Современные автомобили - гораздо более мощные и экономичные по сравнению с теми, которые выпускались еще 20-30 лет назад. Тем не менее, производители автомобилей постоянно работают над совершенствованием двигателей внутреннего сгорания, делая особый упор на их экономичность и экологичность.Многих автомобилистов переодически одолевает один и тот же вопрос: «А не слишком ли много топлива потребляет моя «малышка»? Можно ли как-то умерить ее аппетиты»? Ездить приходится все больше, а бензин нынче дорог».Многие автолюбители замеряют расход топлива, вычисляя, сколько горючего они сожгли, проехав 100 километров. Потом результаты этих вычислений сверяют с эксплуатационными характеристиками автопроизводителя, обсуждают с друзьями или делятся с своими цифрами с коллегами по «баранке» на интернет форумах. Из этого не редко получается, что «топливный аппетит» любимого «авто» - нечто странное, загадочное, непредсказуемое и даже мистическое.Однако, расход топлива - величина строго определенная, без всякой мистики и двусмысленности. Автомобиль ЂЂЂ не НЛО. Все процессы происходят в двигателе по общеизвестным законам физики. Постараюсь подробно, просто и доступно объяснить суть процессов, определяющих «расход топлива» среднестатистического автомобиля.В двигателе внутреннего сгорания при работе сгорает не бензин или солярка, а топливовоздушная смесь. Точнее, происходит процесс горения ЂЂЂ окисление углеводородов (CH) топлива кислородом (О2) воздуха с выделением тепла. Тепловая энергия расширяющихся продуктов сгорания топливовоздушной смеси преобразуется в механическую энергию, заставляющую двигаться транспортное средство.Оказывается, что для всех бензиновых двигателей существует оптимальное, или так называемое, «стехиометрическое» соотношение: 1 весовая часть топлива ЂЂЂ 14.7 весовых частей воздуха. То есть, в 14.7 весовых частях воздуха содержится кислорода ровно столько, сколько необходимо для сгорания 1 весовой части топлива. Почти такое же соотношение является оптимальным и для дизельных двигателей.Воздух имеет вес: 1.2928 кг на кубометр при нормальных условиях. В воздухе содержится 20.9476% кислорода, или по весу 271г. в каждом кубометре на уровне моря при температуре 15С и давлении 101325 Па. Для справки, в воздухе также содержится 78.084% азота, 0.934% аргона, 0.0314% углекислого газа СО2 и ничтожное количество других газов.Еще раз повторю, что для нормальной работы двигателя необходима топливовоздушная смесь, в составе которой будет 14.7 весовых частей воздуха и 1 весовая часть топлива. Если топлива будет больше, то из-за нехватки кислорода, излишнее топливо не будет сгорать и начнет вылетать в выхлопную трубу черным дымом, «коптить» свечи зажигания. При чрезмерном обогащении смеси, двигатель «зальет» топливом и он заглохнет.Если, наоборот, топлива будет меньше, то двигатель на такой топливовоздушной смеси будет работать не ровно и, при дальнейшем обеднении, вообще заглохнет, потому что переобедненная смесь с трудом воспламеняется и плохо сгорает.Из всего этого следует, что автомобильный двигатель может работать на топливовоздушной смеси, близкой к стехиометрической (идеальной). Морально устаревшим карбюраторным двигателям необходима для нормальной работы обогащенная на 3-5 % топливовоздушная смесь. Более совершенные инжекторные двигатели устойчиво и ровно работают на обедненных, на 3-8% смесях. Из этого следует, что двигатель работает в довольно узком диапазоне состава топливовоздушной смеси. Проще говоря, двигатель не будет работать, если дать топлива на 10% меньше, или на 20% больше, чем необходимо (cоотношение: 1:14.7).Расход топлива ЂЂЂ это то количество топлива, которое сгорело в составе топливовоздушной смеси за время работы двигателя. Очевидно, что топливо не берется ниоткуда (его заливают в бак на АЗС) и не исчезает бесследно - cгорает в ДВС. Исключение составляют случаи, когда бензин или солярку не доливают на заправках, сливают (воруют) на стоянках, или, если топливо подтекает из топливной системы автомобиля.Можно без особого труда довольно точно подсчитать количество топлива, сгорающего при работе двигателя. Приведу пример такого расчета. Возьмем среднестатистический автомобиль c двигателем 3S-FE объемом 2.0 литра. За 2 оборота (один цикл) в этом двигателе сгорит 2 литра топливовоздушной смеси. А за 1 оборот ЂЂЂ 1 литр. Подсчитаем сколько топлива содержится в 1 литре смеси, зная вес воздуха и, учитывая соотношение 14.7 : 1 для стехиометрической смеси. Несложные вычисления: 1.2928:14.7=0.0884 грамма топлива в одном литре оптимальной топливовоздушной смеси. Следовательно, за 1 оборот двигатель «съест» примерно 0.09 грамма бензина. При работе на холостом ходу (750 об/мин) в двигателе за минуту сгорит 66 граммов бензина. Если мчится по трассе со скоростью 100 км/ч, на тахометре 2000 об/мин, то за 1 час проедет 100 км и расход топлива составит: 0.0884х2000х60=10608 граммов бензина.Очевидно, что количество топливовоздушной смеси, необходимой двигателю для его работы прямопропорционально объему этого двигателя. Чем больше объем двигателя, тем больший объем смеси ему необходим. Во многих автомобилях есть бортовые компьютеры, которые очень точно вычисляют и показывают расход топлива. Топливовоздушная смесь не во всех режимах работы двигателя близка к стехиометрической. Есть исключения: смесь обедняется при торможении двигателем (режим принудительного холостого хода). Смесь кратковременно обогащается при резком наборе оборотов. Это хорошо видно на карбюраторе по работе ускорительного насоса. Также, обогащение (максимум на 15%) происходит при работе двигателя под нагрузкой (разгон на затяжном подъеме). Прогрев двигателя происходит на повышенных оборотах и при обогащенной смеси. Карбюратор или система впрыска топлива отвечают за приготовление оптимальной для любого режима работы двигателя топливовоздушной смеси. В среднем, для расчетов будем считать топливовоздушную смесь стехиометрической.У автомобилей прошлых лет выпуска за приготовление нужной топливовоздушной смеси отвечал карбюратор ЂЂЂ сложное механическое дозирующее устройство. Карбюраторы имели ряд регулировок, позволявших изменять состав смеси в широком диапазоне. Чаще всего регулировки делались «на глазок», так как тогда мало кто слышал о пятикомпонентных газоанализаторах и не задумывался об экологии. Да и дозировка топлива у карбюраторов на различных режимах далеко не идеальна. В большинстве стран уже давно запрещено производство и даже эксплуатация автомобилей с карбюраторными двигателями, исходя из повышенных экологических требований.В инжекторных двигателях приготовление и контроль состава смеси осуществляет электронный блок управления. Современные системы управления двигателем настолько надежны и совершенны, что обеспечивают на всех режимах оптимальный расход топлива при высокой мощности и минимальной токсичности выхлопных газов. Особое внимание уделяется контролю состава топливовоздушной смеси, так как любое отклонение в сторону обеднения или обогащения ведет к увеличению токсичности выхлопа.В большинстве цивилизованных стран экологичность двигателя гораздо важнее его экономичности, при том, что эти показатели тесно связаны между собой. Все современные автомобили имеют систему самодиагностики. На приборной панели имеется лампочка check engine или значок, изображающий двигатель. Эта лампочка загорается при возникновении какой либо неисправности в системе управления двигателем, в том числе при отклонении состава смеси от оптимального. При помощи специального диагностического сканера можно прочитать название ошибки, чтобы понять суть возникшей неисправности и принять меры к ее устранению.Основной причиной повышенного расхода топлива является отклонение состава топливовоздушной смеси в сторону обогащения, вследствие какой ЂЂЂ либо неисправности в двигателе или в системе управления
Расход топлива: мифы и реальность
Расход топлива: мифы и реальность | Toyota Camry (Тойота Камри) | Автомобили Тойота.
Комментариев нет:
Отправить комментарий