Какая скорость выгодна?

Прежде чем ответить на этот вопрос, опытный водитель сам спросит: «А в каких условиях?» Уже известно, что на расход топлива влияют вес автомобиля и его обтекаемость. Качество дороги, скорость движения, характеристика двигателя тоже сказываются на расходе топлива.

Рис. Расход топлива в различных дорожных условиях (экономическая характеристика автомобиля «Москвич-402»). Штриховой линией показана экономическая характеристика, полученная на асфальтовом шоссе опытным путем.

Чтобы судить об изменении расхода в разных условиях движения, применяют экономическую характеристику автомобиля. На горизонтальной оси графика откладывают скорость автомобиля в км/час, а на вертикальной оси — расход топлива в л/100 км; каждая кривая относится к данным условиям дороги и нагрузки. Можно, например, определить, что если автомобиль едет с полной нагрузкой по асфальтовому шоссе со скоростью 80 км/час, то при этом он расходует около 10 л/100 км.

Экономическую характеристику можно построить разными способами. Можно провести опыты по контрольному измерению расхода топлива при разных условиях и полученные данные нанести на график. При этом способе получаются правильные результаты; опыт простой, но для его проведения требуется много времени.

По другому способу строят экономическую характеристику автомобиля теоретическим, расчетным путем. Для этого нужно прежде всего знать внешнюю характеристику двигателя и экономическую характеристику двигателя при частичных нагрузках. На вертикальной оси этой экономической характеристики двигателя отложены значения удельного расхода двигателя, а по горизонтальной — процент мощности по сравнению с работой при полном открытии дроссельной заслонки; каждая кривая относится к определенному числу оборотов вала двигателя. Далее нужно подсчитать мощности, затрачиваемые на преодоление сопротивлений, и построить график баланса мощностей.

Рис. К определению расхода топлива (автомобиль Москвич-402»).

Из баланса мощностей видно, какую мощность Ne двигатель может развить (верхняя кривая) и какая мощность нужна для движения (сумма мощностей сопротивлений Nz). Для любой скорости легко подсчитать, какую часть (в процентах) составляет нужная мощность от возможной. Теперь, зная процент использования мощности (% Nе) и число оборотов двигателя nе, при данной скорости, можно по графику определить удельный расход двигателя.

Наконец, подсчитываем расход топлива Q автомобилем по формуле:

Q = ge*Nz / 10Va*n*y л/100 км,

где Va — скорость автомобиля в км/час;
n — коэффициент полезного действия трансмиссии;
y — удельный вес топлива.

Подсчитав Q для разных скоростей и для разных дорог или нагрузок, можно построить график экономической характеристики автомобиля.

В большинстве случаев водитель не нажимает на педаль подачи топлива до отказа. При этом увеличиваются относительные внутренние потери энергии в двигателе на каждую отданную лошадиную силу мощности, поэтому удельный расход топлива ge г/э. л.с.ч. тем больше, чем больше прикрыта дроссельная заслонка. Когда водитель желает увеличить скорость, он сильнее нажимает на педаль, что приводит к увеличению общего расхода топлива; но при этом настолько повышается мощность, что удельный расход топлива уменьшается. Этим объясняется уменьшение удельного расхода топлива автомобилем при увеличении скорости от малой к средней.

Для движения с большой скоростью нужно преодолеть возрастающие сопротивления качению и воздуха и для этого надо сжечь больше топлива. Поэтому при переходе от средних скоростей движения к большим наблюдается увеличение расхода топлива. Вот теперь, глядя на экономическую характеристику, можно дать ответ на поставленный в заголовке, вопрос: с точки зрения расхода топлива лучше поддерживать такую скорость, при которой расход топлива будет наименьшим.

Рис. Экономические характеристики отечественных автомобилей при движении по асфальтовому шоссе, вверху — для легковых автомобилей, внизу — для грузовых.

Каждый водитель должен знать наивыгоднейшую в экономическом отношении скорость движения данного автомобиля. Пользуясь накатом, можно в ряде случаев значительно понизить средний эксплуатационный расход топлива. Но накат целесообразен в условиях, когда разгон может быть достаточно интенсивным, а движение на холостом ходу — продолжительным и не связанным с быстрым падением скорости. Эти условия: движение по хорошей ровной дороге с большой скоростью, движение с частыми остановками, движение с чередующимися подъемами и уклонами.

Рис. Путь наката значительно больше пути разгона.

Нужно учитывать, что в период разгона двигатель расходует значительно больше топлива, чем при движении с постоянной скоростью. Это объясняется специальным обогащением рабочей смеси, а также и более низким к.п.д. двигателя при непостоянном режиме. Кроме того, увеличиваются потери на сопротивление разгону. Вот почему движение накатом невыгодно применять, если нужны частые разгоны при малой продолжительности наката.

Решать, нужно ли применять движение методом «разгон—накат», лучше всего опытным путем в каждом отдельном случае. Когда автомобиль идет по шоссе, где возможно продолжительное движение с большой, но не максимальной скоростью, т.е. при этом еще имеется запас мощности, целесообразно, чтобы двигатель работал при оборотах вала, соответствующих наименьшему расходу топлива или близких к ним. Для этого нужно уменьшить передаточное число главной передачи или предусмотреть в коробке передач, кроме прямой передачи, еще и повышающую. Так сделано, например, в конструкции коробки передач автомобиля ЗИЛ-150. Снижением оборотов вала двигателя достигается и другой экономический эффект — двигатель работает на спокойном режиме, износ его частей невелик. Уменьшение передаточного числа главной передачи представляется более простой мерой, но при этом получается замедленный разгон автомобиля. Эту меру применяют при наличии в коробке передач сравнительно большого числа ступеней, или при установке на автомобиль автоматической коробки передач вместе с жидкостным трансформатором (гидротрансформатором).

Мы затронули только самые главные моменты, связанные с расходом топлива — вес автомобиля, его обтекаемость, скорость движения, использование наката, передаточные числа силовой передачи. Не останавливаясь подробно на всех прочих элементах, можно только отметить, что на расход топлива отрицательно влияет все, что хоть сколько-нибудь затрудняет движение автомобиля: пониженное давление в шинах, чрезмерное трение в системе силовой передачи, перегрев и переохлаждение двигателя, большое сопротивление дороги, встречный и боковой ветер, даже удобство посадки водителя и плавность хода. Для примера укажем, что на работу подвески тоже расходуется энергия двигателя, переданная движущемуся автомобилю, колесам, а при их наезде на неровность — подвеске.

Водитель может сделать из сказанного некоторые практические выводы. Он должен заботиться о сокращении расходов топлива, не только поддерживая правильные регулировку и тепловой режим работы двигателя, устраняя излишний вес автомобиля и улучшая его обтекаемость поддерживая достаточную смазку органов силовой передачи и правильную затяжку подшипников, но соблюдая установленное давление в шинах (и, возможно, увеличивая его при дальних рейсах по хорошим дорогам), своевременно используя инерцию автомобиля, а также добиваясь плавной, спокойной работы автомобиля в различных дорожных условиях.