Топливная эффективность. Экологическая классификация автомобилей

За топливной экономичностью стоит совокупность характеристик, которые влияют на расход топлива.

Какими методами оценивается топливная экономичность?

Топливная эффективность легкового автотранспорта оценивается различными методами:

• В России и большинстве стран Европы (из крупных стран исключением является, например, Великобритания) для оценки топливной эффективности в расчёт берут средний расход топлива при совершении поездки на расстояние 100 километров. Поэтому показатель указывается в количестве литров на 100 километров (например, 8 л/100 км). 
• В большинстве страна Востока, в том числе Японии, топливную эффективность связывают с пробегом. То есть учитывается расстояние, которое проезжает машина при расходе 1 литра топлива (к примеру, 12,6 км/л). 
• В Великобритании и странах Северной Америки и Великобритании показателю топливной эффективности соответствует пробег автомобиля при расходе 1 галлона топлива (при этом напомним, что американский галлон и английский отличаются: в первом случае это 3,79 литра, во втором - 4,55 литра).

Если же говорить о коммерческом транспорте (например, специальных автомобилях), городском транспорте, который работает с остановками, при оценке топливной экономичности учитывают циклическое движение.

Средний расход топлива

Средний расход топлива определяется экспериментально при эксплуатации, испытаниях автотранспортных средств в определенных дорожных условиях. Так как, опираясь на методы, приведённые выше, мы видим, что важное значение имеет пробег, то часто такие испытания непосредственно совмещаются с пробеговыми. В этом случае сразу же оценивается средняя скорость движения транспортного средства.

Топливная экономичность находится в непосредственной зависимости от конструкции автомобиля, характеристик двигателя, соотношения между снаряжённой и полной массой автомобиля.

Важно! Напомним, под снаряжённой массой важно понимать суммарную массу автомобиля с полным баком бензина, при этом вес водителя и пассажиров во внимание не берётся. Если брать легковые автомобили, то самая большая снаряжённая масса – у пикапов и внедорожников, а наименьшая – у микрокаров.

У микрокаров – и наименьший коэффициент лобового сопротивления. Благодаря этому существенно уменьшается расход топлива.

Многое зависит и от жесткости резины на шинах. На спорткарах стоит жесткая резина, с минимальным сопротивлением качению, на  автомобилей для езды по городу – более мягкая резина с  небольшим сопротивлением качению. В процессе качения, согласно законам физики, значительное количество энергии (а значит, и топлива) расходуется на механические деформации колеса.

Кроме жёсткости резины на сопротивление качения существенно влияет ширина покрышки. Чем она шире, тем хуже топливная эффективность. Кстати, там, где используются широкие покрышки, внушительная ширина  и у дисков, а чем шире диск, тем больше затраты у двигателя. Снова топливная эффективность в этом случае – ниже. 

Стандарты и циклы

Согласно стандартам, рейтинг автомобилей по топливной экономичности оценивается по городскому циклу езды, по внегородскому и смешанному циклу.

Для легковых автомобилей среднего размера расход топлива при городском цикле езды приблизительно равен 8…10 литрам на 100 км пробега, а при езде по шоссе – 6,5…8 литрам на 100 км.

Чтобы оценить топливную эффективность по правилам ЕЭК ООН, следует опираться на сложный цикл езды. Что его отличает? В этом случае предусмотрено два ритма движения: первый цикл имитирует езду в городе, с частыми остановками; второй цикл – движение за пределами населенного пункта со скоростью 70, 90 и 125 км в час.

Во время испытаний оценивается не только расход топлива, но и количество вредных веществ, поступивших в атмосферу из выхлопной системы автомобиля. 

Правила ЕЭК ООН предусматривают классификацию автомобилей по экологическим классам. Так для автомобилей, оснащенных двигателями с принудительным воспламенением топливовоздушной смеси (бензиновые и газо-топливные двигатели), и автомобилей, оснащенных двигателями с воспламенением от сжатия (дизельные двигатели, а чаще просто – дизели), предусмотрена классификация по шести экологическим классам.

Экологическая классификация автомобилей

Стремительный рост количества транспорта с двигателями внутреннего сгорания повлёк за собой проблемы, связанные с экологией. В начале 90-х гг 20-го века в Евросоюзе были разработаны ряд нормативных актов, которые устанавливали уровень предельно допустимых концентраций вредных веществ в выхлопе. Вместе с ними появилось понятие «экологический класс автомобиля. Причём в связи с развитием транспортных технологий последовало дальнейшее ужесточение требований к сходящим с конвейера автомобилям. 

• Евро 1. Первый свод правил, утверждённый 1992 году. Согласно стандарту, выброс бензиновыми двигателями CO (углекислого газа) не должен был превышать не более 2,72 г/км, СН  (веществ углеводородной группы) – не более 0,72 г/км, NO – не более 0,27 г/км. 
• Евро 2. 1994 год. Ужесточились требования касательно содержания
• CO, СН и NO в выхлопах. В частности, нормы по содержанию в выхлопе углеводородов ужесточены в 3 раза по сравнению с предыдущим стандартом. 
• Евро 3.1999 год. Согласно стандарту, уровень выбросов стал меньше еще на 30—40 %, при этом для дизельных двигателей появилась норма на NOx (оксид азота), THC (Total hydrocarbon content, общее содержание углеводородов), HC (несгоревшие углеводороды) +NO x, PM (твёрдые частицы, находящихся во взвешенном состоянии), а у бензиновых на THC и NOx.
• Евро 4. 2005 год. Предыдущие нормы были ужесточены на 65-70%.
• Евро 5.  2009 год. Начиная со стандарта Евро 5 стали появились на нормы выхлопов PM (для двигателей с впрыском топлива) и NMHC в бензиновых двигателях.
• Евро 6. Требования к выхлопам автомобилей стало максимально строгими, количество допустимой концентрации оксидов азота (NOx) до 0,4 г/кВт*ч, уровень твердых частиц (PM) уменьшен в два раза – до 0,01 г/кВт*ч, остаточных углеводородов (HC) – до 0,13 г/кВт*ч.  С введением нового стандарта больше всего сложностей возникло при использовании дизелей. Для уменьшения уровня оксида азота стали внедрять сложные схемы рециркуляции выхлопных  газов и систему впрыска для дожига оксида азота.

В ЕС регламент действует с сентября 2015 года для всех типов выпускаемых транспортных средств. В 2019-м году требованиями стандарта Евро-6 был дополнен техрегламент на автомобили "О безопасности колесных транспортных средств" Таможенного союза.

Что принципиально меняется от стандарта к стандарту?

  Жёстче от класса к классу становятся два показателя:

1. Непосредственно само количество токсичных компонентов в отработавших газах.
2. Методика проведения ездового цикла испытаний. 

Для проведения испытаний по стандарту Евро-2 перед началом движения и началом отбора компонентов выхлопных газов был предусмотрен сорокасекундный период прогрева двигателя и прогрева каталитического нейтрализатора –  конвертора.

 При проведении испытаний на соответствие выхлопов стандартам Евро-3 40-секундный период был исключён из испытаний, а уже при испытаниях на соответствие стандарту на Евро-4 были установлены требования к температуре охлаждающей жидкости в момент начала испытаний. Это температура -7°C.

На рисунке представлена типовая установка для моделирования ездового цикла испытаний на беговых барабанах (источник: Abgasuntersuchung-2005).

Госконтроль

Государственный контроль, связанный с оценкой соответствия автомобилей стандартам, возложен на специальные органы сертификации. Их непосредственная обязанность – осуществлять экспертизу транспортных средств.

Чтобы в Российской Федерации получить нужную информацию непосредственно для конкретной нужно зайти на официальный сайт Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Определить экологический класс автомобиля можно по следующим данным: VIN-номер, марка (модель) автомобиля и год его выхода с конвейера.