Вес автомобиля и расход топлива

Расход топлива зависит от расхода энергии. Энергия тратится на:

• работу двигателя
• работу механизмов силовой передачи
• преодоление сопротивления качению
• сопротивления воздуха
• разгон автомобиля
• преодоление подъемов

Расход топлива тем меньше, чем совершеннее двигатель и силовая передача и чем меньше внешние сопротивления. Отсюда ясно, что если нужно снизить расход топлива, необходимо обеспечить уменьшение расхода энергии на преодоление внутренних и внешних сопротивлений.

Условимся, что во всех рассматриваемых случаях двигатель находится в отличном состоянии. Потери в силовой передаче составляют, как известно, примерно одну десятую всех прочих затрат энергии, поэтому главное внимание нужно направить на внешние сопротивления, отнимающие львиную долю расхода энергии и топлива.

Автомобиль сравнительно редко движется с большими скоростями, на которых сопротивление воздуха очень велико. Поэтому в течение большей части времени движения энергия двигателя расходуется главным образом на сопротивление качению, на разгон автомобиля, на преодоление подъемов. Развиваемая двигателем мощность почти прямо пропорциональна расходу топлива.

Отсюда вывод: расход топлива как будто должен быть пропорционален весу автомобиля. И действительно, достаточно выписать значения веса автомобилей и соответствующие этим автомобилям расходы топлива, чтобы убедиться в этой пропорциональности. Французский инженер Ш. Фару предложил даже такую простую формулу для определения расхода топлива автомобилем:

Q = KGc,
где Q — эксплуатационный расход топлива в л/100 км;
Gc — сухой вес автомобиля в кг;
К — постоянный коэффициент, равный по расчетам Фару 0,01.

Таблица. Расход топлива и вес автомобилей

Марка автомобиля	Год выпуска	Эксплуатационный расход топлива, л/100 км	Вес автомобиля, кг		Эксплуатационный расход топлива, л/100 км на тонну веса
			сухой	полный	сухого	полного
ГАЗ-А	1932	12	1020	1455	11.75	8.25
ГАЗ-М-1	1936	14,5	1300	1745	11,15	8,3
ЗИС-101	1936	25,5	2400	3000	10.65	8.5
КИМ-10	1940	9	800	1140	11,25	7,9
„Москвич-401″	1950	9	810	1150	11.1	7,8
М-20 „Победа»	1946	13.5	1360	1835	99	7,35
ЗИМ	1951	18,0	1800	2390	10,0	7,55
ЗИЛ-110	1946	27	2400	3100	11.25	8.7
„Москвич-402″	1956	8	900	1280	8,9	6,25
М-21 „Волга»	1956	12,5	1360	1835	9,2	6.8
ГАЗ-АА	1932	34	1700	3460	12,0	5,95
ЗИС-5	1934	20.5	2910	6250	11.7	5.45
ГАЗ-51	1946	26,5	2525	5360	10.5	4.95
ЗИЛ-150	1946	38	3700	8125	10,25	4,7

Такой формулой, конечно, не вполне точно отражается физический смысл расхода топлива, так как не учитывается давление в шинах, скорость и нагрузка автомобиля, степень совершенства двигателя. То, что эта формула дает величины расхода топлива, очень близкие к действительным для всех современных автомобилей, объясняется следующим: коэффициенты сопротивления качению всех современных грузовых автомобилей меньше, чем у легковых, сопротивление же воздуха при эксплуатационных скоростях невелико, но у грузовых больше, чем у легковых.

Таблица. Расход топлива на единицу веса и полезной нагрузки автомобиля нагруженного на 50%

Марка автомобиля	Вес при половинной нагрузке, кг	Число мест или грузоподъемность, тоннах	Удельный расход, г/э л.с.ч.	Эксплуатационный расход топлива, л/100 км
				на 1 т эксплуатационного веса	на одного пассажира или на 1 т груза
ГАЗ-А	1270	5	290	9,5	4,8
ГАЗ-М-1	1560	5	280	9,3	5.8
ЗИС-101	2775	6	290	9,2	8,5
КИМ-10	1000	4	240	9,0	4,5
„Москвич-401″	1000	4	295	9,0	4,5
М-20 „Победа»	1645	5	265	8,2	5,4
ЗИМ	2165	6	245	8,3	6,0
«Москвич-402»	1130	4	225	7,1	4,0
М-21 „Волга»	1645	5	225	7,6	5,0
ГАЗ-АА	2635	1,5	280	7,8	27,4
ЗИС-5	4675	3,0	295	7,3	22,6
ГАЗ-51	4035	2,5	270	6,6	21,2
ЗИЛ-150	6050	4,0	255	6,3	19,0

Более точное совпадение получается при сравнении эксплуатационного расхода топлива с весом автомобиля, нагруженного на 50% (что, в среднем, наиболее соответствует действительным условиям нагрузки):

• для легковых автомобилей довоенных лет расход топлива на тонну эксплуатационного веса составлял 9,0—9,5 л/100 км
• для грузовых — около 7,5 л/100 км
• для новых легковых автомобилей расход топлива соответственно снижается до 7—7,5
• для послевоенных грузовых — примерно до 6,5 л/100 км на 1 т веса

Во всяком случае вес автомобиля решающим образом влияет на расход топлива. При облегчении автомобиля не только снижается первоначальная стоимость машины и расход материалов, но и уменьшается расход топлива. Но уменьшать вес можно в ограниченных пределах, так как автомобиль должен перевозить как можно больше груза. Иногда можно уменьшить полный вес автомобиля или увеличить его грузоподъемность за счет собственного веса.

Если, например, радиус действия автомобилей данного хозяйства короткий, то целесообразно не брать с собой запасное колесо (оно может понадобиться в редких случаях), заливать в бак минимальное количество топлива (достаточное для определенного количества рейсов с возвратом к заправочной станции), свести к минимуму комплект инструмента. На грузовом автомобиле или автобусе эти меры дают возможность снизить вес машины на 150—200 кг, взять дополнительно двух-трех пассажиров или соответственное количество груза. Тогда снижается расход топлива, приходящийся на единицу полезной нагрузки, т. е. на одного пассажира или на 1 т груза, а такой расход определяет по существу экономичность использования автомобиля.

При увеличении грузоподъемности грузовых автомобилей собственный вес увеличивается в меньшей степени; при этом возрастает коэффициент удельной грузоподъемности.

Из таблицы видно, что при увеличении полезной нагрузки грузовых автомобилей расход топлива на 1 т перевезенного груза уменьшается. В этом заключается одна из основных причин все большего применения грузовых автомобилей высокой грузоподъемности и автопоездов с прицепами.

Читатель может возразить, что в легковых автомобилях расход топлива на перевозку одного пассажира увеличивается при повышении числа мест. Но это легко объяснить: многоместные автомобили делают более просторными и с дополнительными устройствами, повышающими комфортабельность; отсюда — значительное увеличение веса и расхода топлива.