Потери мощности двигателя автомобиля на трение

В ВВЕДЕНИИ мы рассмотрели «ЧТО ТАКОЕ» трение и какие существуют его разновидности — теперь поговорим о результатах действия трения на автомобили.

В Октябре 2014 года ведущие специалисты мира в области трибологии опубликовали доклад, озаглавленный «Global energy consumption due to friction in trucks and buses», что в переводе означает «Глобальные потери энергии в результате трения в автобусах и грузовиках» — согласно опубликованным данным, всемирный парк грузовиков и автобусов тратит только на преодоление сил трения порядка 180.000.000.000 (сто восемьдесят миллиардов !!!) литров топлива. Легковой автопарк также тратит сравнимое количество топлива на те же цели.

При расчете в учет принимались только потери на трение в двигателях и трансмиссии, а также шинах, вспомогательном оборудовании и тормозах.

Всемирный парк грузовиков и автобусов тратит только на преодоление сил трения порядка 180.000.000.000 (сто восемьдесят миллиардов) литров топлива !!!

Согласитесь — в глобальном масштабе это просто гигантская цифра ! Но как это отражается на каждом отдельном автомобиле, а точнее на автомобиле нашего читателя ?

В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) энергия образуется за счет сжигания топлива — если принять энергию сгоревшего топлива за 100 %, то картина потерь энергии в общем может быть выражена следующим образом:

Как следует из данной иллюстрации, порядка 30% энергии улетучивается в атмосферу с выхлопными газами, еще около 30% вылетает туда же (в атмосферу) через систему охлаждения двигателя — это так называемые тепловые потери, и только оставшиеся 40% энергии превращаются в механическую энергию, которая в свою очередь вся (!) расходуется на преодоление трения: на внутреннее трение агрегатов автомобиля приходится около 15%, на трение движения (корпуса автомобиля о воздух и шин о дорогу) — примерно 25%.

Вся энергия, вся мощность, генерируемая двигателем автомобиля, расходуется на тепловые потери и на преодоление трения ! Часть этого трения возникает в процессе движения автомобиля — трение шин о дорогу и корпуса автомобиля о воздух — то есть расходуется с какой-никакой пользой для водителя, однако большая часть, около 40%, уходит на бесполезное и даже вредное внутреннее трение в двигателе и трансмиссии.

Кстати, для повышения личного уровня образованности нелишним будет запомнить несколько терминов и понятий, связанных с мощностью — существует несколько видов мощности:

• тепловая мощность — характеризует количество теплоты, которое выделяется при сгорании топлива в цилиндрах;
• индикаторная (механическая) мощность = тепловая мощность — тепловые потери: это энергия расширяющихся газов, которая превращается в механическое движение поршней двигателя;
• эффективная мощность = индикаторная — потери на трение: это та мощность, которую можно снять с коленчатого вала двигателя и которая через трансмиссию (в которой также происходят потери энергии на трение !) передается на колеса.

Таким образом, эффективная мощность Вашего автомобиля — это всего 25% от общей тепловой мощности !!!

1. Вы обратили внимание на диаграмме, что, что потери мощности на внутреннее трение (в основном в двигателе и трансмиссии) составляют 15% ???
2. Вы понимаете, что эти «всего 15%» потерь на самом деле равны целым 60% (!!!) от эффективной мощности ???

Если Вы ответили утвердительно на эти два вопроса, тогда Вы несомненно догадались, что для повышения эффективной мощности двигателя (при одновременном повышении экономичности) было бы полезно уменьшить потери на внутреннее трение агрегатов — и Вы таки ДА правы ( © Одесса) !

И мы с Вами не одни такие умные: снижение потерь на трение — одна из важнейших задач, решаемых инженерами и технологами всего мира !!!

Для уменьшения потерь на трение в двигателе и трансмиссии, применяются следующие технологические приемы:

1. на стадии конструирования и производства:

• подбор специальных материалов со сниженными коэффициентами взаимного трения;
• модификация поверхностей трения, такая как полировка и хонингование;
• применение специальных антифрикционных покрытий трущихся поверхностей, таких как тефлон, графит …

2. на стадии эксплуатации — применение смазочных материалов (масел и смазок).

Применение вышеупомянутых технологий теоретически позволяет существенно уменьшить потери энергии на трение в самых современных двигателях и трансмиссиях, тем самым на 15-18% (!!!) повышая эффективную мощность и топливную экономичность, но …

… но в процессе эксплуатации происходит естественный износ, в результате которого нанесенные покрытия стираются, обработка поверхности нарушается, а масло … масло, которое по идее должно уменьшать трение и износ часто действует совсем наоборот, ускоряя процесс износа покрытий и поверхностей !!!

В результате эффективная мощность и топливная экономичность двигателя существенно ухудшаются уже за первые десятки тысяч километров пробега, причем водитель часто может этого даже и не заметить — ведь ухудшение происходит постепенно.

Что же можно предпринять ???

Как уже было сказано, антифрикционные покрытия стираются, а поверхности изнашиваются — следовательно для сохранения эффективности работы двигателя и трансмиссии покрытие нужно возобновлять, а структуру поверхности восстанавливать и/или защищать от износа.

Легко сказать — но как это сделать ???

Самое очевидное решение — периодически разбирать агрегаты и обрабатывать детали, либо менять их на новые. Очевидно — но невероятно, потому что слишком дорого.

Другое возможное решение — делать защитное антифрикционное покрытие восстанавливающимся, возобновляющимся, как у живых организмов.

Фантастика ???

На самом деле все гораздо проще !!!

Читайте в следующей части …