Основные факторы, влияющие на расход топлива автомобилем
Среди критериев выбора автомобиля на одном из первых мест стоит расход топлива. Однако, основные факторы, влияющие на экономичность, уже давно вышли из разряда технологий двигателестроения и всё больше зависят совсем от других обстоятельств.
Стехиометрический состав
Теория бензинового двигателя внутреннего сгорания утверждает, что для наиболее оптимального сгорания топливно-воздушной смеси необходимы 1 часть бензина и 14.7 частей воздуха. Именно такое соотношения горючего и окислителя (кислорода воздуха) обеспечивает наибольшую отдачу мотора и наилучшие экологические показатели. Современные технологии позволяют осуществлять точное дозирования подаваемого в цилиндры двигателя бензина и воздуха практически в любом режиме работы мотора. И вы уже, наверное, заметили оговорку «практически». Дело в том, что тот самый стехиометрический состав горючей смеси (1: 14.7) подразумевает соотношение масс, а все дозирующие системы в двигателе отсчитывают объём. Но бензин — это не вещество с заранее известными физико-химическими свойствами, а сложная смесь из разных углеводородов, состав которой зависит и от нефти, и от используемых на нефтеперерабатывающих заводах процессов.
Действующий в настоящее время Технический регламент вообще не содержит такой показатель, как плотность бензина. Но в ГОСТ есть границы — от 720 до 775 г/л при температуре 15 °C. И эти границы уже не позволят предельно точно отсчитать соотношение 1: 14.7 в реальном двигателе.
А ведь бензиновый мотор в реальном автомобиле крайне редко работает в установившемся режиме, особенно в городских условиях. Чтобы обеспечить приемлемый разгон, адекватный степени нажатия на педаль «газа», приходится идеальное соотношение изменять в пользу бензина. И от этого оно перестаёт быть идеальным.
Термический КПД
Работа любой тепловой машины в целом, и ДВС в частности, подчиняется термодинамическом циклу Карно. Из которого следует, что эффективность двигателя напрямую зависит от разницы между начальной и конечной температурой цикла. То есть — если сделать двигатель более «горячим», то можно увеличить КПД и снизить расход топлива. Но у этого соблазна есть пределы в виде стойкости моторного масла и огромного списка других ограничений.
Подбор передаточных чисел в трансмиссии
Бензиновый ДВС обеспечивает наилучшую экономичность в очень узком диапазоне оборотов и нагрузок. И чем чаще используется именно этот режим, тем экономичнее автомобиль. Теоретически наилучшая трансмиссия для автомобиля — это бесступенчатый вариатор, который в состоянии постоянно поддерживать систему «двигатель — трансмиссия» в наиболее экономичном режиме. Постоянный рост количества ступеней классических автоматических коробок — тоже из этой же «оперы».
Настройка системы управления силовым агрегатом
Одно и то же сочетание двигателя и трансмиссии (а это и есть — силовой агрегат) можно настроить совершенно по-разному. Ориентированная на экономичность настройка подразумевает очень вялые отклики на нажатие педали «газа» и страсть к раннему переходу на более высокие передачи. В настоящее время я как раз на таком автомобиле и езжу — мУка та ещё, особенно в московском городском потоке. Но я точно знаю, что это же сочетание двигателя и вариатора можно настроить совершенно по-другому. Автомобиль поедет гораздо веселее, но и топлива будет потреблять в полтора раза больше.
Иногда рядом с селектором «автомата» располагается кнопка «S» (спорт) или «Power». В современных автомобилях она может не только менять алгоритм смены передач в коробке, но и переводит мотор в более «весёлый» режим. С соответствующим ростом расхода.
Аэродинамика
Сопротивление воздуха начинает существенно сказываться уже на скорости 50−60 км/ч. И дальше необходимая для преодоления этого сопротивления отдача мотора растёт пропорционально квадрату скорости. На «трассовых» скоростях именно необходимость рассекать воздух требует львиной доли мощности двигателя.
Масса автомобиля
Тут всё просто: чем большую массу имеет автомобиль — тем больше энергии нужно потратить на его разгон. Второй закон Ньютона, физика, 7 класс средней школы. Масса практически не сказывается на расходе при равномерном прямолинейном движении. Но в городской толчее — ещё как!
Полный привод
Не обольщайтесь, если в описании системы полного привода вашего автомобиля упоминается режим движения с приводом только на одну ось. Муфта, распределяющая крутящий момент между осями, может быть разомкнута, но валы остаются присоединёнными к колёсам, и на их раскрутку тоже нужно потратить энергию. Есть конструкции с колёсными муфтами, отсоединяющими привод на колёса, но это прерогатива отдельных настоящих внедорожников с подключаемым принудительно «передком».
А что на деле?
Всё вышесказанное говорит, по большей части, только об одном — все современные моторы (и даже российские — это не шутка) умеют очень точно дозировать бензин. И этот бензин они сжигают с максимальной эффективностью. Эпоха «прожорливых» «Мазд» или «Фордов» безвозвратно ушла. Поэтому говорить об экономичности можно только с точки зрения настроек и главное — с точки зрения манеры езды и загрузки автомобиля. Энергичные разгоны и торможения — это жирный крест на тех цифрах расхода, которые заявляет производитель. Багажный бокс на крыше и открытые окна на трассе — ещё один жирный крест. Полный багажник не совсем нужного хлама — ещё один крестик. И так далее.
Обратная сторона экономичных и «экологичных» настроек… — безопасность. Вялые реакции на «газ» могут сыграть злую шутку, например, при выезде налево со второстепенной дороги на главную. Мы жмём на «газ», а машина еле-еле выползает на дорогу.
Безусловно, самые современные двигатели с непосредственным впрыском топлива экономичнее более «старых», оснащённых впрыском распределённым. Но такие «высокотехнологичные» моторы и гораздо более капризны, и потребуют огромных сумм денег при выходе из строя. Поэтому небольшая экономия денег на топливе может потом вылезти боком в случае ремонта.