Скорость движения автомобиля, обороты двигателя и нагрузка на мотор: что нужно знать

Скорость и обороты: экономия на топливе и ресурс двигателя

Итак, от водителей можно часто услышать, что как только автомобиль разгонится до 60 км/ч, можно включать, например, 5 передачу (если КПП 5-ступенчатая). В этом случае обороты упадут до 1900-2000 тыс. об/мин и в таком режиме расход топлива окажется минимальным. Другими словами, наиболее экономным вариантом является езда, когда включена самая высокая передача и скорость небольшая.

Если немного изучить теоретическую часть, разгон до определенной скорости потребует затрат энергии. Чем интенсивнее происходит разгон, тем больше энергии расходуется. После достижения постоянной скорости (крейсерской) расход топлива становится меньше, однако нужно учитывать, что автомобиль также преодолевает сопротивление воздуха.

Не вдаваясь в математические расчеты, увеличение скорости, например, с 50 км/ч до 100 км/час будет означать, что сопротивление воздуха увеличивается не в 2 раза, как многие могли бы подумать, а в целых 8 раз. То есть, чтобы поддерживать набранную скорость, потребуется израсходовать в 8 раз больше энергии. Именно на преодоление сопротивления воздуха затрачивается мощность двигателя.

Получается, чтобы поддерживать скорость около 50 км/ч, нужно около 30-35 л.с., тогда как при разгоне до 120-130 км/ч для преодоления сопротивления потокам воздуха нужно уже 80-90 «лошадок». К этому нужно добавить массу самого автомобиля, которая у каждого ТС разная, сделать поправку на дорожные условия и т.п.

Еще нужно помнить о том, что поршневые двигатели внутреннего сгорания демонстрируют наилучший КПД в зоне максимального крутящего момента, а не максимальных оборотов. Параллельно следует учитывать и то, что коробки передач тоже разные, имеют разные передаточные числа.

Становится понятно, что самый экономный режим действительно достигается тогда, когда автомобиль движется на высшей передаче с невысокой скоростью, однако оптимальная скорость движения на такой передаче для каждого автомобиля будет отличаться.

Еще одним важным моментом является, скажем так, целесообразность экономии горючего таким способом. В мануале многие производители автомобилей отдельно указывают, что на самые высокие передачи нужно переходить не на 50, а на 80 или даже 100 км/ч. Дело в том, что чем меньше обороты двигателя, тем сильнее падает расход, однако такая езда на низких оборотах и на высокой передаче может навредить двигателю.

Например, двигатель с рабочим объемом 2.0 литра на автомобиле весом около 2 тонн, который движется на высокой передаче со скоростью около 60 км\ч, будет работать на низких оборотах. При этом нагрузка на мотор будет очень большой. Дело в том, что давление масла при низких оборотах также низкое, то есть износ деталей и узлов силового агрегата максимальный.

Чтобы снизить нагрузку, нужно или добавить оборотов и увеличить скорость движения, или же перейти на более низкую передачу. Если же машина с таким же двигателем будет иметь вес, например, 1.3 тонны, нагрузка на ДВС будет меньше, чем в случае с двухтонным автомобилем, однако ускоренный износ двигателя все равно будет присутствовать.

Если суммировать полученную информацию, тогда становится понятно, что чем меньше обороты и выше передача, тем меньше и расход топлива. При этом езда на низких оборотах «убивает» двигатель. Получается весьма сомнительная экономия на топливе, которая в дальнейшем никак не перекрывает затраты на ремонт мотора.

Угловая скорость

Когда тело движется по окружности, то не все его точки движутся с одинаковой скоростью относительно оси вращения. Если взять лопасти обычного бытового вентилятора, которые вращаются вокруг вала, то точка расположенная ближе к валу имеет скорость вращения больше, чем отмеченная точка на краю лопасти. Это значит, у них разная линейная скорость вращения. В то же время угловая скорость у всех точек одинаковая.

Угловая скорость представляет собой изменение угла в единицу времени, а не расстояния. Обозначается буквой греческого алфавита – ω и имеет единицу измерения радиан в секунду (рад/с). Иными словами, угловая скорость – это вектор, привязанный к оси обращения предмета.

Формула для вычисления отношения между углом поворота и временным интервалом выглядит так:

ω = ∆ϕ/∆t,

где:

ω – угловая скорость (рад./с);
∆ϕ – изменение угла отклонения при повороте (рад.);
∆t – время, затраченное на отклонение (с).

Обозначение угловой скорости употребляется при изучении законов вращения. Оно употребляется при описании движения всех вращающихся тел.

Формула угловой скорости

Угловая скорость в конкретных случаях

На практике редко работают с величинами угловой скорости. Она нужна при конструкторских разработках вращающихся механизмов: редукторов, коробок передач и прочего.

Вычислить её, применяя формулу, можно. Для этого используют связь угловой скорости и частоты вращения.

ω = 2*π / Т = 2*π*ν,

где:

π – число, равное 3,14;
ν – частота вращения, (об./мин.).

В качестве примера могут быть рассмотрены угловая скорость и частота вращения колёсного диска при движении мотоблока. Часто необходимо уменьшить или увеличить скорость механизма. Для этого применяют устройство в виде редуктора, при помощи которого понижают скорость вращения колёс. При максимальной скорости движения 10 км/ч колесо делает около 60 об./мин. После перевода минут в секунды это значение равно 1 об./с. После подстановки данных в формулу получится результат:

ω = 2*π*ν = 2*3,14*1 = 6,28 рад./с.

К сведению. Снижение угловой скорости часто требуется для того, чтобы увеличить крутящий момент или тяговое усилие механизмов.

Шестерёнчатый уменьшитель хода для мотокультиватора

Как определить угловую скорость

Принцип определения угловой скорости зависит от того, как происходит движение по окружности. Если равномерно, то употребляется формула:

ω = 2*π*ν.

Если нет, то придётся высчитывать значения мгновенной или средней угловой скорости.

Величина, о которой идёт разговор, векторная, и при определении её направления используют правило Максвелла. В просторечии – правило буравчика. Вектор скорости имеет одинаковое направление с поступательным перемещением винта, имеющего правую резьбу.

Правило Максвелла для угловой скорости

Рассмотрим на примере, как определить угловую скорость, зная, что угол поворота диска радиусом 0,5 м меняется по закону ϕ = 6*t:

ω = ϕ / t = 6 * t / t = 6 с-1

Вектор ω меняется из-за поворота в пространстве оси вращения и при изменении значения модуля угловой скорости.

Так что же важнее и лучше?

Здесь сложно сказать одно выходит из другого. С одной стороны момент, позволит развивать вам быстро максимальную мощность, в примере с дизелем, но он не сможет крутиться до таких оборотов как бензин, а значит его максимальная мощность в пике будет ниже. Тут знаете, кому что нужно, может быть вы водитель коммерческого транспорта, и вам не нужна максимальная скорость но важна тяга «с низов». Или наоборот, вы любите турбо моторы, которые крутятся до 8000 – 9000 оборотов и выстреливают с места.

Лично мне нравятся новые бензиновые агрегаты, такие как скажем у МАЗДЫ, мотор Skyactiv которые сейчас устанавливаются на многие модели. Здесь увеличили степень сжатия, немного приблизили мотор к дизелю, но он остался бензиновым с высокими оборотами. Здесь есть и мощность и крутящий момент, золотая середина! Думаю за такими моторами будущее (если не брать гибриды и электромобили).

И запомните: — крутящий момент толкает машину вперед, а вот мощность это то, что этот момент производит. Так что покупаем лошадиные силы, а ездим на моменте!

Сейчас видео версия статьи, смотрим.

А сейчас голосование, что вы считаете важнее – крутящий момент или мощность двигателя.

НА этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ, подписывайтесь на канал в YOUTUBE.

(11 голосов, средний: 3,91 из 5)

«Мягкий» ограничитель оборотов

Можно утверждать, что «мягкий» ограничитель лучше для дорожных автомобилей, потому что он меньше нагружает различные компоненты трансмиссии, и, если его достигнуть, он будет удерживать обороты двигателя на заданном максимуме, без резкого отскока на сотню-другую оборотов вниз.

С другой стороны, «жесткий» ограничитель позволяет добраться до максимума до предела, не заходя за него. Одного оборота коленвала не хватит для перехода через критический показатель, что является предпочтительным вариантом для гоночных автомобилей.

«Мягкие» ограничители постепенно сокращают подачу топлива, замедляя и в конечном итоге останавливая ускорение двигателя.

Где это делать, чтобы не создать аварийную ситуацию

Если вы опытный водитель, который уверен в своих силах, можно попробовать проехать по трассе в такое время дня, когда поток машин минимален. Особенно можно пользоваться этим способом тем, кто не живет возле густонаселенного города, где трасса почти всегда забита.

Делать это нужно за городом и желательно на мало оживленных трассахПри этом нужно обязательно соблюдать правила дорожного движения, чтобы не создать аварийную ситуацию.

А вообще лучше «жарить» свою машину на специальных трассах, которые обычно находятся за чертой города. Есть в России и населенные пункты, внутри которых есть подобные участки дорог.

Обычно там находится небольшое количество машин, а значит, создать аварийную ситуацию трудно, только если вылететь в кювет. Ну и не стоит забывать, что обычно в таких местах учатся вождению новички, с этим тоже следует быть максимально аккуратным.

Очищать мотор при помощи езды на высоких оборотах можно в любом месте, где есть хорошая, желательно прямая дорога, и нет других машин. Найти такое место практически невозможно. Но если вы его знаете, то лучше варианта не придумать.

Под воздействием горячей температуры и высоких оборотов кусочки грязи начинают отлетать

Важно внимательно смотреть на дорогу и думать во время езды, правильно оценивая риски, а не лететь сломя голову

Движение на малых оборотах с ранним переключением

Зачастую инструктора автошкол и старые водители рекомендуют новичкам ездить «в натяг» – переходить на высшую передачу при достижении 1500–2000 об/мин коленчатого вала. Первые дают советы из соображений безопасности, вторые – по привычке, ведь раньше на машинах стояли низкооборотные моторы. Сейчас подобный режим годится разве что для дизеля, чей максимальный крутящий момент находится в более широком диапазоне оборотов, чем у бензинового двигателя.

Не все автомобили оборудованы тахометрами, поэтому малоопытным водителям при данном стиле езды стоит ориентироваться по скорости движения. Режим с ранним переключением выглядит так: 1-я передача – движение с места, переход на II – 10 км/ч, на III – 30 км/ч, IV – 40 км/ч, V – 50 км/ч.

Подобный алгоритм переключения – признак очень спокойного стиля вождения, дающий несомненное преимущество в безопасности. Минус – в повышении скорости износа деталей силового агрегата и вот почему:

Масляный насос достигает номинальной производительности начиная с 2500 об/мин. Нагрузка при 1500–1800 оборотах вызывает масляное голодание, особенно страдают шатунные подшипники скольжения (вкладыши) и компрессионные поршневые кольца.
Условия сжигания топливовоздушной смеси далеки от благоприятных. В камерах, на тарелках клапанов и днищах поршней усиленно откладывается нагар. В процессе работы эта сажа раскаляется и воспламеняет топливо без искры на свече зажигания (эффект детонации).
Если нужно резко увеличить обороты двигателя при езде с самых «низов», вы нажимаете на акселератор, но разгон остается вялым, пока мотор не достигнет своего крутящего момента. Но как только это происходит, вы включаете высшую передачу и частота вращения коленвала снова падает. Нагрузка большая, смазки недостаточно, помпа слабо перекачивает антифриз, отсюда возникает перегрев.
Вопреки распространенному мнению, экономия бензина в данном режиме отсутствует. При нажатии на педаль газа топливная смесь обогащается, но сгорает не полностью, значит, расходуется впустую.

Владельцам авто, оснащенных бортовым компьютером, легко убедиться в неэкономичности движения «в натяг». Достаточно включить на дисплее показ мгновенного расхода горючего.

Подобная манера езды усиленно изнашивает силовой агрегат, когда автомобиль эксплуатируется в тяжелых условиях – по грунтовым и проселочным дорогам, с полной загрузкой либо прицепом. Не стоит расслабляться и владельцам авто с мощными моторами объемом 3 л и более, способными резко ускоряться с «низов». Ведь для интенсивного смазывания трущихся деталей двигателя нужно держать минимум 2000 об/мин коленчатого вала.

Заливайте только качественное топливо

Еще один способ краткосрочно убить мотор машины – это использовать некачественное дешевое топливо, которого в нашей стране хватает. Если же вы не хотите, чтобы ваш двигатель быстро вышел из строя, не экономьте на топливе, заправляясь на сомнительных заправках или заливая более дешевое топливо, чем рекомендует автопроизводитель.

И давайте, наконец, посмотрим правде в глаза, развеяв миф о том, что весь бензин и дизельное топливо на всех АЗС в стране – с одних и тех же нефтяных заводов (как говорится, все из одной бочки). Конечно, это не так. Везде по качеству топливо разное. Причем разное качество даже на разных АЗС внутри одной крупной топливной сети. Все дело в том, что на разные АЗС топливо поступает от разных поставщиков или с разных заводов. Также на всех АЗС разное состояние баков, где хранится топливо. Это, естественно, зависит от периодичности их обслуживания и т. п.

Как правило, сетевые АЗС более тщательно подходят к этому вопросу и стараются своевременно чистить баки в хранилище. Также вероятность попадания контрафактного топлива на сетевые АЗС минимальна. Хотя бывает и такое. Но это редкость, чего не скажешь о несетевых заправках, особенно расположенных далеко от крупных городов, где контроль над качеством топлива минимальный. На таких АЗС качество топлива часто оставляет желать лучшего. Но что делать, если в вашей машине заканчивается топливо, а впереди нет сетевой нормальной АЗС? Нет, конечно, несетевая заправка еще не означает, что она отпускает некачественное топливо. Просто нарваться на контрафактный бензин или дизтопливо на таких АЗС проще.

Поэтому мы не будем вам советовать заправляться только на сетевых АЗС (где, как правило, топливо стоит немного дороже, хотя в последние годы не всегда). Мы просто посоветуем вам более тщательно выбирать заправку, читая отзывы в Интернете. Если вы сомневаетесь в качестве топлива на частной АЗС, но у вас нет выбора, то советуем заправить на этой заправке минимум, которого хватит, чтобы доехать до АЗС, где вы уверены, что топливо качественное.

Скорость и обороты: экономия на топливе и ресурс двигателя