Экономия топлива: мнимая и реальная

Экономия топлива: мнимая и реальная

Автомобильное топливо опять подорожало. Но сейчас редко кто отказывается от поездки на своем авто, желая сэкономить на бензине или солярке. Тем не менее, абсолютно все автомобилисты   хотели бы умерить аппетит своего любимого «железного коня». Попробуем разобраться, от чего зависит этот самый топливный аппетит, можно ли его умерить и как это сделать. Придется вспомнить некоторые положения физики, механики, химии и математики из курса средней школы. Сразу условимся, что в данной статье будем рассматривать технически исправный, среднестатистический, современный автомобиль. Начну с того, что в двигателе внутреннего сгорания, бензиновом или дизельном, сгорает не бензин или солярка, а топливовоздушная смесь (ТВС). Выделяемая при сгорании ТВС тепловая энергия преобразуется в механическую работу, необходимую для перемещения транспортного средства, в рассматриваемом случае – автомобиля. Проще говоря, чтобы проехать на автомобиле из пункта А в пункт В, необходимо будет сжечь определенное количество топлива. И естественно, нам хотелось бы, чтобы этого топлива сгорело как можно меньше, совсем чуть-чуть.

Современные автомобили при достаточно большой мощности и так очень экономичны и экологичны. Ведущие мировые автопроизводители успешно работают над улучшением и совершенствованиям двигателя внутреннего сгорания, уделяя первостепенное внимание его экономичности. При этом доводятся до идеала не только двигатели, но и трансмиссия, «ходовка», кузов, другие системы автомобиля. Сейчас уже трудно изобрести или создать что-то революционно снижающее топливный аппетит любимого средства передвижения. Приведу интересный пример: первые паровозы были несовершенны и имели очень низкий коэффициент полезного действия (КПД), всего 3-4 %. Но 120 лет назад один талантливый умелец изобрел хитрый золотник-регулятор в системе парораспределения паровой машины. Его изобретение позволило увеличить КПД паровоза сразу в 3 раза  и, естественно, снизить расход угля, дров и воды  во столько же раз. Но это было давно. Сейчас сделать подобное открытие – все равно, что изобрести «вечный двигатель».

Тем не менее, автопроизводители, конструктора и народные умельцы чего только не придумают для экономии нескольких процентов или даже долей процента драгоценного автомобильного топлива. Рассмотрим подробнее «успехи» именно наших «народных умельцев» в этом нелегком деле. Особенно популярны у нас добавки в автомобильное топливо. Производители этих чудотворных  добавок беззастенчиво гарантируют снижение расхода топлива на 10, 20 и даже 60 %. Идет навязчивая реклама супер-добавок в автомобильных журналах и газетах, проводятся масштабные рекламные акции в Интернете.  При этом показывают красиво снятые видеоролики с восторженными автолюбителями, ощутившими  всю прелесть чудодейственный добавок, которые волшебным образом снижают аппетит и одновременно увеличивают мощность двигателя. И ведь очень многие автовладельцы в это верят и приобретают за немалые деньги расчудесные препараты, которые «изменяют структуру топлива», улучшают характеристики и тому подобное. Действительно, все эти штучки придумали умные люди, но для д… (доверчивых автолюбителей). Я, как  опытный автосервисник с большим практическим опытом и хорошо знающий теорию автомобиля, обосную эти утверждения. Сначала рассмотрим более подробно –  что есть автомобильное топливо. Бензин – это смесь легких жидких углеводородов, большая часть которых представляет собой многоатомные спирты бензольной группы. Отсюда и название – бензин. Солярка (дизельное топливо) – тоже смесь жидких, но более тяжелых углеводородов. Лучшего автомобильного топлива, чем бензин и солярка, пока не придумали. Эти виды топлива получают в огромных количествах путем перегонки нефти, запасы которой в недрах Земли еще достаточно велики. К тому же на сегодняшний день, бензин и солярка самые доступные и относительно дешевые углеводородные топлива. Бензин, как наиболее оптимальная смесь жидких углеводородов, обладает наибольшей теплотворной способностью: 45 – 47 тысяч килоджоулей  на килограмм.                               Для сравнения, другие виды углеводородного топлива:

солярка – 44 тыс. кДж/кг,

керосин – 35 тыс. кДж/кг,

этиловый (винный) спирт – 33 тыс.  кДж/кг,

метиловый спирт (метанол-яд) – 24 тыс. кДж/кг.

Кроме высокой  теплотворной способности бензин обладает и другими оптимальными для автомобильного топлива качествами. Он не очень токсичен, относительно химически не активен, не гигроскопичен, быстро испаряется и смешивается с воздухом в широком диапазоне температур. Смесь испаренного бензина с воздухом  хорошо воспламеняется от искры, интенсивно и почти полностью сгорает в цилиндрах двигателя. Более качественный бензин имеет несколько большую на 2-3 процента теплотворную способность, чем низкокачественный. К сожалению, ещё не редко встречается низкокачественный или «самопальный» бензин. Но в данном случае будем рассматривать нормального качества бензин, выпускаемый по ГОСТ 2084-77. Так же все мы знаем, что бывает бензин А-80, А-92, АИ-95, и так далее до А-112 (для спортивных автомобилей). Указанные октановые числа отображают детонационную  стойкость бензина, то есть способность не воспламеняться в составе ТВС при более высокой степени сжатия. Из курса физики известно, что при резком сжатии вещества, особенно газообразные, сильно нагреваются. Дизельный двигатель работает, используя принцип воспламенения ТВС при нагреве от резкого сжатия. Бензин с более высоким октановым числом, не обладает большей  теплотворной способностью, но он может работать при более высокой степени сжатия без возникновения детонации, губительно действующей на двигатель. Высокая степень сжатия позволяет системе управления двигателем задавать более ранние углы опережения зажигания, при которых двигатель будет интенсивнее набирать обороты и быстрее разгонять автомобиль. Интенсивный разгон позволяет трансмиссии быстрее переключаться на повышенные передачи, при которых двигатель будет делать меньшее число оборотов. Как известно, расход топлива прямо пропорционален числу оборотов, которые сделал двигатель при прохождении автомобилем данного участка пути. Следовательно, двигатель, работающий на бензине с более высоким октановым числом, будет несколько экономичнее, чем двигатель, рассчитанный на низкооктановый бензин, например А-80. Применение бензина с октановым числом свыше 98 не целесообразно для гражданских автомобилей, так как чем выше степень сжатия, тем меньше ресурс работы двигателя. Для спортивных двигателей главное – мощность, а ресурс отходит на второй план. Например: ресурс двигателя болида Формулы 1 – одна гонка, 200-300 километров, да и то далеко не все машины доезжают до финиша. Изготовитель автомобиля обычно указывает,  какой бензин оптимален для данного двигателя. Иногда, конечно можно залить в бак любимого средства передвижения бензин с другим октановым числом, если нужный на АЗС вдруг закончился. Любители проехаться «с ветерком» не жалеют денег на высокооктановый бензин. Специальный бензин, для спортивных автомобилей стоит раз в 10 дороже обычного. Низкооктановый бензин современные двигатели тоже «переварят», но не очень охотно.                                                                                                                           Уважаемые автолюбители, если Вам предложат, или Вы сами, насмотревшись рекламы, захотите приобрести «чудодейственную» присадку для улучшения качества бензина, то учтите, что все необходимые присадки в бензине уже есть, а вас просто разводят на…

Недавно я заходил в автоунивермаг, и в отделе автохимии видел, что есть в продаже несколько недорогих присадок для повышения детонационной стойкости бензина. На флакончиках с этими присадками было расписано их содержимое, и отмечено, что при их применении снижается расход топлива, но не указано на сколько. Применение этих присадок оправдано в том случае, если на какой-то АЗС вам залили не очень качественный бензин. А вообще, «Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов» определяет ГОСТ 51105-97.

Неконтролируемая реклама предлагает приобрести ещё одну разновидность сверхчудодейственных присадок, которые стабилизируют, ускоряют и  повышают полноту сгорания топлива. Может быть,   они и улучшают каким-то образом процесс сгорания ТВС, но обещанной экономии топлива чуть ли не в 2 раза они дать никак не смогут. Объясню подробнее. Современные автомобильные двигатели настолько совершенны, что процесс сгорания топлива происходит в них и так настолько полно и эффективно, что не нужны никакие модификаторы, стабилизаторы горения, реструктуризаторы и другие чудеса нано-, орто- и прочих технологий. Я продиагностировал немало автомобилей. Одним из основных моих диагностических приборов является газоанализатор. С его помощью я реально (on-line) наблюдаю за работой двигателя. При этом я анализирую процесс сгорания топлива, могу выявить любые сбои, неисправности и отклонения от нормы. Честно скажу, что по результатам диагностики, большинство современных двигателей работают настолько четко и эффективно, что улучшать параметры их работы дальше некуда. Следовательно, применение всяких супер-присадок бесполезно, а иногда может быть и вредно: умельцы могут такого «нахимичить».

Во «всемирной паутине» я видел рекламу присадок, якобы улучшающих свойства автомобильного топлива, увеличивая его теплотворную способность. Это полная ерунда. О высокой теплотворной способности солярки и бензина написано выше. Более высокую теплотворную способность имеет только жидкий водород – 142 тыс. кДж на килограмм. Но для размещения одного килограмма жидкого водорода нужен специальный криогенный сосуд емкостью 50 литров. Однако, водород – наиболее перспективное автомобильное топливо будущего. Сейчас водородное топливо используется в ракетной технике. Давно вынашиваются планы создания гиперзвукового самолета, использующего в качестве топлива сжиженные водород и метан.

А бывают ли реально полезные присадки и добавки в автомобильное топливо?   Да, конечно. Но они предназначены не для улучшения топливной экономичности. При низких температурах в дизтопливо добавляют специальную присадку «антигель», чтобы оно не густело из-за кристаллизации некоторых углеводородных компонентов (парафинов).   В бензин добавляют поглотитель воды. В авиации такая присадка называется «жидкость И», которая состоит из этилцеллюзольва, поглощающего в себя влагу и растворимого в бензине и в керосине. Без этой присадки самолеты не летают, так как на большой высоте очень холодно и вода, всегда присутствующая в топливе, может замерзнуть в виде изморози и забить фильтры топливной системы.

Еще бывают моющие и диспергирующие присадки в топливо, которые растворяют различные отложения и не дают им накапливаться. Но эти присадки тоже особо не влияют на топливную экономичность. Качественный, не «самопальный» бензин – залог успеха борьбы за экономию драгоценного топлива. На основе собственного многолетнего опыта диагностики автомобилей я заметил, что в последние годы совершенствуются не только транспортные средства, но и топливо становится все совершеннее и качественнее. Хотя многие автолюбители нередко ругают производителей и продавцов ГСМ из-за имеющих место единичных случаев заправки « левой горючкой».

Теперь от мнимой экономии топлива перейдем к реальной. В первую очередь автомобиль должен быть полностью исправен. К существенному увеличению расхода топлива приводят неполадки в системах зажигания и топливоподачи, в трансмиссии и в «ходовке».    Так что не надо экономить  на ремонте и обслуживании автомобиля. Даже если с любимым авто нет явных проблем, то все равно желательно периодически (регулярно) проводить его полную диагностику а специализированном автоцентре.

Но все-таки нас больше волнует вопрос: как реально добиться уменьшения расхода топлива. Советов на эту тему дается очень много, хороших и разных. Я сформулирую общую рекомендацию. Не совсем корректно определение, что расход топлива – это количество бензина или солярки, которое израсходовано при прохождении 100 километров пути. Это примитивный, устаревший показатель. Можно проехать 100 км «с ветерком» по трассе примерно за 1 час. А можно накрутить эти же 100 км за целый день по городу, в пробках, суете и сутолоке. Очевидно, что при езде по городу расход топлива будет значительно больше. К сведению: эффективный КПД двигателя, стоящего в пробке автомобиля, равен нулю. Однако нелепо будет звучать рекомендация: не стойте в пробках, у светофоров или, вообще, избегайте езды по оживленным городским  магистралям.

Очень многие автолюбители, приезжающие ко мне на диагностику в спортивно-технический клуб «Атом» г. Новосибирска, жалуются на возросший или непомерно большой топливный аппетит любимого «железного коня. В большинстве случаев по результатам диагностики выясняется, что автомобиль технически полностью исправен и топливо в него залито нормального качества. Я терпеливо объясняю автолюбителям, что расход драгоценного топлива определяется не по вашим среднеарифметическим расчетам, а по количеству топливовоздушной смеси, сгоревшей в двигателе за время работы двигателя. И не важно – стоял автомобиль в пробке, на прогреве, или «летел» по широкой ровной дороге. Как уже было сказано выше, количество сгоревшей в двигателе ТВС прямо пропорционально числу оборотов, которые сделал двигатель за все время прохождения данного участка пути. То есть в самом общем виде расход топлива зависит от того, сколько оборотов сделал двигатель. Конкретно: чтобы реально сэкономить на топливе, надо стараться проехать так, чтобы двигатель сделал как можно меньшее число оборотов. Многие опытные водители умело выбирают такой режим движения, при котором двигатель делает минимальное число оборотов в любых условиях дорожного движения. Особенно не надо нервничать, суетиться, дергаться. Уверенный, равномерный разгон, преобладающее движение на высоких передачах (4-й, 5-й), размеренный накат, плавное торможение, воздержание от суеты и нервозности – вот несложные правила, выполнение которых дает реальную экономию драгоценного топлива. Оптимальной является скорость 60 -110 км/ч, когда автомобиль движется на высокой передаче и лобовое сопротивление воздуха сказывается не так сильно. На скоростях свыше 120 км/ч лобовое сопротивление воздуха заметно возрастает, что естественно увеличивает расход топлива. На грузовые и коммерческие автомобили нередко ставят обтекатели и спойлеры, снижающие коэффициент лобового сопротивления. Я видел даже такую рекомендацию по снижению расхода топлива: не ездите против ветра. Еще одна очень важная рекомендация: не возите ненужный груз – старые запчасти и прочий хлам. Более легкий автомобиль быстрее разгоняется, движется на более высокой передаче – экономия топлива реальная. Одно из самых перспективных направлений в деле снижения расхода топлива – это уменьшение веса автомобиля. Уже сейчас автопроизводители широко используют алюминиевые сплавы, пластики, композитные и другие легкие материалы. Электронные системы приходят не смену механическим элементам. Например: электроусилитель руля легче и эффективнее ГУР. Особенно актуальна рекомендация о снижении веса автомобиля при движении по дорогам, где много затяжных подъемов и крутых поворотов.

Есть, конечно, и другие способы повышения топливной экономичности. Но я надеюсь, что приведенные выше простые и очевидные рекомендации будут Вам, уважаемые автолюбители, интересны и даже полезны.

Автор: Алексей Юрин