Значительная доля всех двигателей, в том числе и автомобильных, работает на углеводородных топливах. То есть используется энергия Земли. При горении выделяется энергия молекулярных связей. Считается, что запасы углеводородных топлив ограничены, и их использование наносит вред окружающей среде, дело экономии топлива является не только частным интересом финансовым, но и глобально планетарным.

На сегодняшний момент двигатели внутреннего сгорания являются самыми экономичными источниками энергии, их к.п.д. достигает 50 %. Общая мощность поршневых двигателей внутреннего сгорания составляет 80 – 85 % мощности всех энергоустановок мировой энергетики. На автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, в сельском хозяйстве, строительстве, средствах малой механизации, ряде других областей, поршневой ДВС как источник энергии не имеет альтернативы.

Топливная экономичность характеризуется удельным эффективным расходом топлива, то есть минимальными значениями отношения расхода топлива к произведенной полезной работе. В автомобиле вся полезная работа тратится на привод навесных агрегатов (генератора, насосов, компрессора), потери в передачах, ходовой части (сопротивление качению колес и сопротивление амортизирующих элементов), и сопротивление движению воздуха. В зависимости от режима использования автомобиля, соотношения этих затрат энергии сильно меняется. Например, при больших скоростях почти вся энергия расходуется на сопротивление воздуха, а на малых – на привод навесных агрегатов и нагрев шин.

Большая  часть энергии теряется в самом двигателе в виде не полностью сгоревшего топлива, тепловых и механических потерь.  Максимальный эффективный к.п.д. двигателя при использовании качественного топлива соответствует 70 – 80 % нагрузке. С использованием наддува диапазон минимальных значений удельного расхода топлива расширяется и соответствует 50 – 95 % номинальной мощности. Причем на других нагрузках удельный расход топлива может увеличиваться в разы.

То есть, прежде всего, для экономии топлива необходимо максимальное время двигаться стационарно на скоростях 80 – 110 км/ч, в зависимости от двигателя, привода и дороги (определяется расчетом или по мгновенным показаниям расходомера).

Вторым фактором экономичности самого двигателя является интенсивность переходных процессов. Это нестационарное движение с частыми разгонами и торможением. Качество сгорания топлива, прежде всего, определяется оптимальным соотношением количество топлива и окислителя (воздуха). Для бензиновых двигателей количество воздуха должно превышать соотношение стехиометрической смеси (14,7 : 1) на 10 – 15 %, а для дизельных в 2 – 2,5 раза.

Причины расхода топлива.

Всякий переходный процесс сопровождается временным нарушением оптимального соотношения топлива и окислителя. В результате, при разгоне топлива больше, чем окислителя и оно вылетает в трубу, а при торможении энергия переходит в нагрев тормозных дисков. Конечно, современные автомобили оснащены эффективными системами управления двигателем, которые настолько надежны и совершенны, что обеспечивают на всех режимах оптимальный расход топлива при высокой мощности и минимальной токсичности выхлопных газов, но это только минимизирует отрицательный эффект переходных процессов, удельный расход топлива все равно растет. Для таких режимов движения наиболее приемлемым считается средний разгон (не быстрый – выброс топлива в трубу и не медленный – увеличено время переходного процесса) и торможение двигателем.

Кроме того, качество сгорания определяется исправностью всех систем: топливоподачи, воздухоснабжения (в том числе работоспособность ЦПГ), зажигания и газовыпуска. Еще на полноту сгорания топлива влияют внешние условия: температура, давление и влажность воздуха. Снижение температуры воздуха хоть и приводит к увеличению плотности, но сопровождается снижением термического к.п.д. и ухудшением смесеобразования.

Снижение давления пропорционально снижению кислорода, а увеличение влажности требует затрат на парообразование. Все это увеличивает удельный расход топлива.

После вала отбора мощности часть энергии теряется в трансмиссии. Вначале это потери, вызываемые пробуксовкой в сцеплении. Во фрикционном сцеплении они, однако, незначительны, в то время как при использовании гидродинамических муфт и трансформаторов эти потери достигают довольно больших величин.

Потери в коробке передач зависят от того, какая передача включена. Потери ограничиваются расходом мощности на перемешивание масла в картере коробки передач при вращении промежуточного вала и на привод масляного насоса (если он соединен с коробкой передач). Потери зависят главным образом от общего числа зацеплений шестерен, через которые передается крутящий момент. Кроме этого, на потери влияют вязкость и температура масла, расстояние от шестерен до стенок картера коробки передач. Муфты синхронизаторов в отдельных случаях также могут являться причиной значительных потерь мощности.

У автоматических коробок передач потери возрастают. Главными источниками потерь при этом являются гидромуфты и гидротрансформаторы. Еще трансмиссия влияет на расход топлива режимом её использования. При равной скорости движение на пониженных передачах приводит к увеличению числа оборотов и снижению нагрузки на двигатель. И то и другое приводит к увеличению удельного расхода топлива.

Следующие потери энергии происходят в редукторе, ШРУС, ступичных подшипниках, колесах и т.д. Если автомобиль имеет независимую подвеску колес, то для передачи момента на ведущие колеса необходимы шарниры. В том случае, когда ведущими являются передние колеса, эти шарниры работают часто с большими угловыми перемещениями и служат причиной значительных потерь. Ведущие колеса установлены на подшипниках качения, в которых потери от трения очень незначительны. Весьма важной является правильная регулировка колесных тормозов. Если поверхности трения после торможения не отходят от барабана, то возникают большие потери, ведущие к перегреву и ухудшению функционирования тормозов. Потери на трение в шине необратимы, так как при деформации она нагревается и из нее выделяется теплота, которая рассе­ивается в окружающую среду. Все эти потери зависят как от состояния этих узлов, так и от состояния дороги.

fuel3 fuel5

Потери энергии на привод генератора зависят от электрической нагрузки (системы управления, освещение, вентиляторы, подогрев кресел, аудиосистемы и т.д.). Привод компрессора кондиционера так же требует затрат энергии.

Наконец, при движении основная работа совершается на преодоление сопротивления воздуха. Сопротивление воздуха пропорционально кубу скорости движения: при увеличении скорости в 2 раза, оно увеличивается в 8 раз. Тут удельный расход топлива зависит от аэродинамики автомобиля: лобовое сопротивление; трение воздуха о боковую поверхность автомобиля; сопротивление выступающих частей автомобиля;  завихрение воздушных струй за автомобилем, около колес и под кузовом; сопротивлением воздуха, проходящего через радиатор и подкапотное пространство.

Снижение расхода топлива.

Таким образом, для снижения расхода топлива при прочих вынужденных условиях необходимо поддерживать двигатель (менять свечи, масло и фильтры, обрабатывать по технологии «ATOMIUM»), агрегаты и ходовую часть автомобиля в исправном состоянии (менять масло и обрабатывать по технологии «ATOMIUM»), не прогревать двигатель более 5 минут и начинать двигаться медленно, при нестационарном режиме разгоняться средне и тормозить двигателем, при длительной стоянке в пробке выключать двигатель, проверять давление в шинах, следить за протектором колес, использовать качественное топливо и масло, избегать перегрузки автомобиля и использование багажника, на трассе двигаться с оптимальной скоростью.