Поиск по сайту
Авторизация
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Рейтинг@Mail.ru
Подписка на рассылку...

Модуль подписки в настоящее время недоступен.

Автомобильные шины и экономия топлива для легковых автомобилей

Tires and Passenger Vehicle Fuel Economy 

Transportation Research Board Special Report 286
2006


Каждый год американцы (США) тратят около 20 миллиардов долларов на замену шин на своих легковых и легких грузовиках. Хотя летние шины сегодня намного дольше, чем 30 лет назад, большинство из них заменяются каждые 3-5 лет из-за износа. В Соединенных Штатах ежегодно производится около 200 миллионов заменяемых легковых шин. Каждый раз, когда они заменяют свои шины, автомобилисты тратят несколько сотен долларов и должны выбирать среди шин по цене, стилю и многим аспектам производительности. Шины, которые они покупают, будут влиять не только на управление, тягу, комфорт езды и внешний вид их транспортных средств, но и экономию топлива.
Шины влияют на экономию топлива автомобиля в основном за счет сопротивления качению. По мере того как шина катится под весом транспортного средства, его форма изменяется неоднократно, поскольку она испытывает повторяющиеся циклы деформации и восстановления. При этом механическая энергия, доступная для вращения колес, преобразуется в тепло и рассеивается с шины. Чтобы заменить эту потерянную энергию, необходимо расходовать больше топлива. Сочетания различий в размерах, дизайне, материалах и конструктивных особенностях шин приведут к тому, что шины будут отличаться по сопротивлению качению, а также по многим другим признакам, таким как тяга, обработка, шум, износостойкость и внешний вид. После того, как они будут введены в эксплуатацию, шины должны быть надлежащим образом поддерживаться для выполнения в соответствии со всеми атрибутами. Особенно важно поддержание надлежащего давления на входе.
Коллективные результаты выбора, которые потребители делают, когда покупают шины, являются вопросами, представляющими общественный интерес. 220 миллионов легковых автомобилей и легких грузовиков в Соединенных Штатах ежегодно потребляют около 130 миллиардов галлонов моторного топлива (492 миллиарда литров). Поиск путей сокращения этого потребления энергии является национальной целью по причинам, от обеспечения экономической и национальной безопасности до улучшения местного качества воздуха и сокращения выбросов парниковых газов. Максимизация износостойкости шин также имеет важное значение с точки зрения общественного контроля над населением шин для отходов, которые могут обременять наземные и рециркуляционные программы. В то время как обработка, тяга и другие эксплуатационные характеристики шин представляют особый интерес для покупателей шин, они также являются вопросами более широкого общественного интереса, поскольку они могут влиять на безопасность транспортных средств на автомобильных дорогах страны.
Это исследование было проведено по просьбе Конгресса при финансировании Национальной администрации безопасности дорожного движения (NHTSA). В нем рассматриваются характеристики сопротивления качению продаваемых для замены пассажирских шин, а также то, как различия в сопротивлении качению относятся к другим характеристикам шины. В частности, Конгресс попросил Национальный исследовательский совет (NRC) оценить возможность снижения сопротивления качению в шинах замены и последствия этого для расхода топлива на автомобиль, срока службы шин и износа шин для лома, а также эксплуатационных характеристик шин, поскольку это связано к безопасности автотранспортных средств. Конгресс попросил, чтобы оценка включала оценки последствий сокращения сопротивления качению на потребительские расходы на замену топлива и шин.
Для проведения исследования Совет по исследованиям транспорта под эгидой NRC собрал комитет экспертов по шинной технике и производству, машиностроению и материаловедению, а также статистику и экономику. Исследовательский комитет рассмотрел техническую литературу и проанализировал данные о сопротивлении качению пассажирских шин и других характеристиках. Многие аспекты проектирования, строительства и производства шин являются собственностью, что ограничивает доступность количественной информации, в частности, о влиянии конкретных изменений в конструкции и конструкции шин для уменьшения сопротивления качению. Тем не менее, достаточная количественная и техническая информация существует в общественном достоянии для оценки и достижения некоторых общих выводов о целесообразности уменьшения сопротивления качению в сменных шинах и о последствиях для других характеристик шин. Также можно приблизить влияние на потребительские расходы на замену топлива и шин.

Возможность снижения сопротивления качению в сменных шинах

Снижение среднего сопротивления качению сменных шин на 10 процентов является технически и экономически целесообразным. Общий вклад шин в расход топлива транспортного средства определяется его сопротивлением качению, усредненным по времени его использования. Уменьшение среднего сопротивления качению сменных шин в потоке может происходить с помощью различных средств. Потребители могли бы приобрести больше шин, которые теперь доступны с более низким сопротивлением качению, могут быть модифицированы конструкции шин, а также могут быть внедрены новые технологии шин, которые обеспечивают снижение сопротивления качению (например, шины КАМА-401). Дальнейший результат будет способствовать более бдительному поддержанию давления в шинах. По мнению комитета, есть много доказательств того, что возможно снижение среднего сопротивления качению запасных шин на величину 10 процентов и возможно в течение десятилетия путем сочетания этих средств.

Сопротивление качению различается замены шин уже на рынке, даже среди шин, которые сопоставимы по цене, размеру, тяги, скорости и износостойкости. Потребители, если они будут достаточно информированы и заинтересованы в этом, могут добиться снижения среднего сопротивления качению путем корректировки своих покупок шин и надлежащего ухода за своими шинами после их эксплуатации, особенно путем поддержания рекомендуемого инфляционного давления. Комитет не недооценивает проблему изменения потребительских предпочтений и поведения. Это может быть трудно недостаточно, и он должен начать с информации о влиянии шины на экономии топлива широко и легко доступны для покупателей шин и продавцов. Значительное и устойчивое снижение сопротивления качению трудно представить ни при каких обстоятельствах без информированных и заинтересованных потребителей.

Комитет отмечает, что в настоящее время потребители практически не имеют возможности оценить, каким образом выбор шин может повлиять на экономию при использовании транспортных средств.

Влияние на экономию топлива автомобиля

Шины и их характеристики сопротивления качению могут оказать существенное влияние на экономию и расход топлива автомобиля. 10-процентное снижение средней устойчивости к качению, если оно будет достигнуто для населения пассажирских транспортных средств с использованием сменных шин, обещает 1-2-процентное увеличение топливной экономичности этих транспортных средств. Около 80 процентов легковых автомобилей и легких грузовиков оснащены сменными шинами. Предполагая, что количество миль, путешествовал не изменяет, от 1 до 2-процентное увеличение экономии топлива этих автомобилей позволит сэкономить около 1 млрд до 2 млрд галлонов топлива в год 130 миллиардов литров Потребляемая весь пассажирский автопарк. Это экономия топлива эквивалентна экономии топлива, принимая 2 млн до 4 млн автомобилей и легких грузовиков с дороги. В этом контексте существенным достижением могло бы стать сокращение на 1-2 процента объема топлива, потребляемого легковыми автомобилями с использованием сменных шин.

Влияние на срок службы шин и их утилизацию

Влияние снижения сопротивляемости качению на износ шин и шин на металлолом трудно оценить из-за различных способов снижения сопротивляемости качению. Протектора - основной фактор износа шин жизни и главная составляющая автошины вклад в сопротивление качению. Уменьшение толщины протектора, объема и массы является одним из доступных способов снижения сопротивления качению, но может оказаться нежелательным, если они ведут к сокращению срока службы шин и большему количеству утилизационных шин. Разрабатываются и используются различные технологии на основе протектора с целью снижения сопротивления качению без существенного влияния на износостойкость. Практическое воздействие этих технологий на износ протектора и другие эксплуатационные характеристики шин не установлено количественно. Тем не менее, продолжающиеся достижения в области шинных технологий дают большие обещания в отношении того, что сопротивление качению может быть снижено и далее без негативного влияния на износ шин и их популяцию.

Влияние на эффективность тяги и безопасность

Хотя тяги могут быть затронуты путем изменения протектора шины, чтобы уменьшить сопротивление качению, последствия безопасности, вероятно, обнаружить. Изменения регулярно вносятся в конструкции шин, материалы и методы строительства по причинам, начиная от снижения уровня шума и комфорта езды до реакции рулевого управления и укладки. Все может иметь последствия для других свойств шин и эксплуатационных характеристик, включая тяговую способность. Обнаружение последствий для безопасности небольших изменений тяговых характеристик шин, связанных с модификациями протектора для снижения сопротивления качению, может оказаться нецелесообразным или даже невозможным. Комитет не смог найти исследований безопасности или данных о дорожно-транспортных происшествиях, которые дают представление о последствиях для безопасности, связанных с крупными изменениями тяговой способности, и тем более о меньших изменениях, которые могут произойти в результате изменения протектора в целях снижения сопротивления качению.

Влияние на потребительские расходы на топливо и шины

Снижение среднего сопротивления качению сменных шин обещает экономию топлива потребителям, которые превышают связанные с этим затраты на покупку шин, до тех пор, пока износ шин не сократится. Снижение сопротивления качению на 10 процентов может снизить потребительские расходы на топливо на 1-2 процента для типичных транспортных средств. Эта экономия эквивалентна 6 до 12 галлонов в год, или $12 до $24, если топливо по цене $2 за галлон. Технологии шин, доступные сегодня для снижения сопротивления качению, заставят потребителей тратить немного больше, когда они покупают сменные шины, на порядок 1-2 процента или в среднем на $1 до $2 больше в расходах на шины в год. Однако эти технологии могут сопровождаться другими изменениями в материалах и конструкциях шин для поддержания уровней износостойкости, требуемых потребителями. Хотя последствия таких сопутствующих изменений для затрат на производство шин и цен неясны, общий масштаб экономии топлива предполагает, что потребители, вероятно, понесут чистую экономию в их совокупных расходах на топливо и шины.

Рекомендации по информированию потребителей

Как общий принцип, потребители извлекают выгоду из наличия простой в понимании информации по всем основным атрибутам своих покупок. Шины не являются исключением, и их влияние на автомобиль экономии топлива является атрибутом, который, вероятно, будет представлять интерес для многих покупателей шин. Потому что шины везут десятки тысяч миль, их влияние на расход топлива автомобиля может растянуться на несколько лет. В идеале потребители имели бы доступ к информации, которая отражает влияние шины на экономию топлива, усредненную в течение ожидаемого срока ее использования, в отличие от измерения, проведенного в течение одной точки в течение срока службы шины, как правило, когда она является новой. В настоящее время отсутствует стандартная мера пожизненного энергопотребления шин, и развитие которой заслуживает рассмотрения. До разработки такой практической меры измерения сопротивления качению новых шин могут быть информативными для потребителей, особенно если они сопровождаются достоверной информацией о других характеристиках шин, таких как износостойкость и тяга.

Консультации по конкретным процедурам измерения и оценки влияния отдельных пассажирских шин на экономию топлива и методам передачи этой информации потребителям выходят за рамки настоящего исследования. Тем не менее Комитет убежден в том, что существует общественный интерес к потребителям, имеющим доступ к такой информации. Общественный интерес сопоставим с интересом потребителей, имеющих информацию о характеристиках тяги шин и износа протектора, которая в настоящее время обеспечивается промышленностью и требуется федеральным законодательством.

Очевидно, что сотрудничество в отрасли имеет важное значение для сбора и передачи информации о характеристиках шин, которую потребители могут использовать при покупке шин. Именно в духе побуждения и обеспечения более широкого промышленного сотрудничества в области предоставления полезной и надежной информации о закупках Комитет выносит следующие рекомендации.

Конгресс должен санкционировать и обеспечить выделение достаточных ресурсов на NHTSA, чтобы позволить ему собирать и сообщать информацию о влиянии отдельных легковые шины на расход топлива автомобиля. Следует запрашивать информацию, которая наилучшим образом указывает на вклад шины в расход топлива для транспортных средств и которая может быть эффективно собрана, сообщена и доведена до сведения потребителей, покупающих шины. Эти усилия должны охватывать значительную часть пассажирских шин, продаваемых в Соединенных Штатах, и быть всеобъемлющими в отношении популярных размеров, моделей и типов шин, как импортируемых, так и отечественных.

NHTSA следует проконсультироваться с Агентством США по охране окружающей среды о средствах передачи информации и обеспечить, чтобы информация широко распространялась своевременно и легко понималась как покупателями, так и продавцами. При сборе и передаче этой информации ведомству следует стремиться к активному участию всей шинной отрасли.

Эффективность этой потребительской информации и методы ее передачи должны регулярно пересматриваться. В целях повышения эффективности необходимо пересмотреть информационно-коммуникационные методы. Конгресс должен периодически проводить оценки полезности инициативы для потребителей, уровня сотрудничества между отраслями и вытекающего из этого вклада в достижение национальных целей, касающихся потребления энергии.

Наконец, даже когда автомобилисты получают информацию об энергетических характеристиках шин, они должны понимать, что все шины требуют надлежащего уровня инфляции и технического обслуживания для достижения намеченных уровней энергии, безопасности, износа и эксплуатационных характеристик. Поскольку новые технологии, такие как системы контроля давления в шинах, более энергоэффективные конструкции шин и плоские конструкции внедряются на более широкой основе, они должны иметь эффект, побуждающий к более бдительному обслуживанию шин, а не способствовать большей самоуспокоенности в этом отношении. Автомобилистов необходимо предупредить о том, что даже небольшие потери в инфляционном давлении могут значительно снизить срок службы шин, экономию топлива, безопасность и эксплуатационные характеристики. Поэтому решительное послание, призывающее к бдительному поддержанию инфляции, должно стать центральной частью передачи информации об энергетических характеристиках шин автолюбителям.