Зависимость расхода топлива от оборотов двигателя
Как зависит расход топлива от скорости движения? Эксперимент на 5 разных автомобилях.
Как зависит расход топлива от скорости движения автомобиля? Как изменяется "аппетит" у автомобилей с двигателями разной мощности, с разными трансмиссиями и аэродинамикой?
Журналисты abw.by решили провести обывательский тест на пяти разных автомобилях: KIA Rio 1.4 (МКП), Nissan Qashqai 1.6 2WD (МКП), Skoda Superb 1.8TSI (МКП), BMW 320d (МКП) и BMW X5 3.0sd (АКП). Результаты оформили в виде наглядной таблицы.
Главное – разница
Корреспонденты сразу отметили, что проведенные измерения не претендуют на самую высокую точность. На машины не ставили барабаны, а гоняли их по обычной дороге, причем использовали довольно короткий (длиной всего 3 км) отрезок со спусками и подъемами. А расход оценивали по данным бортового компьютера. Соответственно, полученные цифры довольно относительны: в других условиях (на большей дистанции, на другой дороге, в иных погодных условиях) они вполне могут быть отличительными от тех, что получили во время теста.
Главная цель – определить принципиальную разницу в расходе при движении на различных скоростях. И вот это удалось! Все машины проезжали по одному и тому же отрезку трассы в одинаковых погодных условиях с начала с одной, затем с другой (более высокой) скоростью. При этом измерялся средний расход на данном отрезке: фиксировалась цифра, выдаваемая бортовым компьютером в определенной точке трассы. Так что стабильность и повторяемость условий обеспечена была.
Различия – лишь в темпе движения. При первом проезде водитель старался держать скорость или выставлял круиз-контроль на отметке 90 км/ч, при втором – 120 км/ч (плюс-минус 2 км/ч по штатному спидометру). Итого - 30 км/ч разницы. А сколько это в литрах?
Бензиновая зависимость
За все малолитражки пришлось "отдуваться" KIA Rio предыдущего поколения с 1,4-литровым двигателем и механической коробкой передач. Малыш развивает 97 л.с. и обещает расходовать 5,2 л /100 км в трассовом режиме и 6,2 л - в комбинированном. Как говорит владелица, в реальности за городом Rio потребляет около 7 л /100 км, причем расход от скорости зависит не сильно. Проверим!
Разогнали автомобиль до 90 км/ч и через пару минут получили цифру 6,0 л – ее и взяли за первый показатель. Но каково придется малолитражному мотору на более высокой скорости?
При движении на 120 км/ч двигатель работает на гораздо больших оборотах, и это неминуемо сказывается на его топливном "аппетите". Но 7,2 л - это всего +20% к предыдущему показателю. Забегая вперед, скажем, что это самый минимальный прирост, зафиксированный по ходу эксперимента. Что тут причиной, конструктивные особенности автомобиля или погрешности при измерении (неточность борткомпьютера), сложно сказать. Однако зафиксировали именно этот результат.
Следующий автомобиль – кроссовер Nissan Qashqai. С одной стороны, он не отягощен полным приводом, с другой – высокий кузов все же обладает увеличенным аэродинамическим сопротивлением. 1,6-литровый двигатель в паре с 5-ступенчатой механической коробкой, согласно заявленным ТТХ, расходует 5,6 л - на трассе, 6,6 л - в смешанном режиме.
Но "механика" здесь имеет довольно короткие передачи, уже при 90 км/ч двигатель развивает 2600 об/мин, а расход оказывается на уровне 6,2 л /100 км.
Разгоняемся до 120 км/ч – получаем закономерный результат: 8,2 л /100 км, то есть прирост ровно на 2 л, или +32%! Сказываются высокий кузов и работа двигателя на повышенных оборотах.
Поэтому очень интересно, какие результаты покажет Skoda Superb. Здесь и аэродинамика получше, и 160-сильный 1.8TSI не так чувствителен к повышенной нагрузке. А главное - 6-ступенчатая "механика" должна позволить экономить топливо даже на высоких скоростях! На трассе такой автомобиль, согласно ТТХ, должен потреблять 5,2 л, в смешанном режиме – 6,8 л.
Что ж, на 90 км/ч результат составил те же 6,2 л /100 км, что и у Nissan Qashqai. С чем владелец не очень согласен – на таких скоростях автомобиль обычно экономичнее! Возможно. Но на данном отрезке результат именно такой – его и фиксируем.
При 120 км/ч двигатель "трудится" всего на 2200 об/мин! Но все равно выходит 8,0 л, а это значит, что перерасход составляет 1,8 л, или 29%. То есть от пресловутых 10% на каждые 10 км/ч не уйти.
Что же дизель?
Тест BMW 320d. Для данной модели обещан расход в 4,5 л – на трассе, 5,7 л – в смешанном цикле. Такое вообще возможно? Владелица утверждает, что уложиться в 5 литров в загородных поездках вполне реально, но быстрее 100 км/ч при этом лучше не разгоняться.
Интересно, стоит ли "мучить" мотор и коробку движением на 6-й передаче? Ведь при 90 км/ч это всего 1600 об/мин. Может, лучше все-таки перейти на 5-ю и удерживать стрелку тахометра на уровне 1900 об/мин, то есть поближе к зоне максимального крутящего момента?
Возможно, если бы водитель в ходе заезда постоянно ускорялся (например, имитируя обгоны), второй вариант был бы предпочтительнее. Но при движении с постоянной скоростью 6-я оказывается заметно экономичнее: 5,6 л против 6,2 л!
При 120 км/ч бортовой компьютер показывает уже 7,2 л на "сотню", что означает перерасход в 1,6 л, или 29%. В процентном отношении тот же результат, что и у Superb! Так ведь и особенности те же: хорошая аэродинамика, тяговитый мотор и 6-ступенчатая коробка, позволяющая экономить обороты.
А если взять автомобиль помощнее да потяжелее? Например, BMW X5 3.0sd с 286-сильным дизелем и 6-ступенчатым "автоматом". Такой должен расходовать 7 л на трассе и 8,2 л – в смешанном цикле. Со слов владелицы, реальный расход на трассе оказывается в районе 9 литров при спокойном стиле езды, в городе – чуть более 12-ти.
Даже при 90 км/ч получается цифра 8,6 л. А на 120 км/ч расход возрастает уже до 11,7 л! Перерасход в 3,1 л – это уже 36%, даже несмотря на то, что и на более высокой скорости двигатель работает не на самых больших оборотах. Значит, здесь уже на результат влияет аэродинамика высокого кузова.
Вердикт
За исключением Rio (результаты по которому у вызывают сомнения), все остальные автомобили продемонстрировали перерасход в районе 30%, что в очередной раз подтверждает известную формулу: увеличивая скорость, на каждые 10 км/ч вы сжигаете примерно на 9-10% больше топлива. Да, хорошая аэродинамика автомобиля, а также трансмиссия, обеспечивающая работу двигателя на низких оборотах даже при высокой скорости, помогут немного снизить расход. Но принципиальной разницы все равно не будет – если сравнивать показатели одного и того же автомобиля, этот принцип все равно будет работать. Это и есть главный вывод. Владельцы кроссоверов (надо полагать, и внедорожников, минивэнов и микроавтобусов) должны быть готовы к еще большему перерасходу по причине аэродинамики.
autogrodno.by
как экономить топливо и не «убить» двигатель
Начнем с того, что многие водители часто сталкиваются с тем, когда расход топлива в процессе эксплуатации авто заметно отличается от тех данных, которые заявлены самим производителем. Если точнее, двигатель полностью исправен, однако в плане горючего «аппетит» того или иного ДВС заметно больше, чем по паспорту.
Вполне очевидно, что владельцы начинают задумываться об экономии. Как правило, самым простым выходом из ситуации становится установка ГБО. При этом мало кто учитывает, что стиль езды в значительной степени влияет как на расход бензина или солярки, так и на расход газа.Добавим, что вокруг различных приемов и способов, которые помогают экономить топливо при езде, ходит много споров. Одни водители считают, что при любой возможности нужно двигаться на нейтральной передаче «накатом», другие всегда стараются включить повышенную передачу как можно раньше и независимо от скорости автомобиля, третьи следят за оборотами, не позволяя стрелке на тахометре подняться выше какого-либо определенного порога и т.д.
Далее мы поговорим о том, какую зависимость имеют обороты двигателя и скорость, на какой скорости и на какой передаче получается ездить с максимальной топливной экономичностью, а также какие режимы можно считать наиболее щадящими для самого двигателя.
Скорость и обороты: экономия на топливе и ресурс двигателя
Итак, от водителей можно часто услышать, что как только автомобиль разгонится до 60 км/ч, можно включать, например, 5 передачу (если КПП 5-ступенчатая). В этом случае обороты упадут до 1900-2000 тыс. об/мин и в таком режиме расход топлива окажется минимальным. Другими словами, наиболее экономным вариантом является езда, когда включена самая высокая передача и скорость небольшая.
Если немного изучить теоретическую часть, разгон до определенной скорости потребует затрат энергии. Чем интенсивнее происходит разгон, тем больше энергии расходуется. После достижения постоянной скорости (крейсерской) расход топлива становится меньше, однако нужно учитывать, что автомобиль также преодолевает сопротивление воздуха.
Не вдаваясь в математические расчеты, увеличение скорости, например, с 50 км/ч до 100 км/час будет означать, что сопротивление воздуха увеличивается не в 2 раза, как многие могли бы подумать, а в целых 8 раз. То есть, чтобы поддерживать набранную скорость, потребуется израсходовать в 8 раз больше энергии. Именно на преодоление сопротивления воздуха затрачивается мощность двигателя.
Получается, чтобы поддерживать скорость около 50 км/ч, нужно около 30-35 л.с., тогда как при разгоне до 120-130 км/ч для преодоления сопротивления потокам воздуха нужно уже 80-90 «лошадок». К этому нужно добавить массу самого автомобиля, которая у каждого ТС разная, сделать поправку на дорожные условия и т.п.
Еще нужно помнить о том, что поршневые двигатели внутреннего сгорания демонстрируют наилучший КПД в зоне максимального крутящего момента, а не максимальных оборотов. Параллельно следует учитывать и то, что коробки передач тоже разные, имеют разные передаточные числа.
Становится понятно, что самый экономный режим действительно достигается тогда, когда автомобиль движется на высшей передаче с невысокой скоростью, однако оптимальная скорость движения на такой передаче для каждого автомобиля будет отличаться.
Еще одним важным моментом является, скажем так, целесообразность экономии горючего таким способом. В мануале многие производители автомобилей отдельно указывают, что на самые высокие передачи нужно переходить не на 50, а на 80 или даже 100 км/ч. Дело в том, что чем меньше обороты двигателя, тем сильнее падает расход, однако такая езда на низких оборотах и на высокой передаче может навредить двигателю.
Например, двигатель с рабочим объемом 2.0 литра на автомобиле весом около 2 тонн, который движется на высокой передаче со скоростью около 60 км\ч, будет работать на низких оборотах. При этом нагрузка на мотор будет очень большой. Дело в том, что давление масла при низких оборотах также низкое, то есть износ деталей и узлов силового агрегата максимальный.
Чтобы снизить нагрузку, нужно или добавить оборотов и увеличить скорость движения, или же перейти на более низкую передачу. Если же машина с таким же двигателем будет иметь вес, например, 1.3 тонны, нагрузка на ДВС будет меньше, чем в случае с двухтонным автомобилем, однако ускоренный износ двигателя все равно будет присутствовать.
Если суммировать полученную информацию, тогда становится понятно, что чем меньше обороты и выше передача, тем меньше и расход топлива. При этом езда на низких оборотах «убивает» двигатель. Получается весьма сомнительная экономия на топливе, которая в дальнейшем никак не перекрывает затраты на ремонт мотора.
Как добиться топливной экономичности без вреда для двигателя
Прежде всего, нужно определить, на какой скорости на каждой передаче обороты двигателя на конкретном ТС падают ниже 1800-2000 об/мин. Как правило, для большинства моторов 1.8-2 тыс. оборотов являются тем «минимумом», когда давление в системе смазки уже достаточное для того, чтобы избежать повышенного износа.
Второе, нужно обязательно учитывать дорожные условия. Например, автомобиль движется со скоростью 60 км/ч на 5 передаче по ровной дороге, однако далее начинается подъем. Водитель может или сильнее нажать на газ, чтобы поддерживать набранную скорость, или же перейти на пониженную передачу.
Так вот, в первом случае нагрузки на двигатель будут очень большими, а также возникает риск детонации. При этом никакой экономии топлива уже нет, так как приходится сильнее нажимать на газ, чтобы поддерживать набранную скорость. Получается, бензин в цилиндрах сгорает интенсивнее, а тяги на повышенной передаче нет, при этом машина с большим трудом преодолевает подъем.
Если изучить основные рекомендации специалистов, касательно того, какие обороты, скорость, передачи и другие факторы влияют на расход топлива и ресурс ДВС, тогда для бензиновых моторов можно выделить следующее:
- крайне нежелательно постоянно ездить на оборотах ниже 2000 тыс.;
- необходимо подбирать передачу в соответствии с дорожными условиями;
- движение на наивысшей передаче должно происходить с оптимальной скоростью;
Еще следует отметить, что для экономии топлива очень важно научиться сохранять инерцию. На практике это значит, что без необходимости не следует пользоваться тормозом, уметь применять торможение двигателем, своевременно переключать передачу, проходя повороты с минимальной потерей ранее набранной скорости и т.д.
Рекомендуем также прочитать статью о том, на каких оборотах двигателя лучше ездить. Из этой статьи вы узнаете о том, какие обороты мотора можно считать оптимальными в рамках повседневной эксплуатации автомобиля.Обратите внимание, такая езда требует понимания всех происходящих процессов, то есть неопытный водитель сначала нуждается в определенной профессиональной подготовке (контраварийное вождение), только после чего можно применять полученные знания на практике!
Подведем итоги
Как видно, плавная езда без резких ускорений и торможений, движение накатом выбор и поддержание оптимальной набранной скорости за счет инерции, а также целый ряд других приемов позволяет добиться существенной экономии топлива без вреда для мотора. Важно уметь правильно выбрать передачу для той или иной скорости, при этом удерживая обороты в нужном диапазоне.
Главное, во время езды вовремя переходить на пониженную, не допуская детонации. Это позволит избежать серьезных проблем с двигателем и дорогостоящего ремонта. Если на автомобиле нет тахометра, за оборотами нужно следить по звуку работы ДВС, а также ориентироваться на вибрацию, приемистость агрегата на той или иной передаче в зависимости от скорости движения, учитывать дорожные условия. Рекомендуем также прочитать статью о том, почему «стучат пальцы» при разгоне. Из этой статьи вы узнаете об основных причинах стука пальцев и появления похожих посторонних звуков во время разгона автомобиля.Напоследок отметим, что оптимальная скорость движения для максимальной топливной экономичности на высокой передаче на разных машинах будет отличаться. Все зависит от объема двигателя, массы автомобиля и т.д. Также не следует забывать, что на расход топлива сильно влияет состояние свечей зажигания, фильтров масла и топлива, эффективность работы системы охлаждения и т.д.
Похожие статьи
-
На каких оборотах двигателя лучше ездить
По этой причине многие автовладельцы, особенно начинающие, часто задумываются о том, на каких оборотах лучше ездить. ... Также езда «внатяг» повышает износ двигателя даже в случае отсутствия детонации. -
Максимальные обороты дизельного двигателя
На каких оборотах лучше ездить на дизеле. ... То, что для бензина означает езду внатяг, которая возникает при слишком раннем включении повышенной передачи, для простого дизеля является оборотами максимального крутящего момента. -
При разгоне детонация двигателя: почему происходит...
Двигатель детонирует во время разгона: как распознать детонацию и что делать в этом случае. ... Далее мы поговорим о том, по каким причинам возникает детонация двигателя на холостых оборотах, при резком нажатии на педаль газа в движении и... -
Детонация двигателя: что это такое?
Почему детонирует двигатель. ... Необходимо добавить, что в целях противодействия детонации могут быть увеличены обороты двигателя, в результате чего сокращается время на протекание окислительных реакций и... -
Стучит дизельный двигатель: возможные причины
Исправный фильтрующий элемент хорошо очищает масло ... Детонация означает не сгорание топлива, а взрыв. Вся порция топливной смеси сгорает моментально. ... Неисправность чаще проявляется с ростом оборотов, когда возникают вибрации.
krutimotor.ru
ПЕРЕДАЧА, АКСЕЛЕРАТОР И ТОПЛИВО
ПЕРЕДАЧА, АКСЕЛЕРАТОР И ТОПЛИВО На первую страницуПЕРЕДАЧА, АКСЕЛЕРАТОР И ТОПЛИВО
(Тест «За рулем»)
(перепечатано из журнала «За рулем»)
Не проходит и дня, чтобы в редакционной почте не оказалось писем, в той или иной форме содержащих просьбу рассказать о связи между приемами управления автомобилем и расходом топлива. Причем не просто рассказать, а показать это на практических примерах. Подобная постановка вопроса неизбежно требует проведения целевых экспериментов, и такой тест был запланирован.
По сложившейся традиции редакция обратилась за помощью к специалистам НАМИ, и все необходимое — от технического оснащения до методического и организационного содействия — было нам предоставлено.
В качестве «объекта для опытов» взяли серийный ВАЗ—2106 с карбюратором ДААЗ, имеющим механический привод дроссельной заслонки вторичной камеры. Его оснастили регистрирующей аппаратурой и проверили техническое состояние. Предстояло решить методическую сторону эксперимента.
О том, что расход топлива самым непосредственным образом зависит от стиля езды, теперь знают все. Вряд ли у кого-нибудь вызывает сомнение, что экономичная езда — это спокойная езда, без неоправданных ускорений и торможений, что с педалью «газа» нужно обращаться очень аккуратно. Но как следует себя вести при неизбежных задержках, скажем, на перекрестках? Как правильно разгоняться, пользоваться передачами и акселератором? Здесь бытует множество мнений и «школ». Одни, например, считают, что современный двигатель «любит, чтобы его крутили», и действительно переходят на более высокую передачу только при достижении оборотов, близких к максимальным, а заботу об экономии топлива проявляют в том, что при разгоне нажимают на акселератор возможно меньше. Другие, наоборот, сильно жмут на «газ», но переключают передачу как можно скорее, памятуя, что на более высокой передаче расход топлива ниже,
Исходя из существования этих и многих других вариантов подобного характера, мы и составили методику нашего теста. Прежде всего) решили оценить зависимость расхода топлива от передачи в трансмиссии, так сказать, а чистом виде — при равномерном движении по ровной дороге, иными словами, определить топливно-экономические характеристики на каждой из передач. Полученные при этом результаты показаны на графике. Сразу нужно оговориться, что абсолютные значения расхода топлива на графике не следует воспринимать как какой-то эталон для сравнения: это реальные показатели обычного, как говорят, ходового автомобиля.
Кривые свидетельствуют, что движение на пониженной передаче вызывает повышенный расход бензина во всех диапазонах скоростей. Особенно наглядно это Демонстрируют точки кривых, соответствующие скорости 40 км/ч, которую можно достичь на любой передаче — от первой до четвертой. Здесь пользование третьей передачей вместо четвертой увеличивает расход на 12,7%, второй — почти на две трети, первой — практически в три раза. Этот масштаб роста близок к соотношению передаточных чисел в коробке передач, которые на ВАЗ—2106 соответственно равны 1.00; 1,29; 1,99 и 3,24. Предельно допустимую в населенных пунктах скорость 60 км/ч можно развить на второй, третьей и четвертой передачах, при этом соотношение расхода топлива почти такое же; на третьей передаче он на 14%, а на второй — на 70% больше, чем на четвертой. Нужно отметить, что в коробке передач ВАЗ—2106 «разрыв» между третьей и четвертой передачами наименьший среди всех отечественных моделей. Скажем, на ВАЗ—2101, «210))» и «2103» число третьей передачи не 1,29, а 1,49, соответственно больше будет и разница в расходе топлива на третьей и четвертой передачах. У «москвичей» моделей «412» и «2140», а также у ВАЗ— 2105 этот показатель ближе к тому, что мы видим на ВАЗ—2106.
Таким образом, если задаться целью действовать экономно, то по ровной горизонтальной дороге всегда выгоднее ехать на возможно более высокой передаче.
Зависимость удельного расхода топлива от скорости при равномерном движении на разных передачах.
В то же время нельзя забывать, что при небольшой скорости это означает уменьшение оборотов двигателя, а отсюда — снижение давления в системе смазки. Основываясь на практическом опыте, для ориентировки можно сказать; на четвертой передаче не следует ездить со скоростью менее 40 км/ч, которая соответствует частоте вращения коленчатого вала 1500— 1600 об/мин для автомобилей разных марок. Но это, напоминаем, относится к хорошей дороге без подъема. При любых условиях, затрудняющих движение, нужно руководствоваться только своим «чувством машины» и не допускать езды в натяг, с перегрузкой двигателя.
Далее мы решили воспроизвести разные способы разгона с места и посмотреть, что они дают по его интенсивности и расходу топлива. Для контрольных заездов на автополигоне выбрали мерный участок ровной дороги с асфальтированным покрытием. С целью имитации городского движения длину участка приняли 500 метров, что, по нашим расчетам, примерно соответствует среднему расстоянию между светофорами или перекрестками Прежде всего задались условием провести серию опытов, в каждом из которых все переключения передач выполнять при строго определенных оборотах, принятых равными 2400, 3200, 4000, 4800 и 5600 об/мин, охватив таким образом весь возможный диапазон реальных способов разгона — от очень «коротких» до «полной раскрутки». Но на промежуточных передачах почти любых оборотов можно достичь при разной степени нажатия на акселератор: либо долго разгоняясь с малым «газом», либо — интенсивно с полностью или почти полностью нажатой педалью Чтобы и в этом вопросе достичь определенности, сделали специальное приспособление, позволяющее устанавливать упор для педали акселератора при 25, 50 и 75% от ее полного хода Это дало возможность в каждом опыте провести заезды с тремя положениями упора и при полном открытии дросселя.
В итоге каждый из заездов выглядел так: полностью прогретый автомобиль проходил мерный участок, стартуя с места от его начала. Водитель переключал передачи на заданных оборотах, при этом полностью нажимал на педаль «газа» до положения, определяемого упором. После достижения 60 км/ч (предел для городской езды) до конца участка равномерно ехали с этой скоростью на четвертой передаче. Фиксировали два показателя; время прохождения контрольного участка и количество израсходованного при этом топливе.
ТАБЛИЦА 1 Показатели разгона с места на мерном участке 500 м при лимите скорости 60 км/ч (имитация городского движения с последовательным включением всех четырех передач)В числителе — средний расход топлива на мерном участке, л/100 км, в знаменателе — время прохождения участка, сПолученные таким образом результаты показаны в табл. 1. Видна принципиальная тенденция к росту расхода топлива с увеличением как оборотов переключения передач, так и открытия дросселя, Одновременно существенно сокращается затрачиваемое время, то есть улучшается разгонная динамика автомобиля. Оптимальными представляются результаты, полученные при 50-процентном нажатии на педаль и переключении передач на 3200 и 4000 об/мин. Очевидно, такой режим разгона и является наилучшим — он позволяет затрачивать минимум бензина при достаточно быстром наборе скорости. Совершенно очевидно, что «короткие» разгоны с переключением на 2400 об/мин невыгодны, особенно если учесть постоянную работу двигателя с невысоким давлением в системе смазки. Плохи и разгоны с чрезмерно малым нажатием на педаль — они значительно затягивают набор скорости, и нередко машина будет помехой для едущих сзади, а К экономии топлива этот способ не приводит. Разгоны «спортивного типа» заметно увеличивают расход топлива по сравнению с выбранной нами «золотой серединой», времени же экономят очень мало: выигрыш в полсекунды на 500 метрах пути дает возможность уйти вперед на какой-то десяток метров, но нужно ли это?
Довольно неожиданным является тот факт, что отмеченные нами оптимальные результаты несколько лучше тех, что получены при 75-процентном нажатии на педаль, не только по топливу, но и по времени. Возможно, режим почти полного открытия заслонки первичной камеры в чем-то благоприятнее, нежели тот, при котором заслонка вторичной камеры уже приоткрывается. Конечно, не исключена и какая-то индивидуальная особенность карбюратора нашей машины, но, отметим, тест и не претендовал на абсолютную точность,
ТАБЛИЦА 2 Показатели разгона с места на мерном участке 500 м при лимите скорости 60 км/ч (имитация городского движения без использования четвертой передачи) В числителе — средний расход топлива на мерном участке, л/100 км, в знаменателе — время прохождения участка, с недостижимую при испытаниях одного образца. Задача заключалась в том, чтобы установить закономерность в общем виде.После завершения всей серии заездов было решено сделать одно уточнение. Случается слышать мнение, что при соблюдении в городе лимита 60 км/ч просто нет смысла переходить на четвертую передачу, поскольку при этой скорости преспокойно можно ехать и на третьей. Мы повторили заезды (отбросив вариант переключения при 2400 об/мин), но четвертой передачей не пользовались, а достигнутые 60 км/ч выдерживали до конца участка на третьей передаче. В табл. 2 показаны результаты этой серии заездов. Как видим, они стали ближе во всех вариантах, хотя общая тенденция сохранилась. Но главное: при прежних затратах времени расход топлива очень заметно вырос — на 10—15%. Вывод однозначен; для экономичной езды такая «методика» неприемлема.
И еще один эксперимент был включен в программу теста. Не только в населенных пунктах, но и на шоссе случаются задержки, остановки по самым разным причинам. Поэтому целесообразно было проверить, какие показатели расхода топлива и динамики получаются при разгонах на дорогах, где скорость ограничена пределом 90 км/ч, и какими приемами при этом лучше пользоваться. Длину мерного участка мы увеличили до километра, а в качестве лимита скорости, при которой заканчивался разгон и начиналось равномерное движение, приняли 90 км/ч. В остальном методика заездов осталась прежней. Полученные результаты показаны в табл. 3.
ТАБЛИЦА 3 Показатели разгона с места на мерном участке 1000 м при лимите скорости 90 км/ч (имитация разгона на шоссе) В числителе — средний расход топлива на мерном участке, л/100 км, в знаменателе — время прохождения участка, сО чем они говорят? Прежде всего, сам факт необходимости разгона ведет к дополнительным затратам бензина. Если один разгон выполнен, скажем, на 5 километрах пути, удельный расход топлива на этих километрах неизбежно возрастет на 8—12%. Поэтому и на шоссе стоит руководствоваться приемами экономичного разгона.
Далее. Большие обороты при переходе на высшую передачу экономят очень мало времени, а расход бензина увеличивается при этом весьма ощутимо, В свою очередь, малые обороты переключения, хотя и обеспечивают наименьший его расход, увеличивают время разгона, а это далеко не всегда приемлемо, поскольку дороги насыщены быстро идущими машинами. Еще больше затягивает разгон малое открытие дросселя, причем не давая взамен особого экономического эффекта. Как и в первом эксперименте, оптимальные показатели, видимо, те, что лежат посредине. Так, переключая передачи при частоте вращения коленчатого вала 3500—4000 об/мин и при 75-процентном нажатии на педаль «газа», мы сможем достичь на первом километре движения примерно 12,8 л/100 км и проехать этот километр за 49 секунд (в среднем —г 73,5 км/ч). Эти величины следует признать вполне приемлемыми.
В заключение нужно упомянуть о следующем. Автомобилисты, ездящие на «жигулях», весьма часто связывают скоростной режим двигателя с интенсивностью износа кулачков распределительного вала. Эту зависимость сейчас исследуют в научных учреждениях и на заводе. Тем не менее уже сейчас можно сказать, что режимы разгона, рекомендованные в нашем тесте, приемлемы при исправной системе смазки двигателя. И, надеемся, результаты теста принесут пользу автомобилистам, заботящимся об экономном расходовании топлива.
Сектор испытаний «ЗА РУЛЕМ»
Редакция благодарит сотрудников НАМИ Е. А. Исаева, Е. П. Терешину, В. Н. Фридлянова и А. Г. Шмидта за помощь и содействие в проведении теста.
musmu.narod.ru
Влияние равномерности движения на расход топлива
Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1] 11186 0Значительное влияние на расход топлива оказывает способ вождения автомобиля. Наиболее близким к оптимальному является движение с постоянной скоростью по горизонтальному участку шоссе, когда необходимо преодолевать только сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Расход топлива при таком движении меньше, чем при движении по городу или дороге с переменным профилем с такой же средней скоростью.
Каждая остановка автомобиля и его новый разгон требуют значительной энергии. При остановке автомобиля его кинетическая энергия через торможение превращается в теплоту. При последующем разгоне автомобилю необходимо придать ускорение, чтобы достичь скорости, которую он имел до торможения. При этом ускорение нужно сообщить не только всей поступательно движущейся массе автомобиля, но и придать вращение маховику двигателя с кривошипным механизмом, всем шестерням в коробке передач и раздаточной коробке, карданным передачам, шестерням главной передачи и, наконец, всем колесам. Приведение всех этих масс к оси колес дает весьма значительные величины, в особенности на низких передачах.
 |
У легкового автомобиля при первой передаче приведенные массы достигают 1,6—1,8 массы автомобиля, и даже на прямой передаче это значение все еще составляет 1,05—1,06. У грузовых автомобилей эти значения на низшей передаче доходят до 2,5—3. Поэтому, например, на первой передаче при использовании полной мощности двигателя грузовым автомобилем достигается меньшее ускорение, чем на второй.
Если принять во внимание, что при каждом переключении передачи необходимо уменьшать скорость вращения всех вращающихся масс двигателя, сцепления и части шестерен коробки передач, то следует задуматься над тем, каким способом можно устранить потери, возникающие при этом процессе.
При разгоне автомобиля его двигатель должен работать с наибольшей возможной мощностью в экономичной зоне характеристики, и его частота вращения не должна, по возможности, изменяться. Такой режим работы двигателя требует бесступенчатой коробки передач. После разгона и перехода на постоянную скорость движения требуемая мощность двигателя снижается. И в этом случае двигатель также должен работать при минимально возможном расходе топлива. Это осуществимо при частоте вращения двигателя, меньшей той, при которой достигается максимальная мощность двигателя. Поэтому неэкономично эксплуатировать двигатель длительное время на оборотах максимальной мощности и использовать при этом только ее часть. Мощность потерь в двигателе при его постоянных оборотах изменяется незначительно, но ее доля в общей мощности с уменьшением нагрузки увеличивается, что вызывает ухудшение механического КПД. Этот КПД равен нулю при работе двигателя без нагрузки, т. е. на холостом ходу. Зависимость механического КПД ηм от степени использования мощности двигателя Ne при постоянной частоте вращения показана на рис. 2.
 |
По этой причине при переходе на меньшую мощность целесообразно уменьшить обороты двигателя, включая более высокую ступень коробки передач (т. е. уменьшая передаточное отношение трансмиссии), и тем самым достичь одинаковой мощности, но при большей нагрузке двигателя и сниженном удельном расходе топлива. У современных бензиновых двигателей область наименьшего удельного расхода топлива находится в зоне частоты вращения, равной 50 % от максимальной и при почти полностью открытой дроссельной заслонке карбюратора.
Характеристика мощности двигателя Ne в зависимости от его частоты вращения n приведена на рис. 3. Из общего поля удельных расходов топлива g можно выделить пунктирную кривую зависимости минимальных удельных расходов топлива от мощности двигателя. Вплоть до точки A эта кривая проходит ниже кривой максимальной мощности двигателя Ne. Это означает, что при снижении мощности двигателя, работающего с постоянной частотой вращения, меньшей частоты вращения в точке A, удельный расход топлива снижается до значения, соответствующего пунктирной кривой, а потом вновь повышается. При мощности двигателя, большей, чем мощность в точке A, удельный расход топлива с ростом мощности только увеличивается. Для достижения минимального расхода топлива необходимо, чтобы при движении автомобиля двигатель постоянно работал в режиме, близком к тому, который обозначен пунктирной кривой.
 |
| ---- наибольшая мощность двигателя при минимальных удельных расходах топлива; g — кривые постоянных удельных расходов топлива. |
В какой степени можно выполнить это условие, видно из графика мощностного баланса, изображенного на рис. 4. На графике показано изменение мощности сопротивления движению по горизонтальному участку шоссе (Nf + Nv) и при подъеме с уклоном 2 и 5 % (штрих-пунктирные линии). Сила, необходимая для преодоления подъема с уклоном 2 %, на горизонтальной дороге может придать автомобилю ускорение 0,1448 м/с2, а с уклоном5 % — соответственно 0,362 м/с2. Сплошными кривыми показаны также зависимости максимальной мощности на колесах автомобиля от скорости его движения при различных (III, IV или V) включенных ступенях коробки передач. Здесь же пунктирной линией нанесены кривые максимальной мощности на колесах автомобиля при работе двигателя с минимальными удельными расходами топлива.
 |
| Nf — сопротивление качению; Nf + Nv — сопротивление движению по горизонтальному участку шоссе; – – – – наибольшая мощность на колесах автомобиля на III, IV и V передачах при минимальных расходах топлива двигателем. |
Видно, что условиям достижения наименьшего удельного расхода топлива при движении с включенной IV передачей соответствует движение на подъеме с уклоном 4—5 %. При движении по горизонтальному участку шоссе со скоростью 90 км/ч двигатель использует лишь 45 % своей мощности с соответствующим высоким удельным расходом топлива. Для полноты картины пунктирной прямой в нижней части графика отдельно изображена только мощность сопротивления качению Nf.
Если коробка передач имеет V ступень с общим передаточным отношением трансмиссии 3:1 (число в скобках), то нагрузка двигателя при движении по горизонтальному шоссе со скоростью 90 км/ч составит 67 %, и показатели топливной экономичности улучшатся. Запаса мощности при этом хватит только на преодоление подъема с уклоном 1 %. Оптимальные условия достигаются при движении по горизонтальному шоссе на V ступени коробки передач со скоростью 107 км/ч и при отсутствии запаса мощности для преодоления подъема или разгона. На сплошных кривых частота вращения двигателя обозначена точками с цифрами, которые соответствуют числу тысяч оборотов в минуту.
В приведенном случае (v — 107 км/ч) двигатель работает при n — 3000 мин-1. Максимально достигаемая скорость при движении по горизонтальному участку шоссе на IV передаче была бы 140 км/ч, а на V передаче — только 124 км/ч. Таким образом, выбор передаточных отношений трансмиссии связан с определенными трудностями.
Если бы высшая ступень коробки передач обеспечила приближение кривой мощности сопротивления движению к кривой мощности двигателя, оптимальной по удельному расходу топлива, то был бы достигнут минимальный расход топлива при движении по горизонтальному шоссе, но не осталось бы никакого запаса мощности для преодоления подъема или разгона. Автомобиль не мог бы быстро ускоряться и не обладал бы необходимой «эластичностью». При каждом изменении угла подъема или для дополнительного ускорения при обгоне надо было бы переходить на более низкую ступень в коробке передач.
Однако для обеспечения экономичного движения вне города такая высшая ступень коробки передач была бы выгодна. Неудобства частого переключения могла бы устранить автоматическая коробка передач, обеспечивающая при всех условиях оптимальную нагрузку двигателя при его хорошем механическом КПД.
Способ вождения также оказывает большое влияние на расход топлива. Водитель должен следить за тем, чтобы движение проходило с оптимально загруженным двигателем, т. е. при почти полностью нажатой педали управления дроссельной заслонкой карбюратора или топливным насосом. Когда достигается заданная (или желаемая) скорость, водитель не должен отпускать педаль, так как двигатель перейдет к работе с большим удельным расходом топлива. Поскольку продолжать ускорение дальше водитель не может (например, если он превысил допустимую правилами движения скорость), ему не остается ничего другого, как перевести коробку передач в нейтральное положение и далее двигаться по инерции. Такой режим приводит к необходимости постоянного чередования разгона и выбега (наката).
Описанный способ вождения «разгон — накат» давно известен и часто используется в соревнованиях на достижение минимального расхода топлива. Двигатель при этом постоянно работает в области, близкой к минимальному расходу топлива. При движении по инерции (накат) экономично вообще выключить двигатель, устраняя расход им топлива при холостом ходе, но при этом резко возрастает усилие на педаль тормоза с вакуумным усилителем.
Экономичное движение по горизонтальному шоссе заключалось бы в том, что нужно было бы разгонять автомобиль на V передаче при почти полной нагрузке двигателя до скорости 90 км/ч, затем выключить передачу в коробке, переведя двигатель в режим холостого хода или вообще выключив его, и двигаться по инерции до скорости 60 км/ч и даже ниже. Потом следовало бы снова, включив двигатель и передачу в коробке, разогнать автомобиль до скорости 90 км/ч. На рис. 4 такой режим изображен в виде замкнутого трапециевидного пунктирного контура в диапазоне скоростей 60—90 км/ч.
Такой режим, однако, тяжело реализовать на шоссе с интенсивным движением, так как нарушалось бы равномерное движение транспортного потока [2]. Однако, если частое переключение передач и многократное повторение цикла «разгон — накат» приемлемо, то чередование 10-секундного разгона с 25-секундным накатом может обеспечить уменьшение расхода топлива на 2 л/100 км.
Такой способ вождения можно хорошо использовать на пересеченной местности с чередующимися подъемами и спусками. Значительно снижает расход топлива движение на длинных и пологих спусках с выключенным двигателем и ограничение торможений. Весьма поучителен график (рис. 5), на котором показаны четыре случая разгона автомобиля: при полностью открытой дроссельной заслонке карбюратора (100 %), при ее открытии на 75 %, при разрежении во впускном трубопроводе соответственно 53,3 и 74,7 кПа. На всех кривых зависимости скорости от пути разгона автомобиля можно найти точки, соответствующие моменту израсходования навесок топлива массой от 10 до 25 г.
 |
При разгоне с открытой на 75 % дроссельной заслонкой автомобиль достиг скорости 65 км/ч, израсходовав 20 г топлива и проехав при этом 200 м. Затем последовало движение накатом, закончившееся торможением в конце испытательного участка общей длиной 800 м.
Когда автомобиль разгоняли при разрежении во впускном трубопроводе 53,3 кПа, то он достиг скорости 60 км/ч, израсходовав 22 г топлива и перейдя на движение по инерции приблизительно через 300 м. Разгоняя автомобиль при разрежении во впускном трубопроводе 74,7 кПа, достигли скорости 52 км/ч, израсходовав 27 г топлива. Во всех случаях был пройден путь 800 м, но при разгоне с частичной нагрузкой двигателя расход топлива был больше на 10—35 %, причем, чем меньше открыта дроссельная заслонка, тем больше возрастает расход топлива.
При движении в городе можно экономить топливо при разгоне с открытой на 3/4 дроссельной заслонкой, но лишь в диапазоне средних частот вращения двигателя и при скорости, достаточной для преодоления накатом расстояния до следующего перекрестка. При длительных остановках двигатель необходимо выключать [3]. Такая манера вождения автомобиля является наиболее экономичной и позволяет сэкономить до 50 % топлива. О числе ступеней в коробке передач и их передаточных отношениях речь идет в статьях ().
Торможение не должно всегда нести с собой потери энергии. Энергию, необходимую для уменьшения скорости движения автомобиля, можно аккумулировать и снова использовать при последующем начале движения. Особенно легко это обеспечить у электромобилей, так как при торможении приводные двигатели работают как генераторы, и вырабатываемая ими энергия используется для зарядки аккумуляторов. У троллейбусов и электровозов возникающие при торможении обратные токи направляются в питающую сеть. Применив электропривод у транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания, можно было бы использовать накопление энергии в электрических аккумуляторах, однако такие схемы привода имеют большой вес и очень дороги.
В условиях движения по холмистой местности самым простым способом аккумулирования энергии является увеличение скорости автомобиля на спусках. При разгоне на спуске за счет инерции автомобиль может проехать затем накатом значительную часть следующего подъема. При этом потери энергии топлива практически не происходит. При включенной коробке передач аккумулирование энергии незначительно, так как потери на трение с увеличением частоты вращения быстро растут и на их преодоление уходит практически вся энергия, которую можно было бы аккумулировать.
Торможение двигателем по потерям энергии равнозначно обычному торможению. Различие состоит в том, что при таком способе торможения изнашиваются не тормозные накладки, а элементы двигателя и трансмиссии: цилиндры, поршни, валы, подшипники, зубчатые колеса. При торможении трением, т. е. переключением на низшую передачу в коробке, можно убедиться, как велики потери энергии в двигателе.
Опубликовано 20.12.2013Читайте также
- Электромобиль «Ford Focus Electric» (обзор)
«Ford Focus Electric» практически не отличить от бензиновой версии. Одно незначительное (но чертовски крутое) изменение в кузове «Focus» — это голубой индикатор, который окружает заправочную дверцу на левой стороне.
Сноски
- ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.: ил.//Стр. 299 - 301 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
- ↺ Помимо этого такой способ движения опасен в автомобильном потоке. – Прим. icarbio.ru
- ↺ На современных автомобилях для этого существует система старт-стоп. – Прим. icarbio.ru
Комментарии
icarbio.ru
Подробно о зависимости объема двигателя на расход потребляемого топлива
Большинство владельцев автомобилей задаются вопросом, а как же влияет объем двигателя на расход потребляемого топлива. На первый взгляд все очень просто, чем больше объем, тем больше расход топлива, однако это не совсем так. Есть много примеров, когда мотор с объемом 2.0 литра расходует топлива меньше чем двигатель с объемом 1500 см3. С чем это связано и почему это так происходит, постараемся разобраться в данной публикации.
Объем плюс расход
Для простого и не опытного автолюбителя ситуация с объемом и расходом выглядит следующим образом. Если поддаться логическому мышлению, то чем больше объем, тем больше в него может поместиться жидкости (топлива). На самом же деле благодаря современным технологиям и конструктивным особенностям двигателей внутреннего сгорания мотор с объемом 2000 см3 с механической трансмиссией иностранных производителей будет расходовать топлива меньше, чем двигатель 1.5 литра отечественного автопрома с механикой. Так, где же здесь логика?
Факторы, влияющие на расход топлива
Технологические особенности ДВС
Первый фактор – это технологические особенности ДВС. Развитие автомобильной промышленности происходит громадными темпами, особенно производители уделяют много внимания модернизации силовым агрегатам. Важным фактором в эволюции двигателя внутреннего сгорания на первом месте остаются его экономность и минимальный выброс токсичных продуктов сгорания без потери мощности, а наоборот ее увеличении. Возьмем, к примеру, 16-ти клапанный мотор, в сравнении с 8-ми клапанным, в нем быстрее происходит впрыск топлива и отвод отработанных газов. Такая я же ситуация и в сравнении инжекторного и карбюраторного двигателя, в первом случае перелив топлива в цилиндры двигателя исключен до минимума, чего нельзя сказать о карбюраторных моторах. Также в настоящее время существует много других технологий, которые позволяют значительно экономить топливо и при этом не терять мощность.
Прошивка ЭБУ
Вторым фактором, влияющим на экономичность двигателя, является прошивка электронного блока управления. Известно, что работа современного автомобильного силового агрегата управляется и контролируется электроникой. Блок ЭБУ (мозг двигателя) способен четко регулировать подачу топлива в камеры сгорания, что может обеспечить максимальную его экономию. Известны примеры, когда с помощью прошивки удавалось максимально уменьшить прожорливость 2.5 литрового движка на 45%, однако при этом мощность его сильно пострадала. В таких случаях нужно искать, как говориться, золотую средину.
Манера и стиль езды
Манера и стиль езды также является одним из ключевых факторов, влияющих на расход топлива. Попробуйте проехать определенный участок пути спокойно, без лишних ускорений и после этого зафиксировать средний расход топлива. А теперь, то же расстояние, только по чаще давите педаль газа в пол, при этом гарантировано получите значительное снижение уровня топлива в баке.
Техническая исправность автомобиля
Прежде всего, важно помнить, что технически исправный автомобиль это не только оптимальный расход топлива, но и безопасность водителя и пассажиров. К примеру, неисправности ходовой части могут значительно затруднять свободный ход автомобиля, что повлечет за собой увеличение потребляемого топлива. Также не своевременная замена фильтров двигателя вполне может стать причиной увеличения расхода.
Тип трансмиссии
Многие из вас наверное слышали о всех прелестях автоматической трансмиссии и о том, что у автомобилей с коробкой автомат выше расход топлива чем у механики. Однако здесь все не так однобоко. Если брать в сравнение автомобили с автоматом более старого производства, то данное заключение справедливо, у них расход значительно отличается от автомобилей с механической трансмиссией. Но на сегодняшний день производители комплектуют свои автомобили роботизироваными коробками, которые способны влиять на расход потребляемого топлива.
Двигатели с турбиной
Как известно, турбина добавляет мощности автомобильному двигателю, однако при этом расход топлива в большинстве случаев не увеличивается, а наоборот уменьшается. Если взять для примера обычный двигатель 1.6 и турбированный мотор с объемом 1.6 литра, то у второго экономия может достигать до 20%.
Мифы об экономичности двигателя
Чтобы реально оценить степень экономичности двигателя, давайте разберем экономию на примере одного автомобиля. У нас есть два совершенно одинаковых автомобиля, но на них установлены разные моторы – 1.4, 1.6 литра. Что же получается, для того, чтобы разогнать автомобиль до 100 км.ч двигатель 1.4 литра должен работать на более высоких оборотах чем мотор 1.6, соответственно при этом количество потребляемого топлива будет также больше, чем у двигателя с большим объемом двигателя, вот и вся арифметика).
Подробно о зависимости объема двигателя на расход потребляемого топлива
5 (100%) 2 голос[а]
.
sanekua.ru
