Расход топлива

Понимание топливной экономичности.
Важность топливной экономичности для успешной эксплуатации любого автотранспортного средства
нельзя недооценивать. Топливо является одним из самых важных и изменяемых факторов в эксплуатационных расходах для транспортников, и поскольку при эксплуатации нельзя напрямую контролировать стоимость топлива, но, по крайней мере, есть возможность учитывать количество и расход потребляемого топлива.

Неотъемлемые правила:
■ Снижение аэродинамического сопротивления на каждые 2% позволяет улучшить топливную
экономичность примерно на 1%.
■ При скорости движения свыше 90 км/ч прирост скорости транспортного средства на каждые
2 км/ч снижает топливную экономичность почти на 2%.
■ Шины с пробегом улучшают топливную экономичность до 7% по сравнению с новыми
шинами.
■ Ведущие шины с приработанными приливными бобышками на протекторе для улучшения
сцепления с дорожными покрытием, могут добавить пробег до 0,2 км/л по сравнению с новыми шинами.
■ Шины с продольными ребрами на рисунке протектора, установленные на ведущих мостах,
улучшают топливную экономичность от 2 до 4% по сравнению с шинами, имеющими
рисунок протектора с приливами.
■ Шины оказывают решающее воздействие на топливную экономичность при скорости
движения до 80 км/час, а аэродинамическое сопротивление является наиболее важным
фактором при скоростях свыше 80 км/час.
■ Опытные водители добиваются экономии топлива до 20% по сравнению с менее
квалифицированными водителями.
■ Эксплуатация транспортного средства на холостых оборотах двигателя очень
расточительна. Каждый час работы двигателя на холостых оборотах на больших маршрутах
перевозки может снизить топливную экономичность на 1%.

Требования к мощности транспортного средства.
Говоря простыми словами, мы сжигаем топливо, чтобы создать механическую мощность, и будем
использовать эту мощность для преодоления всех сил, которые пытаются удерживать транспортное средство на месте, не давая ему двигаться. Таким образом, любому транспортному средству, которое движется по дороге с минимальным сопротивлением среды, потребуется небольшая мощность, а значит и меньше топлива.
Мощность, требуемая для поддержания заданной скорости движения, зависит от суммы следующих сил:
■ Аэродинамического сопротивления
■ Сопротивления при преодолении подъемов
■ Сопротивление качению шин
■ Наличия вспомогательных узлов и агрегатов (например, вентилятора охлаждения, компрессора кондиционера и т.д.)
■ Паразитные потери в силовой передаче (все компоненты между маховиком двигателя и колесами)

В данной статье рассматриваются все эти факторы, чтобы показать влияние каждого из них на топливную экономичность.

1. Аэродинамическое сопротивление.
Аэродинамическое сопротивление — это результат воздействия сил, действующих на транспортное средство при его прохождении в воздушном потоке. Величина сил, действующих на транспортное средство, зависит от скорости движения, фронтальной площади и внешней формы. Аэродинамическое сопротивление является самым значимым фактором, определяющим мощность транспортного средства при его движении со скоростью свыше 80 км/ч.

На приведенном ниже графике показано как аэродинамические факторы могут оказывать большое
влияние на улучшение топливной экономичности транспортного средства, когда оно используется
для магистральных международных маршрутах перевозки, и сколь незначительна их роль при
эксплуатации в городском цикле.

Учет аэродинамической конструкции кабины.
Не каждый грузовой автомобиль следует оснащать всеми доступными средствами для улучшения аэродинамики. Ниже приводится перечень некоторых деталей и элементов и их влияние на аэродинамическую эффективность. Тип трейлера и перевозимого им груза наряду со скоростью его движения будут определять эффективность применения той или иной конкретной детали:

 

Воздушный зазор между тягачом и прицепом.
Чтобы до минимума снизить сопротивление, возникающее из-за перекрестных воздушных потоков, создающих при этом турбулентность, необходимо минимизировать воздушный промежуток между тягачом и прицепом, либо использовать для этой цели воздушные обтекатели, которые бы способствовали созданию ламинарного, т.е. плавно идущего воздушного потока.

 

2. Паразитные потери во вспомогательных узлах и агрегатах двигателя и силовой передаче.

К основным вспомогательным узлам и агрегатам двигателя относятся:
■ Вентилятор охлаждения
■ Воздушный компрессор, компрессор кондиционера
■ Зарядный генератор
■ Гидропривод системы рулевого управления

Силовая передача:
■ Сопротивление масла
■ Потери на трение

3. Сопротивление качению шин.
Сопротивление качению происходит из-за внутреннего трения шины, так как в процессе движения она подвергается некоторому изгибу. Энергия, затрачиваемая при этом на нагрев в шинах, не способствует движению транспортного средства. Охлажденные ходовые шины более эффективны с точки зрения топливной экономичности по сравнению с нагретыми шинами.
Применение сложно компонентных резиновых смесей для покрышек, прогрессивных технологий для каркасов и современных вариантов рисунка протектора привели к новым стандартам в рабочих характеристиках шин. Сопротивление качению шин — это второй по значимости фактор, определяющий потребности транспортного средства в мощности. На сопротивление качению шин влияют следующие факторы:
■ Скорость движения транспортного средства
■ Груз/общая масса транспортного средства
■ Давление накачки шин
■ Конструкция шины, тип и глубина рисунка протектора
■ Температура окружающей среды
■ Состояние полотна дорожного покрытия
■ Соосность шин и мостов транспортного средства

3.1. Скорость движения транспортного средства.
Шины становятся более эластичными при высоких скоростях движения. Это ведет к повышенному трению, росту температуры шин и снижению топливной экономичности. Помните о том, что топливная экономичность падает примерно на 2% при увеличении скорости движения свыше 90 км/ч на каждые 2 км/ч. Это правило заставляет учитывать факторы сопротивления качению шин и аэродинамического сопротивления.

3.2. Глубина и рисунок протектора шины.

Протектор влияет на сопротивление качению шины от 60% до 70%. Когда шины новые, то не только этот фактор влияет на сопротивление качению, а также степень приработки и износа протектора в ходе эксплуатации, что приводит к снижению потерь на сопротивление качению. При износе протектора на 5 мм сопротивление качению снижается на 10% (а топливная экономичность улучшается на 5%) по сравнению с новыми шинами. Шины с продольными ребрами при всех положениях колеса будут создавать наименьшее сопротивление качению и наилучшую топливную экономичность.
Рисунок протектора важен тем, что бобышки имеют большую глубину (а значит и большее сопротивление качению), чем шины с продольными ребрами. Если мы берем новую шину с продольными ребрами в качестве стандартного типа, то установка новой шины с бобышками снизит топливную экономичность примерно на
6%. Любая шина с большим пробегом будет улучшать экономию топлива около 7% по сравнению с любой новой шиной.

3.3. Влияние массы.
Увеличение массы ТС вызывает увеличенный прогиб шин. Снижение массы деталей на транспортном средстве может либо улучшить топливную экономичность, либо позволить перевозить больше полезного груза при одном и том же расходе топлива. Помните о том, что шины должны всегда соответствовать перевозимому грузу и быть должным образом накачаны.

4. Эксплуатация двигателя.
Тут очень обширное поле для разговоров, но если быть кратким то так:
■ Рабочая температура двигателя (охлаждающая жидкость и моторное масло)
■ Сопротивление в системах впуска и выпуска
■ Работа компрессора кондиционера
■ Работа вентилятора охлаждения
Обычно при движении на автомагистралях время работы вентилятора охлаждения за весь год работы составляет в среднем 10%. Отбор мощности от двигателя для привода вентилятора находится при этом от 5 л.с. до 30 л.с. Неработоспособная муфта привода вентилятора, неисправный термостатический датчик, низкий уровень охлаждающей жидкости или иные погрешности в работе системы охлаждения, которые влияют на продолжительность работы вентилятора, могут привести к бесполезным потерям в экономии топлива. Техобслуживание системы охлаждения может оказывать значительное влияние на топливную экономичность.

■ Высокая температура воздуха в системе впуска
Следующие системы вызовут автоматическое включение вентилятора в работу.
— Высокая температура охлаждающей жидкости в системе охлаждения
— Высокая температура турбонаддува во впускном коллекторе
— Включение в работу фреонного компрессора кондиционера
Для минимизации времени включенного в работу вентилятора водители транспортных средств должны поддерживать в чистоте радиатор системы ОНВ (охладитель наддувочного воздуха), не допуская его загрязнения пылью и семенами трав и т.д. Для очистки ОНВ продуйте его сжатым воздухом снаружи. Низкое давление между охладителями вызывает подсос пыли и грязи и их осаждение (оплавление) на поверхностях ребер горячего охладителя, создавая этим самым изолирующие покрытие.

4. Соосность мостов.
Колеса должны быть направлены строго вперед, чтобы вращаться с наименее возможным сопротивлением. Если любое из колес имеет уход от прямолинейности при движении вперед лишь на 1/4град., то оно будет стремиться проходить лишний путь в сторону его уклона. В таких случаях появление побочного трения колеса будет неблагоприятно сказываться на топливной экономичности, а также приведет к повышенному износу шин.
На приведенной ниже таблице показаны примеры влияния на топливную экономичность из-за
рассогласования в соосности колес и мостов.

5. Техника управления транспортным средством.
Повышение оборотов двигателя снижает топливную экономичность. Кроме того, продолжительная работа двигателя на холостых оборотах, работа транспортного средства на неверно выбранной передаче, резкое нажатие и отпускание акселератора — все эти факторы способствуют избыточному расходу топлива. Многолетняя практика показывает, что правильная техника вождения транспортного средства способна дать до 30% экономии топлива.

5.1. Правила эффективного вождения.
Ниже приводится краткий перечень важных факторов вождения, присущих тем водителям, которые постоянно добиваются хорошей топливной экономичности. Самым простым примером из них может быть подъезд к остановке, используя для этого инерцию движения, т.е. накат, а не удержание ноги на акселераторе до самого последнего момента, а затем резкое нажатие на рабочий тормоз.
■ Высокая средняя скорость транспортного средства при минимальном времени движения на максимальной скорости
■ Высокий процент дальних поездок на прямой передаче (рекомендуется >90%)
■ Проскок/поступательное переключение передач
■ Высокий процент использования функции «круиз-контроль» на равнинной местности
■ Минимальный процент работы на холостых оборотах или с функцией отбора мощности
■ Минимальное использование рабочих тормозов:

5.2. Техника переключения передач.
Правильная техника переключения передач позволяет до минимума снизить частоту вращения двигателя из расчета на километр пробега, что обеспечит максимальную экономичность.

Следуйте двум общим правилам:
■ Добивайтесь, чтобы процент времени работы на прямой передаче был максимальным.
■ Пользуйтесь всем рабочим диапазоном частоты вращения двигателя, прежде чем перейти на пониженную передачу (особенно при преодолении гребней холмов)

Пониженные передачи хороши с точки зрения крутящего момента на ведущих колесах, но неблагоприятны для экономии топлива.
Поэтому с началом движения последовательно переходите на более высокие передачи, используя, по возможности, как можно меньше оборотов в нижней части рабочего диапазона двигателя.
Конечная цель — как можно быстрее перевести транспортное средство на работу с более высокой передачей (наименьшие обороты).

5.3. Работа в режиме заданной скорости движения — «круиз-контроль».
Функция «Круиз-контроль» может быть весьма значимым корректирующим свойством, используемым транспортным средством при движении на равнинной или слегка холмистой местности.
Хотя некоторые из наиболее опытных водителей могут добиваться хорошей топливной экономичности и без применения функции «круиз-контроль», однако эта функция в целом способна улучшить топливную экономичность для менее опытных водителей.

6. Состояние дорожного полотна.
Есть документальные подтверждения, что даже состояние дорожного покрытия влияет на топливную экономичность.
В качестве стандарта для оценки качества дорожного полотна используется покрытие из свежего бетона, однако достаточно хорошо наезженный или укатанный бетон обладает даже лучшими свойствами. Качество дорожного покрытия из других материалов несколько хуже, а у некоторых значительно хуже, чем у бетонного.

Грубое дорожное полотно может увеличить сопротивление качению до 20% из-за значительного
рассеяния энергии в шинах и системе подвески (потеря в экономичности 10%).

7. Управление скоростью движения транспортного средства.
Скорость движения транспортного средства на дороге имеет огромное влияние на топливную экономичность. При увеличении скорости движения транспортного средства будут увеличиваться потери мощности как на преодоление аэродинамического сопротивления, так и сопротивление качению. Таким образом, мощность, необходимая для передвижения транспортного средства будет возрастать. Например, при скорости движения 90 км/ч топливная экономичность может составить 1км/литр, а при скорости движения 100 км/ч топливная экономичность ухудшится до 0,9 км/литр (так как в этом случае от двигателя потребуется дополнительная мощность на преодоление вышеуказанных потерь).

8. Эксплуатация автотранспорта в холмистой и горной местности.
При движении по равнинной местности пользуйтесь акселератором лишь в тех случаях, когда надо преодолевать небольшие возвышенности. В холмистой местности и в горных районах по возможности используйте весь рабочий диапазон двигателя, прежде чем перейти на пониженную передачу. Преодолевая гребни крутых подъемов, используйте накат, чтобы вернуть транспортное средство к желаемой скорости движения.

9. Работа двигателя на холостых оборотах.
Продолжительная работа двигателя на холостых оборотах может существенно отражаться на топливной экономичности транспортного средства. В связи с этим, избегайте бесполезной работы двигателя на холостом ходу. Транспортное средство имеет наихудшую экономичность, когда двигатель работает, а само транспортное средство стоит на месте и не движется. Каждый час работы на холостых оборотах на протяженных маршрутах движения может снизить топливную экономичность на 1 %.

10. Погодные и сезонные условия.
Мы не в состоянии управлять погодой или сменой сезонов, но они определенно оказывают влияние на топливную экономичность, поэтому при оценке топливной экономичности Вам придется учитывать изменения в погодных и сезонных условиях.

■ Температура окружающей среды
По мере понижения температуры наружного воздуха он становится плотнее, что увеличивает аэродинамическое сопротивление. При понижении температуры внешней среды на каждые 5°С аэродинамическое сопротивление увеличивается на 2%. Это, в свою очередь, ведет к ухудшению топливной экономичности на 1%. В целом же, топливная экономичность летом будет более благоприятной, чем зимой.
Температура также оказывает влияние на давление в шинах. При понижении окружающей температуры давление в шинах будет падать. Пониженное давление в шинах передних колес в жаркую погоду является в большей степени вопросом безопасности вождения, чем проблемой топливной экономичности. Худший враг шин — это их избыточный нагрев. В целях безопасности вождения и топливной экономичности регулярно проверяйте давление в шинах, используя для этого, по возможности, точный манометр.

■ Ветер
Встречный и боковой ветер способен существенно увеличить аэродинамическое сопротивление и
снизить топливную экономичность. При встречном или боковом ветре со скоростью 15 км/ч топливная экономичность снижается примерно на 13%. Вам нельзя недооценивать потери, вызванные усилением сопротивления ветра.

■ Дождь и снег
Атмосферные осадки в виде дождя или снега увеличивают сопротивление качению, поскольку колеса должны пробивать себе путь на проезжей части дороги через воду, слякоть или снег. Кроме того, вода обладает более эффективным свойством как охладитель по сравнению с воздухом, поэтому колеса, трансмиссионная смазка и смазка в мостах работают в таких условиях при более низких (т.е. менее благоприятных) рабочих температурах. Сопротивление качению и трение в элементах трансмиссионной передачи при легком дожде увеличивают расход топлива около 0,1 км/литр.