Як виміряти витрату палива?

Як виміряти витрату палива? Відповідь на це питання зазвичай не однозначний, у кожного своя думка на цей рахунок. Ми наводимо думку кандидата технічних наук Д. ПОСТНІКОВ.

Витрата палива —ця тема часто спливає у гаражних дискусіях. Як почнуть сусіди-автолюбителі розповідати, чого тільки не почуєш! Якщо ж вникнути в шоферські казки, то виявиться, що ніхто витрата і не вимірював. Найчастіше власник машини дивиться на покажчик палива, прикидає по положенню стрілки, скільки літрів витрачено, а потім ділить на пробіг та помножити на 100. В результаті —число, що має з істинним витратою палива тільки однакову розмірність —л/100 км. Давайте розберемося разом.

Візьміть в руки лінійку (звичайну шкільну) і спробуйте нею що-небудь виміряти. Десяті частки міліметра ви відкинете. Прийнято вважати, що похибка при вимірюванні лінійкою —півміліметра: цю величину ви не берете до уваги, округлюючи її до цілого числа. Але якщо при вимірюванні подивитися на лінійку трохи збоку, то похибка складе міліметр, а то і більше (перевірте самі). Звідси висновок: якщо шкала в міліметрах —легко помилитися на один міліметр, якщо в літрах —на літр, а якщо в «чверть-баках» (як на вашому покажчику рівня палива) —на чверть бака. До того ж ми швидше віримо тієї цифри, яка нас найбільше влаштовує —просто видаємо бажане за дійсне.

Як же домогтися більшої точності? Перше, що приходить в голову —проградуювати покажчик в літрах. Шкода, але нічого не вийде. Адже стрілочний прилад не вимірює рівень палива а баку: він лише крайнє ланка в ланцюзі (одне слово —стрілочник!). Інформація надходить від датчика. Багато хто знає, що він складається з поплавця і дротового реостата. За технічними умовами опір реостата нормується всього в трьох положеннях: при порожньому баку, заповненому наполовину і повному. При іншому рівні палива опір має якесь проміжне значення, стрілка покажчика займає проміжне, не обумовлену технічних умов положення. Неважко зрозуміти, що такий датчик не розрахований на точне вимірювання рівня. Тому на деяких машинах прилад довго-довго показує півбака, а потім раптом —нуль. До того ж його покази змінюються з часом: окислюються контакти, втрачає пружність пружина, яка повертає стрілку покажчика.

Як же вимірюють витрату палива при випробуваннях автомобілів? Спеціальними приладами-витратомірами. Найбільш поширені нагадують по конструкції двигун внутрішнього згоряння. Паливо, її нагнітають штатним насосом, тисне на поршні (їх зазвичай чотири) і змушує їх обертати колінчастий вал. Знаючи об'єм циліндрів і число обертів колінчастого вала, легко підрахувати кількість палива, що пройшов через прилад. Природно, підрахунком займається електронний блок. Інша конструкція: паливо обертає турбіну, число обертів якої пропорційно израсходованному бензину. Похибка такого приладу більше. Обидві конструкції виконані з високою точністю, зробити їх в домашніх умовах неможливо.

Ще на зорі автомобілізації з'явився дуже простий витратомір: два скляних мірних циліндрів з системою кранів. Поки паливо з одного надходило в двигун, другий заповнювався. По розподілах (електроніки тоді не було) підраховували витрата. Така конструкція прожила багато десятиліть: подібні прилади можна було зустріти ще на початку сімдесятих. Адже немає нічого простіше мірного посуду. Принцип нам підійде, але про це дещо пізніше.

Для визначення витрати потрібно знати не тільки обсяг палива, але і пройдений шлях. «Згодні, обсяг палива за штатним приладу ми вимірюємо невірно, але зате відстань —як треба», —подумали читачі. Ну що ж, розберемося тепер з лічильником пробігу.

Спочатку з'ясуємо, звідки він отримує інформацію. Звичайно, датчиком служить колесо. Воно пов'язане з піввіссю, та через головну передачу —з карданним валом, а він —з вторинним валом коробки передач. На ньому розташована шестерня приводу спідометра, від якого обертання передається іншій шестірні, пов'язаної з тросом, потім через редуктор до барабанчикам з цифрами пробігу. Вали обертаються з різними швидкостями, але у всій ланцюга передачі інформації немає жодного розриву. Кожен оберт колеса впливає на показання лічильника пробігу. Така ланцюг інформації в автомобілі класичної компоновки. У передньопривідних машин шлях передачі інформації коротше: немає карданного валу, але і тут показання лічильника пробігу пропорційні числу обертів колеса. Цей висновок нам стане в нагоді в подальших міркуваннях.

А тепер уявімо собі таку ситуацію: всю зиму ви їздили на діагональних шинах з наварным протектором «сніжинка», а коли сніг розтанув, вирішили «взути» свої старі, але ще придатні радіальні шини з звичайним дорожнім малюнком. Діаметр колеса в першому випадку 610 мм, у другому -580 мм. Якщо шина котиться по дорозі без пробуксовки і прослизання, то за один оберт вона пройде відстань, рівну довжині кола. Очевидно, що відстань, яку пройде друге колесо за один оберт, коротше: адже його діаметр менше. Отже, на одному кілометрі це колесо зробить більше обертів, ніж перше. Але, оскільки показання лічильника пробігу пропорційні числу обертів колеса, в цьому випадку він покаже більший кілометраж, ніж при «наварні» колесах.

Визначимо різницю в показаннях лічильника пробігу. Перше колесо (більшого діаметра) за один оборот проходить 1,91 метра, друге -1,82 метра. На одному кілометрі шляху перше здійснить 522 обороту, а друге -549. Те ж співвідношення, як ми з'ясували, буде і в показаннях лічильника пробігу. Якщо припустити, що в першому випадку показання відповідають дійсності -100 км, то на інших шинах лічильник покаже 105 км. Різниця -5%.

Цієї точності вистачає для повсякденної їзди, її достатньо і для того, щоб вчасно проводити технічне обслуговування. Адже не так важливо, замінювати масло при пробігу 10 000 або 10 500 км, і чи не все одно, скільки пройшла машина до капітального ремонту -120 000 або 126 000 км.

При вимірюванні витрати така похибка неприпустима. Припустимо, ми проїхали 100 км, витративши 9 л бензину. Якщо лічильник пробігу помилився на 5% і показав нам 95 або 105 км, то витрата вийде відповідно 9,5 і 8,6 л/100 км. Розкид чималий. Останнє число явно краще і в нього хочеться повірити, проте насправді воно помилково.

Строго кажучи, діаметр колеса також впливає на витрату палива, тому наш розрахунок не зовсім правильний. Конструктори автомобілів використовують в обчисленнях «динамічний радіус колеса». Він дещо відрізняється від виміряного нами: адже на колесо при русі діють сили (вага автомобіля, відцентрова та ін ), які змінюють його розміри. Крім того, при задньому ході автомобіль споживає паливо, а показання лічильника пробігу не тільки не збільшуються, а, навпаки, зменшуються. Та й всі колеса автомобіля проходять різні шляхи, наприклад, при повороті. За яким вимірювати пробіг?

Висновок невтішний: точність лічильника пробігу хоч і вище, ніж покажчика рівня палива, але і вона нас не влаштовує. У книгах з випробувань автомобіля вказана прийнятна похибка вимірювань пробігу: 0,1... 0,2%.

Із ситуації знайшли такий вихід: якщо ні по одному з чотирьох коліс не можна виміряти пробіг, встановити ще одне —п'яте.

Щоб число оборотів точніше відповідало пройденого шляху, до дороги його пружина притискає, а коливання гасить гідравлічний амортизатор. Число обертів колеса визначають за допомогою індукційних або фотоелектричних датчиків, тахогенераторов та ін. Записуюча апаратура знаходиться зазвичай у випробуваному автомобілі. Весь комплекс обладнання прийнято називати так: прилад «шлях —час —швидкість». Не так давно винайшли обладнання для безконтактного вимірювання пробігу: необхідність в «п'ятому колесі» відпала.

Подібна апаратура автолюбителю не по кишені, спробуємо пошукати компромісне рішення. Обійдемося штатним лічильником пробігу, але попередньо визначимо поправочний коефіцієнт. Для цього виберемо рівною, по можливості пряму і вільну від транспорту дорогу з кілометровими стовпами. Проїдемо по ній не менше 10 км (краще 50) туди і назад. Погода повинна бути сухою, без опадів, швидкість вітру не більше 3 м/с. Їхати потрібно без обгонів (інакше шлях збільшується) і різких гальмувань (колеса прослизають), тиск в шинах повинен відповідати нормі (інакше радіус колеса зміниться). Запишемо показання лічильника і відстань по кілометрових стовпів.

Надалі, щоб дізнатися істинний пробіг автомобіля, показання лічильника слід помножити на поправочний коефіцієнт. Звичайно, високої точності ми не отримаємо, але все ж похибка зменшиться в кілька разів.

Що стосується їзди заднім ходом, то зазвичай на декілька десятків метрів назад припадає кілька десятків кілометрів вперед, що в тисячу разів більше, тому помилка визначена витрати буде невелика.

Повернемось до нашого завдання —визначення витрати палива. Зауважимо, що він сильно залежить від манери водіння, погодних та дорожніх умов, тому у сусіда-автолюбителя цифри можуть бути більше, але це не означає, що його машина гірше.

Потрібно мірний посуд, наприклад прозора каністра з поділками (краще через одну десяту літра). Втім, ділення можна нанести самому, наливаючи паливо з мірною пляшки (продаються в аптеках) в каністру. Намагайтеся не проливати: неправильна розмітка негативно позначиться на точності вимірювань. Бажано, щоб температура під час розмітки і вимірювань була приблизно однаковою: рідини при нагріванні значно збільшуються в об'ємі. Робота вимагає акуратності. Ну що ж, доведеться потерпіти, зате надалі нічого складного не буде.

Перед початком вимірювань заливаємо паливо в бак, як прийнято говорити, «під пробку» (можна до вигину горловини —важливо запам'ятати, де перебував рівень). Записуємо показники лічильника —і в шлях. Попередньо перевірте тиск в шинах —воно впливає на вимірювання. Доливайте паливо по мірі необхідності, але обов'язково з мірною посуду, скільки —записуйте.

На бензоколонці заправляйтеся в каністри: в бак не рекомендуємо, оскільки лічильники зазвичай неточні. Перед тим як зняти остаточні свідчення, залийте бензин до зазначеного раніше рівня, додайте і цю цифру до записаним. Зверніть увагу на завантаження автомобіля: якщо вона не така, як при першій заправці, —рівень буде іншим, а помилка вимірювань може скласти кілька літрів. З тієї ж причини машина повинна стояти на рівній горизонтальній площадці.