Эффективный расход топлива бензинового двигателя

Расход топлива автомобилей

Расход топлива автомобиля, точнее удельный расход топлива автомобиля — количество израсходованного автомобилем топлива. Обычно приводится к пройденному расстоянию; для специальной техники на автомобильной базе также может определяться часовой расход топлива. На фактический расход влияют в том числе качество топлива и условия поездки, поэтому для сравнения эти параметры нормируются.

В настоящее время является одной из важных характеристик автомобиля и его двигателя, в первую очередь, в странах Европы и развитых странах других частей света. На протяжении всей истории производства автомобилей производителями всего мира решается проблема снижения расхода топлива. После «нефтяного кризиса» начала 70-х годов XX века, вследствие резкого подорожания нефти и нефтепродуктов, удельный расход топлива автомобилем стал одной из важнейших характеристик при выборе автомобиля покупателем.

В настоящее время государственные структуры большинства развитых стран оказывают давление как на автопроизводителей, так и на национальные рынки с целью стимуляции к разработке, производству и покупке как можно более экономичных автомобилей.

В целом можно уверенно заявить, что почти все элементы конструкции современного автомобиля оказывают влияние на расход топлива. Начиная от эффективного двигателя, правильно подобранных передаточных отношений трансмиссии, далее — масса автомобиля, коэффициент его аэродинамического сопротивления, энергопотребление дополнительного оборудования, шины с низким сопротивлением качению; заканчивая применением масел, имеющих меньшие потери при перемешивании и снижающих трение, и даже такими ухищрениями, как регулировка тока топливного насоса, чтобы подавал именно нужное количество топлива в двигатель, а не гонял топливо «по кругу», соответственно, тратил меньше энергии на свою работу.

К тому же, одним из важнейших источников расхода топлива является торможение автомобиля: обычно вся кинетическая энергия движения автомобиля, на создание которой (разгоном) было израсходовано топливо, переводится в тепло при торможении, и рассеивается в пространстве. Именно этот факт вызвал к жизни создание и успешные продажи гибридных автомобилей, которые имеют главное достоинство перед обычными — рекуперацию энергии при торможении автомобиля, её возвращение для следующего разгона.

Человеческий фактор тоже немаловажен: «агрессивный» автомобиль, «подталкивающий» водителя к излишне активной езде, в практике будет расходовать топлива заметно больше, чем автомобиль со «спокойным» характером, несмотря на то, что первый может быть даже экономичнее второго при испытаниях в стандартизированных условиях.

Что увеличивает расход топлива

Проблема расхода топлива всегда интересует владельца транспортного средства, генератора, работающего на топливе, или энергетической установки. Для транспортного средства решение этой задачи прямо пропорциональной выработке энергии двигателем на единицу сожженного топлива и обратно пропорциональной потерям, и возможно несколькими путями:

1. Организационные мероприятия, снижающие потери топлива и непроизводительные расходы топлива, включая поддержку ТС в технически исправном состоянии, изменение стиля вождения водителя ТС, борьбу (для организаций, владеющих ТС) с хищениями топлива;
2. Конструктивные усовершенствования как двигателя, так и всей конструкции автомобиля, снижающие потери (трение, сопротивление воздуха), увеличивающие КПД, применение для этого в конструкции более легких и прочных материалов, новых смазывающих материалов и масел и т.д. Сюда же можно отнести и гибридные топливные системы – когда вместо одного вида топлива используется другое (например, газ) или вместе с основным топливом используется другой источник энергии (электричество);

Повышение эффективности сжигания топлива в двигателе.

Основные способы снижения расхода топлива за счет организационных мероприятий и примерные потери при несоблюдении этих способов, например:

исправный и отрегулированный автомобиль экономит до

10% топлива, по сравнению с неотрегулированным;

Электромобили

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), число электромобилей в мире за последние шесть лет выросло в 30 раз и достигло отметки 2 млн. При этом электромобили обладают рядом преимуществ перед традиционными машинами:

— электричество может быть произведено из различных источников энергии, включая возобновляемые;

— электродвигатели обладают гораздо большим КПД, чем ДВС;

— инфраструктура для их зарядки безопаснее и дешевле по сравнению с обычными АЗС;

— отсутствие выбросов CO₂.

Бурный рост числа электромобилей в последние годы был обусловлен прогрессом в области производства аккумуляторных батарей (их стоимость за шесть лет в среднем снизилась в 3,7 раза, с $830 до $230 за 1 кВт·ч), а также активной государственной поддержкой в ряде стран и регионов, например в Китае, США, Европе и Японии. Субсидии, которые выплачивались в этих странах при покупке электромобиля, если и не делали его полностью конкурентоспособным с традиционными автомобилями, то по крайней мере существенно удешевляли.

Однако, несмотря на субсидии и значительный технический прогресс, для обеспечения реальной конкурентоспособности электромобилей необходимо дальнейшее существенное снижение затрат на батареи, поскольку именно на них приходится 70–90% от стоимости электромобиля. Согласно оценкам Энергетического центра бизнес-школы «Сколково», стоимость батарей должна снизиться в полтора-два раза, чтобы они стали конкурентоспособными без субсидий. Примерно такие же оценки дает McKinsey: стоимость батарей должна снизиться до $100 за 1 кВт·ч. Стоит отметить, что компании Tesla и General Motors объявили, что до 2025 года они снизят стоимость аккумуляторов более чем в два раза, как раз до $100 за 1 кВт·ч. А широкого развития данной технологии можно ожидать к 2030–2040 годам.

Еще одним важным фактором, определяющим скорость распространения электромобилей, является зарядная инфраструктура. По данным МЭА, в 2016 году в мире насчитывалось более 2 млн частных и более 300 тыс. общественных зарядных станций, из которых станций быстрой зарядки было всего 110 тыс. Отсутствие достаточного количества станций, обеспечивающих быструю зарядку, замедляет развитие рынка электромобилей. Более того, по сравнению со временем заправки традиционного ДВС (пять минут, включая оплату), быстрая зарядка электромобиля все равно намного медленнее (от 15 до 30 минут, в зависимости от мощности батареи электромобиля). Столь долгое для современного ритма жизни ожидание потребует изменения конфигурации заправочных станций: как минимум их расширения для сохранения пропускной способности на уровне традиционных АЗС, а как максимум ожидающих людей надо будет чем-то занять. Все это увеличит стоимость электрозаправочных комплексов.

Стоит отметить, что Россию «электромобильная лихорадка» пока толком не затронула. По данным «Автостата», в конце 2016 года электромобилей в стране было всего около 700 штук. Это связано в целом с дороговизной электрокаров, неразвитой заправочной инфраструктурой и отсутствием активной государственной поддержки.

Индустрия электромобилей не сможет демонстрировать равномерный рост во всем мире — скорее они будут распространяться в нескольких странах и регионах, где снижение издержек будет сопровождаться сильной господдержкой и развитием заправочной инфраструктуры — в Европе, Китае и США.

Динамика расхода топлива и масла в процессе эксплуатации

Так, например, топливные расходы отечественного автомобиля с объемом двигателя 1,5 – 1,6 литра за период пробега 150 тыс. км составляют 470 – 500 тыс. рублей при цене литра 92-го 35 рублей. А топливные расходы иномарки аналогичного объема двигателя за период пробега 300 тыс. км составляют 1100 – 1150 тыс. рублей при цене литра 95-го 38 рублей. И это еще без учета ухудшения состояния двигателя, сопровождающееся повышением расхода топлива на 10 – 15 %, а при наличии неисправностей – и до 30 %.
После проведения качественного капитального ремонта топливная экономичность восстанавливается до номинальной. Зависимость топливо расход и масла на угар обычно подчиняется степенной зависимости, представлено на рисунке 1. Эти зависимости от пробега представлены в относительном виде, где единице соответствуют номинальные значения расходов, определенные заводом изготовителем техники.

Рис. 1

Как видно из графика, расход топлива за период пробега до капитального ремонта может увеличится более чем на 10 %, причем темпы роста расхода топлива снижаются.

Это объясняется достаточно широким диапазоном условий нормального процесса горения топлива. В то же время темпы роста расхода масла на угар с наработкой все время увеличиваются.

Это связано с тем, что износ маслосъемных колец приводит к все большему угару масла, а следовательно все большим накоплением нагара, который и является источником абразивного изнашивания ЦПГ. Собственно, многократное увеличение расхода масла на угар и снижение пусковых характеристик двигателя (значительное снижение компрессии) и являются основной причиной проведения капитального ремонта. Хотя, как мы видели выше, наиболее значимым экономическим фактором все же является расход топлива.

Использование cookie

Настоящий Web-ресурс (далее Сайт) использует «cookie», в том числе собирает следующие сведения о Пользователях в целях улучшения работы Сайта. Обработка сведений о Пользователях осуществляется в соответствии с Политикой в области обработки персональных данных ООО «Хендэ Мотор СНГ».

Этот сайт использует сервис веб-аналитики Яндекс.Метрика, предоставляемый компанией ООО «ЯНДЕКС», 119021, Россия, Москва, ул. Л. Толстого, 16 и сервис веб-аналитики google.ru/analytics, предоставляемый компанией ООО «ГУГЛ».

Эти сервисы используют технологию «cookie» — небольшие текстовые файлы, размещаемые на компьютере пользователей с целью анализа их пользовательской активности. Собранная при помощи cookie информация (IP-адрес пользователя, дата и время посещения сайта, типы браузера и операционной систем, тип и модель мобильного устройства, источник входа на сайт, информация о поведении пользователя на сайте (включая количество и наименование просмотренных страниц), возраст, пол, интересы, географическое месторасположение пользователя, прочие технические данные (cookies, flash, java и т.п.) не может идентифицировать вас, однако может помочь нам улучшить работу нашего сайта. Информация об использовании вами данного сайта, собранная при помощи cookie, будет передаваться ООО «ЯНДЕКС» и ООО «ГУГЛ», которые будут обрабатывать эту информацию для оценки использования вами сайта, составления для нас отчетов о деятельности нашего сайта, и предоставления других услуг. ООО «ЯНДЕКС» и ООО «ГУГЛ» обрабатывают эту информацию в порядке, установленном в условиях использования сервисов.

Вы можете отказаться от использования файлов cookie, выбрав соответствующие настройки в браузере. Используя этот сайт, вы соглашаетесь на обработку данных о вас в порядке и целях, указанных выше.

Средний расход топлива

Средний расход топлива определяется экспериментально при эксплуатации, испытаниях автотранспортных средств в определенных дорожных условиях. Так как, опираясь на методы, приведённые выше, мы видим, что важное значение имеет пробег, то часто такие испытания непосредственно совмещаются с пробеговыми. В этом случае сразу же оценивается средняя скорость движения транспортного средства.

Топливная экономичность находится в непосредственной зависимости от конструкции автомобиля, характеристик двигателя, соотношения между снаряжённой и полной массой автомобиля.

Важно! Напомним, под снаряжённой массой важно понимать суммарную массу автомобиля с полным баком бензина, при этом вес водителя и пассажиров во внимание не берётся. Если брать легковые автомобили, то самая большая снаряжённая масса – у пикапов и внедорожников, а наименьшая – у микрокаров.

У микрокаров – и наименьший коэффициент лобового сопротивления. Благодаря этому существенно уменьшается расход топлива.

Многое зависит и от жесткости резины на шинах. На спорткарах стоит жесткая резина, с минимальным сопротивлением качению, на автомобилей для езды по городу – более мягкая резина с небольшим сопротивлением качению. В процессе качения, согласно законам физики, значительное количество энергии (а значит, и топлива) расходуется на механические деформации колеса.

Кроме жёсткости резины на сопротивление качения существенно влияет ширина покрышки. Чем она шире, тем хуже топливная эффективность. Кстати, там, где используются широкие покрышки, внушительная ширина и у дисков, а чем шире диск, тем больше затраты у двигателя. Снова топливная эффективность в этом случае – ниже.

Стандарты и циклы

Согласно стандартам, рейтинг автомобилей по топливной экономичности оценивается по городскому циклу езды, по внегородскому и смешанному циклу.

Для легковых автомобилей среднего размера расход топлива при городском цикле езды приблизительно равен 8…10 литрам на 100 км пробега, а при езде по шоссе – 6,5…8 литрам на 100 км.

Чтобы оценить топливную эффективность по правилам ЕЭК ООН, следует опираться на сложный цикл езды. Что его отличает? В этом случае предусмотрено два ритма движения: первый цикл имитирует езду в городе, с частыми остановками; второй цикл – движение за пределами населенного пункта со скоростью 70, 90 и 125 км в час.

Во время испытаний оценивается не только расход топлива, но и количество вредных веществ, поступивших в атмосферу из выхлопной системы автомобиля.

Правила ЕЭК ООН предусматривают классификацию автомобилей по экологическим классам. Так для автомобилей, оснащенных двигателями с принудительным воспламенением топливовоздушной смеси (бензиновые и газо-топливные двигатели), и автомобилей, оснащенных двигателями с воспламенением от сжатия (дизельные двигатели, а чаще просто – дизели), предусмотрена классификация по шести экологическим классам.

СИСТЕМА STOP & START

Технология e-HDi после ее применения на последнем поколении бензиновых двигателей получила общее название «Система Stop & Start » i .

Данная система идеальна для использования в городе, поскольку она автоматически приостанавливает работу двигателя, когда автомобиль останавливается, например, на красный свет светофора или подъехав к знаку «Стоп». А когда водитель готов продолжать движение, двигатель быстро и без задержек возобновляет работу.

Существует ряд преимуществ от использования такой системы: снижается расход топлива (на 5% меньше, чем без использования подобной системы при регулярном перемещении в городе), уменьшение выбросов CO ₂ (нулевой уровень выбросов, когда двигатель приостановил работу), также во время стояния автомобиль не издает никаких звуков.

Таким образом, технология e-HDi предлагает исключительную экологичность без ущерба удовольствию от вождения.
Для полной совместимости со всеми режимами движения система Stop & Start может быть отключена.