Расход топлива: почему в паспорте шесть, а ест десять?

Автор: Леонид Попов

Уверен, никому не надо объяснять, что реальный расход топлива прежде всего зависит от условий движения. Холодный пуск зимой со всеми подогревами, потом пробка в пару километров, и к концу такой поездки у вас на трип-компьютере — сорок литров на сотню. А после броска по шоссе со скоростью 70–90 км/ч та же машина пишет пять — со всеми такое было. Не нужно вам напоминать и простейшие способы экономии топлива — все же видели эти билборды на улицах?

Это далеко не все приёмы. В физике движения столько переменных — закачаешься. Одних потерь энергии на целый абзац наберётся: тепловые, насосные, трансмиссионные, потери на трение, на привод вспомогательных агрегатов… Силы сопротивления качению тоже постоянно меняются, как и противодействие воздушного потока. Но если на расход влияет такое количество факторов, и в реальной жизни он может отличаться в разы по ходу одного дня, то в чём смысл показателей, заявленных производителем? Откуда он их берёт вообще?

Яйцо раньше курицы

Говоря упрощённо, расход топлива той или иной модели известен ещё до её появления. От него зависит количество вырабатываемого углекислого газа. А это в свою очередь — один из ключевых параметров при составлении техзадания на автомобиль (по крайней мере для тех стран, которые ограничивают эмиссию CO₂ для всего парка новых машин одного производителя).

Рамки целевых показателей CO₂ свободнее, чем, скажем, проектные требования к токсичности выхлопа. Но компании всё равно нужно заранее понимать, сколько «нулевых» электрокаров она должна будет выпустить, чтобы сбалансировать выделенную ей квоту на выбросы после запуска в серию какого-нибудь суперкара, жрущего по 20 литров на сотню. Поэтому эти 20 литров появляются в планах за несколько лет до премьеры того самого суперкара.

Иногда производственные планы не поспевают за изменениями законодательства или динамикой рынка. Недостающие экологические квоты приходится докупать у более «зелёных» компаний. Чаще всего обращаются к Тесле Илона Маска.

Когда автомобиль готов, проводится ряд тестов в рамках сертификации, в ходе которых подтверждаются проектные величины. Где-то исполнителями являются аккредитованные государством лаборатории, где-то это делает сам производитель, а регулятор выборочно перепроверяет. На всех основных рынках разрешено указывать в паспортных данных только расход, полученный в результате сертификационных испытаний. Евросоюз и вовсе обязывает публиковать информацию о расходе и выбросах — с потолка их взять нельзя.

Измеряют же обычно не собственно расход, а массу углерода в выхлопных газах с помощью высокоточных спектрометров (учитывается углекислый газ, несгоревшие углеводороды и CO). Так как для используемого топлива точно известно процентное содержание углерода, то из углерода же в полученном выхлопе легко посчитать и расход.

Лабораторные условия

Испытание проводят на беговых барабанах, имитирующих дорожное полотно, так что машина стоит на месте, а водитель-испытатель разгоняется и тормозит по графику, предусмотренному тестовым циклом. Чтобы с высокой точностью (плюс-минус 2 км/ч) попадать в график, испытатель смотрит на монитор с линией, отражающей нужную скорость и с отметкой фактической скорости, а также с подсказками по переключению передач.

Крупный вентилятор нагнетает воздух перед машиной, чтобы система охлаждения ДВС работала корректно, как при реальном движении.

Беговые барабаны нагружают ведущие колёса строго рассчитанным сопротивлением и воспроизводят инерцию автомобиля, меняющиеся вместе со скоростью. Чтобы правильно рассчитать дополнительную нагрузку, а также для определения сопротивления качению и механических потерь машину предварительно испытывают на выбег на том же стенде.

Тест RDE (Real Driving Emissions — выбросы в реальных условиях движения) дополняет стендовые испытания: за 90–120 минут на дорогах разных типов измеряют количество оксидов азота и твёрдых частиц.

С аэродинамикой всё немного сложнее. Силу сопротивления воздуха для каждой скорости можно вычислить, если ранее у модели измерили коэффициент сопротивления и лобовую площадь. Но также можно провести тест автомобиля на выбег на нейтрали со 120 км/ч на реальном треке. А он даёт кривую замедления, в которой сразу учтено сопротивление шин, воздуха и потери в трансмиссии. Эту кривую можно заложить в программу работы стенда, чтобы он корректно воспроизводил все силы сразу.

Методика

До 1970-х автостроители выполняли подобные тесты по собственным методикам, общепринятой не существовало. Чаще всего проводили замеры на постоянной скорости 70, 90 и 120 км/ч. Или пускали машину по произвольно выбранному маршруту. И в те годы буквально измеряли расход. Например, подключали к мотору измерительную колбу и смотрели, сколько миллилитров потрачено за определённую дистанцию.

Начиналось всё с того, к чему до сих пор пытаются приблизиться, — с испытаний в реальных условиях. Пятое колесо — часть измерительного комплекса для точного определения пути и скорости.

К 1970 году в Европе под давлением экологов придумали стандартный ездовой цикл, определяющий, с какой скоростью и сколько времени движется автомобиль. Сначала городской, а в 1990-м и загородный. Объединение двух циклов в один общий тест создало известную методику под названием NEDC (New European Driving Cycle, «Новый европейский ездовой цикл»), ставшую долгожителем автопрома. Последний раз она корректировалась в 1997-м и давно признана устаревшей.

Состоит NEDC из четырёх повторяющихся городских циклов суммарно на 13 минут и одного загородного на 6 минут 40 секунд. Вместе они составляют комбинированный цикл.

На смену программе NEDC с её слишком низкими скоростями и плавными ускорениями в 2018 году пришла более реалистичная методика WLTP (Worldwide Harmonised Light vehicles Test Procedure, «Всемирная гармонизированная процедура испытаний лёгких транспортных средств»). Она стала обязательной в Европе, но многие страны вне ЕС тоже используют этот формат испытаний, предусматривающий три класса циклов (WLTC) для разных соотношений мощности двигателя к снаряжённой массе автомобиля. Взгляните, как выглядит, например, WLTC Class 3 для моделей с удельной мощностью более 34 Вт/кг — читай, для большинства современных легковушек.

Четыре части цикла имитируют городское и пригородное движение, а также поездку по загородному шоссе и по магистрали. Отличаются они максимальными скоростями.

Как видите, в сравнении с NEDC «всемирная» методика жёстче: тут выше скорости, больше ускорений и торможений, они интенсивнее, нет участков с постоянной скоростью, больше продолжительность испытания. Неудивительно, что замеренные по WLTP выброс углекислого газа и расход топлива оказываются выше и куда ближе к показателям, которых можно добиться за пределами лаборатории.

Так не везде

В США выбросы и экономичность определяют по собственным методикам, разработанным Агентством по охране окружающей среды (Environmental Protection Agency, EPA). Испытание по стандарту EPA считается наиболее жёстким. Результат выводится по итогу пяти циклов: «городского» (более продолжительного и пробочного, чем европейский), «загородного», цикла «агрессивного вождения» со скоростями до 128 км/ч, теста при 95 ℉ (+35 ℃) с кондиционером, а также «зимнего» — при температуре, соответствующей нашим –7 ℃.

Базовая температура для WLTP составляет +23 ℃. Европейская процедура также предусматривает дополнительное испытание при +14 ℃ для температурной коррекции показателей CO₂. Движение начинается почти сразу, без прогрева двигателя.

В Европе тоже, кстати, существует лабораторный тест на холодный пуск и токсичность выхлопа при тех же минус семи, когда нейтрализатор прогревается дольше, но его влияние не учитывается при расчёте паспортного расхода топлива. Включать климатическую установку обяжут только при вступлении в силу норм Евро-7 с 29 ноября 2026 года — но только при определении запаса хода для новых типов электромобилей. Хотя давно известно, что кондиционер сильно осложняет тест — расход с ним может увеличиваться в диапазоне 3–15%…

Пионерами применения беговых барабанов для измерений уровня выбросов вредных веществ стали уставшие от смога калифорнийцы в начале 1960-х.

На другом краю спектра — японский стандарт JC08, ориентированный в большей степени на спокойное городское движение с небольшими скоростями. Это сравнительно щадящая методика, которая, впрочем, уступает позиции местной версии всемирного стандарта, называемой Japan-WLTP. С 2018 года Япония обязательно проводит испытания по купированному циклу WLTC без четвёртой сверхскоростной фазы.

В Америке и в Японии применяют обратную расходу величину — запас хода на единицу объёма топлива: в милях на галлон (mpg) и километрах, пройденных на одном литре (км/л).

В наиболее актуальном для российского покупателя Китае параллельно применяются две методики испытаний автомобилей — это международная WLTC и национальная CLTC (China Light-Duty Vehicle Test Cycle, «Китайский цикл испытаний легковых автомобилей»), близкая по смыслу к классической NEDC. Однако области их применения различаются: для официальной оценки расхода топлива обычных бензиновых автомобилей основным ориентиром служит WLTC, тогда как CLTC широко используется для определения запаса хода электромобилей.

Как меряют у нас?

Во-первых, это делается редко. Действующий технический регламент позволяет засчитывать «Сообщение об официальном утверждении типа» по правилам ЕЭК ООН № 83/101/154, полученное с измерениями выбросов по методике WLTP в аккредитованной лаборатории в Европе или Китае. Принимаются и данные испытаний, проведённых в странах ЕАЭС. Во-вторых, если и доходит до проб в России, то для ОТТС достаточно результатов по «сто первому» правилу ЕЭК ООН — то есть по старому ездовому циклу NEDC.

Какой-то системы для пересчёта разрозненных результатов в единую, удобную потребителю шкалу в России не существует. Таким образом, здесь теряется единственная полезная для покупателя функция паспортного расхода топлива — возможность сопоставить его у разных моделей, проверенных в одинаковых, контролируемых условиях.

Заполнить системный пробел попытались коллеги из Авторевю, разработав собственный дорожный цикл ARDC с голосовыми подсказками для испытателей. С 2012 года по 2020-й было протестировано почти 140 модификаций. Рост стоимости работ на полигоне похоронил программу.

В опубликованных характеристиках официально поставляемых из Китая машин, как правило, будут данные, полученные по «всемирному» циклу. Для локализованных электромобилей вроде e-Москвича или Эволюта запас хода указан тоже по WLTC. Но для параллельного импорта часто приводятся параметры по китайскому циклу CLTC или вообще по NEDC, как у исконно российских моделей. Поэтому если средний расход топлива влияет на ваш выбор, ищите на сайте производителя или импортёра уточнение, по какому стандарту был выведен этот параметр.

Но не обольщайтесь, что он имеет прямое отношение к реальной эксплуатации. Ведь, повторюсь, природа этих данных по большому счёту бюрократична. Я не призываю вас игнорировать паспортные характеристики, но читать их следует без ложных ожиданий. Последние исследования европейских экологов на выборке из восьми миллионов новых машин, зарегистрированных в 2021–2023 годах, показывают почти 20-процентное превышение реальных выбросов&nbspl;CO₂ (и соответственно — расхода топлива) относительно заявленных по результатам тестов WLTP.

И это цветочки

Ещё заметнее искусственность паспортных данных, если добавить в разговор гибриды. Даже в рамках такой передовой методики, как WLTP, нельзя всерьёз сравнивать, например, расход автомобиля, оснащённого ДВС и обычной трансмиссией, со смехотворным расходом PHEV-гибрида, подзаряжаемого от сети. Вы наверняка видели эти удивительные числа — пару-тройку литров на сотню. Меж тем, согласно тому же исследованию Международного совета по чистому транспорту ICCT, реальный расход топлива для выборки подзаряжаемых гибридов в Европе на 400% выше!

Для таких моделей проводят испытания в двух режимах: сначала с полностью заряженной тяговой батареей, а затем с разряженной до уровня, при котором автомобиль поддерживает её заряд примерно постоянным. В первом случае большую часть пути машина преодолевает на электричестве, а ДВС включается изредка или вообще молчит. Во втором случае он работает по мере необходимости, как у обычного гибрида.

Оказывается, некоторые водители PHEV-гибридов ленятся их заряжать, а корпоративные парки не стимулируют их, оплачивая сотрудникам только бензин.

В методику заложена установка, что в основном вы ездите на электричестве из розетки. Под это вводится коэффициент, называемый Utility Factor (утилитарный фактор). Допустим, после анализа данных теста UF составил 0,6 (то есть расчётная модель предполагает долю эксплуатационного пробега в электрорежиме 60%). Если расход топлива в первой фазе испытания оказался нулевым, а во второй подскочил до 7 л/100 км, взвешенный результат в упрощённом расчёте (0 × 0,6 + 7,0 × 0,4 = 2,8) составит всего 2,8 л.

Такой оптимизм расчётов не мог не привлечь внимание регуляторов, и с 2021 года Еврокомиссия планомерно ужесточает методику. Тем не менее ежегодные исследования показывают, что недостаточно. Впрочем, всё это не отменяет того факта, что некоторые гибридные установки эффективнее традиционных. Экстремальный пример — последовательные гибриды, где ДВС служит только генератором, не связан с колёсами и большую часть времени работает в зоне лучшего термического КПД.

Машина тоже врёт

Чаще всего, когда какой-нибудь владелец сокрушается из-за разрыва между паспортным и реальным расходами, он опирается на показания трип-компьютера. Увы, они тоже не отражают объективного положения вещей — действительность ещё хуже.

Бортовой компьютер рассчитывает расход (мгновенный, за поездку или после сброса показаний), исходя из производительности форсунок, времени их открытия и пройденного расстояния. Иногда используются показания датчика массового расхода воздуха, так как система управления ДВС старается поддерживать идеальное соотношение между воздухом и топливом в смеси. При остановке с работающим двигателем счётчик не выключается, а переходит на «почасовой тариф».

В таких показаниях всегда содержится погрешность. Она зависит и от состояния топливной системы (чистоты форсунок, реального давления в рампе), и от способности автомобиля корректно измерить пробег, и от программы подсчёта, заложенной производителем. По опыту почти 20 лет наших редакционных тестов трип-компьютер обычно машине льстит. Если считать средний расход «по чекам» — с учётом реально залитого топлива и пройденного расстояния,  — обычно выходит процентов на десять больше, чем показывает приборка.

Неспроста в упомянутом выше исследовании ICCT важнейшую роль для качества данных играет выборка из 300 тысяч водителей, которые заполняли данные «по чекам». Тогда как миллионы других примеров были получены с бортовых систем.

Лучше вообще не забивать себе голову подобными сравнениями. Данные производителя о расходе топлива не годятся для проекции на реальную эксплуатацию, где всё зависит от условий движения. Испытательные циклы в лабораториях воспроизводятся раз за разом с аптекарской точностью, а каждый ваш километр на дороге отличается от предыдущего.

Это не значит, что вы не можете добиться от своей машины заявленных показателей — их можно и перекрыть при соблюдении экологической гигиены и удачном стечении обстоятельств. Особенно если ваши регулярные маршруты позволяют ДВС подолгу работать в оптимальном режиме. Новый автомобиль по мере обкатки даже становится экономичнее сам собой в результате приработки деталей. Но если ему суждено жить в глухих пробках, где он постоянно огорчает вас перерасходом, то чем грустить о несбыточном, обратите внимание на другой тип силовой установки, лучше подходящий под ваши условия.

Важен ли вам паспортный расход при выборе нового автомобиля?

23 Принципиально важен 121 54 Скорее любопытен 282 23 Нет, это абстракция 122 525 голосов 251