобили-самосвалы, автомобили-самопогрузчики и т. п.), а также простаивает под погрузкой или разгрузкой с работающим двигателем. Эти затраты учитываются специальными нормами расхода топлива.
В общем случае топливно-экономическая характеристика устанавливает зависимость расхода топлива от двух эксплуатационных факторов – скорости движения автомобиля и состояния дороги. Однако помимо этого существует большое число и других факторов, оказывающих существенное влияние на топливную экономичность автомобиля.
Факторы, влияющие на топливную экономичность автомобиля
Существенное влияние на топливную экономичность автомобиля оказывают следующие факторы:
Экономичность двигателя и определяющие ее факторы рассматривались в теории ДВС. Часовой расход топлива возрастает с увеличением объема цилиндров, частоты вращения коленчатого вала, коэффициента наполнения и плотности воздуха.
Если рабочий объем цилиндров (как и тактность) для данного двигателя является величиной неизменной, то частота вращения коленчатого вала зависит от условий эксплуатации, а плотность воздуха – от климатических условий. Так, с увеличением температуры окружающей среды и высоты над уровнем моря плотность воздуха уменьшается.
Коэффициент наполнения характеризует качество газообмена в двигателе и на часовой расход топлива влияет прямо пропорционально. Изменение этого коэффициента находится в зависимости от множества других факторов, преимущественно конструкционных и технологических.
Улучшается топливная экономичность также при применении электронной системы зажигания, установке микропроцессоров для оптимизации регулирования состава смеси и опережения зажигания, использовании системы непосредственного впрыскивания бензина.
Для повышения топливной экономичности все более широкое распространение получает применение наддува и охлаждения нагнетаемого воздуха как в дизельных, так и в бензиновых двигателях. В результате применения наддува при неизменной максимальной мощности двигателя можно уменьшить удельные расходы на частичных нагрузках, что позволяет экономить до 10% топлива. Кроме того, при этом увеличивается запас крутящего момента, что также благоприятно сказывается на топливной экономичности.
Полную массу автомобиля желательно снижать путем уменьшения его собственной массы (т. е. без уменьшения грузоподъемности). Это можно осуществить путем рациональной компоновочной схемы автомобиля, широкого применения прогрессивных облегченных и высокопрочных материалов, создавая равнопрочные конструкции при меньшей массе.
Снижение массы автомобиля дает существенную экономию топлива, поскольку масса влияет и на силу сопротивления качению колес, и на инерционные силы, и на силы, возникающие при преодолении подъемов. Для сравнения: при уменьшении массы грузового автомобиля на 10% экономия топлива может достигать 5…6% (для дизелей) и 6…8% (для карбюраторных двигателей), а при движении по горным дорогам экономия топлива может достигать 10%.
Положительный эффект для топливной экономичности может быть получен использованием автопоездов вместо одиночных грузовых автомобилей. Масса прицепа существенно меньше массы автомобиля-тягача, а их грузоподъемность примерно одинакова. В результате общая масса автопоезда из тягача с прицепом будет меньше массы двух грузовых автомобилей при одинаковой производительности.
Использование автопоездов позволяет существенно снизить удельный расход топлива на единицу выполненной транспортной работы.
Оптимизация параметров трансмиссии позволяет получить экономию топлива до 10…15% без потери производительности автомобиля. Потери энергии на трение в узлах трансмиссии снижаются путем улучшения качества обработки трущихся поверхностей и улучшения условий смазки, особенно в зимнее время, когда повышается вязкость смазочного материала, снижая КПД трансмиссии.
Сопротивление качению зависит от величины сил внутреннего трения в шине колеса, а эти силы увеличиваются с ростом толщины протектора шины. Однако толщина протектора напрямую влияет на срок службы шины, поэтому конструкторам приходится изыскивать пути снижения толщины протектора без ущерба надежности и сроку службы покрышки. Так, шины с радиальным расположением корда оказывают меньшее сопротивление качению, чем диагональные шины. Положительно влияет на снижение сопротивления качению применение металлокордного бреккера.
Значительный перерасход топлива вызывает снижение давления воздуха в шинах и неправильно выбранный режим движения.
Инерционное сопротивление наиболее существенно при интенсивном разгоне автомобиля на низших передачах, где ускорение разгона наибольшее. Так, например, составляющая расхода топлива, обусловленная сопротивлением инерции, при разгоне автопоезда с дизелем (полная масса 28 т) с места составляет 21%, а при разгоне в интервале от 40 до 90 км/ч – до 5%. Снизить эту составляющую можно за счет уменьшения полной массы автомобиля.
Повышение топливной экономичности автомобиля достигается не только путем совершенствования подвижного состава, но и улучшением состояния дорог. Так, при ухудшении профиля дорожного покрытия от асфальтобетонного до булыжного, скорость грузового автомобиля снизится примерно на 35…40%, а расход топлива увеличится на 30…40%.
В горных и городских условиях существенное влияние на расход топлива оказывают повороты дорог, частые переключения передач с высших на низшие, что отрицательно сказывается на топливной экономичности. Характерно, что городские маршруты влияют на расход топлива даже больше, чем в горной местности.
Стиль вождения автомобиля тоже влияет на его экономичность. Это проявляется в том, что каждая случайная остановка автомобиля ухудшает его экономичность, поскольку влечет пуск двигателя и разгон на низших передачах. Увеличение расхода топлива вызывают интенсивное торможение, работа двигателя на холостом ходу при стоянке автомобиля, неправильное переключение передач при разгоне, неправильное использование выбега (движение накатом). При разгонах передачи должны переключаться с возрастающей частотой вращения коленчатого вала и уменьшением времени разгона на каждой передаче.
Показательно, что пятидневное обучение малоопытных водителей экономичному вождению автомобиля позволяет добиться экономии топлива не менее, чем на 5%, а месячные курсы – до 15…25%.
Для облегчения выбора оптимальных режимов работы двигателя и автомобиля используются электронные устройства, которые либо сами осуществляют управление двигателем и трансмиссией, либо выдают информацию, на основе которой водитель может принимать решение об оптимизации режима движения. Так, в настоящее время широкое распространение получают устройства «Стоп-старт», автоматически выключающие двигатель при переходе на холостой режим во время стоянки, и запускающие двигатель при нажатии водителем на педаль подачи топлива.
Техническое состояние автомобиля существенно влияет на непроизводительные энергетические затраты, вызывая повышение расхода топлива. Наиболее значительное влияние оказывают неисправности двигатели, особенно – системы питания.
К неисправностям шасси, негативно влияющим на расход топлива, относятся неправильная регулировка зубчатых колес главной передачи, радиально-упорных подшипников и тормозных механизмов, снижение давления воздуха в шинах, неправильно отрегулированное схождение колес. Эти неисправности могут привести к увеличению расхода топлива на 10…20%.
Топливная экономичность автомобиля
Топливная экономичность автомобиля (км/л) или обратный ей показатель расхода топлива (обычно л/100 км) интересует многих автовладельцев. Какие цифры топливной экономичности должны быть у нашей машины, как и насколько её можно улучшить? В статью включены советы по логистике и экономичному управлению автомобилем, что собственно не является предметом именно экономичности автомобиля, однако их высокая важность (процент экономии) заслуживают рассмотрения здесь, соответственно с целями викиучебника.
Содержание
Свойства автомобиля, их значение в различных условиях применения [ править ]
Масса пустого автомобиля важный показатель будущего расхода. Однажды сэкономив и купив более тяжёлый автомобиль, чем был доступен, мы затем десятки тысяч раз тратим энергию на разгон излишней массы. Нивелировать это можно правильным стилем вождения с минимальным использованием торможения, однако при движении в основном по трассе без частого торможения избыток массы на экономичности сказывается мало. В горной местности излишний вес прямо ведёт к расходу топлива. Коэффициент трения при качении по асфальту около 0,01 — следовательно, каждые 100 кг лишнего веса требуют дополнительной тяги в 10 Н, что эквивалентно расходу 1 МДж/100 км, при обычной эффективности бензинового мотора 300 г/кВт*ч это увеличение расхода на 0,12 л/100 км, это не считая торможений и подъёмов в гору, без учёта потерь в трансмиссии. С учётом всего перечисленного — примерно 0,5 л/100 км.
Лобовое сопротивление вредный показатель, но в некоторых случаях его можно уменьшить. На грузовиках с этой целью устанавливают обтекатели, желательно также устранение выступающих элементов: спойлеров, мухобоек, кенгурятников. Хорошим вариантом для зимы будет закрытие решётки радиатора снаружи, а не внутри, как это обычно делают. Мощность, расходуемая на аэродинамическое сопротивление, растёт с кубом скорости, и следовательно, доля удельного расхода топлива из-за сопротивления воздуха, приходящаяся на километр, растёт пропорционально квадрату скорости. Отсюда важность разумного снижения скорости.
Установленный двигатель, если вы не гонщик, лучше иметь менее мощный. Это может дать экономию топлива порядка 10 % (в рамках обычной линейки литража для модели), и кроме того, снизит транспортный налог. Исключением является горная местность: там маломощный двигатель не может дать никакой экономии топлива, но будет отнимать время водителя на подъёмах. То же относится и к службам такси, где использование подразумевает непрерывное маневрирование скоростью. При более расслабленном загородном маршруте либо движении по магистральным дорогам мощный двигатель несколько облегчит обгоны, но будет стабильно увеличивать издержки, и с позиции данной статьи, не нужен, поскольку скорость автомобиля с большинством вариантов двигателя ограничена знаками, а не мощностью.
Выбор дизеля или гибрида оправдан с позиции топливной экономичности. Но применение дизеля сомнительно по экономичности на легковых машинах, поскольку значительно дороже обслуживание, и с учётом недешёвой солярки, оно почти съедает всю экономию. Гибриды бывают только легковые, причём и дизельные машины, и гибридные крайне трудно (а то и невозможно) перевести на газ. Так что это дело вкуса. В ближайшие десятилетия ждём распространения электромобилей, но пока нет зарядных станций и льгот на дорожный налог — они редко кому нужны.
Свойства автомобиля в целом неизменны с момента его покупки. Мы не можем значительно уменьшить его массу или лобовое сопротивление, но учёт особенностей машины даёт предпосылки экономии. Если мы на стадии выбора машины, вес, объём салона/кузова и тип могут быть ещё выбраны, если же нет, то кроме логистических моментов, мы можем сэкономить на устранении лишнего аэродинамического сопротивления: снять спойлеры, декоративные бамперы и мухобойки (каждый элемент отнимает примерно 5 % горючего), не возить лишний вес (выгрузить лишний инструмент при недалёких поездках, особенно летом), снять лишние кресла и сиденья, если ими никогда не пользуемся (это правилами не запрещено). Японские машины с целью экономии веса с завода комплектуют колесом-докаткой вместо полноразмерного, которое к тому же занимает меньше места.
Важность свойств автомобиля зависит от условий его применения. Так, при движении с редкими остановками (загородная трасса) нивелируется влияние избытка массы, а при снижении выбранной скорости уменьшается различие между новейшими «обмылками» и квадратным старьём. Следовательно, при движении в малонаселённой сельской местности с небольшими скоростями топливная экономичность старых моделей машин будет не слишком уступать новейшим моделям, в то время как в городе или горах они покажут неприемлемое ухудшение этих цифр по сравнению с ними.
Логистика [ править ]
Под логистикой в данном случае понимается разумное использование имеющегося автомобиля с целью снижения расхода топлива путём сокращения маршрута, либо разделения издержек на нескольких пользователей.
Коллективное использование [ править ]
Ежедневно можно наблюдать движущиеся машины, в которых нет пассажиров. Для России это стало печальной действительностью, но в других странах, с более дорогим топливом и другой культурой людей, принято коллективное использование транспорта. Наиболее яркий пример — Великобритания. Если вы используете машину, чтобы добираться до работы, попробуйте найти других (безлошадных) сотрудников, едущих в том же направлении. Откажитесь от советского мышления, что брать с коллег нельзя — если они экономят деньги, пусть часть этого будет ваша. Помните, такую модель коллективной доставки сотрудников на работу использует даже Microsoft, для чего у них есть специальное внутрифирменное приложение. Английская же модель предусматривает коллективное управление несколькими людьми нескольких машин (разного типа: может понадобиться пикап или автобус), при этом каждый совладелец отмечает свой пробег и соответственно расходу ресурса вносит свою долю на обслуживание и ремонт. Однако, это предполагает более высокий уровень культуры, чем в России.
Оптимизация маршрута [ править ]
Вы уверены, что едете самым выгодным путём? Километраж по карте не всегда отражает издержки, поскольку работающий на холостом ходу легковой автомобиль расходует примерно 0,5 л/час. Кроме того, вы тратите время. Поэтому следует попробовать альтернативные маршруты, и что самое интересное в данном отношении, другие времена поездок. Если в 8 и 17 часов пик, почему бы вам не обсудить с начальством возможность выполнения заданий со сдвигом от обычного времени работы (например, с 6 до 15)? Если вы живёте далеко, то сэкономите много времени, теряемого раньше в пробках, и бензина.
Полная загрузка [ править ]
Для легковой машины достигается либо коллективным использованием, либо перевозкой дополнительного груза. Посмотрите объявления, возможно, там есть спрос на регулярные перевозки товара. Например, в расположенный по соседству с вашей работой ларёк хозяин ежедневно завозит хлеб. Когда это происходит? Состыкуйтесь с субарендаторами здания вашей конторы, возможно, у них тоже есть нужда в транспорте, и они вызывают такси?
Для грузовых машин — это возможно полное использование грузоподъёмности в тоннах. Если груза мало, и мы не можем возить его реже, то нужно искать попутный груз (гугл в помощь), либо при невозможности этого, подумать о выборе более лёгкого транспорта.
Регулировки и выбор смазочных материалов, приёмы экономии топлива зимой [ править ]
Регулировками и верным выбором смазок можно достичь определённого процента экономии топлива, вне зависимости от остальных обстоятельств.
Тип шин [ править ]
При всех рекомендуемых давлениях, радиальные шины имеют меньший коэффициент трения, чем диагональные (последние устанавливают теперь мало) примерно на 40 %. Кроме того, они дольше служат. Большинство изготавливаемых сейчас шин — радиальные. Низкопрофильные шины имеют меньший коэффициент трения, чем высокопрофильные: так, с коэффициентом ширины /60 коэффициент трения на скорости 140 км/ч меньше на 26 %, чем с коэффициентом /80. Однако высокопрофильные шины необходимы, если автомобиль эксплуатируют на разбитых дорогах, с обилием ям и кочек. Различие в коэффициенте трения качения зависит от скорости: низкопрофильные дают меньший выигрыш (10..15%) на скоростях до 80 км/ч, но с ростом скорости разрыв увеличивается.
Давление воздуха в колёсах [ править ]
Развал и схождение [ править ]
Зачастую новые владельцы пребывают в неведении о таких настройках машины, а между тем, и развал и схождение существенно сказываются на расходе топлива и особенно — износе колёс. Следует проверять развал-схождение после смены деталей передней подвески (рычаги, стойки, пружины, рулевые шарниры, рулевая рейка), либо в случае неравномерного износа передних колёс, либо после ударов подвески, ДТП (обычно, при этом машину «ведёт»), ну и желательно разово сразу после покупки. Нарушенный развал-сход может дать до 5-7 % лишнего расхода топлива, и очень быстрый износ колёс.
Смазочные материалы [ править ]
Однажды купленное, более густое, чем нужно, масло влечёт за собой дополнительные расходы. Масло следует заливать минимально возможной вязкости, однако для старых машин это может иметь препятствия из-за утечек или повышенного шума. При каждом запуске зимой двигатель разово расходует избыточное количество топлива, расходуемого на прогрев масла в картере. Однако в дальнейшем масло подогревается за счёт тепла, отдаваемого в систему охлаждения, и на расход топлива уже почти не влияет. Но более густое масло создаёт проблему зимнему запуску.
В агрегатах трансмиссии (коробка, мост) и подвески (ступичные подшипники) неоправданно густая смазка непрерывно расходует мощность двигателя на трение, вызывающее её разогрев и снижение вязкости, особенно зимой. Однако, можно сразу использовать менее вязкое масло и экономить топливо.
Приёмы экономии топлива зимой [ править ]
Хотя густое масло в двигателе и привлекает всё внимание владельцев, как препятствующее зимнему пуску, его доля в расходовании топлива невелика. Наибольшие траты в мороз связаны с разогревом из-за трения и поддержания тёплыми массивных агрегатов трансмиссии: коробки передач, раздаточной коробки, мостов, а также ступиц. В этом смысле самыми выгодными зимой являются легковые машины с передним приводом, так как коробка и главная передача объединены вместе и отчасти подогреваются двигателем. Тем не менее, для всех машин в суровых (особенно сибирских) условиях очень выгодно сезонно использовать более жидкое масло или смазку, чем написано в инструкции, которую писали для температур от −20 до +50. Для ступиц можно рекомендовать смесь из 50 % литола и 50 % зимнего моторного масла 0w40 или 0w50, для раздаточных коробок, мостов, и коробок, заправляемых трансмиссионным маслом — смесь синтетического трансмиссионного масла и того же моторного масла в той же пропорции. Никакой опасности от «смешивания присадок» при обычной температуре коробки нет, но для уменьшения возможного износа при снижении вязкости, особенно если мы оставляем жидкое масло летом, стоит добавить присадку для снижения трения, например, ER. Поскольку масло в агрегатах меняется реже моторного, и объём его невелик, затраты на такой «тюнинг» малы.
Следующим важным фактором зимней экономии являются снижение затрат на прогрев. Проблема в том, что после запуска двигатель (особенно бензиновый) из-за богатой смеси расходует значительно больше топлива, чем обычно на холостом ходу, и в то же время много тепла уносится в выпускную систему. Поэтому тепловая эффективность двигателя для прогрева машины в несколько раз хуже, чем для пусковых подогревателей («автономок»). Недостатком последних, в свою очередь, является расходование электроэнергии и довольно высокая стоимость. Самым выгодным с точки зрения стоимости прогрева является электрический, и при наличии розетки, он лучший в любом случае. Однако имеется ещё один редкий вариант: тепловой аккумулятор. Такое устройство на российских машинах анонсировано на «Москвич-Святогор», и несмотря на провал самой модели, продаётся отдельно. Секрет теплового аккумулятора в запасании энергии от системы охлаждения в теплоте плавления нескольких килограммов легкоплавкой смеси. Запаса тепла хватает на разовый подогрев двигателя за несколько минут, запас тепла сохраняется в течение 2-3 суток.
Некоторые счастливые обладатели гибридных «Тойот» с успехом используют встроенную батарею гибрида, имеющую напряжение как раз 220 вольт. Обычно она установлена сразу за задним сиденьем. Ёмкость её так велика, что достаточна для разогрева двигателя стандартным подогревателем в 1 кВт. Однако лучше поставить простейший таймер на отключение, сняв таймер часового типа с какой-нибудь печки с грилем (30 минут подогрева достаточно) — во избежание глубокого разряда. Батарея эта во время движения заряжается от двигателя, и служит накопителем при торможении. Можно запитывать от неё чайник, электроплиту, электроинструмент — в общем, любой электроприбор, допускающий работу и от постоянного тока. На небольшое время — даже при выключенном двигателе. Ёмкость и напряжение в принципе зависит от модели «Приуса», и в гибридных «Лексусах» напряжение достигает 288 вольт, так что будьте бдительны.
Двигатель [ править ]
Эффективность этой основной детали любого транспорта сказывается на всей цепочке его использования. Двигатель потребляет топливо, масло, запасные части, и требует расходов на техническое обслуживание. Подбором подходящего топлива, смазочного масла, систем подогрева, и поддержанием исправности мы можем минимизировать денежные затраты, приходящиеся на километр пути.
Альтернативное топливо [ править ]
Мы регулярно видим газобаллонные автомобили вокруг. Какие выгоды может дать другое топливо, и как скоро оно окупится?
К такому вопросу следует подходить очень внимательно. Прежде всего, где эксплуатируется ваш автомобиль, куда вы ездите? Если только по городу, и там есть заправка метаном — это самый дешёвый вариант. Однако баллоны для сжатого метана тяжёлые, и занимают довольно много места. Такой газ чаще всего ставят на грузовики, автобусы — в общем, тяжёлые и большие машины со значительным потреблением топлива. Особенностью метана является, что это газобаллонное оборудование (ГБО) можно поставить и на дизель, с экономией примерно 60 % топлива (требуется и солярка тоже). Однако ряд изобретателей с успехом переделывал старинные МАЗы и КамАЗы (без наддува) на искровой цикл с установкой зиловского или газоновского трамблёра в развал блока, при этом форсунки заменяли на самодельные свечные колодцы, куда ставили свечу под ключ на 16, причём тяга моторов возрастала. Однако такой работе всегда предшествовала капиталка, с фрезерованием поршней до степени сжатия 10 (октановое число метана 100 единиц). Следует понимать при расчёте фрезеровки, что для увеличения МАЗовской камеры на 100 кубических сантиметров с головки поршня нужно снять 260 граммов дюраля.
Расхожие мнения, что газ «угробляет двигатель», «сушит клапана» не были подтверждены на практике. Проводимые МАИ в 1980-х годах тесты показали продление ресурса нормально отрегулированного двигателя, работающего на газу, примерно вдвое. Однако есть два нюанса, более важные для владельцев газобаллонных (чаще карбюраторного типа) машин. Первый, установка слишком раннего зажигания может быть незаметным при работе на газу — однако в это же время из-за повышенного давления (встречная вспышка) поршень испытывает большие нагрузки, перегревается, и может со временем прогореть. На бензине такая работа сопровождается громким стуком, и нарушение легко замечается. Второе, при зажатых или уже начавших пропускать (подгорание) клапанах двигатель на газу продолжает работать ровно, что быстро приведёт к неожиданному для владельца сильному прогоранию клапана. Таким образом, владельцу газобаллонной машины следует обращать внимание на работу двигателя на бензине, и при появлении признаков неровной работы, стука — немедленно обращаться в сервис, даже если на газу машина работает ещё ровно.
Вопрос безопасности, конечно, очень важен. Прежде всего, машины с установленным ГБО не должны стоять в закрытом помещении (гараж, паркинг). С точки зрения безопасности при автокатастрофе, следует монтировать газовый баллон где-нибудь в середине багажника, тогда он может быть повреждён уже после того как все в салоне погибнут. Наружная установка, какую можно видеть повсеместно на «Газелях», вынужденное, но не лучшее решение. В остальном современное ГБО настолько надёжнее советского, что куда выше вероятность возгорания машины от бензина, чем от газа.
Расход масла [ править ]
Этот показателей более важен, чем можно подумать, подсчитав на калькуляторе стоимость масла. Как только на современном автомобиле начинает расти расход масла, одновременно ухудшаются другие показатели. Для дизельного двигателя с турбиной это означает чаще всего закоксовывание воздушных каналов после турбины, за чем идёт снижение мощности, чёрный дым и расход топлива; для бензиновых двигателей это неизбежно приближает границу детонации, что вызывает реакцию электронного блока управления, который уменьшает угол опережения зажигания — что опять-таки вызывает расход топлива в том числе и за счёт необходимости движения на более низкой передаче при падении мощности. Повышенный расход масла, попадающего на катализатор, ведёт к ложным показаниям датчика кислорода, что опять-таки приводит к уменьшению дозировки топлива от оптимального и снижает мощность ещё больше. Единственный тип двигателя, малочувствительный к расходу масла — это дизельный двигатель без наддува. В этом случае издержки угара масла в основном идут за счёт его стоимости. Однако, можно заметить, что при росте расхода масла в летнее время возникает также перегрев двигателя — а это чревато более дорогими последствиями. Таким образом, если мы хотим экономичной работы машины, необходимо решать проблему. Самым простейшим (но не гарантированным) является применение присадок типа Ресурс, РиМЕТ и более дорогих импортных, однако в случае изношенных сальников без замены не обойтись. Экономичному же капитальному ремонту двигателя в этом викиучебнике посвящена другая статья.
Настройки и исправность систем двигателя [ править ]
Существующие автомобили обычно настроены заводом на компромисс между экономичностью и мощностью, однако в последнее время эти два показателя уступили место экологии. Установленные катализаторы работают в довольно узком диапазоне качества смеси (это показатель, показывающий соотношение воздуха с горючим), причём выход за эти пределы грозит отказом катализатора, а то и всей системы управления двигателем. Типичным примером такой угрозы являются перебои системы зажигания (пробой проводов, отказ свечи), в результате чего происходит оплавление катализаторов. Поэтому движение с неисправным двигателем крайне нежелательно, и если необходимо, то нужно ехать с небольшой скоростью на аварийке. С точки зрения экономии, вторжение в систему впрыска бесполезно: хотя можно добиться повышения мощности, это будет за счёт расхода.
На дизельных машинах такие проблемы меньше. Но, к сожалению, широкое распространение дизельных грузовиков с катализатором ставит те же проблемы: никакой лишней самодеятельности в настройках, движение с минимальной (40-50 км/ч) скоростью при отказах топливной системы (стук форсунки). Основное правило, которое нужно помнить: для достижения экономичности следует вовремя заменять воздушный фильтр.
Старые карбюраторные машины имеют более широкий диапазон их настройки по топливной экономичности, но и чаще страдают от повышенного расхода. Поскольку они в целом почти вышли из обращения, можно лишь напомнить, что избыточный расход часто лечится в них очистителем карбюратора. Для всех машин с настройкой угла опережения зажигания нужно выставлять оптимальное по приборам, или в отсутствие таковых, по границе детонации.
Присадки, уменьшающие трение [ править ]
Такие присадки возникли первоначально по военному заказу. Танкистам и авиаторам было нужно обеспечить некоторое время работы двигателя после потери масла из-за боевых повреждений. И такие присадки удалось создать. Неожиданным побочным эффектом их является снижение трения, против применения масла без добавки. Речь идёт о 20..30 % экономии механических потерь двигателя (трение поршней с кольцами и подшипников колен- и распредвала), что с учётом механического КПД двигателя 85..90 % даёт (на полной нагрузке) более скромную экономию 3..4 %. Однако на эту же величину возрастает и максимальная мощность. К тому же, когда двигатель работает на холостом ходу, с механическим КПД равным нулю, экономия от таких присадок возрастает до исходных 20..30 %. Что в зависимости от нагрузки в течение работы, может составлять 8..10 %.
Есть две категории присадок: с продолжающимся после смены масла действием, и добавляемые с каждой доливкой масла. Первые обычно имеют умеренную эффективность, но их применения хватает на 50..100 тысяч километров, вторые эффективнее, но требуют добавки с каждой заменой масла. В любом случае также возрастает ресурс двигателя, обусловленный износом, а в ряде случаев снижается расход масла. На любой СТО с капремонтом вас заверят, что это ложь, но помните: они заинтересованы, чтобы свою проблему вы решили именно у них.
Экономичное вождение [ править ]
Стиль вождения является необычайно важным с точки зрения экономии топлива фактором. По результатам в Западной Европе, прошедшие курсы обучения экономичному вождению водители расходовали в городе на 25..30 % топлива меньше. Однако в связи с низкими культурой и ценой топлива, таких курсов в России всё ещё нет.
Люк, окна, багажник [ править ]
В противовес умеренному росту расхода топлива при снижении давления в шинах (+ 0,26 л/100 км при тест-драйве на Форд-Капри 2S), открытые окна показали рост 0,66 л/100 км. Пустой багажник дал рост 0,81 л/100 км, а с четырьмя чемоданами — 2,6 л/100 км. Отсюда невыгодность оставления на крыше неиспользуемого багажника и неэкономичность его вообще. Открытый сдвижной люк на крыше вызвал меньший рост, чем окна: 0,33 л/100 км, что связано с лучшим обтеканием.
Выбранная скорость движения [ править ]
Лёгкие машины с хорошей аэродинамикой («обмылки») имеют минимальный расход топлива на скорости 50..60 км/ч на высшей передаче, для машин класса «зубила» это 3,5..4 л/100 км. На скорости 100..110 км/ч расход удваивается. Машины с аэродинамикой похуже («Жигули») имеют минимальный расход на скорости 40..50 км/ч, также на пятой передаче. Почему так никто не ездит? — спросите вы, но ответ очевиден — все торопятся. Для грузовиков с высокой парусностью минимальный расход зависит от удельной мощности фуры: более мощный тягач расходует больше топлива на холостом ходу, и потому минимум расхода топлива смещается на более высокие скорости. Для фур этот диапазон скоростей 40..45 км/ч, опять же с условием использования высшей передачи. Почему именно высшая передача? — поскольку при этом двигатель производит меньше оборотов коленвала на километр пути.
Все эти выкладки касаются движения по ровной дороге, поскольку очевидно, что в горной местности расход будет определяться в большей степени профилем дороги и тем, насколько нам удастся использовать набранную при подъёме потенциальную энергию для движения накатом. Крутые спуски вынудят тормозить двигателем и/или тормозами, в этом случае никакое снижение скорости не может дать экономии топлива. При регулярных поездках по горам либо крутой холмистой местности (город Севастополь), большую экономию может дать гибридный автомобиль, накапливающий энергию торможения в аккумуляторе. Однако электрические тягачи «Тесла» всё ещё дороги, а гибридных не создано: на Западе предпочитают вместо этого создавать горные дороги, не требующие интенсивного торможения на спуске.
Таким образом, оптимумы экономии топлива (
50 км/ч) и экономии времени (как можно быстрее) не совпадают, и мы выбираем промежуточную скорость, учитывающую знаки, нашу утомляемость, состояние подвески и дороги, сезон года и время суток. Однако с точки зрения расхода топлива (и аварийности) лучше всё же придерживаться меньшей скорости.
Стоит помнить, что снизив скорость со 100 до 80, мы проедем 400 км на час дольше (и потратим на 5-6 литров бензина меньше) лишь с математической точки зрения, не учитывающей движение машин по трассе. В начале 1970-х, в связи с начавшимся топливным кризисом, в Германии был проведён тест-драйв, где два водителя грузовиков с одинаковым грузом и весом получили противоположные инструкции: первому — ехать как можно быстрее, второму — двигаться аккуратно, безопасно, без резких торможений. Трасса составляла примерно 700 км (до Италии). Эксперты считали, что разница во времени прибытия машин будет не менее 2 часов, но оказалось, что составила менее 40 минут. В то же время закреплённые на тягачах датчики зафиксировали десятки экстренных торможений первой машины и очень значительный рост расхода топлива. Отсюда вывод о бесполезности обгонов в условиях плотного потока: средняя скорость возрастает незначительно, но из-за разгонов и торможений возникают опасные ситуации и растёт расход горючего. Выгодно обгонять лишь машины, движущиеся медленнее остальных.
Разгоны и торможения [ править ]
В ходе разгона энергия топлива переходит в кинетическую энергию автомобиля. Страшного с точки зрения экономии в этом нет, поскольку собственно расход энергии происходит в торможении, а также на сопротивление качению колёс, сопротивление воздуха и подъём. Поэтому оптимально придать машине в ходе разгона не слишком большую скорость, если мы предвидим торможение или остановку. Следует помнить, что кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости — следовательно, разогнавшись до 40 км/ч вместо 20, мы потратим в 4 раза больше топлива. Следовательно, чем короче маршруты между остановками, тем до меньшей скорости стоит разгоняться, иначе расход энергии на единицу пути сильно возрастает. Интенсивность разгона на более низких передачах выше, однако при этом двигатель совершает больше количество оборотов коленвала на километр, и следовательно, израсходует больше топлива. Поэтому не следует без надобности энергично разгоняться. Оптимально двигаться на более высоких передачах («внатяг»), и не давить на газ в скором ожидании препятствия (красный свет). Чем меньше мы погасим скорости тормозами, тем больше сэкономим. Сказки, про то, что «двигателю тяжело на маленьких оборотах», восходят к временам «Запорожца» и «Татры», и к современным моторам с водяным охлаждением не относятся никак.
Обгоны [ править ]
Обгоны неизбежная вещь в условиях обилия тихоходов. Однако многочисленные проверки показали, что попытка двигаться значительно быстрее потока сопряжены не только с опасностью из-за маневрирования, то и повышенным расходом топлива при напряжённом встречном движении. Поэтому, если встречная полоса забита, лучше расслабиться и терпеливо ехать в потоке. За один дополнительный час к проведённой «смене» за рулём вы можете догнать любого шумахера, какую бы он высокую скорость (кратковременно) не развивал. Кроме безопасности, вы сэкономите деньги на топливе и ресурсе двигателя.
Резюме [ править ]
С целью достижения экономичности оптимально заранее определить назначение автомобиля и условия его эксплуатации, наличие подходящих заправок, и так далее. На следующем этапе мы можем максимально технически подготовить наш транспорт, с целью минимального расхода выбранного топлива (возможен переход на альтернативное) на километр.
Затем следуют вопросы эксплуатации. Групповое использование и полная загрузка машины позволяет увеличивать прибыль от эксплуатации на километр, и потому может выглядеть как улучшение экономии. И наконец, умелое вождение машины с сокращением интенсивности и глубины торможений и ограничением максимальной скорости позволит снизить эксплуатационный расход, приблизив к расходу топлива при движении с постоянной скоростью.