Снижает ли расход топлива повышенная нагрузка на электронные устройства в автомобиле?

Всегда ли генератор оказывает одинаковое механическое воздействие на двигатель или оно меняется в зависимости от требований к зарядке аккумулятора?

Зависит от ситуации. Будь то генератор переменного тока, ручной фонарик или генератор мощностью в мегаватты, который используется на электростанциях, количество электрической энергии, получаемой на выходе, зависит от количества механической энергии, получаемой на входном валу (на самом деле примерно на 2–10 % больше, чтобы компенсировать потери при преобразовании). Когда вы отключаете все нагрузки от генератора переменного тока, количество механической энергии, получаемой от двигателя, падает почти до нуля (почти, потому что некоторые потери постоянны, например, из-за приводного ремня, подшипников и т. д.).

Если вы отправляетесь в поход и подключаете к аккумулятору автомобиля 12-вольтовый кулер, ноутбук для просмотра фильмов, 5 телефонов для всей семьи и т. д., то одним из последствий этого будет повышенная нагрузка на генератор.

Да, именно так. Если не учитывать потери, то при подключении электрического кулера мощностью 100 Вт на колёса будет подаваться на 100 Вт меньше. (Если предположить, что КПД генератора такой же, как и КПД всей силовой установки.)

Или это никак не повлияет на экономию топлива?

Это повлияет на расход топлива, но это можно легко скрыть. Даже нагрузка в 100 Вт не так заметна по сравнению с двигателем даже средней мощности, который может выдавать 40–80 кВт. 100 Вт, снятые с розетки, — это примерно на 100 Вт меньше на колёсах. Во время движения ваша скорость немного снизится. Теперь может произойти одно из двух: либо вы ничего не заметите, и общий расход топлива не изменится из-за более медленной езды. Либо вы (или круиз-контроль) заметите это и будете сильнее нажимать на педаль газа, чтобы поддерживать скорость за счёт повышенного расхода топлива. А если учесть, что кондиционер в автомобиле — это ещё одна механическая нагрузка на двигатель, которая потребляет мощность в несколько киловатт, то несколько сотен ватт могут легко остаться незамеченными.

Это очень простая математика: согласно закону сохранения энергии, энергия не может быть ни создана, ни уничтожена. Обе части уравнения должны быть равны, поэтому мощность двигателя = мощность на выходе + мощность генератора (+ мощность кондиционера).

Может ли вообще существовать генератор, который всегда вырабатывает одинаковую мощность? Конечно, может. Но эта энергия, если она не преобразуется в электричество, должна куда-то уходить куда-то, то есть обычно она теряется в виде тепла. Таким образом, наше гипотетическое устройство будет сильно нагреваться без нагрузки и значительно меньше — при максимальной нагрузке. Генератор мощностью 1 кВт не нагревается так сильно, как обогреватель мощностью 1 кВт, когда работает на холостом ходу, а значит, он не теряет так много энергии. А когда энергия не передаётся (например, в виде электричества) и не расходуется в виде тепла, это может означать только одно: её изначально там не было.

Как уже было сказано, нагрузка на генератор приводит к нагрузке на двигатель и, следовательно, к дополнительным затратам топлива.
В моей машине я отчётливо вижу падение оборотов примерно на 50 при включении фар, вентилятора (на максимум) или обогрева заднего стекла, когда машина работает на холостом ходу в нейтральном положении.

Система управления двигателем компенсирует падение мощности в течение секунды, впрыскивая немного больше топлива.

Давайте посмотрим на ваши устройства:

• Кулер — в зависимости от модели постоянно потребляет 5 А, а может быть, и 10 А при напряжении 12 В, то есть 60–120 Вт


• Ноутбук — возможно, 20–25 Вт для просмотра видео без зарядки, но при высокой нагрузке и зарядке может потреблять до 100 Вт и более


• Телефон — потребляет до 2 А при 5 В, то есть 10 Вт, но только до тех пор, пока аккумулятор не будет полностью заряжен. Зарядка занимает больше времени, когда телефон потребляет меньше тока, а когда аккумулятор полностью заряжен, ток почти не потребляется.

Итак, предположим, что нагрузка составляет около 200 Вт.

Мощность, необходимая для поддержания скорости, во многом зависит от автомобиля, особенно от его размера и аэродинамических характеристик.
Для примера: я обнаружил, что для поддержания скорости 50 км/ч (31 миля в час) требуется 5000 Вт, а для поддержания скорости 100 км/ч (61 миля в час) — 16 000 Вт для спортивного автомобиля с обтекаемым кузовом. Думаю, для обычного автомобиля для кемпинга потребуется в два раза больше мощности.
Для этого автомобиля ваши электронные устройства увеличивают нагрузку на двигатель на 4 % при скорости 50 км/ч или на 1,25 % при скорости 100 км/ч, что не так уж много.

Или другой подход: если полностью загруженный автомобиль весит 2000 кг, то энергии, необходимой для его разгона до 50 км/ч, хватило бы для питания ваших устройств в течение 16 минут. А вместо разгона с 0 до 100 км/ч вы могли бы питать устройства в течение 64 минут.

Это лишь приблизительная оценка. Я не учитывал потери (трансмиссия отбирает до 20 % мощности двигателя!) и экономию топлива.

краткое содержание: Использование всех этих устройств создаст дополнительную нагрузку на двигатель и увеличит расход топлива, но по сравнению с мощностью, необходимой для движения автомобиля, это будет едва заметно.

Сопротивление генератора переменного тока в двигателе зависит от электрической нагрузки на генератор. Таким образом, да, при увеличении электрической нагрузки генератор потребляет больше энергии от двигателя, и расход топлива снижается.

Если не считать охладителя, ваша гипотетическая нагрузка довольно мала, поэтому вы можете не заметить снижения экономии топлива, но оно будет.

Вы также снизите экономию топлива, если будете открывать окна на скорости, допускать снижение давления в шинах, перевозить в машине лишние вещи, включать фары в дождь и т. д.

Некоторые люди ошибочно полагают, что автомобильные генераторы похожи на старые динамо-машины, которые крепятся к шине вашего (старого) велосипеда.



Сила сопротивления этой штуки не меняется, независимо от того, включаете вы подключённую к ней лампу или нет. Согласно этому распространённому заблуждению, вы тратите энергию генератора впустую, если не используете её. В автомобилях и велосипедах всё устроено иначе. (Извините, я голландец, так что велосипеды — это любовь, велосипеды — это жизнь)

Генератор автомобиля можно сравнить с двигателем и сцеплением. При каждом обороте вы можете регулировать давление на сцепление, чтобы передавать на колёса больше или меньше мощности. То же самое и с генератором. Чем сильнее вы напрягаете «магнит» в генераторе, который приводится в движение двигателем, тем больше сопротивление генератора и тем больше энергии вы вырабатываете. Вы можете убедиться в этом сами: если провернуть генератор вручную, когда он отключен, то практически не почувствуете сопротивления, кроме трения в подшипниках.

Так что да, чем больше электрическая нагрузка, тем больше топлива расходуется. Полностью нагруженный генератор может потреблять 100 ампер (что в сумме даёт ~1,3 кВт), если вы без ума от своего радио. Это примерно 10 % от общей нагрузки на двигатель при скорости 100 км/ч. Однако большинство людей не заезжают так далеко. Ваши фары и зарядка для ноутбука не сильно повлияют на расход топлива.

Кстати, установка аккумулятора большей ёмкости в ваш автомобиль не даст долгосрочного эффекта. Если генератор не справляется с потребляемым током, вы будете медленно разряжать аккумулятор и в конце концов выведите его из строя. Аккумулятор нужен только для того, чтобы вы могли завести двигатель. Теоретически вы можете отключить его, как только двигатель заведётся.