Kalni, nobraucieni un pauguri: kā reljefs ietekmē degvielas patēriņu?

Borta datora momentānais patēriņš rāda 18, 25 vai pat 30 l/100 km. Akselerators nav nospiests līdz grīdai, automobilis nav pārkrauts un ātrums šķiet pavisam parasts. Vienīgā atšķirība — ceļš ved augšup.

Pēc dažām minūtēm sākas nobrauciens. Momentānais patēriņš nokrīt līdz nullei, un rodas sajūta, ka lejupceļš tūlīt atdos visu kalnā iztērēto degvielu. Taču brauciena beigās vidējais patēriņš tik un tā ir augstāks nekā līdzenā maršrutā.

Tas nav borta datora triks. Braucot augšup, automobilim nepieciešama enerģija, lai paceltu savu masu. Nobraucienā daļa šīs enerģijas pārvēršas kustībā, taču ne visu iespējams izmantot lietderīgi. Daļa aiziet gaisa un rites pretestībā, daļa — bremžu siltumā, bet hibrīdi un elektroauto akumulatorā atgūst tikai daļu.

Reljefa ietekmi vēl vairāk pastiprina līkumi, ātruma maiņas, krava, piekabe, pretvējš un vadītāja vēlme par katru cenu saglabāt vienādu ātrumu katrā kāpumā.

Vadītāja īsais secinājums jau sākumā: kalnā visvairāk maksā automobiļa masa un augstuma starpība, bet nobraucienā rezultātu nosaka tas, cik daudz enerģijas izdodas saglabāt, nevis pārvērst bremžu siltumā.

Ātrā atbilde: vai paugurains ceļš palielina patēriņu?

Kāpēc braukšana kalnā prasa tik daudz enerģijas?

Uz līdzenas šosejas motoram galvenokārt jāpārvar gaisa pretestība, riepu rites pretestība un transmisijas zudumi. Kāpumā šim sarakstam pievienojas vēl viens liels pretinieks — gravitācija.

Lai paceltu automobili augstāk, nepieciešams palielināt tā potenciālo enerģiju. Šī enerģija ir atkarīga no trim lielumiem: automobiļa masas, gravitācijas un iegūtā augstuma.

Formula attiecas gan uz benzīna un dīzeļa automobili, gan hibrīdu un elektroauto. Atšķiras tikai tas, cik efektīvi katra piedziņa nepieciešamo enerģiju iegūst no degvielas vai akumulatora.

Ko nozīmē ceļa slīpums procentos?

Ceļa zīme ar norādi 10% nenozīmē 10 grādu leņķi. Procentuālais slīpums rāda, cik metru ceļš paceļas vai nolaižas uz 100 horizontāli veiktiem metriem.

Piemēri:

3% slīpums = aptuveni 3 metri augšup uz 100 metriem;

6% slīpums = aptuveni 6 metri augšup uz 100 metriem;

10% slīpums = aptuveni 10 metri augšup uz 100 metriem;

15% slīpums = aptuveni 15 metri augšup uz 100 metriem.

Ja 10% kāpums turpinās vienu horizontālo kilometru, augstuma starpība ir aptuveni 100 metri. Piecus kilometrus garā 10% kāpumā teorētiskā augstuma starpība būtu aptuveni 500 metri.

Praktisks enerģijas aprēķins: 1500 kg auto paceļas par 500 metriem

Pieņemsim, ka automobilis kopā ar vadītāju un bagāžu sver 1500 kg un maršruta laikā paceļas par 500 metriem.

Iekšdedzes motors neprot visu degvielas enerģiju pārvērst riteņu kustībā. Liela daļa kļūst par siltumu dzesēšanas sistēmā un izplūdes gāzēs, bet daļa pazūd transmisijā.

Ja ļoti vienkāršotā piemērā līdz riteņiem nonāktu ceturtā daļa benzīna enerģijas, tikai augstuma iegūšanai varētu būt nepieciešams tuvu vienam litram benzīna. Reālais rezultāts atšķirsies atkarībā no motora efektivitātes, ātruma, pārnesuma, temperatūras un pārējiem braukšanas apstākļiem.

Kāpēc momentānais patēriņš kalnā kļūst biedējoši liels?

Momentānais patēriņš litros uz 100 kilometriem rāda, cik daudz degvielas automobilis patērētu, ja konkrētā slodze saglabātos visu 100 km distanci.

Stāvā kāpumā motors īsā laikā var izmantot daudz degvielas, bet automobilis pārvietojas salīdzinoši lēni. Tāpēc aprēķinātais litru daudzums uz 100 km izskatās ļoti augsts.

Tas nenozīmē, ka visa bāka tūlīt pazudīs. Ja kāpums ir tikai divus kilometrus garš, augstais momentānais rādījums ietekmē tikai nelielu kopējā maršruta daļu.

Kāpēc nobrauciens neatdod visu kāpumā patērēto?

Teorētiski automobilis, nobraucot no tā paša augstuma, zaudē iepriekš iegūto potenciālo enerģiju. Taču praksē šī enerģija neparādās degvielas tvertnē.

Daļa tiek izmantota gaisa pretestības pārvarēšanai. Daļa pazūd riepu deformācijā, gultņos un transmisijā. Ja ātrums kļūst pārāk liels, vadītājs bremzē, un enerģija pārvēršas bremžu disku un kluču siltumā.

Hibrīds vai elektroauto var izmantot elektromotoru kā ģeneratoru un daļu enerģijas nosūtīt atpakaļ akumulatorā. Tomēr zudumi rodas motorā, invertorā, akumulatorā un transmisijā.

Nobrauciens nav degvielas atmaksa. Tas ir mēģinājums pēc iespējas lietderīgāk izmantot enerģiju, kas jau tika nopirkta kāpumā.

Vai borta datora rādījums 0,0 l/100 km nozīmē bezmaksas braukšanu?

Daudzi mūsdienu benzīna un dīzeļa automobiļi, ripojot pārnesumā ar pilnībā atlaistu akseleratoru, noteiktos apstākļos var pārtraukt degvielas iesmidzināšanu.

Tad borta dators var rādīt 0,0 l/100 km. Tomēr automobilis šajā brīdī izmanto iepriekš iegūto augstuma un kustības enerģiju. Riteņi griež transmisiju un motoru, bet gaisa, riepu un mehāniskā pretestība turpina izkliedēt enerģiju.

Kad ātrums vai motora apgriezieni kļūst pārāk zemi, degvielas padeve var atsākties. Precīza vadības loģika atkarīga no automobiļa, motora temperatūras, pārnesuma un citiem apstākļiem.

Kāpums vienā virzienā un atgriešanās atpakaļ

Pieņemsim, ka no pilsētas līdz skatu laukumam jāpaceļas par 400 metriem. Turpceļā patēriņš ir ļoti augsts, bet atpakaļceļā — neparasti zems.

Salīdzināt tikai vienu virzienu būtu maldinoši. Patiesais reljefa efekts redzams, saskaitot turpceļu un atpakaļceļu.

Turpceļa rādījums 10,0 l/100 km izskatās biedējošs, bet visa brauciena rezultāts ir daudz mērenāks. Tajā pašā laikā nobrauciens nav pilnībā izdzēsis kāpuma izmaksas.

Kāpēc daudzi mazi pauguri var būt sliktāki par vienu garu kāpumu?

Ja ceļš vienmērīgi paceļas līdz galamērķim, vadītājs var izvēlēties stabilu ātrumu un piemērotu pārnesumu. Motors ilgstoši strādā vienmērīgā režīmā.

Uz pauguraina ceļa automobilis atkārtoti kāpj, paātrinās, nobrauc, bremzē un atkal kāpj. Katrs ātruma samazinājums līkumā un atkārtots paātrinājums rada papildu zudumus.

Ja nobraucienā iegūtais ātrums jādzēš ar bremzēm pirms nākamā līkuma, daļa enerģijas pazūd siltumā. Nākamajā kāpumā tā jāiegūst no jauna.

Masa kalnos maksā vairāk nekā uz līdzenas šosejas

Uz līdzenas šosejas papildu masa galvenokārt ietekmē paātrināšanos un nedaudz palielina riepu rites pretestību. Kalnā katrs papildu kilograms jāpaceļ līdz jaunam augstumam.

Tāpēc pilns bagāžnieks, četri pasažieri, jumta krava un piekabe kalnainā maršrutā kļūst daudz nozīmīgāki nekā mierīgā līdzenā braucienā.

Kā pareizi braukt kalnā ar manuālo kārbu?

Galvenā kļūda ir par katru cenu palikt augstā pārnesumā, uzskatot zemus motora apgriezienus par ekonomijas garantiju.

Ja motors sāk vibrēt, rūkt, slikti reaģēt uz akseleratoru vai nepieciešams gandrīz pilnībā nospiest pedāli, pārnesums var būt par augstu. Motors darbojas ar ļoti lielu slodzi, bet automobilis nepaātrinās efektīvi.

Labāk savlaicīgi izvēlēties zemāku pārnesumu un ļaut motoram strādāt vienmērīgi. Tas nenozīmē griezt motoru līdz maksimālajiem apgriezieniem — nepieciešams diapazons, kurā konkrētais motors spēj attīstīt vajadzīgo jaudu bez raustīšanās.

Kā braukt kalnā ar automātisko kārbu?

Mūsdienīgs automāts pats analizē motora slodzi un izvēlas zemāku pārnesumu. Tomēr vadītāja akseleratora kustības nosaka, cik agresīvi kārba reaģēs.

Ja akselerators tiek nospiests strauji, kārba var veikt kick-down un pārslēgties vairākas pakāpes zemāk. Tas ir vajadzīgs apdzīšanā, bet ne vienmēr nepieciešams mierīgā kāpumā.

Garā vai stāvā kāpumā var palīdzēt parastais, kalnu, vilkšanas vai manuālais režīms — atkarībā no automobiļa konstrukcijas. Mērķis ir novērst nevajadzīgu pārnesumu “medīšanu”.

Vai kruīza kontrole kalnā palielina patēriņu?

Kruīza kontroles galvenais uzdevums ir uzturēt iestatīto ātrumu, nevis obligāti sasniegt minimālo patēriņu.

Sākoties kāpumam, sistēma var palielināt akseleratora atvērumu un pārslēgties zemāk, lai nepieļautu pat nelielu ātruma kritumu.

Vadītājs, kurš redz reljefu, var atļaut ātrumam kāpumā samazināties par dažiem kilometriem stundā un nobraucienā to pakāpeniski atgūt, nepārsniedzot drošo un atļauto ātrumu.

Tomēr pārāk liela ātruma svārstība var traucēt citiem satiksmes dalībniekiem. Ekonomija nedrīkst pārvērsties neparedzamā braukšanā.

Drošs nobrauciens: kāpēc nevajag visu laiku turēt bremzi?

Ilgā nobraucienā nepārtraukta viegla bremzēšana var šķist plūdena, taču bremžu diski un kluči nepārtraukti uzkarst.

Pieaugot temperatūrai, bremžu efektivitāte var samazināties. Īpaši liela slodze rodas smagam automobilim, piekabei vai garā stāvā nobraucienā.

Drošāka pieeja ir savlaicīgi izvēlēties zemāku pārnesumu, izmantot motora bremzēšanu un mehāniskās bremzes lietot kontrolēti, lai nepieļautu pārmērīgu ātrumu.

Motora bremzēšana ar manuālo kārbu

Pirms nobrauciena izvēlies tādu pārnesumu, kas palīdz uzturēt drošu ātrumu bez nepārtrauktas bremžu pedāļa turēšanas.

Pārnesumu nedrīkst izvēlēties tik zemu, lai motora apgriezieni pārsniegtu pieļaujamo diapazonu. Pārslēgšanai jābūt plūdenai, īpaši uz slapja vai slidena seguma.

Sajūgu nevajag turēt nospiestu visu nobrauciena laiku. Tad motors ir atvienots no riteņiem, un motora bremzēšana pazūd.

Motora bremzēšana ar automātu, CVT un hibrīdu

Automātiskajai kārbai var būt manuālais režīms, pārnesumu lāpstiņas, zemāko pārnesumu pozīcijas vai īpašs kalnu režīms.

CVT var izmantot B, L vai manuāli imitētus pārnesumus, bet to nozīme atšķiras starp automobiļiem.

Hibrīda B režīms bieži palielina palēninājumu un garā nobraucienā var izmantot arī iekšdedzes motoru enerģijas izkliedēšanai. Tas ne vienmēr ir režīms maksimālai akumulatora uzlādei.

Elektroauto rekuperācijas līmenis var būt regulējams, taču pie pilna vai ļoti auksta akumulatora rekuperācija var būt ierobežota. Vadītājam vienmēr jābūt gatavam izmantot mehāniskās bremzes.

Hibrīds kalnos: kur pazūd pilsētas priekšrocība?

Pilsētā hibrīds bieži atgūst daļu bremzēšanas enerģijas un īsus posmus veic elektriski. Kalnā nepieciešama ilgstoša jauda, tāpēc benzīna motors var strādāt daudz vairāk.

Ja hibrīda akumulatora enerģijas rezerve ir neliela, tā var palīdzēt tikai kāpuma sākumā. Pēc tam galveno darbu pārņem iekšdedzes motors.

Nobraucienā akumulators uzlādējas, bet tam ir ierobežota ietilpība un uzlādes jauda. Garā nobraucienā akumulators var sasniegt augstu uzlādes līmeni, un sistēmai liekā enerģija jāizkliedē citā veidā.

Elektroauto kalnos: liels patēriņš augšup, daļēja atgūšana lejup

Elektroauto kāpumā var uzrādīt ļoti augstu momentāno patēriņu kWh/100 km. Tas ir normāli — elektromotoram jāveic tas pats fiziskais darbs, paceļot automobiļa masu.

Nobraucienā patēriņš var kļūt negatīvs, jo enerģija plūst atpakaļ akumulatorā. Tomēr tas nenozīmē pilnīgu kalnā iztērētās enerģijas atgūšanu.

Rekuperācijas rezultātu ietekmē akumulatora temperatūra, uzlādes līmenis, nobrauciena stāvums, ātrums un maksimālā sistēmas jauda.

Ja kalna virsotnē akumulators ir gandrīz pilns, automobilim var nebūt vietas, kur uzkrāt visu nobrauciena enerģiju. Tāpēc maršruta plānošanā reizēm ir izdevīgi neatstāt uzlādes punktu ar 100% akumulatoru tieši pirms gara nobrauciena, ja vien to pieļauj drošs ceļojuma plāns.

Dīzelis, benzīns un motora raksturs kāpumā

Dīzeļmotors bieži attīsta lielu griezes momentu zemākos apgriezienos, tāpēc kāpumā var šķist mierīgāks. Taču arī dīzelim nepieciešama papildu enerģija masas pacelšanai.

Mazs benzīna turbomotors kāpumā var palielināt turbīnas spiedienu un degvielas padevi. Lai gan motors saglabā ātrumu, momentānais patēriņš var strauji pieaugt.

Atmosfēriskam benzīna motoram var būt nepieciešami augstāki apgriezieni. Tas nav automātiski slikti — svarīgi, lai motors strādātu tam piemērotā slodzes un apgriezienu diapazonā.

Nevienu motoru nevajadzētu ilgstoši mocīt pārāk augstā pārnesumā ar pilnībā nospiestu akseleratoru un ļoti zemiem apgriezieniem.

Vai mazāks ātrums kalnā vienmēr ietaupa?

Mērens ātruma samazinājums parasti mazina nepieciešamo jaudu, īpaši tāpēc, ka samazinās gaisa pretestība.

Tomēr pārāk mazs ātrums nepiemērotā augstā pārnesumā var likt motoram darboties neefektīvi. Dažreiz labāk ir izvēlēties zemāku pārnesumu un uzturēt vienmērīgu ātrumu nekā mocīt motoru.

Uz noslogota ceļa ļoti lēna braukšana var traucēt satiksmi un izraisīt riskantas apdzīšanas. Ekonomijas mērķis nedrīkst apdraudēt drošību.

Ekonomiska braukšana kalnā nenozīmē maksimāli lēnu braukšanu. Tā nozīmē piemērotu pārnesumu, vienmērīgu slodzi un atteikšanos par katru cenu saglabāt lielu ātrumu.

Īsākais vai līdzenākais maršruts?

Navigācija bieži piedāvā īsāko, ātrāko un ekonomiskāko maršrutu. Kalnainā apvidū tie var būt trīs pilnīgi atšķirīgi ceļi.

Īsāks ceļš var būt stāvāks, šaurāks un ar daudziem līkumiem. Garāks ceļš var sekot ielejai, ļaujot uzturēt vienmērīgāku ātrumu.

Šajā ilustratīvajā piemērā vidējais maršruts patērē vismazāk degvielas. Īsākais maršruts nav lētākais, jo tajā ir lielāka slodze un vairāk ātruma maiņu.

Svarīgs jēdziens: kopējais kāpums, ne tikai galamērķa augstums

Divi maršruti var sākties un beigties vienā augstumā, bet to enerģijas prasības var būt ļoti atšķirīgas.

Pirmais ceļš var vienmērīgi iet pa ieleju. Otrais atkārtoti paceļas par 100 metriem un atkal nolaižas. Lai gan galamērķa augstuma starpība ir nulle, otrajā maršrutā automobilis vairākkārt iegūst potenciālo enerģiju.

Līkumi un matadatas: patēriņu palielina arī ātruma maiņas

Kalnu ceļš reti ir pilnīgi taisns. Pirms asa līkuma jābremzē, bet pēc tā — atkal jāpaātrinās.

Ja vadītājs starp līkumiem strauji paātrinās un pēc dažām sekundēm atkal spēcīgi bremzē, patēriņš pieaug daudz vairāk nekā vienmērīgā kāpumā.

Ekonomiskāka un drošāka taktika ir skatīties tālu uz priekšu, agrāk atlaist akseleratoru un izvēlēties tādu ātrumu, kuru nav nepieciešams katrā līkumā dramatiski mainīt.

Pretvējš kalnā: divas lielas slodzes vienlaikus

Kalnā automobilim jāpārvar gravitācija. Pretvējā tam vienlaikus jācīnās arī ar lielāku relatīvo gaisa ātrumu.

Šāda kombinācija var izraisīt neparasti lielu patēriņu, īpaši augstam SUV, furgonam, kemperim vai automobilim ar jumta kasti.

Ja kruīza kontrole mēģina uzturēt nemainīgu lielu ātrumu, transmisija var atkārtoti pārslēgties zemāk un motors ilgstoši darboties ar ļoti lielu slodzi.

Mērens ātruma samazinājums šādā situācijā var vienlaikus mazināt aerodinamisko un piedziņas slodzi.

Augstkalne un retāks gaiss

Palielinoties augstumam virs jūras līmeņa, gaiss kļūst retāks. Tas var nedaudz samazināt aerodinamisko pretestību, bet vienlaikus ietekmē arī motora darbību.

Atmosfēriskam motoram augstumā var samazināties pieejamais skābekļa daudzums un jauda. Vadītājam nepieciešams dziļāk nospiest akseleratoru vai izvēlēties zemāku pārnesumu.

Turbomotors daļu jaudas zuduma var kompensēt, palielinot turbīnas darbu, taču tam var pieaugt termiskā slodze.

Elektromotoram skābeklis nav nepieciešams, taču arī elektroauto joprojām jāpaceļ sava masa un jāuzrauga akumulatora un piedziņas temperatūra.

Trīs vadītāju scenāriji

1. Vadītājs, kurš par katru cenu saglabā 100 km/h

Sākoties kāpumam, kruīza kontrole palielina jaudu. Automāts pārslēdzas divas pakāpes zemāk, bet vadītājs neatkāpjas no iestatītā ātruma.

Motors strādā ar lielu slodzi, un momentānais patēriņš strauji pieaug. Nobraucienā automobilis ātri sasniedz iestatīto ātrumu un sāk bremzēt, izkliedējot daļu enerģijas.

Rezultāts: precīzs ātrums, bet liela enerģijas plūsma gan kāpumā, gan nobrauciena bremzēšanā.

2. Vadītājs, kurš ļauj ātrumam mainīties saprātīgās robežās

Pirms kāpuma vadītājs izvēlas piemērotu pārnesumu un ļauj ātrumam pakāpeniski samazināties. Nobraucienā viņš agri atlaiž akseleratoru un izmanto motora bremzēšanu.

Ātrums saglabājas drošs un paredzams, bet nav nepieciešama agresīva paātrināšanās vai stipra bremzēšana.

Rezultāts: mierīgāka slodze, mazāks patēriņš un mazāk uzkarsušas bremzes.

3. Vadītājs, kurš nobraucienā “krāj bezmaksas ātrumu”

Vadītājs ļauj automobilim nobraucienā paātrināties, cerot izmantot inerci nākamajā kāpumā. Taču pirms līkuma vai apdzīvotas vietas nākas strauji bremzēt.

Visa “uzkrātā” kustības enerģija pārvēršas bremžu siltumā. Nākamajā kāpumā automobilis atkal jāpaātrina.

Rezultāts: lielāks risks, lielāks bremžu nodilums un mazāks ietaupījums, nekā vadītājs iedomājās.

Biežākie mīti par kalniem un patēriņu

Mini tests: kas tavā maršrutā palielina patēriņu?

14 dienu reljefa eksperiments

Lai saprastu sava auto reakciju uz reljefu, salīdzini divus regulārus maršrutus: īsāku un pauguraināku pret garāku un līdzenāku.

Septiņas dienas izmanto vienu maršrutu un septiņas — otru. Salīdzini vairāku braucienu vidējo rezultātu, nevis vienu īpaši labu vai sliktu dienu.

Praktiska braukšanas shēma paugurainā ceļā

Ko pārbaudīt pirms gara kalnu brauciena?

Kad augstāks patēriņš vairs nav tikai reljefa jautājums?

Kalnains maršruts dabiski palielina slodzi, bet automobilim joprojām jādarbojas vienmērīgi.

Ja temperatūra kāpumā strauji paaugstinās, automāts sāk sist vai slīdēt, motors zaudē jaudu, parādās brīdinājumi vai jūtama deguma smaka, problēmu nevajadzētu norakstīt tikai uz stāvu ceļu.

Paaugstināts patēriņš var būt saistīts arī ar zemu riepu spiedienu, aizķērušām bremzēm, netīru gaisa filtru, motora vadības kļūdu, transmisijas problēmu vai pārāk lielu kravu.

Secinājums: kalns neprasa trikus — tas prasa enerģiju un paredzēšanu

Braucot kalnā, automobilim nepieciešama papildu enerģija, lai paceltu savu masu. Šo fizikas prasību nevar atcelt Eco režīms, automātiskā kārba, liels griezes moments vai vadītāja pieredze.

Tomēr vadītājs var ļoti būtiski ietekmēt to, cik efektīvi enerģija tiek izmantota. Piemērots pārnesums, vienmērīga slodze un saprātīgs ātrums samazina nevajadzīgus zudumus.

Nobraucienā galvenais uzdevums ir nevis sasniegt nulles momentāno patēriņu, bet saglabāt drošu ātrumu, izmantot motora bremzēšanu vai rekuperāciju un nepārkarsēt mehāniskās bremzes.

Hibrīdi un elektroauto spēj atgūt daļu enerģijas, bet neviena rekuperācijas sistēma nav pilnīgi efektīva. Kāpumā iztērētā enerģija pilnībā neatgriežas.

Izvēloties maršrutu, skaties ne tikai uz kilometriem. Kopējais kāpums, līkumu skaits, satiksme, ceļa kvalitāte un iespēja uzturēt vienmērīgu ātrumu var būt svarīgāki par dažiem ietaupītiem kilometriem.

Visbeidzot, nevērtē automobili pēc viena brauciena kalnā. Salīdzini visu maršrutu, abus virzienus un faktiskos izmantotos litrus vai kilovatstundas.

Vadītāja pēdējais secinājums: kāpumā necenties uzvarēt gravitāciju ar dziļāku akseleratora nospiešanu, bet nobraucienā — ar pārkarsušām bremzēm. Izvēlies pareizu pārnesumu, skaties tālu uz priekšu un ļauj automobilim saglabāt enerģiju tur, kur tas ir droši.