Перерасход топлива. Третья часть.

В первой части диалога я достаточно подробно описал основные проверки, методику и последовательность их проведения. Также я привел некоторые сведения по теории работы двигателя внутреннего сгорания. Хотя и этого может быть достаточно, чтобы утомить теоретическими рассуждениями некоторых клиентов и отбить у них охоту вникать в премудрости диагностики. Многие автолюбители с удовольствием сказали бы: « Не рассказывай мне сказки: я это и так все знаю. Лучше отрегулируй двигатель, чтобы он меньше топлива потреблял». Но некоторые знатоки могут найти ошибки, недочеты и нестыковки в моих рассуждениях. Современный двигатель – штука очень сложная. Если рассказывать подробно обо всех тонкостях и особенностях его устройства и работы, то получится книга формата А4 толщиной не менее 40 мм. Хотя подобных книг и так написано предостаточно. Для особо любознательных и дотошных клиентов объясню алгоритм расчета топливоподачи в современных бензиновых двигателях.

Итак, еще раз заострю Ваше внимание, что в двигателе сгорает не бензин, а топливовоздушная смесь. Чтобы понять, как образуется эта самая топливовоздушная смесь, от чего зависит и как регулируется ее состав, придется рассмотреть некоторые конструктивные особенности современного двигателя внутреннего сгорания. Знание этих особенностей поможет нам понять многие тонкости теории и практики топливоподачи и расхода топлива. Сам двигатель можно представить себе, как насос (пылесос), который сосет в себя атмосферный воздух. Посредством дроссельной заслонки водитель открывает-закрывает доступ воздуха в этот «насос». Обороты бензинового двигателя регулируются по воздуху (дизельного – по топливу). Конструкция двигателя такова, что он стремится всосать как можно больше воздуха и раскрутиться до максимально возможных оборотов. Однако дроссельная заслоночка прикрывает поток воздуха и не дает возможности бесконтрольного роста оборотов. Атмосферный воздух проходит через воздушный фильтр, минует дроссельную заслонку и попадает во впускной коллектор. Инжектора впрыскивают определенное количество топлива не в цилиндры, а тоже во впускной коллектор, где происходит смешивание и образование топливовоздушной смеси. Далее на такте впуска через открывшийся впускной клапан смесь наполняет цилиндр двигателя. Потом она сжимается, воспламеняется, эффективно сгорает и вылетает в трубу в виде отработавших газов (abgas) и т. д. Но это все скучная теория, а нас больше интересует состав этой самой смеси, от которого зависит расход драгоценного топлива. По известным всем законам физики, в составе топливовоздушной смеси должно быть столько топлива, чтобы сгорел весь содержащийся в воздухе кислород. Еще раз напомню, что такая смесь для двигателя является оптимальной (стехиометрической) и состоит из 14,7 весовых частей воздуха и 1 весовой части бензина. Не секрет, что режимы работы двигателя разнообразна и изменчивы, а, следовательно, и состав смеси постоянно изменяется в определенной зависимости от многих факторов. Давайте рассмотрим: какие факторы влияют на состав смеси как, по какому принципу и алгоритму он определяется. Подачу воздуха в двигатель определяет водитель, нажимая педаль газа и тем самым открывая дроссельную заслонку. Подачу необходимого количества топлива к этому воздуху определяет и отрабатывает система управления двигателем (топливоподачей). Во многом от корректности работы этой системы зависит и расход топлива. Расчет количества необходимого топлива производится исходя из того же массового соотношения 14,7 : 1. Зная, что масса 1 литра воздуха при нормальных условиях составляет 1,225 грамма, нетрудно подсчитать массу необходимого воздуха — 0,0833 грамма. Казалось бы, что все просто. Но это при нормальных условиях: давление 102 кПа, температура 15 С и т.д. В реальности условия образования топливовоздушной смеси далеки от нормальных. Реализовать алгоритм впрыска нужного количества топлива не сложно. Надо определить массу воздуха, которую всосал двигатель. В большинстве систем управления двигателем эту функцию выполняет датчик массового расхода воздуха (ДМРВ). Современные ДМРВ достаточно точно определяют массу всасываемого воздуха. На основе этих показаний ЭБУ рассчитывает и реализует впрыск топлива через инжектора. При этом вносятся необходимые поправки, а погрешности компенсируются по «обратной связи» через показания датчика кислорода. ДМРВ не по-русски еще называют MAF (Mass Air Flow) sensor. Но есть еще и другие алгоритмы расчета состава топливовоздушной смеси. Многим владельцам а/м Тойота знаком МАР (Mass Air Pressure) sensor. Это датчик абсолютного давления (ДАД), а точнее – датчик разрежения во впускном коллекторе. Он выглядит, как небольшая прямоугольная коробочка, соединенная с впускным коллектором резиновой трубочкой. Если разобраться с алгоритмом расчета состава смеси по МАР-сенсору, то будет более ясной картина зависимости расхода топлива от нагрузки на двигатель. С этого места объясню подробнее, постарайтесь понять. При работе двигателя, за дроссельной заслонкой во впускном коллекторе создается немалое разрежение. Двигатель (насос) засасывает, а заслонка прикрывает поток воздуха. В определенный момент наступает равновесное состояние системы: обороты устанавливаются в зависимости от открытия дроссельного канала. При помощи диагностического сканера по показаниям МАР-сенсора можно увидеть величину разрежения во впускном коллекторе. Например, для 2-х литрового двигателя Тойоты при холостом ходе 750 об/мин разрежение ставит 30 кПа в то время, как атмосферное давление будет 102 кПа. При разрежении 30 кПа масса одного литра воздуха будет значительно меньше, чем при атмосферном давлении. Значит в составе топливовоздушной смеси и топлива в граммах на 1 литр будет тоже меньше при сохранении соотношения 14,7 : 1. На холостом ходу двигатель работает практически без нагрузки: разрежение во впускном коллекторе высокое, поэтому в составе смеси мало воздуха и топлива – режим экономичный. Поехали. Когда водитель нажимает на газ, приоткрывая дроссельную заслонку — препятствие для прохода воздуха в двигатель уменьшается. Поток воздуха устремляется за дроссельную заслонку и при этом разрежение во впускном коллекторе уменьшается. Масса не разреженного воздуха заметно больше, чем разреженного, и следовательно топлива надо дать больше, чтобы выдержать все то же соотношение 14,7 : 1. Расход топлива при таком режиме естественно возрастает. Но водитель приоткрыл заслоночку на определенную величину, обороты двигателя возросли, допустим, до 3000 об/мин и установились на этом значении, так как поток воздуха опять прикрыт. Разрежение во впускном коллекторе опять возрастает до 28 – 32 кПа. Масса разреженного воздуха меньше, топлива тоже меньше – опять устанавливается экономичный режим.

Мы подошли к пониманию того, что расход топлива зависит не только от числа оборотов, но и от разрежения во впускном коллекторе, то есть от нагрузки на двигатель. Рассмотрим это подробнее. В зависимости от дорожной обстановки по воле водителя изменяется режим работы двигателя: открывается-закрывается дроссельная заслонка, изменяется разрежение во впускном коллекторе, и соответственно количество бензина в единице объема топливовоздушной смеси. Если автомобиль стоит, двигатель работает, коробка в нейтральном положении и при этом резко «газануть», то двигатель раскрутится до высоких оборотов быстро, так как реальной нагрузки в данном случае нет, только преодоление сил трения. Но когда автомобиль движется с определенной скоростью, но водитель еще резко «дает газу», чтобы обогнать троллейбус, то двигатель набирает обороты не так интенсивно, как в предыдущем случае на холостом ходу. За все время этого набора оборотов (разгона) в составе топливовоздушной смеси будет большее массовое содержание топлива – режим обогащения при ускорении, естественно — не экономичный. Следующая ситуация: вы пытаетесь обогнать КАМАЗ на затяжном подъеме. При этом: «педаль в пол», а разогнаться на крутой подъем не так просто. Все-таки КАМАЗ удалось обогнать. Это был режим высокой или полной мощности: разрежение в коллекторе долгое время оставалось низким, так как заслонка была полностью открыта. При этом в составе смеси было высокое массовое содержание топлива – режим очень неэкономичный. Теперь мы подошли к более полному пониманию того, что есть нагрузка на двигатель. Это величина, зависящая от открытия дроссельной заслонки и оборотов двигателя в данный момент. Нагрузка на двигатель постоянно изменяется в зависимости от условий движения: разгоны, торможения, езда с горы и на гору, по ветру и против ветра, по трассе и по бездорожью, по городу и по деревне и т. д. Я думаю, что теперь Вы поняли мои рассуждения о взаимосвязи расхода топлива и нагрузки на двигатель в зависимости от режима и условий движения.

Для полноты раскрытия темы приведу еще несколько теоретических выкладок, касающихся гражданских автомобилей, так как про спортивные автомобили надо писать отдельную книгу; но это позже. Нагрузка на двигатель может быть рассчитана (очень сложные вычисления) или определена при ходовых испытаниях и на мощностном стенде. Выражается она обычно в процентах: так мой диагностический сканер показывает, что у Тойоты на холостом ходу нагрузка на двигатель составляет 20 – 30 %. Также нагрузку более конкретно выражают в цикловом расходе топлива: миллиграмм на такт или на цикл (4 такта — 2 оборота) для данного конкретного двигателя. Диагностический сканер on-line показывает: сколько миллиграммов топлива попадает в цилиндры двигателя за 1 цикл или такт. Во многих новых автомобилях на основе этих данных бортовой компьютер прямо на панели приборов показывает преобразованный расход топлива: мгновенный, средний, на 100 км пробега, до заправки и так далее – в литрах, галлонах, баррелях …,на километр, милю и т. п., запутаться можно. При расчете состава топливовоздушной смеси учитываются и такие немаловажные факторы, как температура двигателя и входящего воздуха, атмосферное давление (барокоррекция, особенно в горах), коэффициент наполнения цилиндров свежей смесью и другие. Про каждый из этих факторов можно написать отдельную статью, но я этого делать не буду, так как такие сведения есть в Интернете. Лучше я дам еще несколько практических советов. Вспомните автомобиль ВАЗ-2107. У него в комбинации приборов есть так называемый эконометр. Это обычный вакуумметр, соединенный с впускным коллектором резиновой трубочкой.

Стрелочный приборчик показывает разрежение по шкале с тремя секторами: - зеленый – разрежение высокое, режим экономичный,

- красный — разрежение низкое, режим не экономичный.

- желтый – разрежение очень высокое.

Переходной режим в момент закрытия дроссельной заслонки и сброса оборотов. Эконометр здорово помогал выбрать наиболее экономичный режим движения тем автолюбителям, которые знали: что и для чего показывает этот прибор. Можно и субъективно оценить нагрузку на двигатель. Многие опытные водители четко улавливают зависимость оборотов от открытия дроссельной заслонки и выбирают оптимальный режим движения в любой дорожной обстановке, умело работая педалью газа и переключая передачи. По своему опыту знаю, что все-таки большую часть времени (или пути) автомобильный двигатель работает в режиме экономичном или близком к нему. Пример неэкономичного режима движения — шоссейно-кольцевые гонки. Спорткары с ревом разгоняются на прямых участках и с визгом тормозов проходят повороты. Победа в гонке дорогого стоит и разговоры об экономии топлива (очень дорогого) в автоспорте неуместны. Также отмечу, что выбор режима движения зависит не только от дорожных условий, но и от пристрастий водителя: гонщик, лихач, профессионал, любитель, женщина и др.

В заключение сделаю такое немаловажное замечание: топливная экономичность – не самая главная характеристика современного автомобиля, так же, как мощность и максимальная скорость. Сейчас у автолюбителя хватает средств на качественное топливо, другие горюче-смазочные материалы и все остальное. При теперешнем ритме жизни человеку постоянно не хватает времени.

Сейчас самое ценное – это время.

Исходя из этого утверждения, главная характеристика современного автомобиля звучит так: чем меньше времени вы затрачиваете на ремонт и обслуживание любимого «железного коня», тем более надежным и преданным другом он вам приходится.

ban servis 2