Вопрос

Как уменьшить лобовое сопротивление двигателя

Этот вопрос — Вредно ли торможение двигателем? — напомнил мне о том, что я всегда хотел спросить.



Раньше у меня был «Приус». Когда «Приус» движется на низкой скорости по пологому спуску, двигатель часто самопроизвольно выключается, а в приводной двигатель не поступает электрический ток. Таким образом, приводной двигатель внутреннего сгорания также отключается.



Мой вопрос заключается в том, почему автопроизводители не могут внедрить эту технологию/механизм в негибридные автомобили с двигателями внутреннего сгорания.



Сейчас я езжу на автомобиле с механической коробкой передач. Когда мне нужно, чтобы машина двигалась на низкой скорости, я часто выжимаю сцепление, чтобы двигатель на холостом ходу не снижал скорость автомобиля. Я также стараюсь не разгоняться слишком быстро, чтобы реже отрывать ногу от педали и не давать двигателю снижать скорость автомобиля. Таким образом, я могу добиться расхода топлива в 45 миль на галлон, в то время как кто-то другой, управляющий таким же автомобилем в агрессивном стиле, получит только 38 миль на галлон.



Независимо от того, автоматическая у вас коробка передач или механическая, почему производители не могут/не хотят внедрить механизм автоматического отключения/включения трансмиссии в негибридные автомобили? Экономия топлива составляет 45 % по сравнению с 38 %. Почему автопроизводители не могут использовать этот механизм?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/3636/how-to-reduce-engine-drag

12 Комментариев

  1. Это попытка ответить на мой собственный вопрос. Это то, что я вижу, но это может быть неправдой. Я бы хотел, чтобы кто-нибудь подтвердил или опроверг это моё субъективное наблюдение.



    Я ехал по шоссе I-80 в Небраске. Относительно ровная местность с редкими возвышенностями. Идеально для гипермили. Ограничение скорости было 75 миль в час, но я ехал со скоростью 55 миль в час. А цены на бензин составляли 3,299 доллара.



    Но в Небраске мне удалось добиться расхода топлива всего в 40 миль на галлон. На самом деле не имело значения, ехал ли я со скоростью 40 или 60 миль в час. Расход топлива всё равно составлял 40 миль на галлон. Хотя при скорости 75 миль в час расход снижался до 30 миль на галлон.



    Кто-то сказал мне, что у Honda Civic/Accord тугая педаль газа. Когда вы нажимаете на педаль газа, она достигает точки сопротивления вашему давлению. После этого вам придётся нажимать сильнее, чтобы в двигатель поступало больше топлива.



    Вот мой эксперимент:

    Когда я нажимаю на педаль газа до упора, по звуку двигателя я могу определить, что он по-прежнему работает на холостом ходу с минимальным потреблением топлива.



    До недавней поездки на большое расстояние я старался выжимать сцепление, чтобы избежать сопротивления двигателя и ехать со скоростью 64 км/ч. Так я расходую 40–42 литра на 100 км.



    Однако на прошлой неделе я решил не выжимать сцепление, а ехать на 4-й передаче, вдавливая педаль газа до упора. С педалью газа Honda происходит что-то волшебное. После 300 миль, пройденных таким образом за последнюю неделю, в основном на скорости от 40 до 60 миль в час, я получаю 55 миль на галлон. И я не разгонялся до 60 миль в час, чтобы снизить скорость до 40 миль в час. Я ехал с постоянной скоростью, не превышающей разрешённую на данном участке дороги.



    Я расходую 55 миль на галлон, не прибегая к странным уловкам вроде движения к светофору со скоростью 5 миль в час. Я просто слежу за тем, чтобы не разгоняться слишком быстро, и держу дистанцию в 500 футов от впереди идущего автомобиля. Конечно, водители в Колорадо злились на меня, намеренно обгоняя с ревущим двигателем или сигналя, когда я ехал со скоростью 50 миль в час при ограничении в 45 миль в час. Мне сложно понять, почему они несутся к светофору со скоростью 40–50 миль в час, чтобы дождаться зелёного сигнала, хотя можно было бы ехать спокойно? На полуострове Пьюджет-Саунд так никто не поступает.



    Моя теория заключается в том, что точка сопротивления на педали газа Honda каким-то образом связана с освобождением сцепления, чтобы автомобиль мог двигаться накатом без нагрузки на двигатель на холостом ходу. Если это так, то Honda — гений.



    Если нет, то какое ещё может быть объяснение тому, что я расходую 55 миль на галлон, двигаясь со скоростью 40–60 миль в час без необходимости выжимать сцепление? Дело в том, что если бы я полностью убрал ногу с педали газа, сопротивление двигателя замедлило бы машину до 30 миль в час. Так что «липкая» педаль газа в Honda — это блестящая инженерная разработка, которую я не понимаю. И моя машина даже не гибридная.



    Возможно, компания Honda уже сделала то, о чём я спрашивал в этом посте, а я об этом не знал.


  1. Когда я написал «4-я передача», я имел в виду «5-я передача». И да, это по-прежнему так: без особых усилий летом моя Honda может проехать 52 мили на галлон, если я не разгоняюсь быстрее 55 миль в час. И они не разрешают мне ехать по полосе для автомобилей с несколькими пассажирами, хотя я расходую меньше топлива, чем Prius.
  1. На длинной просёлочной дороге, идущей под уклон под углом 2–3 градуса со скоростью 64 км/ч, двигатель на холостом ходу на высшей передаче снижает скорость автомобиля до 48 км/ч. Если я разгонюсь до 64 км/ч, а затем отпущу сцепление, скорость останется на уровне 64 км/ч.
  1. Почему холостой ход снижает скорость (при правильном выборе передачи)? У меня старый побитый BMW 1986 года с пробегом 425 000 км (265 000 миль) на одометре, и он может уехать от меня на парковке на третьей передаче только на холостом ходу (без нажатия на педаль газа).
  1. Я думаю, что ваш вопрос может быть сформулирован неверно. Конечный результат, к которому вы стремитесь, — это возможность двигаться с определённой скоростью, расходуя при этом минимальное количество бензина, верно?



    Это вполне возможно в современных автомобилях с двигателем внутреннего сгорания. Для этого не нужно выключать и снова включать двигатель или выжимать сцепление, чтобы машина катилась на холостом ходу.



    Для этого нужно выбрать правильную передачу и подходящую частоту вращения двигателя. Не следует разгоняться до определённой скорости, а затем отпускать сцепление, чтобы машина снова замедлилась. На самом деле это менее эффективно.



    В вашем конкретном случае, когда дорога идёт под уклон, я думаю, что если вам нужна скорость холостого хода на высшей передаче более 48 км/ч, вам просто нужно увеличить обороты холостого хода двигателя, но это также повлияет на расход топлива.



    Наконец, если вашей конечной целью является экономия топлива, прочтите этот вопрос, в котором подробно рассматривается эта тема.


  1. Это будет зависеть от обстоятельств.



    В автоматических коробках передач дело обстоит примерно так. Двигатель не соединён напрямую с трансмиссией, и они «едут накатом» немного дольше, чем механические коробки передач, оставленные на передаче. Если только они не находятся в режиме спуска, при котором гидротрансформатор заблокирован и работает аналогично механической коробке передач.



    Я считаю, что одно из преимуществ механической коробки передач заключается в том, что выбор остаётся за мной. Это во многом зависит от ситуации. Иногда я просто хочу сэкономить на тормозах и бензине и позволяю двигателю тормозить на длинном красном светофоре. В противном случае я могу перевести машину в нейтральное положение и ехать накатом, потому что знаю, что скоро загорится зелёный. Если бы машина при любой возможности переходила в нейтральное положение, это не всегда было бы самым эффективным решением. Например, если бы я знал, что мне нужно остановиться, торможение двигателем позволило бы сэкономить топливо, в то время как выключение передачи при нейтральном положении привело бы к перерасходу топлива (если только двигатель не заглушен).



    Кстати, есть автомобили с механической коробкой передач, которые автоматически отключаются, когда машина останавливается и коробка передач находится в нейтральном положении. При первом нажатии на педаль сцепления машина быстро заводится снова. По-моему, так происходит в BMW 118d.



    С технической точки зрения мне это не нравится. Запуск двигателя — одна из самых сложных задач для него. Чтобы снизить нагрузку, можно установить какой-нибудь резервуар для поддержания давления масла. Насколько мне известно, в упомянутом мной BMW он может быть.


  1. Ваше утверждение неверно. Я еду вниз по склону с небольшим уклоном в 2 градуса. Моя Honda Civic едет со скоростью 64 км/ч на высшей (4-й) передаче. Я убираю ногу с педали газа, и двигатель на холостом ходу снижает скорость до 48 км/ч. Я нажимаю на сцепление, чтобы его отпустить, и машина постепенно разгоняется до 64 км/ч. Разве это не называется сопротивлением двигателя, когда машина замедляется из-за двигателя на холостом ходу?
  1. Выключение и включение двигателя всегда будет максимально эффективным, если вы не используете стартер для повторного запуска двигателя (например, если выжимаете сцепление, чтобы перезапустить двигатель). Только так можно добиться нулевого «сопротивления двигателя» и нулевого расхода топлива одновременно. Я измерил расход топлива до 52 миль на галлон на автомобиле, который «обычно» расходует около 38 миль на галлон при использовании этого метода в условиях умеренно холмистой местности.
  1. То, о чём вы говорите, — это так называемая технология «старт-стоп». Она гораздо более распространена в Европе и Азии, чем в США. В таких условиях повторный запуск двигателя не является чем-то плохим, потому что двигатель остаётся тёплым, а масло сохраняет свои смазывающие свойства. Запуск двигателя в холодном состоянии является наиболее напряжённым. Что касается простоты использования, то технология «старт-стоп» с механической коробкой передач кажется гораздо более интуитивной (где вы делаете то, что делаете всегда, — останавливаетесь и переключаетесь на нейтральную передачу), чем с автоматической.
  1. В случае с Prius, если вы уберёте ногу с педали, вступит в силу магнитное торможение. Однако если вы слегка надавите на педаль, чтобы поддерживать крейсерскую скорость, вы сможете добиться состояния, при котором не будет ни подачи электричества на двигатели, ни работы двигателя внутреннего сгорания. Поэтому возникает вопрос: почему автопроизводители не внедряют эту технологию в негибридные автомобили?
  1. Если ваш автомобиль не может поддерживать постоянную скорость при легком нажатии на педаль газа, значит, вы выбрали неправильную передачу. Когда вы полностью убираете ногу с педали, автомобиль замедляется за счет торможения двигателем. Если бы автомобиль автоматически отключал двигатель, вы бы лишились возможности тормозить двигателем! На самом деле в некоторых юрисдикциях запрещено ездить с выключенной передачей (или с выжатым сцеплением), так как считается, что вы не полностью контролируете транспортное средство
  1. Во-первых, помните, что при отпущенной педали газа двигатель не работает на холостом ходу, а система впрыска полностью перекрывает подачу топлива (если, конечно, уклон не настолько велик, чтобы двигатель мог работать на холостом ходу и тащить за собой машину. Но если я могу разогнаться до 32 км/ч на третьей передаче на ровной дороге, то почему бы не разогнаться до 50 км/ч на пятой передаче на спуске?). Во-вторых, при выключенном двигателе (то есть при отсутствии торможения двигателем) транспортное средство должно бесконечно ускоряться (пусть и медленно), а не просто поддерживать скорость (теоретически до тех пор, пока аэродинамическое сопротивление не нейтрализует воздействие силы тяжести — я испытал этот эффект, когда катался на горных лыжах на высокой скорости).
Вы уже ответили на этот вопрос