Не редкость ситуация, когда автовладельцы задаются вопросом о внезапном увеличении расхода топлива зимой по сравнению с летним периодом. Существует объяснение, которое обычно сводится к длительному прогреву двигателя утром. Однако это лишь один из факторов, влияющих на расход, и важно понимать, что его можно уменьшить.
Логичное нелогично
Интересно отметить, что многие считают работу двигателя в зимних условиях более сложной по сравнению с летними – морозы, холодные запуски… Безусловно, эти факторы присутствуют, но на самом деле двигателю легче работать, чем запускаться. Это объясняется физическими принципами: холодный воздух обладает большей плотностью, что облегчает работу двигателя. Рассмотрим этот аспект более детально.
Представим стандартные условия: температура 0 градусов Цельсия и атмосферное давление на уровне моря – 760 мм ртутного столба. В этих условиях плотность воздуха составляет 1,29 кг/м3. Однако при той же температуре, но при -20 градусах плотность возрастает до 1,39 кг/м3. Это существенная разница – почти 8%, и блок управления двигателем ориентируется именно на этот показатель. Существуют две основные схемы расчета объема потребляемого воздуха: первая использует данные датчика массового расхода воздуха (ДМРВ), а вторая – датчики абсолютного давления (ДАД) и температуры воздуха (ДТВ). Первый тип датчиков способен самостоятельно определять плотность, анализируя изменения сопротивления резисторов, в то время как датчик абсолютного давления использует информацию от датчика температуры воздуха. В любом случае, электронному блоку управления необходимо знать плотность поступающего воздуха: чем она выше, тем больше содержание кислорода – окислителя для горения топлива. В жаркую погоду, когда температура достигает +35 градусов и плотность падает до 1,14 кг/м3, количество кислорода становится ограниченным, поэтому ЭБУ вынужден уменьшать подачу топлива, чтобы избежать переобогащения смеси и неполного сгорания. Зимой ситуация обратная: поступает больше кислорода, что позволяет формировать оптимальную топливовоздушную смесь во всех режимах. педаль газаБлагодаря этому обеспечивается полное сгорание топливовоздушной смеси, а системы защиты двигателя, которые часто ограничивают возможности водителя, не так сильно влияют на угол открытия дроссельной заслонки в бензиновых двигателях, количество топлива в дизельных и другие параметры, регулирующие крутящий момент. Водителю не требуется выжимать педаль газа до упора, как это приходится делать в летнюю жару, а двигатель становится более отзывчивым.
Оказывается, снижение расхода топлива не всегда происходит? Причина кроется в том, что в жаркую погоду при недостаточном сгорании топлива подача горючего ограничивается блоком управления двигателем. В условиях мороза такое ограничение срабатывает менее интенсивно, что приводит к повышенному расходу бензина. Возникает вопрос: на что же тратится топливо? Частично – на преодоление сопротивления вращающихся колес при старте, что нехарактерно для летнего дорожного покрытия. Однако, если проанализировать ситуацию более детально, становится ясно, что горючее расходуется и на другие процессы, требующие затрат энергии.
Греемся!
Безусловно, верное объяснение зимнего увеличения расхода топлива заключается в том, что… долгие прогревы. Следует отметить, что в современных автомобилях обычно выделяют два этапа прогрева: сначала каталитический нейтрализатор, а затем и сам двигатель. Эти процессы управляются отдельными программами в электронном блоке управления (ЭБУ). Зависимость прогрева катализатора от температуры окружающей среды минимальна и занимает всего несколько секунд после запуска двигателя. Как только катализатор достигает рабочей температуры и второй кислородный датчик начинает функционировать (в начале работы холодного двигателя он неактивен), обороты стабилизируются, и начинается второй этап – прогрев силового агрегата. Этот процесс существенно зависит от температуры наружного воздуха. Однако современным двигателям свойственна прогревная работа на относительно низких оборотах – обычно в пределах 1000-1200 об/мин. Многие водители тратят значительное количество топлива, пытаясь каждый раз утром в мороз полностью прогреть свои автомобили, что не приносит ощутимой пользы. Двигателю не повредит прогрев на повышенных оборотах (до 1500 об/мин) до появления теплого воздуха из системы отопления, а дополнительный прогрев во время движения – это нормальная практика. Снижение рабочих оборотов при прогреве обусловлено в первую очередь требованиями экологической безопасности, а не практической целесообразностью. столь низких холостых нет.
Помимо этого, необходимо учитывать, что многие автовладельцы, особенно в регионах с холодным климатом, используют автомобильные сигнализации с функцией автозапуска, что также приводит к увеличению расхода топлива. Также стоит обратить внимание на время ожидания в салоне при работающем двигателе: летом это не вызывает дискомфорта, а зимой часто приходится прогревать салон, ожидая, пока супруга закончит покупки в супермаркете. Несмотря на то, что увеличение времени работы двигателя на холостом ходу может казаться незначительным для водителя, оно существенно влияет на расход топлива. Оптимальным решением является частичный прогрев автомобиля во время движения и использование более теплой одежды для комфорта при ожидании на парковке. Применение мер по сохранению тепла (например, автомобильные одеяла на двигатель) допустимо, но требует осторожности: пожар представляет собой гораздо большую опасность, чем увеличение расхода топлива.
От дома до работы
Значительное увеличение расхода топлива напрямую связано с режимом эксплуатации автомобиля. Короткие поездки на не прогретом до рабочей температуры автомобиле неизбежно приводят к росту потребления топлива. Как отмечалось ранее, длительный прогрев двигателя на месте нецелесообразен, и тем более бесполезно пытаться полностью нагреть салон. Современные двигатели с электронными помпами и сложными системами охлаждения, разработанными для снижения воздействия на окружающую среду, конструктивно не способны обеспечить такой прогрев. В результате первые километры пути двигатель функционирует в сложных режимах – сочетая разгонную мощность и прогрев при остановках на светофорах. То есть, он не сразу переходит в режим холостого хода, где обороты регулируются в зависимости от нагрузки. Следовательно, обороты двигателя почти всегда выше нормы, что также влияет на расход топлива.
Кроме того, важным фактором является уровень потребляемой мощности. Зимой возникает необходимость включения различных обогревателей, мощность которых весьма существенна. Например, обогрев сиденья может потреблять до 300 Вт, рулевого колеса – примерно столько же, зеркал – около 50 Вт, заднего стекла – приблизительно 400 Вт, а лобового – и вовсе около 1 кВт. Моторчик отопителя также отбирает около 50 Вт. Эти цифры являются оценочными и зависят от конкретной модели автомобиля, но позволяют понять порядок общего энергопотребления. В приведенном примере суммарная мощность составляет 2,1 кВт, что эквивалентно почти 3 л.с. Если добавить сюда работу аудиосистемы и освещения (а зимой часто приходится использовать фары), общие потери могут достичь приблизительно 5 лошадиных сил. Для мощного двигателя это не так заметно, однако для автомобиля с запасом мощности около 100 л.с. потеря 5% мощности будет ощутимой. Для тех, кто сомневается, добавлю, что… чип-тюнинге атмосферного мотораВ данном случае прирост составляет примерно 5-7%, и это заметно влияет на экономичность. Соответственно, потеря этих 5% также будет ощутима. Водитель, заметив снижение эффективности, может начать более интенсивно использовать педаль газа, что, в свою очередь, приведет к увеличению расхода топлива.
Не имеет смысла прогревать автомобиль на месте в течение двух часов – это не позволит прогреть трансмиссию. Частичный прогрев трансмиссии возможен. автоматическую коробку передач, однако прогреть механическую часть и другие компоненты трансмиссии не представляется возможным. Даже на разогретой переднеприводной машине приводная система потребляет около десяти процентов мощности двигателя, а на полноприводной – приблизительно двадцать пять процентов. И это при условии использования масла с оптимальной вязкостью. В морозные условия вязкость трансмиссионного масла может возрастать не в десятки раз, а значительно больше. Оптимистично было бы полагать, что масло в коробке передач сразу после начала движения прогреется до комфортной температуры в тридцать градусов Цельсия. На практике для этого требуется преодолеть значительное расстояние и потратить большое количество топлива, поскольку холодное масло создает больше препятствий, чем обеспечивает преимущества. Двух километров от дома до рабочей площадки недостаточно для полного прогрева трансмиссии. Особенно если масло в коробке передач, а при наличии – и в раздаточной коробке, мостах или муфте не заменялось длительное время и оно загрязнено. Приходится возвращаться вечером, что влечет за собой повышенный расход топлива из-за непрогретого двигателя, работающих потребителей электроэнергии и холодной трансмиссии…
Немного по мелочи
Перечислены основные факторы, влияющие на увеличение расхода топлива в зимний период, но существуют и менее значимые аспекты, которые в совокупности также оказывают влияние. Прежде всего это касается колесных шин. Зимние шины, особенно с шипами, имеют больший вес по сравнению с летними. Многие автомобилисты предпочитают использовать легкие литые диски летом, а зимой – штампованные. В результате масса колес увеличивается. Если на внутреннюю поверхность штампованного диска попадет снег (что происходит чаще, чем на легкосплавных дисках), вес возрастет еще больше. И чем тяжелее колесо, тем выше расход топлива. Хотя и в незначительной степени.
Кроме того, не все владельцы автомобилей тщательно очищают кузов от снега. Пока команды инженеров работают над снижением аэродинамического сопротивления, кому-то кажется обременительным воспользоваться щеткой. В этом случае следует ожидать увеличения расхода топлива. Однако в городских условиях это увеличение будет практически незаметным, а на трассе – вполне ощутимым.
В итоге можно сделать вывод: уменьшить расход топлива зимой в некоторой степени возможно путем грамотного прогрева двигателя, умеренного использования электрических приборов и выбора подходящих колес. Но добиться расхода, сопоставимого с летним, не получится: бороться с законами физики бессмысленно.
