czwartek 22 sierpnia '19 czwartek 22 sierpnia '19

Jak jeździć oszczędniej

Od kilku lat są popularyzowane zasady tzw. Eco Drivingu. Pozwalają zmniejszyć zużycie paliwa o 10 do 20% (zależnie od początkowych przyzwyczajeń kierowcy). Silnik emituje też mniej składników szkodliwych spalin. Sceptycy twierdzą, że „ekologiczni” kierowcy są zawalidrogami. Niektórzy mogą być, ale stosując ze zrozumieniem zasady Eco Drivingu, jeździ się dynamicznie, płynnie i bezpiecznie. Poznajmy źródła możliwych oszczędności, aby mieć argumenty w rozmowie z klientami skarżącymi się na wysokie zużycie paliwa.

Obciążenie i prędkość obrotowa silnika a zużycie paliwa
Podstawą dla wyjaśnienia źródła oszczędności, jest charakterystyka uniwersalna silnika ZI. Każda z jej linii 2 (rys.1) informuje, przy jakich wartościach prędkości obrotowej silnika i średniego ciśnienia efektywnego pe (od jego wartości zależy wartość momentu obrotowego) silnik pracuje przy stałym jednostkowym zużyciu paliwa (ilość gramów paliwa, potrzebna, aby silnik pracował z mocą 1 kW przez jedną godzinę). Na charakterystyce (rys.1) przyjęto, że najniższe jednostkowe zużycie paliwa jest równe 100%.

czesci24

Rys.1 Przykład uniwersalnej charakterystyki silnika ZI. Wynikają z niej zasady ekonomicznej i mniej obciążającej środowisko naturalne techniki jazdy. (Źródło: Bosch)

Aby samochód się poruszał, należy dostarczyć na koła napędowe określoną wartość momentu obrotowego (dzięki niej powstaje siła napędowa na kołach) przy określonej prędkości obrotowej kół (zależy od prędkości jazdy). Iloczyn tego momentu obrotowego i prędkości obrotowej kół napędowych, to tzw. moc napędowa „na kołach pojazdu”. Tę samą wartość mocy napędowej (linia 1, rys.1), konieczną do np. utrzymania stałej prędkości jazdy, można uzyskać przy różnych wartościach: prędkości obrotowej silnika, średniego ciśnienia efektywnego oraz jednostkowego zużycia paliwa. Warto wybrać takie wartości momentu obrotowego i prędkości obrotowej, aby jednostkowe zużycie paliwa było jak najmniejsze.

Przykład. Praca silnika przy wyższej prędkości obrotowej silnika (nA) i mniejszej wartości średniego ciśnienia efektywnego (peA) cechuje się jednostkowym zużyciem paliwa o wartości 125% (pkt.A, rys.1). Praca silnika przy niższej prędkości obrotowej silnika (nB), ale przy wyższej wartości średniego ciśnienia efektywnego (peB), cechuje się jednostkowym zużyciem paliwa o wartości 105% (pkt.B, rys.1), ponieważ podczas procesu spalania przy wyższych ciśnieniach, paliwo spalane jest bardziej efektywnie. W praktyce, jazda na 5 biegu (punkt B, rys.1) zamiast na 3 biegu (punkt A) obniża zużycie paliwa o 20%.

Użyteczny niski zakres prędkości obrotowej silnika

Z punktu widzenia oszczędnej i ekologicznej jazdy samochodu, użyteczny niski zakres prędkości obrotowej silnika, to taki:

· który leży w najbardziej ekonomicznym zakresie charakterystyki silnika (okolice punktu B, rys.1), powyżej bezpiecznej dla danego silnika wartości prędkości obrotowej;

· w którym wartości momentu obrotowego silnika zapewniają pojazdowi akceptowalne przyspieszenia – musi się on sprawnie poruszać.

Jazda przy niskich prędkościach obrotowych silnika, budzi wątpliwości u fachowców, szczególnie tych pamiętających Polskie Fiaty 125P i Polonezy. W tych samochodach, taka technika jazdy gwarantowała przyspieszoną naprawę wału korbowego i panewek.

Wyższe ciśnienia w komorach spalania powodują, że łożyska wału korbowego są obciążone większymi siłami (szczególnie korbowodowe). Jednocześnie niższa prędkość obrotowa silnika utrudnia utrzymanie filmu olejowego, który rozdziela powierzchnie czopa i panewek. Ich zetknięcie powoduje wystąpienie tarcia mieszanego lub suchego, które szybko niszczy współpracujące powierzchnie.

We współczesnych silnikach ryzyko opisanego uszkodzenia jest znacznie mniejsze. Są one konstrukcyjnie przystosowane do pracy z niskimi prędkościami obrotowymi. Współczesne oleje silnikowe, przeważnie syntetyczne, o bardziej stabilnej lepkości, zapewniają warunki tarcia płynnego (współpracujące części rozdziela film olejowy) również przy małych prędkościach obrotowych i dużych obciążeniach łożysk ślizgowych. Współczesnym silnikom nie szkodzi praca z niskimi prędkościami obrotowymi, jeśli nie jest ona niższa od wartości bezpiecznej dla danego silnika.

Bezpieczna wartość prędkości obrotowej, to taka, poniżej której są wyczuwalne drgania układu napędowego samochodu, powodowane zmianami wartości momentu obrotowego silnika. Wartość momentu obrotowego silnika nie jest stała (linia 1, rys.2a). Silnik czterosuwowy, tylko podczas suwu pracy generuje moment obrotowy, który napędza samochód. Jego część jest magazynowana w kole zamachowym i poruszających się częściach silnika – jest ona wykorzystywana do sprężenia mieszanki (silnik ZI) lub powietrza (silnik ZS). Rzeczywista wartość momentu obrotowego silnika ulega pulsacjom (linie 2, rys.2a i b), większym w silniku o 4 cylindrach (rys.2a) i mniejszym w silniku o 6 cylindrach (rys.2b).

RYS_02

Rys.2 Linie na wykresach przedstawiają: 1 - teoretyczna stała wartość momentu obrotowego (rys. a i b); 2 - przykładowe pulsacje momentu obrotowego silnika o 4 cylindrach (rys.a); 3 - przykładowe pulsacje momentu obrotowego silnika o 6 cylindrach (rys.b).

Wyczuwalne drgania w układzie napędowym obciążają dodatkowo układ napędowy i stwarzają ryzyko przerwania filmu olejowego pomiędzy współpracującymi elementami silnika i układu napędowego. Silniki o większej liczbie cylindrów, można eksploatować przy niższych zakresach prędkości obrotowych niż silniki o mniejszej liczbie cylindrów.

Użyteczny niski zakres prędkości obrotowej silnika, najlepiej określić na drodze próby. Wartość maksymalnego momentu obrotowego silnika niewiele nam powie. Bardziej pomocna jest charakterystyka momentu obrotowego silnika. Silnik o większej maksymalnej wartości momentu obrotowego, ale osiąganej przy wyższej prędkości obrotowej (2, rys.3), może mieć w niskim zakresie prędkości obrotowej małą wartość momentu obrotowego, niewystarczającą dla uzyskania akceptowalnych przyspieszeń. Silnik o mniejszej wartości maksymalnego momentu obrotowego, osiąganego przy niższej prędkości obrotowej silnika (1, rys.3), może osiągać w niskim zakresie prędkości obrotowej wyższe wartości momentu obrotowego, które zapewniają pojazdowi zadawalające przyspieszenie. Ciekawa i skłaniająca do wykorzystania niskich zakresów prędkości obrotowej jest konstrukcja silników TSI firmy VW (3, rys.3) – duża wartość momentu obrotowego, od niskich prędkości obrotowej, w szerokim ich zakresie.

Rys.3 Różne charakterystyki momentu obrotowego silnika - opis w tekście artykułu.

Rys.3 Różne charakterystyki momentu obrotowego silnika - opis w tekście artykułu.

Zasady oszczędnej jazdy

1. Zaraz po uruchomieniu silnika zaczynamy jazdę – nie nagrzewamy silnika na postoju.

2. Bieg nr 1 służy tylko do ruszania. Możemy na nim jechać tylko, gdy „pełzamy” w korku.

3. Gdy silnik jest nagrzany do temperatury pracy, przyspieszamy z pedałem gazu naciśniętym do ok. ¾ pełnego skoku. Zmieniamy bieg na wyższy przy możliwie niskiej prędkości obrotowej silnika, ale takiej by po zmianie biegu na wyższy (również z biegu 1 na 2), samochód przyspieszał, a nie dostawał chwilowej „zadyszki”, czyli „cierpiał” na brak nadwyżki momentu obrotowego w stosunku do oporów ruchu (utrzymujemy użyteczny niski zakres prędkości obrotowej silnika). Gdy silnik nie jest nagrzany do temperatury pracy, proponuję zmieniać biegi na wyższe, przy wyższych prędkościach obrotowych silnika – o ok. 300 do 500 obr/min.

4. Nie jeździmy na „luzie” – hamujemy jak najwięcej silnikiem.

5. Jeździmy płynnie, unikając zbędnych przyspieszeń i hamowań. Jeśli to możliwe unikamy zatrzymywania się, np. na światłach.

6. W samochodach z automatyczną skrzynią biegów, unikamy wykorzystania funkcji Kick Down.

7. Jadąc ze stałą prędkością, jedziemy z możliwie niską prędkością obrotową silnika – nie mogą wystąpić wyczuwalne drgania w układzie napędowym!

8. Unikamy jeżdżenia na krótkich trasach, gdy silnik jest nie nagrzany.

9. Usuwamy z samochodu zbędne obciążenie – rys.4.

10. Jeśli już nie używamy, zdejmujemy bagażnik dachowy – rys.5.

11. Przy większych prędkościach jazdy zamykamy okna (dachowe też).

12. Wyłączamy zbędne odbiorniki elektryczne np. ogrzewanie siedzeń.

13. W gorące dni, gdy wsiadamy do samochodu z klimatyzacją, wietrzymy najpierw wnętrze lub zaczynamy jazdę z otwartym oknem, nim włączymy klimatyzacje.

14. Unikamy silnego schładzania powietrza przez klimatyzację, np. z 30 do 18OC (jest to również niezdrowe).

15. Utrzymujemy prawidłowe ciśnienie powietrza w ogumieniu.

16. Przy zakupie opon, wybieramy te o obniżonych oporach toczenia.

17. Jeśli producent samochodu dopuszcza, stosujemy oleje silnikowe o klasach lepkości: 0W-30, 0W-40, 5W-30, 5W-40 lub 5W-50 (tzw. lekkobieżne).

Rys.4 Dla uzyskania przyspieszenia a samochodu, siła napędowa F1 musi pokonać opory toczenia samochodu oraz siłę bezwładności (rys.a). Zbędne obciążenie samochodu powoduje (rys.b), że dla uzyskania tej samej wartości przyspieszenia a, wymagana jest większa siła napędowa F2, dla pokonania większej siły bezwładności o wartość konieczną do przyspieszenia zbędnego obciążenia.

Rys.4 Dla uzyskania przyspieszenia a samochodu, siła napędowa F1 musi pokonać opory toczenia samochodu oraz siłę bezwładności (rys.a). Zbędne obciążenie samochodu powoduje (rys.b), że dla uzyskania tej samej wartości przyspieszenia a, wymagana jest większa siła napędowa F2, dla pokonania większej siły bezwładności o wartość konieczną do przyspieszenia zbędnego obciążenia.

Rys.5 Siła oporu aerodynamicznego samochodu zależy między innymi od wartości: współczynnika oporu aerodynamicznego cX nadwozia (a1) i od pola powierzchni czołowej samochodu (a2). Bagaż na dachu zwiększa wartości: współczynnika oporu aerodynamicznego (b1) i pola powierzchni czołowej samochodu (b2), a więc również siłę oporu aerodynamicznego.

Rys.5 Siła oporu aerodynamicznego samochodu zależy między innymi od wartości: współczynnika oporu aerodynamicznego cX nadwozia (a1) i od pola powierzchni czołowej samochodu (a2). Bagaż na dachu zwiększa wartości: współczynnika oporu aerodynamicznego (b1) i pola powierzchni czołowej samochodu (b2), a więc również siłę oporu aerodynamicznego.

Zawsze jednak bezpieczeństwo jazdy przed oszczędnością!

źródło: Jeździć oszczędniej mgr inż. Stefan Myszkowski – Wiadomości IC nr 30

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *