Не так давно меня спросили – «Сергей, а сколько примерно мощности забирает кондиционер или тот же климат-контроль у двигателя автомобиля?» Забирает он однозначно, вот только – сколько, вопрос нерешенный. И знаете, ведь навесного оборудования в машине очень много и все они через ременные (или другим способом) связываются с силовым агрегатом (есть и такие которые просто мешают ему дышать – например, катализатор). И все они его нагружают! Поэтому сегодня я решил говорить не только о климатической системе, но и о генераторе, каталитическом нейтрализаторе, усилители руля и даже о помпе. Как обычно будет статья + видео версия …
Если говорить про двигатель внутреннего сгорания, то его (в самых эффективных системах около 25%, у дизеля около 40-50%). ТО есть из 10 литров, 2,5 идут реально на работу, а остальные на потери (тепловые, механические и т.д.). Сегодняшняя статья будет затрагивать часть механических потерь, ведь все что я перечислил сверху нужно крутить, газы (отработку) проталкивать и т.д. И вот интересно, сколько же реально на это уходит лошадиных сил или киловатт? Давайте разбираться
Ремни и электричество
В самом начале (для тех, кто физику в школе не учил), хочу сказать пару слов – откуда берутся эти потери мощности?
ДА все просто — вот висит у вас компрессор кондиционера сбоку от мотора, и чтобы он вырабатывал «холод» (точнее качал фреон по системе), его нужно «крутить», то есть прикладывать к нему механическую энергию, а она как раз и берется через ременную передачу (с одной стороны вал кондиционера, с другой вал двигателя, обычно вешают всякое на «коленвал»).
Такая же ситуация с генератором (по сути это специализированная «динамо-машина»), чтобы он вырабатывал электричество нужно крутить его вал. Опять же привязываемся к коленвалу
Гидравлический усилитель руля, работает по такому же принципу. Ремень – насос ГУРА – коленвал. Хотя сейчас появляются ГУРЫ с электрическим насосом
НУ и с помпой такая же ситуация. Если кто не в курсе, то помпа качает по системе охлаждения.
Справедливости ради, сейчас многие производители начинают переходить на электрические помпы и компрессоры кондиционеров, электрические усилители руля. То есть — уже нет ремней, а все «питается» от бортовой сети, но как показывает практика, нагрузка на генератор возрастает прямо пропорционально, если бы они были. Закон сохранения энергии, чудес не бывает
НУ и пару слов, про катализатор, он также забирает часть мощности. Происходит это таким образом, газы которые выходят из двигателя встречаются с «преградой» которую должны пройти, как вы понимаете это наш нейтрализатор. То есть двигателю нужно выталкивать отработанные газы не только из цилиндров, но и проталкивать (если грубо выразится) дальше. НА это также уходит часть энергии.
Сколько забирает кондиционер?
Точных данных может и не быть! Не все производители указывают мощность своих компрессоров. ДА и от класса и мощности автомобиля, многое зависит.
Если брать среднестатистическую иномарку (класс B – С), есть данные что мощность около 2,9 кВт, переводим на лошадиные силы и получаем 4л.с.
НА автомобилях класса D – E, больших внедорожниках мощность составляет 4,413 кВт (около 6 л.с.)
Стоит также учитывать примерно 5% на потери ременной передачи, таким образом, получаем почти ровные 3 и 4,5 кВт, то есть в переводе — 4 и 6 л.с.
Много это или мало? Мне кажется прилично – например, у вас машина с тором в 100 л.с., и 4 из них забирает только климатическая система.
Сколько берут усилители руля (ГУР или ЭУР)
У меня, кстати, есть подробная статья – , кто не читал, советую. НО сейчас не об этом, здесь нас интересует, что больше забирает от мотора?
ГУР – это гидравлическая система , у нее есть насос, который нагнетает специальную рабочую жидкость в рейку, при повороте руля она накачивает либо одну, либо другую сторону. Из-за этого вам легче крутить рулем. Опять же точных данных то его мощности нет (точнее не всегда их можно найти), и здесь опять же данные могут разниться от класса и мощности и авто.
Однако средние данные такие. Малый класс – 2-3 л.с., большие авто – около 4 л.с.
Стоит отметить, что ГУР практически всегда отнимает мощность от силового агрегата, потому как он связан ременной передачей. Но в «свободном положении» (когда машина стоит, скажем на холостом ходу и вы не крутите рулем) отъедается небольшое количество мощности (около 0,25 – 0,5 л.с.)
ЭУР – электроусилитель руля , как становится понятно электрическая система. Она не использует силовой агрегат напрямую, а питается энергией от генератора (стоят электромоторы и специальные датчики). ДА и подключается она именно тогда, когда вы поворачиваете руль. Поэтому когда машина стоит и не движется (рулем вы не играете), тогда и расхода энергии нет. Это позволяет экономить немного энергии, соответственно и топлива. ДА и последние тенденции показывают, что скоро ГУРОВ может вообще не остаться.
Если примерно перекинуть нагрузку на генератор, то получаются эти же 2 – 4 л.с.
Сейчас есть несколько (на валу на рейке), из-за этого мощность может варьироваться.
Сколько забирает генератор?
Здесь все намного проще, именно генераторы различаются по мощности. Одни из самых массовых являются устройства в 120А (не буду брать старые модели в 80-90А)
Когда машина работает, то вырабатываемое им напряжение равняется примерно 13,8 – 14,0В. Давайте возьмем для примера 14. Тогда 14 Х 120А = 1680Ватт или 1,68 кВт. И это при максимальной нагрузке. Опять же есть более производительные устройства в 140 А, то есть 2,0 кВт
Если перевести это на «л.с.» то получается около 2 – 3 л.с. Именно столько забирает генератор при максимальной нагрузке
Много это или мало решать вам, лично мне кажется — чем больше электроникой напичкана машина, тем больше он скрадывает мощности от мотора.
Потребление ПОМПЫ
Они как и усилители руля могут быть электрической или механической (привод через ремень). Однако многие производители переходят именно на электрические варианты, они более компактные и производительные (нет потерь на ременную передачу).
Вычислить ее потребление сложно, поэтому я воспользуюсь данными автомобильного эксперта Дэвиса Крэйга. Он решил подсчитать, потребление механического варианта:
При оборотах в 1000 в минуту – забирается около 0,1 кВт или 0,13 л.с.
При оборотах в 2000 в минуту – забирает мощности в 1,1 л.с. или 0,8 кВт
При оборотах свыше 4000 в минуту – 8,6 л.с или 6,4 кВт
Стоит отметить, что электрический вариант берет немного меньше, особенно разница видна на высоких оборотах.
Сколько мощности забирает катализатор?
НУ и последнее про каталитический нейтрализатор отработанных газов. Скажу так, сейчас эта дань экологии устанавливается на всех автомобилях (лично я считаю, что это правильно).
Как я уже писал сверху, двигателю сложнее проталкивать отработанные газы через этот фильтр, поэтому его мощность немного расходуется.
В интернете ходят различные версии, сколько он скрадывает, иногда пишут что АЖ 5% от мощности. Но зачастую это оказывает на уровне погрешности — примерно около 2 — 3 л.с.
Как пишут на многих сервисах (где прошивают на ЕВРО2), если уберете ваш мотор задышит полной грудью.
ПОДВОДИМ ИТОГ
Конечно данные примерные (я возьму максимальные показатели), но они отражают всю суть потерь силового агрегата.
Вопрос от читателя:
Что же, ответ как всегда на поверхности, читайте ниже …
НА мощность двигателя влияют очень много факторов. Любой включенный электрический прибор, так или иначе «отжирает» частичку мощности, даже самая малая лампочка и то отбирает пусть немного, но отбирает! Тем более такой мощный прибор как кондиционер! По заверению многих производителей кондиционер у машины забирает мощности примерно на 5 л.с., конечно сейчас появляются совершенные типы кондиционеров, однако потребление все же есть.
Принцип отбора мощности
Итак, теперь сам вопрос – так как же происходит этот отбор? И почему пока кондиционер не включен, падение мощности не происходит?
Все просто! Любой кондиционер имеет очень важную часть – это компрессор (не будем вдаваться в глубокие технические подробности, но благодаря компрессору кондиционер работает). Компрессор соединен с двигателем жесткой ременной связью (наподобие генератора), в холостом режиме компрессор не работает (не гоняет фреон по системе кондиционера), а поэтому не создает абсолютно никакой нагрузки на двигатель. Но после того как вы включаете кондиционер, компрессор начинает создавать давление в системе, что создает нагрузку на двигатель (посредствам ременной передачи) и из-за этого двигатель теряет мощность. Нужно отметить что компрессор требует много энергии чтобы прокачать свою систему, а поэтому это сильно сказывается на мощности двигателя.
Конечно сейчас стали появляться более совершенные типы автомобильных кондиционеров. Так например ременную связь (механический компрессор) заменили на электрический, то есть он питается от генератора и работает от энергии. Такие типы компрессоров немного экономичнее своих механических собратьев, однако возросшая нагрузка на генератор все равно способствует отбору мощности двигателя, хотя и не такой большой как у механического.
Думаю принцип понятен Евгений?
НА этом все, читайте наш АВТОБЛОГ
Также с помощью приводного ремня работает система рулевого управления оснащенного гидроусилителем. Дело в том, что гидроусилитель рулевого управления, как правило, оснащен насосом, приводящий в движение гидравлическую жидкость в системе, которая облегчает вращение рулевого колеса.
По сути, жидкость гидроусилителя и насос помогают нам вращать рулевое колесо с помощью гидравлической системы. Но для работы насоса гидроусилителя необходим источник питания. Как и водяная помпа, генератор и компрессор кондиционера, насос гидроусилителя работает за счет вращения шкива ременным приводом. В итоге гидравлический насос, получая крутящий момент, создает в рулевом управлении определенное давление, облегчающее процесс вращения рулевого колеса.
Так сколько же энергии теряется двигателем, который передает часть своей мощности на различное вспомогательное оборудование?
Как правило, в автомобилях используются различные системы конструкции двигателей и навесного оборудования. В итоге разные модели автомобилей теряют различный уровень мощности двигателя. К счастью благодаря различным исследованиям автомобильных организаций и инженерным компаниям есть более точная информация о том, сколько же на самом деле теряют мощности автомобили из-за работы различного навесного оборудования.
Согласно исследованиям в среднем автомобильный кондиционер отнимает у двигателя примерно 4 л.с. (исследование Британской лабораторией возобновляемых источников энергии).
Генератор переменного тока в автомобиле в среднем отнимает около 10 л.с., когда двигатель находится под полной нагрузкой (исследование компании ZENA, DC).
Усилитель рулевого управления в среднем забирает у двигателя 2-4 л.с. в зависимости от скорости и амплитуды вращения рулевого колеса.
Но автомобильному эксперту Дэвису Крэйгу, все-таки удалось рассчитать потери двигателя от работы водяной помпы.
Так согласно его расчетам при 1000 об/минуту двигателя водяной насос отнимает всего 0,13 л.с. или 0,1 кВт. При вращении двигателя в 2000 об/минуту водяной насос забирает примерно 1,1 л.с. или 0,8 кВт. При вращении мотора в 4000 об/минуту потери двигателя составляют примерно 8,6 л.с. или 6,4 кВт.
В итоге, сложив все потери из-за навесного вспомогательного оборудования двигателя, можно вычислить, что в среднем каждый автомобиль оснащенный двигателем внутреннего сгорания теряет примерно 16-27 л.с.
Естественно потеря мощности также зависит от величины нагрузки, оказываемой на тот или иной компонент.
Но это опять же приблизительное значение, поскольку все это высчитывается отдельно для каждого компонента, в случае если бы каждый компонент питался отдельным ременным приводом. Но во всех автомобилях, как правило, используется один или два ременных привода, которые питают все навесное оборудование. В итоге естественно потери мощности двигателя, скорее всего немного ниже, чем указано выше.
Также давайте не забывать, что помимо ременного привода и вспомогательного оборудования потеря мощности, вырабатываемой двигателем, происходит и в других компонентах автомобиля, таких как коробка передач, привода, мосты и т.п. Это происходит из-за трения вращающихся компонентов автомобиля, а также за счет их нагрева.
Так что, как правило, до колес доходит совсем не та мощность, которая на самом деле вырабатывается двигателем.
Так что, как видите, вспомогательное оборудование, расположенное в подкапотном пространстве, отнимает немало энергии у двигателя. Но, тем не менее, навесное оборудование играет очень важное значение для любого автомобиля. Да, конечно, многим может не понравиться, что изначально вырабатываемая двигателем мощность в итоге не доходит до колес машины, но отказаться от навесного дополнительного оснащения силового агрегата невозможно.
Ответ редакцииС момента появления кондиционера водители рассуждают о его вреде. С одной стороны, он увеличивает потребление топлива и отбирает мощность у двигателя, а с другой, невероятно удобен в эксплуатации. Нужно ли чем-то жертвовать?
Кондиционер в автомобиле имеет сложную систему сжатия и охлаждения рабочего газа, которая требует больших энергозатрат. Поэтому его компрессор подключается к выходному валу двигателя посредством ременной передачи. При запуске мотора активируется и кондиционер, электронная система управления которого посредством муфты приводит в действие компрессор. Усилие требуется немалое, поэтому момент запуска компрессора всегда чувствуется в автомобиле. На холостых оборотах видно, как стрелка тахометра немного падает и машина еле заетно вздрагивает. Затем электроника меняет настройки и мотор добавляет газу, чтобы компенсировать энергопотери на климатическую установку.
Когда летнее солнце разогрело салон, как сауну, без кондиционера не обойтись. Лучшего способа довести температуру до комфортного уровня не придумано. Но вот далее ценители драйва будут задаваться вопросом: а как поступить с этим агрегатом, если салон охлаждается через опущенные окна?
Сколько топлива съедает кондиционер?
Замеры показывают, что кондиционер сжигает примерно 0,5 литра в час. А это почти 10% от потребления 1,6-литрового атмосферного двигателя на трассе при скорости в 90 км/ч.
На фоне общего расхода цифры вроде небольшие, но многие забывают, что при работе компрессор кондиционера съедает не только бензин, но и приемистость. Согласно замерам журнала «За рулем», потери в мощности мотора составляют примерно 10%. И для динамики это очень даже существенно.
Дело в том, что кондиционер отбирает момент у двигателя при самых критичных режимах его работы. Пик момента приходится на 3800 об., а компрессор кондиционера включается уже при 800 об. То есть максимальное энергопотребление климатической установки приходится на режим минимальной отдачи мотора, где доступно лишь 50-60% момента. Порой кажется, что мотор работает на пределе и готов в любую секунду заглохнуть.
Кроме того, при движении на высшей передаче со скоростями 70-90 км/ч мотор также работает в экономном режиме и при этом вынужден тратить энергию на раскручивание тугого компрессора, тратя на него до 10% своего потенциала.
В особенности это заметно на атмосферных моторах, у которых на 1000-1500 об. доступно лишь 65-75% момента, а его пик отодвинут на зону 3800-4000 об. Кроме того, в жару им еще не хватает и воздуха.
У турбированных 4-цилиндровых агрегатов пик момента доступен уже на 1500 об., поэтому справляться с кондиционером им проще. Однако и такие моторы заметно вянут при полной нагрузке компрессора в жару.
На каких скоростях приемистость машины падает?
Потеря 10% мощности заметна на скоростях свыше 50 км/ч, когда водитель переходит на высшие ступени механической коробки. К примеру, автомобиль на пятой ступени способен уверенно ехать и на 60 км/ч. С включенным кондиционером он хуже реагирует на плавные разгоны. Другими словами, мотор сильно теряет в эластичности и не справляется с плавным ускорением при заявленном производителями потреблении топлива.
Приходится передавливать педаль акселератора и пришпоривать машину, из-за чего мотор сжигает больше бензина. Причем во время таких пришпориваний водители порой переходят на третью ступень коробки, раскручивают мотор до 3-4 тысяч оборотов и сжигают лишнее топливо. И здесь речь идет уже не о десятипроцентном росте потребления. В такие моменты легко спалить бензина на 50% и даже на 100% больше.
В общем, на скоростях 60-70 км/ч отбор мощности двигателя кондиционером ощущается наиболее сильно на автомобилях с механическими 5-ступенчатыми коробками.
Поэтому сертификационные тесты на экономичность и эластичность проводятся с выключенной климатической системой.
Включать или не включать кондиционер?
Между тем на автомобилях с автоматической коробкой передач и с более продвинутыми климатическими установками эффект заметен слабее. Там есть режим «ЭКО», при котором кондиционер выключается во время разгонов. Кроме того, 6-ступенчатые и 7-ступенчатые автоматические коробки и роботы «нарезаны» чаще, и их передаточные отношения на низах позволяют компенсировать потери мощности в названном диапазоне скоростей.
Несмотря на рост потребления топлива, езда с кондиционером очень удобна. Прохладный воздух помогает расслабиться и сконцентрироваться на дороге. И потеря 10% мощности — вполне допустимая жертва во имя комфорта.
Если же ценителям максимальной экономии, любящим кататься со скоростями 70-90 км/ч, кондиционер досаждает своей работой, то его можно и отключить. При этом важно не открывать окна, так как возникшие турбулентности увеличат аэродинамическое сопротивление кузова и машина начнет замедляться. Тогда придется жать на педаль газа даже сильнее, чем при включенном кондиционере.