Бензин и дизельное топливо дорожают бодрым темпом «по копейке в неделю» — белорусы собираются на митинги под зданием «Белнефтехима», чтобы как-то повлиять на процесс. Но тщетно — представители концерна заявляют, что плавное изменение цен продолжится.
Что остается делать простому белорусскому автовладельцу? Рост цен можно хотя бы отчасти компенсировать, сделав свою машину чуть экономичнее.
Сразу заметим, что одним из самых эффективных способов снижения расхода топлива (а это порядка 10-15%) является экономичный стиль вождения. Не менее эффективной может быть и оптимизация маршрутов.
Но устоявшиеся водительские навыки с ходу не изменишь, а дорога «дом — работа — дом» может быть и так оптимизирована до предела. Остается еще один не менее важный фактор — технический.
Вот о нем и поговорим!
Вообще, в зависимости от того, насколько текущее состояние автомобиля отличается от исходного, когда машина только прошла обкатку, разница в расходе может составлять от 3 до 10%.
Причем как раз в сторону увеличения: улучшить экономичность довольно сложно, а вот ухудшить — проще простого.
Поэтому в каждом пункте расскажем, как хотя бы вернуться к норме, а в идеале — достичь чуть большей экономичности.
Давление в шинах
Это известно из теории, а также проверено нами на практике: при снижении давления относительно рекомендованного расход топлива возрастает.
Даже одно колесо, приспущенное на пару десятых бара, приводит к перерасходу на 1-1,5%. Так что для начала убедитесь в том, что с давлением в шинах все в порядке.
Только ответственно подойдите к вопросу проверки: например, на некоторых АЗС манометры могут привирать.
Если же выставить на одну-две десятые бара больше рекомендованного значения, можно еще больше уменьшить сопротивление качению — и это даст дополнительную экономию. Но не увлекайтесь: давление сверх нормы снижает ресурс шин, ухудшает их амортизирующие свойства, ведет к уменьшению пятна контакта колеса с дорогой, а стало быть, к ухудшению сцепления со всеми вытекающими.
Размерность и вес колес
Это скорее вопрос на перспективу: чем больше колеса, тем они тяжелее, широкие шины имеют увеличенное сопротивление качению — все это в сумме также влияет на расход топлива.
Если хотите экономить и здесь, во-первых, выбирайте из допускаемых размерностей более узкие шины, а также обращайте внимание на такой показатель шин, как экономичность, — на современных маркировках он присутствует.
Соответственно и колесные диски лучше выбирать полегче, но не в ущерб их прочности, разумеется.
Аэродинамика кузова
Последние десятилетия аэродинамике автомобиля при его разработке уделяется пристальное внимание, и здесь для снижения коэффициента лобового сопротивления работают самые разные ухищрения.
Улучшить заводской вариант без расчетов и проверок практически невозможно, а вот ухудшить — запросто.
Загибайте пальцы: багажник на крыше — раз, перекладины на релингах — два, «мухобойка» на кромке капота — три, ветровики на окнах — четыре, «реснички» на фарах — пять, не «родной» спойлер — шесть. И так далее.
Не забудем и про банальное отсутствие предусмотренных конструкцией элементов кузова, начиная с декоративных решеток и заканчивая нижним пластиком, который часто со временем отрывается, болтается и теряется.
Даже такие мелочи, как не «родные» колпаки на колесах, могут негативно отразиться на аэродинамике автомобиля. На городских скоростях все это не так критично, но на трассе вы будете сжигать часть топлива вхолостую.
Состояние тормозной системы
Как правило, подклинивание направляющих суппортов или закоревшие тросы «ручника» становятся очевидной проблемой, только когда автомобиль заметно сдерживается в движении или во время очередного обслуживания обнаруживается неравномерный либо ускоренный износ колодок. На деле же «прихватывание» тормозов может иметь место постоянно, просто вы этого не замечаете.
Надо ли говорить, что двигателю будет требоваться дополнительная энергия для раскрутки вечно притормаживающих колес? Так что убедитесь в том, что с тормозами все хорошо.
Это касается и довольно свежей техники: по большому счету тут все зависит не только от конструкции тормозов и применяемых деталей, но также и от своевременности и качества обслуживания тормозной системы.
Углы установки колес
Схождение колес также сказывается на свободном выбеге. При суммарном схождении более градуса (в «плюс» или «минус») перерасход топлива на легковом автомобиле может достигать порядка 0,1-0,2 л на 100 км, на микроавтобусах — запросто превышать и 0,5 л, что, согласитесь, уже ощутимо. Вот вам еще один аргумент в пользу периодической проверки углов установки колес!
Лишний вес
Для легкового автомобиля, тем более малолитражного, лишние 30-40 кг уже приличный вес, который может прибавить к расходу дополнительные 1-2%. Между тем, если собрать все те вещи, что раскиданы по салону и багажнику, у рядового автолюбителя запросто может выйти 15-20 кг, а у знатного «барахольщика» — все 25-30 кг. Так что избавляйтесь от ненужных вещей, заодно и динамику чуть улучшите.
«Правильное» топливо
Экономичность двигателя в принципе зависит от качества топлива и наличия в нем специальных присадок. В случае с дизелем остается лишь выбирать место заправки и вариант «с присадками» или «без».
А вот у владельцев бензиновых автомобилей еще имеется выбор октанового числа — от 92 до 100 единиц.
Теоретически на высокооктановом топливе двигатель должен быть экономичнее, однако на практике на реальный расход влияет не только конструкция двигателя, но и его настройки, а также используемые режимы движения.
Так что «экономичность» того или иного сорта топлива стоит определять в каждом конкретном случае экспериментальным образом. А после этого посчитать, что в итоге выгоднее: меньший расход или более низкая стоимость топлива (это же касается и обещающих экономию присадок). В общем, здесь все индивидуально.
И масло «пожиже»
Не секрет, что от применяемого моторного масла также зависит экономичность двигателя. Здесь, пожалуй, следует ориентироваться на независимые сравнительные тесты (если там есть предпочитаемые вами марки масел).
Если выбираете из нескольких продуктов от одного производителя, руководствуйтесь его рекомендациями и позиционированием.
Теоретически большую экономичность должно обеспечивать масло с малой вязкостью, но в любом случае при выборе необходимо вписываться в спецификации автопроизводителя.
Свечи, воздушный фильтр
Состояние воздушного фильтра и свечей зажигания (в случае с бензиновым двигателем) также напрямую влияет на экономичность двигателя. Впрочем, не только состояние, но и качество этих «расходников». Так что, переплачивая за бренд, вы по идее компенсируете эти затраты за счет экономии на топливе.
Техническое состояние двигателя
Эффективность работы двигателя (считай, его топливная экономичность) зависит от множества составляющих, начиная с компрессии и заканчивая температурным режимом. Поэтому общее техническое состояние ДВС, а также корректная работа его систем (охлаждения, смазки, впуска и выпуска, подачи топлива, зажигания и т.д.) оказывают прямое влияние на расход.
Например, зависание термостата в открытом положении не позволяет двигателю выйти на рабочую температуру, а этот режим экономичным никак не назовешь.
Выход из строя лямбда-зонда в лучшем случае приводит к переходу системы в аварийный режим («по таблице»), в худшем — к смесеобразованию на основании искаженных данных, то есть к движению на слишком богатой или, наоборот, переобедненной смеси, что также ведет к повышенному расходу топливу.
Наш вердикт
Возможно, каждая из этих составляющих по отдельности не даст большого эффекта, но в сумме все факторы обеспечивают как раз те самые 10-15%.
Впрочем, заняться автомобилем и привести его в порядок стоит не только ради экономии топлива, ведь многое из названного влияет на ресурс отдельных узлов и агрегатов.
Так, своевременная проверка углов установки колес сохранит ваши шины, правильный выбор ГСМ и «расходников» продлит жизнь мотору, о своевременном обслуживании тормозов и говорить не приходится. Причем, повторимся, многие пункты касаются не только старых машин, а актуальны и для «свежих» автомобилей.
В чём кроется секрет экономичности дизельных моторов
Журнал Автомобили с дизельными моторами во все времена покупали прагматичные автовладельцы, желающие сэкономить не столько в процессе приобретения машины, сколько в ходе длительной её эксплуатации – за счёт уменьшения трат на горючку. При прочих равных дизеля расходуется всегда меньше, чем бензина. Рассказываем, почему.
В последние годы дизельное топливо фактически сравнялось по цене с бензином марки АИ-95, однако, если взять один и тот же автомобиль с бензиновым и дизельным моторами схожих характеристик, последний всегда будет потреблять на условные 100 км на 2-3, а то и все на 5 (в зависимости от литража и мощности) литров меньше горючего. Сомневаться в этом вряд ли кто-то станет (стоимость самой машины и её обслуживания в данном контексте мы не рассматриваем). Речь идёт о закономерности, которая работает всегда, везде и с моторами абсолютно всех представленных на рынке марок.
В чём кроется секрет дизелей? Они другие – абсолютно. Чтобы разобраться в нюансах, нужно обратиться к устройству дизельных моторов и законам термодинамики. Здесь есть ряд нюансов и аспектов.
Сам по себе дизельный двигатель имеет иной термодинамический цикл, нежели бензиновый агрегат. Этот цикл максимально приближен к идеальному циклу Карно. КПД у дизеля изначально ощутимо выше.
Воспламенение топлива в цилиндрах дизельных двигателей происходит не благодаря поджигу от свечей, а от сжатия. Если в большинстве бензиновых моторов степень сжатия находится на уровне от 8,0 до 12,0, то в дизелях – от 12,0 до 16,0 и даже выше.
Из термодинамики следует, что чем выше степень сжатия, тем выше КПД. Сжимается в цилиндрах не топливовоздушная смесь, а один лишь воздух.
Впрыск топлива осуществляется практически в момент прохождения поршнем верхней мёртвой точки – одновременно с воспламенением.
На дизельных моторах отсутствует дроссельная заслонка. Это позволяет существенно уменьшать так называемые насосные потери на всасывание воздуха в цилиндры. На большинстве бензиновых моторов заслонка необходима, и она в любом случае потребляет энергию во время работы.
При частичном закрытии заслонки в системе подачи воздуха возникает дополнительное сопротивление. У дизелей такой проблемы нет в принципе. Более того, любой современный дизель немыслим без турбины, которая обеспечивает максимальный крутящий момент почти с холостых оборотов.
Наконец, экономичность дизелей во-многом объясняется свойствами самого дизельного топлива. У него изначально выше полнота сгорания. Дизельное горючее плотнее бензина – в среднем при сгорании оно даёт на 15% больше энергии.
Дизтопливо, в отличие от бензина (которому требуется соотношение с воздухом от 11:1 до18:1), горит в почти любых соотношениях с воздухом. Дизельному мотору не приходится подливать горючего для создания идеальной смеси, как это происходит в бензиновых ДВС.
Дизель впрыскивает топлива ровно столько, сколько требуется на преодоление сил трения ЦПГ, коленвала, маслонасоса и сопротивления навесных агрегатов. На практике это даёт уменьшение расхода топлива на холостом ходу до 2-3 раз по отношению к бензину.
Этим же объясняется слабый нагрев дизельных моторов во время работы. Дизель всегда менее термонагружен, а значит, имеет заведомо больший ресурс и больший крутящий момент.
Что получает обладатель дизельного автомобиля на практике? В среднем – на 30% более экономичную машину по сравнению с бензиновым аналогом (по топливу). В сочетании с изменяемой геометрией турбонаддува и системой Common-Rail это даёт поистине впечатляющие результаты.
Дизельный автомобиль прекрасно тянет с низов, потребляя минимальное количество горючки. Именно его эксперты рекомендуется брать прагматичным людям, любящим внедорожные вылазки.
В полноприводных кроссоверах и серьёзных внедорожниках этот тип двигателя наиболее предпочтителен.
Двигатели: Факторы экономии
Топливная экономичность давно стала приоритетом при совершенствовании бензиновых моторов – рапорты об очередных процентах экономии звучат при появлении каждого нового двигателя. Но какие технические решения стоят за этими показателями?
От чего вообще зависит расход топлива? Ответ на этот вроде бы пространный вопрос оказывается довольно лаконичным.
Существуют три фактора, определяющие эффективность двигателя: первый – полнота сгорания топлива, второй – степень преобразования выделившегося тепла в механическую энергию (то есть термодинамический КПД), третий – величина потерь, связанных с внутренним трением, газообменом и приводом вспомогательных агрегатов.
Таким образом, любое техническое решение, направленное на улучшение экономичности мотора, затрагивает одну или несколько из этих трех областей. Чего же удалось достичь за последние 20–25 лет?
Полнее некуда
В вопросе полноты сгорания к пределу подошли уже давно – в конце 80-х, в период массового появления систем впрыска топлива.
Со сменой карбюратора на электронику, точно дозирующую бензин и оснащенную каналом обратной связи о продуктах сгорания, проблемы неоптимальной топливно-воздушной смеси, а соответственно, и неполного сгорания потеряли свою актуальность.
Окончательную точку поставило создание более совершенных систем впрыска, способных отслеживать работу каждого цилиндра в отдельности и вносить индивидуальные поправки в подачу топлива.
Не сильно поменялся и термодинамический КПД. Главным образом он зависит от степени сжатия, определяющей, соответственно, и степень расширения отработавших газов. Чем она выше, тем полнее тепловая энергия преобразуется в механическую.
Но, увы, «зажимать» двигатель можно лишь до определенного предела – в какой-то момент скорость воспламенения смеси резко возрастает и сгорание становится детонационным, то есть резким, неконтролируемым и опасным для мотора.
Поэтому типичная степень сжатия (достигнутая еще в середине 90-х годов) – 10–10,5 единиц.
Поднять планку помог только непосредственный впрыск топлива в цилиндры – вероятность детонации снизилась благодаря эффекту охлаждения камеры сгорания испаряющимся бензином.
Лучшим атмосферным двигателям это позволило добиться значений около 12, но с приходом эпохи турбонаддува степень сжатия пришлось вернуть к обычным значениям, в противном случае детонация провоцировалась слишком высоким давлением воздуха, сжатого еще на этапе впуска.
Стремясь хоть как-то улучшить КПД, инженеры стали поднимать рабочую температуру двигателя, уменьшая тем самым потери тепла отработавших газов через относительно холодные стенки цилиндров.
Так появились электронные термостаты, перегревающие мотор до 110° в режиме малых нагрузок и понижающие его температуру до нормальных 95–100° при полной мощности – опять-таки во избежание детонации.
Впрочем, широкого применения технология не получила, оставшись прерогативой дорогих высокотехнологичных агрегатов – за небольшой выигрыш в экономичности приходится платить быстро стареющим от перегрева маслом и нагрузками на систему охлаждения, где находящаяся на грани кипения жидкость циркулирует под очень большим давлением.
Итак, топливо в цилиндре сгорело, температура и давление подскочили – поршень сдвинулся. Теперь самое важное – не растерять эту механическую энергию, чтобы как можно большая ее часть пошла на движение автомобиля.
Часть потерь приходится на внутреннее трение. Впрочем, все заявления об уменьшенном трении, более качественной обработке поверхностей скорее маркетинговый ход, нежели реально ощутимое достижение.
Ведь сухого, контактного трения в двигателе нет – поверхности всегда разделены слоем масла, и что-то принципиально улучшить невозможно. А вот в деле снижения затрат на привод вспомогательных агрегатов действительно есть удачные решения. Например, более эффективный электронасос вместо приводимой ремнем водяной помпы.
Или масляный насос переменной производительности, который просто создает нужное давление, а не стравливает его излишки через перепускной клапан.
Дышите глубже!
Но главные достижения инженеров сосредоточены в области газодинамики двигателя, а точнее – потерь на всасывание воздуха. Эта принципиальная проблема бензинового двигателя связана с наличием дроссельной заслонки.
Расположенная во впускном патрубке, она перекрывает путь потоку воздуха, регулируя наполнение цилиндров и, соответственно, развиваемый крутящий момент. Но это означает, что при малых нагрузках на двигатель, когда заслонка почти закрыта, сопротивление воздуху увеличивается и двигатель работает крайне неэффективно.
Только представьте, сколько энергии тратит на холостом ходу какой-нибудь 5-литровый мотор, втягивая воздух сквозь узкую щель едва приоткрытого дросселя!
На выручку опять пришел непосредственный впрыск. С его помощью удается распылить топливо не по всему объему камеры сгорания, а лишь вблизи электродов свечи, то есть обеспечить условия для воспламенения горючего при избытке воздуха. И теперь дроссельную заслонку можно открыть сильнее – двигатель будет работать на бедной смеси при меньших затратах на впуск воздуха.
Еще одним решением стали механизмы изменения высоты подъема клапанов. Сверхидея заманчива: регулировать подачу воздуха не дроссельной заслонкой, а продолжительностью открытия впускных клапанов. В таком случае на малых нагрузках вместо мучительного втягивания воздуха на протяжении всего хода поршня двигатель будет делать короткий, но свободный «вдох» и закрывать клапан!
К сожалению, в полной мере идею так никто и не осуществил – лучшей реализацией стал Valvetronic от BMW, где продолжительность открытия регулируется опосредованно, через бесступенчатое изменение высоты подъема клапанов.
Но даже в таком виде Valvetronic позволил отказаться от дроссельной заслонки, чего, кстати, не удалось сделать остальным производителям с их более простым решением – всего лишь двухступенчатой регулировкой высоты подъема за счет двойных кулачков распредвала.
Возможно, они и не очень старались, ведь нашлось куда более эффективное решение.
Раз уж так трудно снизить сопротивление впускной системы, то можно просто уменьшить потребность двигателя в воздухе, сократив его рабочий объем, а потерю мощности компенсировать большей степенью форсирования, например, подняв обороты или применив турбонаддув. Последний оказался проще в реализации и эффективнее за счет использования энергии выхлопных газов.
Что ж, инженеры действительно проделали большую работу по улучшению экономичности бензиновых моторов, вот только эта экономичность заметна лишь при малой нагрузке, когда имеют место значительные потери на всасывание. В таких режимах преимущество может доходить до 30-40%.
А чем сильнее мы давим на «газ», тем больше открывается дроссельная заслонка – мотору становится легче «дышать», и большинство технических инноваций просто… выключается из работы, ведь они созданы для частичных нагрузок.
Остаются лишь те, что влияют на термодинамический КПД, а их совсем мало.
Отсюда и удивление владельцев: стоит поехать динамичнее, и при взгляде на расход топлива начинает казаться, что под капотом не новая турбированная «четверка», а старый атмосферный V6.
Что уж говорить про малообъемные турбомоторы, пришедшие на смену прежним 1,6–1,8-литровым «атмосферникам», – часто работая на пределе даже в городе, они демонстрируют экономичность лишь на бумаге, являясь при этом несравнимо более сложными и менее надежными агрегатами. Впрочем, это уже совсем другая история.
Почему дизельные двигатели более экономичные, чем бензиновые?
Дизель. Для многих Российских автомобилистов по-прежнему остается загадкой обозначение этих моделей автомобилей латинской буквой «D». Да, многие из нас однозначно знают о том, что этой латинской буковой обозначают дизельные автомобили.
Но, к нашему сожалению, большое количество граждан по-прежнему связывают дизельные автотранспортные средства с тракторами, со строительной или грузовой автотехникой, которые имеют грязный черный выхлоп из трубы.
Но, на самом деле, все давно не так, дизельные двигатели в современных транспортных средствах намного превосходят по своим характеристикам большинство бензиновых силовых агрегатов.
- Все нынешние сложившиеся в головах автомобилистов стереотипы связанные с дизельными двигателями, не имеют ничего общего с реальными современными технологиями, которые применяются на современных дизельных агрегатах.
- За последние годы новые автомобильные технологии позволили автопроизводителям существенно улучшить эффективность дизельных моторов и сделать их значительно лучше своих главных конкурентов, то есть бензиновых двигателей.
Так, главным преимуществом двигателей с воспламенением от сжатия (дизельные моторы) перед бензиновыми агрегатами является значительно меньший их расход топлива. Причем разница в потребление топлива может составлять аж до 30%.
Посмотрите друзья на модель 2015 Audi A8 L c 3.0 литровым турбированным шестицилиндровым бензиновым мотором. Средний расход топлива у машины составляет 10,7 л на 100 км пробега. Неплохо для такого мощного силового агрегата, не правда ли? Но, не торопитесь, идентичная модель но с дизельным 3.0 литровым турбодвигателем имеет уже расход топлива 8,4 л на теже 100 км пробега.
Будущее за дизелем
Как считают многие эксперты сегодня дизельные моторы и дизельное топливо не достаточно оценено на современном мировом авторынке. Во многом это связано со стереотипами самих потребителей и с предвзятым отношением многих автокомпаний к технологиям дизельных двигателей (есть компании, которые не имеют своей технологии дизельных силовых агрегатов, что представляет риск для бренда в случае популизации в мире дизельных моторов).
Но многие автопроизводители на протяжение многих лет все-равно стараются продвигать в массы дизельные моторы. Так, к примеру, компания «Ауди» подталкивает своих покупателей делать выбор в сторону дизельных моделей машин. И надо признать, что за последние годы наблюдается рост популярности дизельных моделей Ауди среди покупателей этих автомашин.
По некоторым данным было выяснено, что в настоящий момент около 10% продаж автомобилей марки Ауди по всему миру приходится именно на дизельные модели машин. Даже в США, где традиционно считалось, что на машине должен стоять только бензиновый двигатель такие продажи дизельных автомашин выросли до 5% от общего количества новых проданных автомобилей.
Для того чтобы закрепить успех продаж машин марки Ауди на всех ведущих мировых рынках, данная компания предполагает в последущем оснастить весь свой модельный ряд автомобилей дизельными версиями.
На что смотрят покупатели, выбирая себе дизельные автомобили? В первую очередь при таком выборе клиент смотрит на экономичность двигателя и на максимальный крутящий момент. Как правило, многие дизельные двигатели намного экономичнее своих бензиновых аналогов и имеют гораздо больший крутящий момент. Так что же такое дизельный двигатель, и в чем секрет экономичности дизельных моторов?
Преимущество дизельного двигателя
Преимущество дизельного двигателя изначально заложено в само топливо. К примеру, благодаря своей плотности дизельное топливо дает на 15% больше энергии, чем тот же бензин.
На молекулярном уровне эта разница заключается в более длинной составляющей цепочке углеродов.
Другими словами можно сказать, что при сжигании 1 литра «солярки» получается больше выделяемой энергии на 15%, чем при сгорании 1 литра бензина марки АИ-92.
В дополнение ко всему, дизельные двигатели имеют гораздо большую степень сжатия в сравнении с теми же бензиновыми агрегатами. Традиционно и как правило, степень сжатия многих бензиновых двигателей составляет от 8,0 до 12,0 единиц. А вот в некоторых дизельных моторах степень такого сжатия может составлять от 12,0 и до 16,0 единиц и даже более.
Конечно, такая высокая степень сжатия необходима для воспламенения топлива в дизельном агрегате. Ведь топливо в нем воспламеняется за счет сжатия.
Так, воздух под большим давлением подается в камеру сгорания вместе с дизельным топливом. За счет сжатия кислород нагревается до большой температуры и в результате чего топливо самовоспламеняется.
Именно поэтому эти двигатели могут работать без свечей зажигания.
Одно из преимуществ высокой степени сжатия дизельных моторов — это экономия топлива, которая достигается за счет электроники и технологий используемых в силовых агрегатах.
Еще одной технической новинкой в производстве дизельных двигателей является система впрыска топлива Common-Rail.
Система основана на пьезоэлектрической технологии и на дозированной подачи топлива под очень высоким давлением в 2000 бар.
К примеру, такая технология применяется на дизельных моторах автомобилей Ауди, которая позволяет не только экономить расход топлива, но и значительно уменьшить уровень вредных веществ в выхлопных газах автомобиля.
Кроме того стоит также отметить, что в дизельных двигателях отсутствуют дроссельные заслонки, которые применяются на бензиновых силовых агрегатах.
Так, к примеру, эти воздушные компоненты на бензиновых двигателях вызывают лишний расход топлива поскольку требуют лишней затраты энергии для их функционирования.
Вот например, при закрытой частично дроссельной заслонке этой системе подачи воздуха требуется больше усилий для того чтобы пропускать воздух. Дизельные же моторы не имеют подобной системы. Но это еще не все.
В большинстве дизельных агрегатов в настоящий момент применяется турбина, что позволяет увеличить доставку максимального крутящего момента на привод колес.
Причем этот турбокомпрессор позволяет обеспечивать предельный крутящий момент как на низких оборотах двигателя, так и на больших оборотах.
С учетом того, что у дизельных двигателей крутящий момент гораздо выше бензиновых моторов, применение турбины позволяет сделать этот дизельный мотор недосягаемым для бензиновых конкурентов.
Благодаря современным технологиям сегодня в дизельных двигателях по сравнению с бензиновыми просто отсутствуют какие-либо недостатки. К примеру, компания «Ауди» на протяжении долгих лет вела работу над созданием идеального дизельного мотора, что позволило их автомобилю Ауди недавно выиграть круглосуточные автогонки ЛеМан-24.
Звук дизельного двигателя
Чтобы обеспечить рост популярности дизельных моторов многие автопроизводители долгие годы вели разработку в том плане, чтобы сделать звук работы такого двигателя более гладкой.
Ведь не секрет, что большому количеству автомобилистов не нравилось как работали дизельные силовые агрегаты в прошлые годы.
Но благодаря развитию современных технологий многие современные дизельные агрегаты имеют приятный для уха мягкий звук.
Один успех одного гоночного автомобиля Ауди, который выиграл 24-часовую гонку, говорит нам о многом. Скорее всего в ближайшие годы популярность этого вида моторов будет только расти и во многом благодаря именно тому, что автокомпании смогли изменить звук работы дизельных моторов.
Еще один фактор который влияет на рост популярности дизелей — это улучшение качества дизельного топлива. Так, современная «солярка» содержит в себе на 52% меньше серы, чем к примеру, 5 — 10 лет назад, что не только улучшает работу дизельного двигателя, но и делает его ресурс почти долговечным.
Миф о грязном выхлопе
Исторически сложилось так, что дизельные двигатели не были по выхлопу экологически чистыми, особенно во времена, когда выхлоп дизельных моторов представлял собой черный клубок дыма. К нашему счастью современные дизельные моторы не имеют подобного черного и грязного выхлопа. Это стало возможным благодаря применению расширенных систем очистки выхлопа.
Вот к примеру, многие современные дизельные автомодели имеют уровень загрязняющих веществ точно такой же, как и бензиновые силовые агрегаты. Так во многих дизельных машинах сегодня используется технология расщепления на химическом уровне газа оксида азота.
Благодаря катализатору, где и происходит химическое преобразование, оксид азота расщепляется на азот и кислород.
К сожалению, несмотря на кристально чистый выхлоп всех современных дизелей эти силовые агрегаты пока не получили должного внимания публики и авто- экспертов. У народа нынче в моде совершенно другие автомобили с инновационными технологиями, несмотря даже на свою дороговизну и на отсутствие экономической выгоды в их приобретении. Речь идет об электрических и гибридных автомобилях.
В наши дни о них говорят буквально все и по всему миру. Но мы со своей стороны считаем, что рано или поздно рынок все-же осознает неоспоримое преимущество дизельных моторов.
Особенно, если учесть такой факт, что электрические технологии в настоящий момент находятся только на начальном этапе своего развития.
Конечно, в далеком будущем электрические машины скорее всего смогут составить конкуренцию другим типам автомобилей, но в ближайшей перспективе есть вероятность того, что дизельные автомашины станут популярными по всему миру, а спрос на гибридные транспортные средства пойдет на спад.
Правда, стоит здесь сразу отметить, что несмотря на многие преимущества дизельных моторов эти дизельные версии стоят гораздо дороже. Но если сравнивать их с гибридными автомобилями, то все-таки дизельные автомобили намного быстрее окупаются.
Дизельный двигатель сохраняет мировые запасы топлива
В случае массовой популярности дизельных двигателей наш мир может снизить потребление топлива в общем мировом масштабе. Благодаря своей экономичности многие автовладельцы могут хотя бы ненадолго на время забыть об экономии топлива.
Не секрет, что многие собственники транспортных средств уже забыли что значит давить на педаль газа до полика, опасаясь перерасхода топлива.
Безусловно автомобиль является средством передвижения, но ведь любому из водителей иногда необходимы и нужны особые ощущения драйва и мощности.
Такие достижения к примеру, как пьезоэлектрический впрыск топлива с изменяемой геометрией турбонадува, или современная система отработки выхлопа, а также многие другие технологии применяемые в современных дизельных двигателях, дали шанс на рост популярности дизельных машин в современном мире.
А какой друзья Ваш выбор?
Экономичность двигателя и "скрытые резервы" гибридомобилей (kv1)
Относительно экономичности двигателей внутреннего сгорания гуляет много мифов. Если вести речь не о конструировании ДВС, а об его эксплуатации, то у водителя не так уж много возможностей как-то на эту экономичность влиять. Одна из них связана с оптимальным режимом разгона.
Немного теории
Экономичность конкретного двигателя определяется его коэффициентом полезного действия (КПД). КПД зависит от оборотов и от нагрузки (степени нажатия педали акселератора). Сначала разберемся с оборотами.
Тут все просто — максимальный КПД будет в зоне средних оборотов (примерно в зоне оборотов максимального крутящего момента и чуть ниже этой зоны), а на краях диапазона (ниже 2000 об/мин и выше 5000 об/мин) КПД падает примерно на 5%.
Проще говоря, это мелочь, которой можно пренебречь.
Совсем другое — зависимость КПД от нагрузки (то есть выдаваемого крутящего момента). Тут все намного серьезней. Посмотрите на приложенный график.
Мы видим, что минимальный расход топлива будет при нагрузке примерно 70%, а при уменьшении нагрузки расход заметно увеличивается (причем у дизельного двигателя, который показан красным цветом, увеличивается сильнее) — скажем, при нагрузке 20% от максимального крутящего момента КПД бензинового мотора будет вдвое меньше, а дизеля — в 2,5 раза меньше, чем при полной нагрузке. Связано это с тем, что для дизеля насосные потери на прокачку воздуха через двигатель, а также потери на привод ТНВД, вентилятора и других вспомогательных агрегатов, вообще не зависят от нагрузки, поэтому с уменьшением нагрузки доля этих потерь относительно полезной работы увеличивается. Для бензинового двигателя насосные потери будут меняться от нагрузки из-за разного положения дроссельной заслонки, но общая закономерность останется той же.
А откуда взялся загиб вверх в зоне максимальной нагрузки? Тут все просто. Этот график кочует по учебникам еще с 70-х годов, а снимался, вероятно, еще раньше.
Увеличение расхода при полной нагрузке связано с включением экономайзера (или второй камеры карбюратора, выполняющей аналогичную функцию), что приводит к обогащению смеси сразу на 20%, что вкупе с увеличением момента на 10% приводит к увеличению удельного расхода на 10%.
Однако сейчас, в связи с резким ужесточением экологических норм и повсеместным использованием катализаторов, для которых несгоревшее топливо в выхлопных газах приводит к перегреву и быстрому выходу из строя, есть серьезные сомнения в этой части графика — скорее всего он или почти горизонтальный, или продолжает плавное снижение вплоть до нагрузки 100% (показано пунктиром). Короче говоря, для современных двигателей экономичным режимом можно считать нагрузку примерно от 70 до 100%. Именно в этом режиме нужно разгоняться до нужной скорости, а потом просто включать высшую передачу и равномерно катиться.
Рассмотрим практический пример. Допустим, для автомобиля ВАЗ-2109 при равномерном движении со скоростью 60 км/ч на 4-й передаче от двигателя требуется 30% крутящего момента.
Какую экономию мы получим в этом режиме, если поставим туда мотор от «Оки», который вдвое меньше? В этом случае будет использоваться не 30%, а уже 60% момента. Смотрим на график: для 30-процентной нагрузки (точка А) коэффициент расхода примерно 1,6; для 60-процентной нагрузки (точка В) он равен 0,9.
Рассчитываем экономию топлива: (1,6-0,9)/1,6 = 44% — почти вдвое! Вот вам и ответ на вопрос, почему у многолитровых американских моторов и расход «как не в себя», и почему у них так широко используется отключение половины цилиндров на частичных нагрузках.
Но не забывайте, что эта разница в основном будет заметна при равномерном движении, а на этапе разгона чахлый мотор никакой экономии не даст (его меньший расход в секунду будет компенсирован пропорциональным увеличением времени разгона).
При практическом применении всех этих рекомендаций надо иметь в виду следующее.
Тут рассмотрены лишь аспекты, связанные с двигателем, а не с трансмиссией в целом. Скажем, КПД гидромеханической коробки передач падает с ростом разницы частоты вращения между насосной и турбинной крыльчатками (первая связана с коленвалом двигателя, вторая через трансмиссию — с колесами).
При более плавном разгоне эта разница будет меньше, а КПД трансмиссии — выше.
Кроме того, сейчас практически везде используется электронная педаль газа, которая механически не связана с дроссельной заслонкой, а лишь передает «мозгам» желание водителя, а уже «мозги» определяют степень открытия дросселя, момент перехода на высшую передачу в АКПП, состав горючей смеси и т.п.
И алгоритм там можно прописать любой. Например, нажатие педали газа до упора полностью открывает дроссель (то есть мотор выдает максимальный момент), и передачи переключаются при 5500 об/мин.
, а нажатие педали на 90% тоже полностью открывает дроссель, но при этом смесь немного обедняется, а передачи переключаются при меньших оборотах (допустим, при 4500 об/мин.). Но в любом случае разгон в режиме «газ почти до упора» будет более экономичным, чем «вялотекущий». Для каждой конкретной машины, возможно, придется подбирать нужную степень нажатия, чтобы не срабатывал агрессивный кикдаун, но общий принцип понятен.
Секреты гибридов
Теперь перейдем собственно к гибридам. Для начала рассмотрим параллельные гибриды, когда основным остается ДВС, а электромотор периодически подключается ему в помощь. В чем в этом случае будет экономия? В городе это рекуперация при торможении и возможность отключать ДВС в пробках и «ползти» на одной электротяге.
А на трассе? Кроме рекуперации на спусках и подъемах (вплоть до отключения ДВС на затяжных спусках) есть и другая немаловажная статья экономии, которая не так бросается в глаза. Ведь вместо мощного бензинового мотора на них теперь стоит более слабый (скажем, в полтора раза), а нужную разгонную динамику обеспечивает помощь электромотора.
В результате при равномерном движении расход топлива будет процентов на 30-40 ниже именно из-за меньшего рабочего объема ДВС.
То есть можно получить динамику «топовой» модификации с расходом как у «массовой», либо оставить динамику как у «массовой», но при этом существенно повысить экономичность (до уровня дизельной модификации, если такая есть, и даже лучше).
Кроме параллельных, существуют еще и последовательные гибриды. Там механической связи ДВС с колесами нет вообще. Колеса всегда приводит электромотор, получающий энергию от связанного с ДВС генератора либо от буферного аккумулятора.
Наличие аккумулятора хотя бы небольшой емкости — принципиальный момент, он позволяет не только рекуперировать энергию при торможении и движении на спусках, но и периодически выключать ДВС даже при равномерном движении. При этом ДВС всегда работает в оптимальном режиме с точки зрения нагрузки и оборотов, именно за счет этого и получается экономия.
Давайте прикинем, какая именно. Допустим, он работает при 80-процентной нагрузке (коэффициент расхода 0,8). При движении со скоростью 100 км/ч для легкового автомобиля требуется примерно 40% максимального крутящего момента (коэффициент расхода 1,3). Получаем за счет этого экономию (1,3-0,8)/1,3 = 38%.
Однако это еще не чистая экономия — ведь нам надо учесть потери в электротрансмиссии, которые заметно больше, чем в механической. Если используются достаточно продвинутые генератор и мотор-колеса без редуктора, КПД электротрансмиссии будет в районе 85%, в то время как в обычной механической (без АКПП) он будет в районе 95%.
Таким образом, чистая экономия получится в районе 28% (то есть где-то 25-30%), а при сравнении с АКПП — еще больше. Если двигаться с меньшей скоростью, нагрузка на ДВС обычного автомобиля уменьшится, и гибрид будет еще экономичнее.
Важный момент — экономичность последовательного гибрида не зависит от мощности ДВС, который на нем установлен (менее мощный мотор просто будет чаще включаться и работать дольше, а также не позволит долго двигаться на максимальной скорости).
Однако это на трассе, а что в городе? А в городе из-за увеличившейся массы гибридомобиля (примерно на 20%) на столько же увеличится и расход топлива при разгоне, и в результате (с учетом более низкого КПД трансмиссии) такой гибрид может даже уйти «в минус».
Не забываем, что при разгоне и мотор обычного автомобиля работает при полной нагрузке (то есть в наиболее экономичном режиме), поэтому конкретно на фазе разгона последовательный гибрид теряет 10% за счет КПД трансмиссии и примерно 20% за счет большей массы, то есть в сумме расход увеличивается почти на треть. Можно ли это компенсировать за счет рекуперации и отключения ДВС в пробках и при равномерном движении на перегонах — вопрос интересный и сильно зависит от конкретного города и трафика в нем.
Загрузка...
