Воздух под давлением для авто
Подача воздуха в двигатель: устройство и схема работы
Принцип работы бензинового или дизельного двигателя внутреннего сгорания основан на преобразовании высвобождающейся в результате сжигания топлива энергии в полезную механическую работу. При этом в цилиндрах ДВС горит не только солярка, газ или бензин, а так называемая топливно-воздушная смесь.
За его забор и дальнейшую подачу в нужном количестве непосредственно в цилиндры мотора отвечает целый ряд отдельных элементов, которые входят в общую впускную систему двигателя. Далее мы поговорим о том, как реализована подача воздуха в двигатель, а также какое устройство и особенности имеет система подачи воздуха в двигатель на бензиновых и дизельных моторах.
Система подачи воздуха на бензиновых двигателях
Сразу отметим, что останавливаться на моторах, которые оборудованы устаревшей карбюраторной системой, мы не будем. Речь пойдет о ДВС с инжектором. В качестве примера давайте рассмотрим общее устройство системы подачи воздуха на модели авто с инжекторным двигателем.
Добавим, что хотя на разных моделях отечественного и иностранного производства схема реализации может несколько отличаться, общий принцип и конструкция остаются одинаковыми.
Система подачи воздуха состоит из следующих базовых элементов:
Воздухозаборник на разных автомобилях представляет собой пластиковую деталь, через которую атмосферный воздух «засасывается» в двигатель. Элемент обычно установлен в подкапотном пространстве так, чтобы забирать воздух по ходу движения авто, находится в области чуть ниже передних фар, ближе к радиаторной решетке, справа или слева. Такое место расположения позволяет эффективно забирать необходимое количество воздуха на разных режимах работы ДВС.
Следующим элементом является корпус воздушного фильтра и сам фильтр, который установлен внутри него. Обычно на большинстве автомобилей корпус с фильтром устанавливается в передней части моторного отсека, дополнительно под корпусом могут использоваться резиновые уплотнители-опоры. Что касается фильтра, фильтрующий элемент обычно является бумажным, площадь фильтрующей поверхности максимально увеличена.
В корпусе воздушного фильтра на многих авто также установлен важный электронный датчик ДМРВ (датчик массового расхода воздуха). Также этот датчик может располагаться и на других элементах системы до дроссельной заслонки.
Дроссельный патрубок крепится к ресиверу и дозирует объем воздуха, который подается во впускную трубу. За количество поступающего в мотор воздуха отвечает дроссельная заслонка, которая при помощи специального привода соединена с педалью газа. Еще на многих современных ТС педаль газа может быть электронной, то есть не имеет прямой связи с дроссельным узлом. В этом случае после нажатия на акселератор соответствующий сигнал подается на электродвигатель, управляющий дроссельной заслонкой.
Еще добавим, что дроссельный патрубок также имеет в своей конструкции ДПДЗ (датчик положения дроссельной заслонки) и РХХ (регулятор холостого хода). Благодаря наличию ДПДЗ на электронный блок управления двигателем (ЭБУ) подается сигнал, по которому контроллер «понимает», на какой угол открыта заслонка. На основании сигналов от ДМРВ, ДПДЗ и ряда других датчиков ЭБУ корректирует уровень подачи топлива в цилиндры через инжекторные форсунки в соответствии с тем или иным режимом работы ДВС.
Такое решение позволяет поддерживать и гибко изменять количество оборотов холостого хода тогда, когда дроссельная заслонка закрыта, то есть воздух идет в обход. Другими словами, РХХ управляет количеством воздуха, который подается по специальному каналу в обход закрытой дроссельной заслонки на холостом ходу.
Когда клапан-шток выдвигается полностью, его конусная часть перекрывает подачу воздуха мимо заслонки (клапан РХХ закрыт). Когда происходит его открытие, увеличивается количество воздуха, которое нарастает пропорционально степени смещения штока от седла. Общая степень перемещения штока напрямую зависит от количества шагов, которые выполнил шаговый электродвигатель.
Если двигатель холодный и работает на холостом ходу, тогда ЭБУ до прогрева «держит» завышенные (прогревочные) обороты ХХ и гибко реагирует на любые изменяющиеся нагрузки (включение габаритов, фар, климатической установки и т.д.) путем поднятия оборотов холостого хода. Это позволяет мотору стабильно работать.
После того, как двигатель прогреется, контроллер уменьшает количество подаваемого воздуха через РХХ и стремится всегда поддерживать строго определенную частоту вращения коленвала, однако на многих авто при изменении нагрузки в режиме ХХ блок управления все еще способен кратковременно повысить обороты.
Еще отметим, что когда водитель выключает зажигание, ЭБУ сначала переводит шток РХХ в закрытое положение, после чего приоткрывает клапан на нужное количество шагов, чтобы создать условия в виде достаточной подачи воздуха для нормального запуска агрегата в момент повторного пуска ДВС.
Система подачи воздуха в дизельный двигатель
Как известно, современный дизельный двигатель на разных автомобилях и спецтехнике обычно оснащается турбокомпрессором. Также данное решение активно используется и на турбобензиновых ДВС.
Другими словами, для получения необходимой отдачи от моторов силовую установку дополнительно турбируют. Дизельный агрегат с турбонаддувом получил название турбодизель. Давайте остановимся на схеме подачи воздуха в такие моторы более подробно.
На примере турбодизеля стоит выделить следующие элементы системы питания воздухом:
С функцией воздухозаборника и воздушного фильтра мы уже ознакомились при рассмотрении атмосферного бензинового мотора. Что касается турбодвигателей на спецтехнике, которая работает в условиях сильной запыленности и общего загрязнения воздуха, используется многоступенчатая система очистки (двух или даже трехступенчатые схемы). В конструкцию может быть включен инерционный предварительный очиститель воздуха и другие подобные решения.
Итак, после прохода через фильтры, воздух втягивается в турбокомпрессор. После турбины воздух идет по трубопроводам уже под давлением, проходя через так называемый воздушный радиатор. Дело в том, что после сжатия в турбине воздух нагревается. При этом если его охладить перед подачей в цилиндры, тогда общая масса воздуха увеличивается.
Далее сжатый и охлажденный воздух попадает во впускной коллектор, а затем и в цилиндры дизельного двигателя. Что касается турбокомпрессора, данное устройство использует энергию отработавших газов. Если просто, газы под давлением вращают турбинное колесо, за счет такого вращения начинает крутиться и компрессорное колесо, которое закреплено на одном валу вместе с турбинным колесом. Затем выхлоп после турбины попадает в выпускную систему ТС и выводится в атмосферу.
Отметим, что существует много разновидностей турбин, которые отличаются по размерам, по своей производительности и могут иметь ряд индивидуальных отличий в общей схеме устройства. Еще добавим, что дизельный двигатель долгое время вообще не имел дроссельной заслонки по сравнению с бензиновыми аналогами. В двух словах, мощность в дизельном агрегате регулируется не количеством подаваемого в цилиндры воздуха, а количеством впрыскиваемого горючего.
Работает дроссельный узел тогда, когда нагрузки на двигатель минимальны, то есть мотор не нуждается в мощном потоке свежего воздуха. В этот момент заслонка частично перекрывает подачу воздуха, параллельно с этим срабатывает клапан системы рециркуляции отработавших газов EGR.
В результате оставшийся воздух перемешивается с выхлопными газами, после чего такая смесь снова поступает в цилиндры. Подача выхлопа вместе с воздухом снижает температуру в камере сгорания, в результате в отработавших газах отмечается уменьшение окиси азота.
Как увеличить подачу воздуха в двигатель: доступные способы
Как видно, от количества и качества поступающего в цилиндры воздуха напрямую будет зависеть и мощность силового агрегата. В целях получения улучшенной отдачи от ДВС многие автолюбители стремятся увеличить подачу воздуха в агрегат. Как правило, такая необходимость возникает в процессе тюнинга двигателя, после проведения каких-либо доработок и т.д.
Далее мы рассмотрим несколько возможных способов, которые при этом не предполагают кардинальных переделок (например, доработка каналов ГБЦ, замена турбины на более производительную и т.п.)
Однако этого не скажешь о гражданских авто со «стоковым» ДВС. В этом случае получается скорее вред, чем польза, так как фильтры нулевого сопротивления быстрее загрязняются и хуже очищают воздух, что может сказаться на ресурсе мотора. При этом никакого прироста мощности фактически не наблюдается.
В самом начале необходимо измерить сопротивление воздуха на входе и после выхода из корпуса фильтра, после чего проводятся работы в целях уменьшения такого сопротивления.
Устройство представляет собой патрубок, в котором устанавливается крыльчатка. Во время работы крыльчатка вращается, создавая спиралеподобные завихрения воздуха. По заверениям производителей такой воздух более холодный и лучше проникает в камеры сгорания.
В результате улучшается общий процесс смесеобразования, мощность двигателя растет, повышается эластичность во время работы ДВС на разных режимах, автомобиль демонстрирует улучшенные динамические характеристики.
Однако как показывает практика, особой пользы после установки таких решений нет. Более того, высокая стоимость на отметке около 300-400 у.е. и вовсе ставит целесообразность подобных экспериментов под большое сомнение.
В продаже встречаются готовые комплекты как для определенных моделей авто, так и универсальные. К преимуществам холодного впуска можно отнести увеличение мощности двигателя, снижение риска возникновения детонации, улучшение реакций на нажатие педали газа, незначительное уменьшение расхода топлива.
При этом существенно повышается вероятность попадания воды во впуск и гидроудара, а также намного быстрее загрязняется воздушный фильтр. Дело в том, что воздухозаборник ставится в «окна», которые отдельно делаются в бампере, в передней фаре и т.д.
Что в итоге
Как видно, на штатных атмосферных моторах с небольшой мощностью какие-либо манипуляции с системой подачи воздуха обычно не дают ощутимых результатов. Другими словами, самым правильным подходом является приобретение качественных воздушных фильтров и их своевременная замена с учетом особенностей эксплуатации конкретного ТС.
Что касается турбомоторов, намного важнее следить за исправностью работы и общим состоянием системы турбонаддува, правильно эксплуатировать турбину и т.д. Появление провалов при разгоне, масло в интеркулере и другие признаки указывают на необходимость проведения диагностики.
В результате снижается мощность мотора и его ресурс, двигатель начинает дымить, может работать на неправильной рабочей смеси. По указанным причинам следует регулярно и своевременно проводить техническое обслуживание системы питания воздухом.
Если же говорить о комплексном тюнинге двигателя, тогда доработка впускной системы позволяет получить дополнительный прирост мощности. Однако следует учитывать, что такое повышение обычно наблюдается на фоне общего улучшения производительности заранее подготовленного силового агрегата.
Какой срок службы воздушного фильтра. Через сколько километров производится рекомендуемая замена. В каких случаях и почему нужно менять фильтр раньше срока.
Завоздушивание топливной системы дизеля: признаки неисправности и диагностика. Как самостоятельно найти место подсоса воздуха, способы решения проблемы.
Устройство турбокомпрессора, главные элементы конструкции, выбор турбины. Преимущества и недостатки бензиновых и дизельных двигателей с турбонаддувом.
Тюнинг топливной системы атмосферного и турбо двигателя. Производительность и энергопотребление бензонасоса, выбор топливных форсунок, регуляторы давления.
От чего зависит срок службы турбонагнетателя дизельного ДВС. Особенности и рекомендации касательно эксплуатации и ремонта турбин с изменяемой геометрией.
Назначение и конструкция турбокомпрессора дизельного мотора. Принцип работы турбонагнетателя, особенности использования турбины на дизельном ДВС.
Вместо бензина – воздух
Через два года после презентации нового типа автомобильного двигателя с нулевым загрязнением атмосферы в ряде стран уже налаживается производство городских автомобилей с силовым агрегатом, работающем на сжатом воздухе, а российские специалисты всерьез думают о покупке лицензии на эту новинку.
 |
| Брат-пикап |
Мысль о том, что сжатый воздух может приводить в действие небольшой автомобильный мотор пришла в голову разработчику пневмостартеров для болидов «Формулы-1» и авиамоторов, автору 70 патентов инженеру Гаю Негру, работающему на французской фирме MDI (Motor Development International) еще в 1991 г. Сейчас он проводит патентование своей конструкции такого двигателя, а заодно и конструкций разработанной им серии городских автомобилей, наилучшим образом способных составить «альянс» с его двигателем. Им разработана уникальная концепция развития производства подобных машин, которая может быть реализована в самом ближайшем будущем.
Гай Негр продает лицензию на свой мотор и свои автомобили вместе с документацией на завод. Этим предложением уже заинтересовались специалисты Мексики, США, Испании, Италии, КНР, Сингапура, России и ряда других государств. Число стран, заказавших заводы у MDI к началу 2002 г., достигло 79, из них 9 уже внесли авансовые платежи. Продажа заводов вместе с лицензией является непреложным условием на переговорах, которые ведет Гай Негр, при этом он отказывается от любых предложений по организации совместных предприятий. Посетившие его фирму российские инженеры считают, что сотрудничество с изобретателем и изучение его разработок могло бы принести и России определенную пользу.
Так как же функционирует мотор Гая Негра? Давайте познакомимся с принципом его работы и устройством, однако перед этим стоит заметить, что сама его идея – «хорошо забытое» старое, вновь переживающее свое рождение. Ведь даже у последнего русского царя Николая II в гараже один из автомобилей имел пневмосистему и специальную систему газораспределения, превращающую обычный бензиновый мотор тех лет в пневмодвигатель. Сделано это было для дополнительной «страховки», т.е. в случае отказа мотора его можно было мгновенно заставить работать на сжатом воздухе и осуществить доставку царя вовремя, без задержки.
 |
| Такси: ну очень дешевые километры |
Двигатель работает следующим образом. В некоем малом вспомогательном цилиндре воздух, поступающий из атмосферы, сжимается малым поршнем до давления 30 атм. Раскалившаяся до 400°С газовая смесь выталкивается за тем в сферическую камеру (аналог камеры сгорания), куда под давлением подается сжатый холодный воздух из баллонов. При его нагревании давление внутри замкнутого объема возрастает и через поршень большого диаметра передается на коленвал.
Сжатый до 300 атм. воздух хранится на автомобиле в четырех пластиковых баллонах, расположенных под днищем вдоль его оси. Каждый баллон объемом 75 л состоит из пластиковой емкости белого цвета с толщиной стенок 8 – 10 мм, обмотанной углепластиковой нитью. Баллоны способны выдержать давление до 400 атм. Воздух из них поступает в редуктор, где давление снижается до 30 атм. (рабочего). Двигатель имеет специальные устройства, подогревающие воздух при снижении его давления, что повышает общий КПД. Температура воздуха на выхлопе при наружной температуре около +24°С составляет +15 – 20°С при давлении выхлопа несколько большем, чем у обычных ДВС. Проскальзывающие муфты на коленчатом валу обеспечивают задержку поршней в мертвых точках для повышения КПД.
 |
| Салон такси невелик – но вместителен |
Двигатель Г. Негра не имеет системы охлаждения – как цилиндров, так и масла в картере, следовательно, у него отсутствуют водяной насос, радиатор, вентилятор, нет также системы зажигания с распределением, катушкой зажигания и высоковольтными проводами. В связи с тем, что он не потребляет бензин, отпала необходимость иметь на машине бензобак, бензонасос, систему нейтрализации отработавших газов и некоторые другие узлы, что исключает затраты мощности двигателя на привод их в действие и повышает надежность силового агрегата.
При снижении рабочего давления воздуха ниже 30 атм. мощность мотора, естественно, падает, и автомобиль придется поставить на заправку сжатым воздухом. Для этого можно использовать специальный бортовой компрессор с электроприводом мощностью 5,5 кВт, подключаемый к внешней электросети напряжением 220 В, который за 4 ч доводит давление в баллонах до 300 атм. Возможна также заправка на стационарной наполнительной станции по типу заправки газобаллонных автомобилей. В этом случае для восстановления запаса хода требуется 2 – 3 мин.
Трансмиссия автомобиля состоит из однодискового сцепления и двухступенчатой коробки передач с передачей заднего хода.
 |
| Передняя подвеска колес. |
Семейство оригинальных автомобилей
Компания MDI, стремясь создать полноценный продукт, максимально использующий все достоинства нового двигателя и способный привлечь покупателей, создала целое семейство городских автомобилей, лицензия на выпуск которых входит в пакет предложений. В семейство входят базовый автомобиль-такси с универсальным пятиместным кузовом, шестиместный универсал и два мини-грузовика с кузовами «фургон» и «пикап» грузоподъемностью 500 кг.
Автомобиль-такси создан на базе однообъемного кузова-универсала, имеющего одну распашную дверь водителя и одну сдвижную со стороны тротуара. Место водителя отделено от салона прозрачной перегородкой. Рядом с ним контейнер для багажа пассажиров, открытый со стороны салона. Салон такси рассчитан на 4 человека, при этом трое размещаются на заднем сиденье и один сбоку за водителем.
Пассажирские сиденья автомобиля-такси выполнены с пластмассовым основанием, на котором крепятся полужесткие маты спинки и сиденья. В результате получилась легкая, дешевая и вполне комфортная для коротких поездок конструкция.
Кузов-универсал также двухдверный однообъемный и внешне ничем не отличается от кузова такси, изменена лишь внутренняя планировка салона, рассчитанного на 6 человек. Исключена перегородка, рядом с водительским установлено сиденье, проход к которому осуществляется из салона. Все сиденья для пассажиров более комфортабельны, рассчитаны для поездок на длинные расстояния.
 |
| Шасси создано по авиационным технологиям |
Фургон максимально унифицирован с кузовом-универсалом, однако не имеет стекол в боковой стенке со стороны водителя и в сдвижной двери, а также сидений в салоне. Рядом с водителем может устанавливаться еще одно сиденье или это пространство используется для размещения груза.
Пикап имеет специальный кузов, состоящий из двухместной двухдверной закрытой кабины и грузовой платформы, выполненных в одном блоке. Обе двери водителя и пассажира распашные. Кузов, как и на предыдущих моделях, склеен из сэндвич-панелей и крепится на раме, единой для всех моделей.
Для повышения безопасности фирма MDI для всех моделей предлагает встроенную в рулевое колесо панель с установленными на ней некоторыми органами контроля и управления автомобилем.
Рама представляет собой пространственную конструкцию, состоящую из двух – передней и задней – поперечных литых алюминиевых балок, жестко соединенных с пятью алюминиевыми трубами диаметром приблизительно 60 мм. Трубы расположены попарно, одна над другой, по левому и правому борту с расстоянием между ними по вертикали 280–300 мм с таким расчетом, чтобы в этом пространстве разместились четыре пластиковых баллона. Одна труба расположена по центру на уровне верхних боковых труб. Все верхние трубы являются основанием для установки кузова.
 |
| В семье не без фургона |
К передней литой поперечине жестко крепится подрамник, состоящий из четырех алюминиевых труб. Он несет на себе переднюю независимую подвеску – на двух поперечных рычагах с цилиндрическими пружинами и амортизаторами. На подрамнике же установлен реечный рулевой механизм с приводом, состоящим из рулевого колеса и карданного вала. К передней поперечине и подрамнику также жестко крепятся две рамки, на которые устанавливаются панель приборов и оперение автомобиля. Задняя подвеска также независимая, на продольных рычагах, пружинная с амортизаторами.
При изготовлении кузова используется оригинальная технология. Для получения панели в пространство между наружными и внутренними элементами впрыскивают вспенивающийся материал, который прочно соединяет обе эти части панели. Общая толщина стенок составляет около 10 мм. Из этих прочных и легких элементов склеиванием на специальных стапелях и собирают кузов автомобиля.
 |
| Фургон внутри – спереди. |
Прочность, теплоизоляция и шумопоглощение стенок кузова отличные и позволяют обходиться без металлического каркаса кузова. В результате и по массе получается солидный выигрыш.
Испытания автомобилей с двигателем, работающим на сжатом воздухе, выявили, что их максимальная скорость при снаряженной массе 700 кг достигает 130 км/ч, а при средней скорости 80 км/ч они могут двигаться 10 ч. Стоимость поездки на одной заправке удивительно мала – 10 центов.
Первыми странами, кто захотел освоить производство таких автомобилей, стали ЮАР, Франция, Мексика, Испания и Австрия. В ЮАР завод, подобный французскому, должен быть пущен уже в этом году. Российские специалисты считают, что в настоящее время стоит испытать закупленные образцы автомобилей в нашей стране, а затем сделать вывод о целесообразности дальнейшего продвижения новой идеи на рынок.
Аэродинамика автомобиля
Зачем это нужно
Для чего нужна аэродинамика автомобилю, знают все. Чем обтекаемее его кузов, тем меньше сопротивление движению и расход топлива. Такой автомобиль не только сбережет ваши деньги, но и в окружающую среду выбросит меньше всякой дряни. Ответ простой, но далеко не полный. Специалисты по аэродинамике, доводя кузов новой модели, еще и:
Причем решение одной задачи зачастую противоречит выполнению другой. Например, снижение коэффициента лобового сопротивления улучшает обтекаемость, но одновременно ухудшает устойчивость автомобиля к порывам бокового ветра. Поэтому специалисты должны искать разумный компромисс.
Снижение лобового сопротивления
От чего зависит сила лобового сопротивления? Решающее влияние на нее оказывают два параметра – коэффициент аэродинамического сопротивления Сх и площадь поперечного сечения автомобиля (мидель). Уменьшить мидель можно, сделав кузов ниже и уже, но вряд ли на такой автомобиль найдется много покупателей. Поэтому основным направлением улучшения аэродинамики автомобиля является оптимизация обтекания кузова, другими словами – уменьшение Сх. Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх – это безразмерная величина, которая определяется экспериментальным путем. Для современных автомобилей она лежит в пределах 0,26-0,38. В зарубежных источниках коэффициент аэродинамического сопротивления иногда обозначают Cd (drag coefficient – коэффициент сопротивления). Идеальной обтекаемостью обладает каплевидное тело, Сх которого равен 0,04. При движении оно плавно рассекает воздушные потоки, которые затем беспрепятственно, без разрывов, смыкаются в его «хвосте».
Иначе ведут себя воздушные массы при движении автомобиля. Здесь сопротивление воздуха складывается из трех составляющих:
Третья составляющая оказывает наибольшее влияние на аэродинамику автомобиля. Двигаясь, автомобиль сжимает находящиеся перед ним воздушные массы, создавая область повышенного давления. Потоки воздуха обтекают кузов, а там, где он заканчивается, происходит отрыв воздушного потока, создаются завихрения и область пониженного давления. Таким образом, область высокого давления спереди мешает автомобилю двигаться вперед, а область пониженного давления сзади «засасывает» его назад. Сила завихрений и величина области пониженного давления определяется формой задней части кузова.
А вот с задней частью кузова все гораздо сложнее. Как нетрудно догадаться, наименее аэродинамичными являются универсалы – их форма меньше всего напоминает идеальную «каплю». За их обширным «задком» образуется внушительная зона разряжения, которая не только снижает Сх, но и «засасывает» пыль и грязь, оседающую на заднем стекле. Немного уменьшить ее вредное воздействие можно с помощью установки дефлектора на верху пятой двери. Он направляет часть воздушного потока вниз, снижая разряжение и уменьшая загрязнение.
Не все просто и с хэтчбеками, хотя, на первый взгляд, их форма кажется наиболее обтекаемой. Впечатление обманчиво – яркий пример непредсказуемости аэродинамики. Сх хэтчбеков зависит от угла наклона задней части. При большом угле наклона (а таких моделей большинство) процесс обтекания практически не отличается от универсалов – воздушный поток отрывается от верхней кромки крыши и создает значительную зону разряжения.
С уменьшением угла наклона до 30-35 градусов точка отрыва потока перемещается на нижнюю кромку задней части. Казалось бы, зона разряжения и, соответственно, Сх должны уменьшиться. Но, как это на первый взгляд ни парадоксально, происходит все наоборот. Дело в том, что в этом случае воздушные потоки с боков кузова, попадая на наклонную поверхность, образуют кромочные вихри, которые, закручиваясь по спирали, создают за автомобилем еще большую зону разряжения. Борются с этим явлением с помощью спойлера, устанавливаемого на кромке крыши. При этом точка отрыва потока перемещается с нижней кромки задней части на верхнюю, что предотвращает образование кромочных вихрей и несколько улучшает общую аэродинамику.
А вот если уменьшить наклон «задка» до 20-23 градусов, воздушный поток с крыши почти идеально обтекает автомобиль, отрываясь от нижней кромки. При этом кромочные вихри уже не образуются, и зона разряжения получается минимальной. Но такие автомобили теряют в практичности и поэтому среди серийных моделей их совсем немного.
Наилучшие показатели обтекаемости демонстрируют автомобили со ступенчатой формой задней части – седаны и купе. Объяснение простое – сорвавшийся с крыши поток воздуха тут же попадает на крышку багажника, где нормализуется и затем окончательно срывается с его кромки. Боковые потоки тоже попадают на багажник, который не дает возникать вредным вихрям за автомобилем. Поэтому чем выше и длиннее крышка багажника, тем лучше аэродинамические показатели. На больших седанах и купе иногда даже удается достичь безотрывного обтекания кузова. Небольшое сужение задней части также помогает снизить Сх. Кромку багажника делают острой или в виде небольшого выступа – это обеспечивает отрыв воздушного потока без завихрений. В результате область разряжения за автомобилем получается небольшой.
Днище автомобиля также оказывает влияние на его аэродинамику. Выступающие детали подвески и выхлопной системы увеличивают сопротивление. Для его уменьшения стараются максимально сгладить днище или прикрыть щитками все, что «торчит» ниже бампера. Иногда устанавливают небольшой передний спойлер. Спойлер снижает поток воздуха под автомобилем. Но тут важно знать меру. Большой спойлер существенно увеличит сопротивление, но зато автомобиль будет лучше «прижиматься» к дороге. Но об этом – в следующем разделе.
Прижимная сила
Каких-либо специальных мер для борьбы с этим явлением конструкторам обычных серийных автомобилей выдумывать не приходится, так как то, что делается для улучшения обтекаемости, одновременно увеличивает прижимную силу. Например, оптимизация задней части уменьшает зону разряжения за автомобилем, а значит и снижает подъемную силу. Выравнивание днища не только уменьшает сопротивление движению воздуха, но и повышает скорость потока и, следовательно, снижает давление под автомобилем. А это, в свою очередь, приводит к уменьшению подъемной силы. Точно так же две задачи выполняет и задний спойлер. Он не только уменьшает вихреобразование, улучшая Сх, но и одновременно прижимает автомобиль к дороге за счет отталкивающегося от него потока воздуха. Иногда задний спойлер предназначают исключительно для увеличения прижимной силы. В этом случае он имеет большие размеры и наклон или делается выдвижным, вступая в работу только на высоких скоростях.
Практическая аэродинамика
Выполнение нескольких несложных правил позволит вам получить экономию из воздуха, снизив расход топлива. Однако эти советы будут полезны только тем, кто часто и много ездит по трассе.
При движении значительная часть мощности двигателя тратится на преодоление сопротивления воздуха. Чем выше скорость, тем выше и сопротивление (а значит и расход топлива). Поэтому если вы снизите скорость даже на 10 км/ч, сэкономите до 1 л на 100 км. При этом потеря времени будет несущественной. Впрочем, эта истина известна большинству водителей. А вот другие «аэродинамические» тонкости известны далеко не всем.
Расход топлива зависит от коэффициента лобового сопротивления и площади поперечного сечения автомобиля. Если вы думаете, что эти параметры заложены на заводе, и автовладельцу изменить их не под силу, то вы ошибаетесь! Изменить их совсем несложно, причем можно добиться как положительного, так и отрицательного эффекта.
Что увеличивает расход? Непомерно «съедает» топливо груз на крыше. И даже бокс обтекаемой формы будет отнимать не менее литра на сотню. Нерационально сжигают топливо открытые во время движения окна и люк. Если перевозите длинномерный груз с приоткрытым багажником — тоже получите перерасход. Различные декоративные элементы типа обтекателя на капоте («мухобойки»), «кенгурятника», антикрыла и других элементов доморощенного тюнинга хоть и принесут эстетическое наслаждение, но заставят вас дополнительно раскошелиться. Загляните под днище — за все, что провисает и выглядывает ниже линии порога, придется доплачивать. Даже такая мелочь, как отсутствие пластиковых колпаков на стальных дисках, повышает расход. Каждый перечисленный фактор или деталь по отдельности увеличивают расход не на много — от 50 до 500 г на 100 км. Но если все суммировать, «набежит» опять же около литра на сотню. Эти расчеты справедливы для малолитражных автомобилей при скорости 90 км/ч. Владельцы больших автомобилей и любители блльших скоростей делайте поправку в сторону увеличения расхода.
Если выполнить все вышеперечисленные условия, мы сможем избежать излишних трат. А можно ли еще снизить потери? Можно! Но это потребует проведения небольшого внешнего тюнинга (речь идет, конечно, о профессионально выполненных элементах). Передний аэродинамический обвес не дает воздушному потоку «врываться» под днище автомобиля, накладки порогов прикрывают выступающую часть колес, спойлер препятствует образованию завихрений за «кормой» автомобиля. Хотя спойлер, как правило, уже включен в конструкцию кузова современного автомобиля.
Так что получать экономию из воздуха – вполне реально.