На что расходуется мощность двигателя современного автомобиля

(считается что именно выше такой скорости среднестатистический водитель не сможет справиться с управлением). А если говорить о современной chevrolet lacetti 1,4 и ВАЗ 21053?! Несмотря на то что "пятерка" имеет на 100 куб.см . объем двигателя больше задекларированная мощность у нее меньше, 73 против 94. Однако на прямой - "газ в пол" - машины едут одинаково. Проверено! В чем секрет?

Что бы разобраться окунемся в теорию о том, на что тратится мощность двигателя. А тут одни сопротивления, сопротивления и сопротивления. Начиная от явных сопротивлений воздуху, который и сам не прост, есть сопротивление в трансмиссии, сопротивления качению колес, даже сопротивления амортизирующих элементов. И на все это тратится мощность двигателя. В идеальных условиях для движения автомобиля без изменения скорости к нему вообще не нужно прикладывать силу и соответственно мощность.
Мощность современного автомобиля расходуется на:
1) Аэродинамическое сопротивление воздушной среды движению автомобиля вызывается следующими составляющими:
а) лобовым сопротивлением, обусловленным разностью давления воздуха спереди и сзади движущегося автомобиля;
б) трением воздуха о боковую поверхность автомобиля;
в)сопротивлением, создаваемым выступающими частями автомобиля (крыльями, зеркалами, номерными знаками и т.д.);
г) затратой мощности на завихрение воздушных струй за автомобилем, около колес и под кузовом;
д) сопротивлением воздуха, проходящего через радиатор и подкапотное пространство.
Причем нужно отметить, что данная характеристика имеет не линейную зависимость от скорости автомобиля, а от кубической. Т.е. если принять, что для движения автомобиля со скоростью 100 км/ч ему необходимо 100 л.с. (для простоты и наглядности расчетов), то для движения со скоростью 200 км/ч ему нужно будет уже 800 л.с.! И это при прочих равных , без учета ветра, который может прибавить до 50 км/ч к скорости движения автомобиля относительно воздушной среды.
2) Сопротивление качению колес, которое выражается в затратах энергии на деформацию шин и дороги. На ровных цементобетонных и асфальтобетонных покрытиях основным фактором, определяющим сопротивление качению, является обжатие шин. На менее ровных покрытиях (щебеночных, гравийных, булыжных мостовых) добавляется сопротивление, связанное с наездом колес на неровности покрытия. На грунтовых дорогах с мягкой поверхностью сопротивление создается затратой усилий на деформирование шины и грунта при образовании колеи. Для снижения данных показателей используют низкопрофильную резину.

При движении автомобиля по дорогам с твердыми покрытиями сопротивление качению прямо пропорционально давлению на дорогу т.е. от массы автомобиля.
3) Сопротивление на создание движения. По-другому - на преодоление сопротивления трансмиссии. Несмотря на все ухищрения инженеров на данном сопротивлении теряется до 5% мощности.
Современные автомобили по всем вышеописанным сопротивлениям имеют лучшие показатели чем машины, спроектированные 10 лет назад, но они имеют еще дополнительные устройства и системы, на работу которых и тратят мощность. Львиная доля вырабатываемой энергии тратится на работу систем безопасности (АБС, ЕСП, и др.) и на систем комфорта (ГУР, ЭУР, Кондиционер, Климат контроль и др). В современных двигателях генератор вырабатывает в 2, а то и в три раза больше энергии, чем те, что приводили в движение машины 10 лет назад. Именно сопутствующие системы, даже отключенные, "пожирают" ту энергию, которая не позволяет Лацетти 1,4 обогнать "Пятерку".
Но все же не дает ответа на вопрос, зачем современной машине такая мощность?!.
Помимо потерь мощности на сопротивления есть еще и принцип самого ДВС и системы вращения колес. Классическая схема мотор-коробка переключения передач - трансмиссия - колеса имеет два слабых звена. Первое это мотор. Мотор выдает максимальную мощность не во всем диапазоне оборотов. Пик максимальной мощности приходится на узкий диапазон, как правило, в пределах 500 об/мин, тогда как работает он от 600 до 5500 (типичные двигатели). Кроме диапазона в 500 об/мин двигатель работает не с максимальной отдачей. Т.е. максимально эффективными оборотами являются 10% оборотов. Всего же эффективными является диапазон от 1500 до 5000 об/мин (65% выдаваемых оборотов). Эти 65 % благодаря коробке и главной передачи используют для вращения колес с частотой оборотов от 0 до 2000. Имея столь разные изменения оборотов и используя классическую коробку передач с постоянными передаточными числами невозможно обеспечить постоянную работу двигателя с максимальной мощностью.

Обычные ДВС строятся с запасом мощности для интенсивного разгона, обгона, движения на подъем и тяжелых условий движения автомобиля, что используется в 10-15% случаях. ДВС имеет КПД 24% только в одном оптимальном режиме оборотов и нагрузки. На малонагруженных режимах, в условиях города и т.д., КПД ДВС уменьшается до 18-14-10-8%, а содержание СО и расход топлива увеличиваются почти вдвое. Таким образом двигатели делают мощными только ради того что бы быстрее разгонять машину до скорости на которой работа двигателя будет оптимальной.

Добавление потребителей энергии мотора приводит к тому, что двигателю увеличивают запас мощности. От этого становится неудивительным видеть в буклетах "семейных" автомобилей мощность в 150 л.с.

Так же нужно учитывать и тот факт, что производители стараются сделать машину максимально универсальной - что бы машина могла эксплуатироваться в разных регионах и не только страны изготовления. Причем тут это? А притом, что производители для хороших эксплуатационных характеристик автомобиля должны закладывать в двигатель зависимость мощности от атмосферного давления, иначе автомобилю банально не хватит кислорода в воздухе на высоте +1000 м над уровнем моря. А если это вседорожник, такой как Land Rover Freelander 2?! То конструкторы вынуждены будут радо 100 метров бездорожья, которые владелец зачет проехать, заложить дополнительные 10-20 л.с.

Как видим, причин делать автомобили мощнее и мощнее хоть отбавляй, но мощный мотор потребляет и больше топлива. Двигатель современного автомобиля это не просто движитель транспортного средства, но и источник электроэнергии для обеспечения безопасности и комфорта. И чем выше требования безопасности и комфорта, тем меньше мощности от мотора достается колесам. Интересным фактом является и то, что двигатели разных марок могут иметь одинаковую задекларированную мощность, но разную на самом деле. У немцев (в частности volkswagen), в отличии от производителей других стран, принято замерять мощность двигателя без подключения к нему вспомогательных устройств таких как помпа охлаждения или генератор (в момент тестов их приводят в действие от другого источника энергии). Соответственно в реальной жизни их показатели занижены. Бывает ли наоборот, что бы производитель занижал в документах мощность двигателя? Бывает. Так, например двигатель недавно выпущенной Приоры по замер показывает мощность 112 л.с. А по документам всего-то 98! Сделано это ради потребителей, что бы их автомобиль не перешел в другую категорию по страховкам и транспортному налогу. А реальную мощность автомобиля может сказать только динамометрический барабан.