Содержание
Расход топлива автомобиля. Как снизить расход топлива? Как экономить топливо? Что для этого нужно?
Многие владельцы автомобилей стремятся к снижению расхода топлива.
И это не удивительно, постоянный рост цен на бензин и дизельное топливо заставляет задуматься о возможностях снижения расхода топлива в наших автомобилях.
Расход топлива автомобиля зависит от многих факторов. И нельзя подходить к этому вопросу однобоко, корректируя и настраивая только, к примеру, работу двигателя.
Рассмотрим вопрос снижения расхода топлива автомобиля в комплексе, в более широком смысле, чем только двигатель и даже ваш автомобиль.
Сначала рассмотрим от чего зависит расход топлива в системе «автомобиль – дорога» (окружающая среда).
Расход топлива в данной системе зависит от многих факторов.
Качество дорожного покрытия – при наличии ям и неровностей на дороге, приходиться тормозить и снова разгоняться, что вызывает повышенный расход топлива.
Интенсивность движения – при движении по дороге с высокой интенсивностью, очень часто приходиться совершать обгоны транспортных средств, которые движутся со значительно меньшей скоростью, чем позволяет дорожная обстановка (трактора, тяжело груженые автомобили, негабарит, местные жители на гужевых повозках и пр.). Сначала приходиться длительное время ехать с малой скоростью, выбирая место для обгона, а затем совершать сам обгон. Все эти маневры не способствуют экономии топлива.
Рельеф местности – подъемы, спуски, повороты. Такие условия характерны для горной или холмистой местности. Естественно, что в поворотах приходиться притормаживать, а затем снова разгоняться, на спусках ехать с включенной передачей, вместо движения накатом. При движении в горах наблюдается наибольший расход топлива автомобиля, по сравнению с другими условиями, за исключением движения в городских условиях.
Погодные условия – направление и сила ветра, наиболее важная составляющая этого фактора, оказывающего значительное влияние на расход топлива автомобиля.
О влиянии этого фактора – чуть ниже. Ну, и, конечно же, необходимо учитывать такой важный фактор, как время.
Время, которое вы запланировали для перемещения из пункта «А», в пункт «Б». Это очень важный фактор для расхода топлива автомобиля. Чем меньше времени Вы запланировали на дорогу, тем быстрее Вам придется ехать. При увеличении скорости движения, например с 90км/час час до 120км/час, сопротивление воздуха возрастает не в 1.3 раза как скорость, а в 1.76 раза по сравнению с тем, если бы двигались со скоростью 90км/час. При росте скорости до 140км/час (с первоначальной 90км/час), сопротивление воздуха возрастает в 2.42раза, что естественно, ведет к увеличению расхода топлива автомобиля. При скорости 120км/час и встречном небольшом ветре 5м/с, суммарная скорость воздушного потока составит 138км/час. В такой ситуации, снижение скорости на 10-15км/час, дает вам возможность снизить расход топлива автомобиля, а небольшое снижение скорости, не окажет существенного влияния на время нахождения в пути, особенно, если вы едете на дальние расстояния – 300 – 1000км.
В то же время если ветер попутный, и Вы увеличили скорость с 90км/час до 120км/час, суммарная скорость потока составит 102км/час, сопротивление воздуха при этом незначительно возрастет, и фактически, двигаясь со скоростью 120км/час, расход топлива увеличивается незначительно, но Вы получаете преимущество по времени. Я привел этот пример для понимания и учета двух таких факторов, как скорость автомобиля и направление и сила ветра, и их влияние на расход топлива автомобиля. И в этом случае каждый выбирает сам, готов он оплачивать повышенный расход топлива автомобиля, для сокращения времени в пути или нет. Это зависит от вашего планирования, дорожной обстановки, и от ваших приоритетов в конкретный момент времени.
Еще один важный момент. Например, вы выехали на ровный участок дороги, позволяющий двигаться со скоростью 90 – 110км/час. Разогнали свой автомобиль до 100км/час, вышли на повышающую передачу (5 или 6) и едете в установившемся режиме.
Попробуйте в данной ситуации «поиграть» педалью «газа». Что значить «поиграть» — чуть отпустите педаль и проверьте скорость по спидометру. Как правило, незначительное ослабление нажатия педали, не приведет к снижению скорости, а если и скорость снизиться, то незначительно – на 3-5км/час, при этом расход топлива может упасть на 0,5-1л, а это реальная экономия топлива. Но в этом необходим навык, необходимо чувствовать автомобиль. Пробуйте, это очень просто.
Теперь рассмотрим расход топлива применительно к системе – «автомобиль».
Расход топлива зависит от технического состояния автомобиля. В первую очередь необходимо контролировать давление в шинах и поддерживать его в пределах который рекомендует производитель.
Необходимо контролировать затяжку ступичных подшипников, а так же контролировать состояние тормозных механизмов – не происходит ли подтормаживание при отпущенной педали тормоза.
Еще один немаловажный фактор, влияющий на расход топлива автомобиля, это углы установки колес. Контролировать необходимо и передние колёса, и задние, особенно у современных автомобилей имеющих многорычажную подвеску. При нарушении углов установки колес, возрастает сопротивление движению, а значит и растет расход топлива автомобиля.
Расход топлива автомобиля зависит от того, какое масло залито в двигатель и коробку передач. Для автомобилей зарубежного производства это не актуально, а вот для автомобилей производства СССР и СНГ это имеет значение. Замена масла на импортное с присадками, снижающими трение в коробке передач и двигателе, может дать экономию топлива до 5%.
Ну и, наконец, мы подошли к важной составляющей в системе «автомобиль», оказывающей значительное влияние на расход топлива автомобиля – это двигатель. От технического состояния двигателя, его настроек зависит расход топлива автомобиля.
Для карбюраторных двигателей важное звено это смесеобразование в карбюраторе и система зажигания. Ещё очень многие автомобили ранних лет выпуска оснащены контактной системой зажигания, которая не дает возможности в полной мере использовать потенциал двигателя. Настройка карбюратора то же очень важна, и в вопросе расхода топлива автомобиля эти две системы нельзя рассматривать без взаимосвязи. При настройке карбюратора на обедненную смесь (для экономии топлива) воспламенение смеси при контактной схеме зажигания происходит хуже, чем, если бы стояла бесконтактная система зажигания (БСЗ) с коммутатором. В БСЗ искра более мощная и в связи с этим воспламенение и сгорание смеси происходит более эффективно. В дополнение к БСЗ можно применять блок регулировки угла опережения момента зажигания http://elmec.com.ua/info/22/ , который позволяет осуществлять обратную связь по нагрузке и детонации. Это устройство в свою очередь позволяет повысить мощность двигателя и крутящий момент, а соответственно и позволяет существенно снизить расход топлива автомобиля от 7 до 20% в зависимости от марки и октанового числа бензина.
На автомобилях с инжекторной системой впрыска, количество факторов, влияющих на расход топлива значительно больше. Это чистота системы впрыска (её необходимо периодически подвергать очистке), давление в топливной системе, состояние каталитического нейтрализатора, состояние лямбда-зондов и многое другое. На современных автомобилях электронный блок управления учитывает множество факторов для оценки и формирования сигналов для впрыска топлива. Описать их в одной статье нет возможности. Задача состоит в том, что бы дать понять, что расход топлива современного автомобиля зависит не только от работы и настроек двигателя, но и от других систем автомобиля. Особенно это актуально для моделей последних лет выпуска.
Поддерживайте минимально возможные обороты двигателя, конечно исходя из дорожной обстановки. На рисунке показан график — внешняя скоростная характеристика двигателя УАЗ-Патриот. Примерно такие же графики существуют для всех автомобилей.
На ней видно, что с ростом числа оборотов, растет мощность (красная кривая Ne), а с ростом оборотов растет расход топлива. Причем наиболее экономичный режим данного двигателя лежит в пределах 2000-3500об/мин (синяя кривая внизу qe), при котором расход топлива находится в пределах 195-200гр. на 1л.с./час. Вы можете посчитать, сколько будет потреблять двигатель, например при 3250об/мин под нагрузкой. При 3250об/бмин, мощность двигателя составит 100л.с. умножаем на 195гр.л.с./час = 19500гр. или 19.5литра. При 2000об/мин потребление составит 58л.с. х 195грл.с./час = 11310гр. Или 11.3л. Современный двигатели зарубежного производства, в основном более экономичные, исходя из параметра расхода топлива на 1л.с./час, но все двигатели имеют примерно одинаковую характеристику, в которой, с ростом оборотов, растет мощность и соответственно, растет расход топлива. Не рекомендуется поддерживать обороты двигателя ниже 2000об/мин под нагрузкой, т.
к. в этом случае снижается давление в масляной системе двигателя, и движение на высоких передачах с малыми оборотами (ниже 2000об/мин), может пагубно сказаться на двигателе.
Большое влияние на расход топлива автомобиля оказывает манера вождения. Особенно в городе, стиль езды приобретает решающее значение. Резкие старты со светофора, торможение перед светофором, перестроения, обгоны, это всё факторы, ведущие к увеличению расхода топлива автомобиля. Но даже в городе можно добиться приемлемого расхода топлива автомобиля, если конечно вы не попали в пробку, в которой приходится «ползти», и вместо 10мин, на прохождение этого участка уходит 40-50мин.
При движении по городу, как правило, светофоры просматриваются издалека. Нет необходимости «топить» педаль «в пол», если Вы видите, что через 100-300метров на светофоре замигал «зеленый», или загорелся «желтый» после «зеленого». В таком случае, выключите передачу и пройдите этот участок накатом (на выбеге), используя кинетическую энергию вашего автомобиля.
Как правило, всё равно на светофоре придется тормозить, но при этом Вы не будете выбрасывать топливо «на ветер». При знании дорожной обстановки, расположения светофоров, можно добиться значительного снижения расхода топлива. Ну и естественно, нет смысла стартовать со светофора с педалью в пол. Разгон должен быть интенсивным, но «без фанатизма», но и, не создавая помеху другим участникам движения – с учетом дорожной обстановки.
Ещё одним важным фактором для расхода топлива автомобиля является само топливо, будь то бензин или дизельное топливо. Используйте качественное топливо. Качественное топливо, незначительно дороже, но и расход его значительно (иногда на 5-10%) ниже, чем дешёвого. Вы можете экономить топливо, а значит и деньги, используя качественное топливо. Используйте бензин с октановым числом, рекомендованным заводом – изготовителем. В этом случае я не хочу давать рекомендации.
Какой бензин и дизельное топливо заливать, и где покупать, решайте сами. Выбор на сегодняшний день большой. Пробуйте, подбирайте. При использовании качественного топлива появляется еще один положительный эффект, повышается мощность двигателя, автомобиль становиться более резвым, приёмистым, а значит, и разгоняться он будет быстрей, соответственно и снижается расход топлива. Особенно это чувствуется на карбюраторных автомобилях.
Выводы:
— выбирайте хорошие дороги (если есть выбор), иногда лучше проехать лишних 20-30км, а в некоторых случаях и 100км, по хорошей дороге, чем трястись по «убитой». Сохраните машину, выиграете время, сэкономите топливо;
— контролируйте техническое состояние автомобиля;
— заливайте качественное масло в коробку передач и двигатель;
— используйте качественное топливо;
— планируйте свои поездки. При планировании дальних переездов, «забивайте» в расчеты среднюю скорость 50-60км/час, получиться быстрее – хорошо, а если не получиться, то, по крайней мере, все пройдет по плану, без гонок, а это приведет соответственно, к экономии топлива.
В данной статье мы рассмотрели факторы, которые наиболее значимо влияют на расход топлива автомобиля. Мы не касались вопросов расхода топлива автомобиля при различных неисправностях. В современных автомобилях, неисправность какой либо из систем, может значительно увеличить расход топлива. Как правило, установить неисправность «на глаз» или «на слух», в современных автомобилях удается редко. Например, на приборной панели горит лампа «CHECK ENJIN». Что произошло? Плохой бензин или неисправность? А после заливки некачаственного бензина, могут наступить необратимые изменения в системе управления двигателем. При некоторых неисправностях электронный блок управления (ЭБУ), переходит в аварийный режим работы, давая возможность доехать до СТО, но при этом расход топлива автомобиля растет, и может вырасти в 1,2 -2,0 раза. Необходимо провести диагностику, что бы ответить на вопрос, что произошло, и что делать.
Но исходя из вышеизложенного, можно сказать, что основным фактором повышенного расхода топлива, при прочих равных условиях, является человек, водитель. Его правильное умение выбирать режим движения в различной дорожной обстановке, знание работы систем автомобиля в различных условиях, является определяющим в таком сложном факторе, как расход топлива.
Снизить расход топлива можно даже при движении по городу, если действовать сдержано, заглядывая немного вперёд, прогнозируя действия соседей по потоку, издали контролируя работу светофоров. Конечно «все мешают», и «всех нужно обогнать», но тогда с экономией топлива не очень получиться. Конечно современные двигатели более экономичны по сравнению с двигателями проектировавшимися десять-двадцать-тридцать лет назад, но законы физики никто не отменял.
Условие: необходимо доехать из пункта А в пункт Б. Основные факторы, влияющие на расход топлива это: профиль дороги, время, скорость, масса машины.
От того как Вы эти факторы сбалансируете между собой, насколько правильно выберете режим движения в конкретной дорожной обстановке, и будет зависеть расход топлива. Совет один: следите за техническим состоянием автомобиля, за давлением в шинах, пробуйте различные режимы движения, анализируйте результат и не спешите без необходимости.
Пять причин, влияющих на расход топлива автомобилем
Аргоннская национальная лаборатория, исследовательский центр Министерства энергетики США, неожиданно решила рассказать о пяти основных факторах, заметно влияющих на расход топлива автомобилем. Учитывая некоторые из них можно сэкономить пару литров бензина, проехав сто километров. Все факторы хорошо известны почти всем водителям, но повод их в очередной раз вспомнить (а заодно и немного физики) действительно неплохой.
Давление паров топлива
Бензин представляет собой смесь легких углеводородов с разной температурой кипения.
Чем лучше испаряется топливо, тем быстрее заводится двигатель и тем больше потребляется горючего во время езды. По этой причине производители топлива комбинируют состав топлива для зимы и для лета, смешивая углеводороды с разными температурами кипения. Легкие фракции бензина испаряются быстрее, но при сгорании выделяют меньшее количество энергии. Из-за этого эффективность двигателя снижается, а расход топлива увеличивается.
Поскольку стоимость получения углеводородов с низкой температурой кипения существенно ниже, чем фракций с высокой температурой кипения, производители топлива стараются увеличивать их содержание в горючем.
Зимой бензин с высоким содержанием легких углеводородов позволяет быстрее запускать двигатель. Однако летом такое топливо при высокой температуре воздуха активно испаряется, загрязняя окружающую среду. Уменьшение доли углеводородных соединений с низкой температурой кипения позволяет повысить энергетическую отдачу топлива, а значит улучшить производительность двигателя и снизить расход бензина.
Трение
На расход топлива существенно влияет и трение. Исследователи Окриджского подразделения Аргоннской национальной лаборатории провели эксперимент. Они замерили потребление топлива несколькими автомобилями при скорости езды в 80 километров в час. Затем они замеряли расход и при более высоких скоростях. Выяснилось, что увеличение скорости на 16 километров в час уменьшает расстояние, которое можно проехать на одном баке на 12 процентов. Рост скорости еще на 16 километров в час сократит расстояние на 15 процентов.
При езде с постоянным ускорением часть мощности двигателя расходуется на преодоление трения колес о дорогу, причем чем выше скорость, тем больше мощности расходуется. Исследователи подсчитали, что на езду на скорости в 130 километров в час тратится в восемь раз больше мощности двигателя, чем при движении со скоростью в 65 километров в час. Отсюда следует вывод, что чем больше скорость автомобиля, тем больше горючего будет сожжено двигателем.
Лобовое сопротивление
Форма корпуса автомобиля также влияет на расход топлива.
Чем более «парусную» автомобиль имеет носовую часть, тем с большим сопротивлением воздуха в движении он будет сталкиваться. Для того, чтобы лучше понять действие лобового сопротивления, достаточно во время езды высунуть руку в окно. Если повернуть ее ладонью перпендикулярно земле, можно почувствовать, как воздух начнет оттягивать ее назад. Сопротивление воздуха уменьшится, если развернуть ладонь параллельно земле.
Сегодня автопроизводители стараются проектировать корпуса автомобилей таким образом, чтобы во время движения они создавали как можно меньшее сопротивление. У машин с наиболее обтекаемыми формами корпуса тратится меньше мощности двигателя на преодоление сопротивления воздуха, а значит расходуется и меньше топлива.
Инерция
Понятие инерции означает способность какого-либо объекта сохранять свое устойчивость по отношению к внешнему воздействию. Инерция зависит от массы объекта. На практике это означает, что чем тяжелее автомобиль, тем сложнее двигателю его разогнать и тем медленнее машина будет останавливаться после того, как водитель уберет ногу с педали газа.
При этом интенсивность разгона также влияет на расход мощности двигателя.
Чем быстрее нужно разогнать тяжелый автомобиль, тем больше будет тратиться топлива на поддержание необходимой для этого мощности двигателя. Если водитель хочет сэкономить, то трогаться на светофоре ему нужно как можно плавнее. Разгон не будет «спортивным», но и топлива потратится меньше. После же разгона не стоит давить педаль газа до следующего светофора. Можно приотпустить или вовсе отпустить педаль — автомобиль продолжит двигаться по инерции чуть-чуть замедляясь. Топливо же будет тратиться только на поддержание работы двигателя.
Сопротивление качению
Помимо трения шин о дорожное полотно, существует внутреннее сопротивление колеса качению. Чем больше спущено колесо, тем больше требуется мощности двигателя на преодоление сопротивления, и наоборот. Идеальное с точки зрения топливной эффективности — абсолютно твердое колесо. Однако при разработке шин необходимо учитывать и комбинировать несколько факторов.
Например, твердое колесо из-за низкого сопротивления хуже тормозит, но замечательно передает вибрации на подвеску.
Производители рассчитывают жесткость резины для колес в зависимости от типа автомобиля, на который они будут установлены. На спортивные машины ставится более жесткая резина, поскольку в ней минимально сопротивление качению. Это означает, что двигатель машины потратит меньше энергии на преодоление сопротивления качения и автомобиль разгонится быстрее. Для обычных автомобилей резина используется более мягкая — она позволяет гасить часть вибраций, но при этом имеет небольшое сопротивление качению.
Чтобы снизить потребление топлива, водителям стоит соблюдать рекомендации производителя машины по типам шин и давлению в них — чем выше давление, тем жестче колесо.
Бонусы
Помимо основных пяти факторов, влияющих на расход топлива, Аргоннская национальная лаборатория назвала еще один. Это — температура окружающего воздуха. В жару водители как правило включают кондиционеры (если, конечно, их автомобили оборудованы такими системами), повышая тем самым расход горючего.
Дело в том, что на работу кондиционера также расходуется часть мощности двигателя, поскольку он приводит в движение основные агрегаты этого устройства.
Исследователи Аргоннской национальной лаборатории отметили, что если нет возможности отказаться от использования кондиционера, то стоит хотя бы выключать его при необходимости резкого разгона. Высвобожденная выключенным кондиционером мощность может оказаться очень кстати.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
«Газ» Пробег автомобиля
Эффективность использования топлива является произведением двух переменных. Плотность топлива является одним из двух факторов, определяющих экономию топлива, а тепловой КПД — другим. Другими словами, плотность топлива и термический КПД определяют «газовый» пробег автомобилей, работающих на дизельном топливе, бензине, биотопливе, этаноле и пропане.
Не все виды ископаемого топлива имеют одинаковое количество энергии на единицу измерения объема — галлон или литр.
Точно так же не все топливо, попадающее в «бензобак» автомобиля, сгорает. Часть просто выдувает выхлоп из-за неэффективности двигателя. Более того, не все топливо, которое сгорает/воспламеняется/сгорает, превращается в механическую энергию. Несмотря на то, что двигатель может сжигать топливо, не вся энергия идет на вращение колес. Другими словами, не вся энергия, вырабатываемая двигателем, толкает автомобиль по дороге.
Большая часть энергии, вырабатываемой двигателями внутреннего сгорания, становится отходами.
Плотность топлива и термический КПД определяют топливную экономичность, поскольку чем больше энергии содержится в топливе и чем выше процент энергии, превращающейся в механическую энергию, тем выше расход топлива автомобиля.
Плотность топлива как фактор эффективности использования топлива
Плотность энергии дизельного топлива и бензина примерно одинакова. Плотность энергии является мерой веса. На фунт бензина или дизельного топлива количество энергии в них сопоставимо.
Но жидкие ископаемые виды топлива продаются в единицах объема — галлонах и литрах, а не по весу. Измеряемые по объему, а не по весу, дизельное топливо и бензин различаются по содержанию энергии. Это потому, что дизель плотнее бензина.
В галлоне или литре дизельного топлива содержится больше энергии, чем в галлоне или литре бензина.
Плотность топлива — поскольку она связана с эффективностью использования топлива — является количественной переменной. Чем больше энергии содержится в топливе на единицу объема, тем выше эффективность использования топлива. И, чем больше энергии содержится в топливе на галлон или литр, тем выше «газовый» пробег двигателя, который питает топливо.
Все ископаемые виды топлива имеют разную плотность топлива, на самом деле значительно разную плотность. Дизель, например, имеет плотность топлива, которая на 15-20 процентов больше, чем у бензина. По словам Исаака Рамоса из Стэнфорда, «при сгорании эти химические соединения соответствуют плотности энергии примерно 155 миллионов джоулей на галлон для дизельного топлива и 132 миллиона джоулей на галлон для бензина.
Таким образом, с точки зрения удельной энергии дизель явно лидирует в химическом отношении».
Этанол — одно из видов топлива, считающееся «чистой» альтернативой ископаемому топливу — имеет плотность энергии на треть меньше, чем у бензина. Энергетическая плотность этанола почти вдвое меньше, чем у дизельного топлива. Если бы плотность энергии была единственным фактором, влияющим на эффективность использования топлива, а цены на все виды ископаемого топлива были бы одинаковыми, стоимость эксплуатации автомобиля, работающего на этаноле, была бы в 1,5 раза дороже, чем стоимость эксплуатации автомобиля, работающего на бензине.
Однако этанол обычно дороже бензина и дизельного топлива. Нередко этанол стоит в два раза дороже бензина и дизельного топлива при том же количестве энергии. И можно ожидать, что цена на этанол останется высокой из-за высоких производственных затрат, связанных с ним.
Этанол не только является топливом с меньшей плотностью энергии, чем дизельное топливо и бензин, но и стоит дороже.
Разница в плотности энергии дизельного топлива и бензина меньше, чем разница в плотности энергии между бензином и этанолом. Но даже несмотря на то, что плотность энергии дизельного топлива на 15–20 % выше, чем у бензина, это не объясняет, почему автомобиль с дизельным двигателем расходует на 25–35 % больше «бензинового» пробега, чем автомобиль с бензиновым двигателем.
Оставшаяся разница является результатом плотности топлива, которая отличается от плотности энергии.
Плотность топлива: эффективность сгорания, степень сжатия и термический КПД
В дополнение к плотности энергии дизельного топлива, дизельные двигатели более экономичны, чем другие двигатели, потому что свойства дизельного топлива позволяют ему сгорать в двигателях сжатия.
Бензин, этанол и пропан не могут питать компрессионный двигатель. Это означает, что двигатель любого транспортного средства или машины, работающий на другом топливе, кроме дизельного, находится в невыгодном положении с точки зрения эффективности использования топлива, поскольку двигатели с компрессионным двигателем имеют более высокий тепловой КПД, чем двигатели с искровым зажиганием.
Чем выше тепловой КПД двигателя — чем больше энергии двигатель преобразует в механическую энергию — тем выше топливная экономичность двигателя.
Компрессионные двигатели имеют более высокий тепловой КПД, поскольку они имеют более высокую степень сжатия.
Степень сжатия двигателя представляет собой разницу между временем, когда поршень находится в нижней части цилиндра, и моментом, когда он достигает верхней части цилиндра непосредственно перед сгоранием. Чем сильнее сжимается воздух в цилиндре, тем горячее он становится. Чем горячее топливно-воздушная смесь, тем больше тепловой КПД двигателя и, опять же, тем лучше топливная экономичность.
Степень сжатия
Степень сжатия двигателя — насколько воздух или воздушно-топливная смесь в цилиндре сжимается перед сгоранием — определяется плотностью топлива. Сжатие имеет значение, потому что степень сжатия определяет термический КПД, количество энергии, вкладываемой в двигатель, которая превращается в механическую энергию.
Существует предел степени, до которой двигатель может сжимать воздух в цилиндре. Пределы определяются не тем, какое давление может оказать поршень в двигателе, а скорее тем, какое давление топливо может выдержать до самовоспламенения. Самовоспламенение в дизельном двигателе является преднамеренным. По своей конструкции дизельные двигатели с воспламенением от сжатия сжимают воздух в цилиндре до тех пор, пока он не воспламенит дизельно-топливную смесь. С другой стороны, в двигателях с искровым зажиганием самовоспламенение является катастрофическим событием, которое разрушит двигатель. По крайней мере, в искровом двигателе самовоспламенение приведет к серьезным повреждениям.
Поскольку самовоспламенение в дизельном двигателе является преднамеренным, а не неисправностью, дизельные двигатели могут иметь гораздо более высокую степень сжатия. Степень сжатия дизельных двигателей колеблется от 15 до 20:1. Степень сжатия бензинового двигателя ограничена от 8 до 10:1. «Поскольку чем выше степень сжатия двигателя, тем выше тепловой КПД, поэтому дизельные двигатели обычно имеют лучшую топливную экономичность, чем бензиновые двигатели.
Чтобы привести в действие автомобиль аналогичного размера, дизельный двигатель будет примерно на 15–25% лучше по топливной экономичности, чем бензиновый двигатель».
Как тепловой КПД связан с топливной экономичностью
Опять же, тепловой КПД теплового двигателя — например, дизельного двигателя с воспламенением от сжатия или бензинового двигателя с искровым зажиганием — определяется степенью сжатия. Тепловой КПД — это мера того, какая часть энергии, поступающей в двигатель, превращается в механическую мощность, а какая часть энергии превращается в отходы.
GreenCarReports.com, «Большинство двигателей внутреннего сгорания невероятно неэффективны в преобразовании сожженного топлива в полезную энергию. Эффективность, с которой они это делают, измеряется с точки зрения «теплового КПД», и большинство бензиновых двигателей внутреннего сгорания в среднем имеют тепловой КПД около 20 процентов. Дизели, как правило, выше — в некоторых случаях приближаются к 40 процентам».
Высокая температура является причиной того, что степень сжатия зависит от степени сжатия. Формула теплового КПД представляет собой количество энергии в виде тепла, которое выходит из двигателя, деленное на количество тепла, которое поступает в двигатель.
Когда поршень сжимает воздух внутри цилиндра двигателя во время своего хода вверх, при сжатии выделяется тепло. Чем сильнее поршень сжимает воздух, тем больше выделяется тепла. Чем ближе температура воздуха или топливовоздушной смеси к температуре топливовоздушной смеси при сгорании, тем больше тепловой КПД. Если температура топливно-воздушной смеси до сгорания такая же, как и во время сгорания, тепловой КПД составляет 100 процентов.
Но плотность топлива и тепловая эффективность — не единственные факторы, определяющие эффективность использования топлива. Эффективность сгорания также играет большую роль.
Эффективность сгорания
Бензиновые двигатели не сжигают даже 90 процентов топлива. А количество механической энергии, произведенной из топлива, которое действительно сгорает, намного меньше 50 процентов.
Для того чтобы сгореть, углеводороды в ископаемом топливе — углеводороды, являющиеся ценным компонентом ископаемого топлива, которые воспламеняются/сгорают/горят — требуют оксигенации. Кислород и тепло — две переменные, которые должны присутствовать для сжигания ископаемого топлива. Идеальное соотношение воздуха и кислорода называется стехиометрическим соотношением и составляет 14 частей воздуха на одну часть топлива в бензиновых двигателях с искровым зажиганием.
Однако бензиновые двигатели не могут работать при стехиометрическом соотношении. Тепло, выделяемое при полном сгорании бензина, приводит к перегреву и заклиниванию бензинового двигателя. Другими словами, невозможно полностью эффективно эксплуатировать бензиновый двигатель. Вместо этого в топливно-воздушную смесь добавляется больше топлива, чтобы поддерживать низкую температуру двигателя. Большинство бензиновых двигателей с искровым зажиганием работают на топливно-воздушной смеси примерно 12:1.
Подача в двигатель топливно-воздушной смеси с небольшим кислородным голоданием — с точки зрения непрофессионала — называется «обогащенной».
Все бензиновые двигатели откалиброваны для работы на богатой смеси.
Сабер Фаллах из Университета Суррея объясняет: «Количество выбросов, производимых на бедных смесях, меньше, чем количество, производимое на богатых смесях в бензиновом двигателе. И бензин, и дизельное топливо представляют собой смесь углеводородов (из водорода, кислорода и углерода). Они вступают в реакцию с кислородом воздуха, вызывая горение. В двигателе внутреннего сгорания воздух (кислород), имеющийся в цилиндре, может сжечь часть топлива. Если количество топлива превышает количество доступного воздуха (обогащенная топливная смесь), после сгорания остается некоторое количество несгоревшего топлива. Транспортное средство выбрасывает несгоревшее топливо в окружающую среду через выпускные клапаны и выхлопную трубу, тем самым загрязняя воздух и окружающую среду».
Проблема разбогатеть в том, что это неэффективно и сильно загрязняет окружающую среду. Добавляя в смесь больше топлива, чем воздух может насытить кислородом, это означает, что часть бензина выбрасывается несгоревшим выхлопом.
Количество бензина из полного бака бензина, который не сгорает и просто выбрасывает выхлоп, составляет примерно 14,3 процента.
Другими словами, из-за ограничений бензиновых двигателей 14 процентов энергии, добавляемой бензиновому двигателю, преднамеренно впустую.
Дизельные двигатели, с другой стороны, могут работать не только при стехиометрическом соотношении, дизельные двигатели с воспламенением от сжатия могут фактически работать на обедненной смеси .
Отличие двигателей с искровым зажиганием от двигателей с воспламенением от сжатия
В двигателях с искровым зажиганием бензин смешивается с воздухом перед впрыском в цилиндры двигателей. Смесь впрыскивается в цилиндр, когда поршень находится в начале своего цикла, в нижней мертвой точке. Поршень поднимается и сжимает воздушно-бензиновую смесь, а в конце цикла поршня — когда поршень находится в верхней мертвой точке — воспламеняется искра и смесь воспламеняется.
В компрессионном двигателе воздух и дизель смешиваются в цилиндре.
Когда поршень начинает подниматься из нижней мертвой точки, он сжимает воздух внутри цилиндра. Когда воздух сжимается, выделяется тепло. Когда поршень достигает конца своего цикла — верхней мертвой точки — и тепло, выделяемое при сжатии воздуха, достигает своего пика, в цилиндр впрыскивается дизельное топливо. Тепло, выделяемое при сжатии воздуха, воспламеняет дизельное топливо, а энергия, выделяемая при сгорании дизельного топлива, толкает поршень обратно вниз.
Таким образом, в то время как смесь воздуха с топливом в бензиновом двигателе с искровым зажиганием всегда постоянна, смесь воздуха с топливом в дизельном двигателе с воспламенением от сжатия изменяется. В дизельном цилиндре всегда одинаковое количество воздуха, но количество добавленного топлива меняется в зависимости от того, сколько топлива впрыскивает водитель, нажимая и выжимая педаль газа. Это означает, что дизельные двигатели работают на богатой смеси — при разгоне, — на стехиометрическом соотношении — на холостом ходу — и на обедненной смеси, когда водитель убирает ногу с педали и двигатель начинает тормозить.
Топливная эффективность — пробег «газа» — это произведение трех независимых показателей энергии и неэффективности двигателя . Проще говоря, «газовый» пробег зависит от того, сколько всего топлива, которое попадает в автомобиль, фактически сгорает; какая часть энергии, которая сгорает, становится механической энергией; и сколько энергии содержит топливо: полнота сгорания, тепловая эффективность; и плотность топлива.
Факторы, влияющие на эффективность использования топлива
Выбор, который вы принимаете как водитель, может существенно повлиять на расход топлива и выбросы парниковых газов (ПГ). Выберите автомобиль с самыми экономичными технологиями. Отправившись в путь, сделайте сознательный выбор в пользу экономичных методов вождения независимо от погоды.
Посмотреть видео
Узнайте о пяти факторах, в наибольшей степени влияющих на эффективность использования топлива во время вождения.
Стенограмма
Рассказчик:
Давайте уделим пару минут разговору об эффективности использования топлива.
Рейтинги вы видите – и на окнах новых автомобилей, и в сети,
отражать результаты конкретных испытаний, проведенных производителями в лабораториях,
на динамометрах, моделирующих различные условия.
Хотя рейтинги достижимы, если вы едете с учетом топливной экономичности,
важно помнить, что пять факторов могут существенно повлиять на расход топлива:
-
Поведение вождения:
Резкое ускорение, превышение скорости, вождение с непостоянной скоростью
и даже продолжительная работа на холостом ходу может увеличить расход топлива.
Чем плавнее вы едете, тем лучше будут ваши результаты.
Управляйте разумнее — и сократите расход топлива до 25 %! - Погода:
Чем холоднее, тем хуже будет расход топлива.
Худшие условия вождения, большее трение, разные виды топлива — все это складывается.
Снижение температуры с 24 до 7 градусов может увеличить расход топлива в городских поездках с 12 до 28%.
Летом кондиционер отбирает мощность двигателя, а открытые окна на скоростях трассы
может сделать ваш автомобиль гораздо менее аэродинамическим, а это также увеличивает расход топлива.
- Вес:
Это факт, что более легкие автомобили потребляют меньше топлива.
На каждые 25 кг веса автомобиля среднего размера приходится
вы ухудшите экономию топлива на один процентный пункт. Итак… расслабься! - Аэродинамика:
Современные автомобили спроектированы так, чтобы легко скользить по воздуху.
Крепления для велосипедов, лыж или грузовые ящики могут увеличить расход топлива на 20 %.
поэтому не держите их в автомобиле, если вы не используете их на самом деле. - Планирование маршрута и заторы:
Просто имеет смысл подумать о том, куда вы идете… ПРЕЖДЕ ЧЕМ уйти.
Проверяйте условия и отчеты о дорожном движении или строительстве, и вы сэкономите время И топливо.
Вот итог:
при выборе эффективного транспортного средства очень важно, как, где и когда вы едете
оказывает большое влияние на расход топлива и на то, какой вклад вы вносите в выбросы вредных парниковых газов.
Подумай об этом.
Технологии и другие параметры транспортных средств
Канадские стандарты выбросов парниковых газов становятся все более строгими, и производители транспортных средств отреагировали на это целым рядом технических достижений. Эти функции сокращают выбросы и экономят ваши деньги на топливе.
Транспортные средства с этими опциями уже доступны. Более подробную информацию о них можно найти по этим ссылкам.
- Системы деактивации баллонов
- Турбокомпрессор
- Изменяемая фаза газораспределения
- Технология холостого хода стоп-старт
- Непосредственный впрыск топлива
- Масса автомобиля
- Современные дизельные автомобили
- Лошадиная сила
Факторы окружающей среды
Климат Канады создает особые проблемы для экономичного вождения. Кондиционер вашего автомобиля может быть основным потребителем топлива, а холодная погода снижает эффективность использования топлива по многим причинам.
По приведенным ниже ссылкам вы найдете полезные советы по снижению расхода топлива в самые жаркие летние дни и в самую ненастную зимнюю погоду.
- Кондиционер автомобиля
- Холодная погода
Сообщить о проблеме на этой странице
Пожалуйста, выберите все подходящие варианты:
Ссылка, кнопка или видео не работают
У него орфографическая ошибка
Информация отсутствует
Информация устарела или неверна
я не могу найти то, что ищу
Другая проблема, которой нет в этом списке
Спасибо за помощь!
Вы не получите ответа. Если у вас есть вопросы, свяжитесь с нами.