都知道高速路上跑会省油,但真的是越快越省吗?

能量守恒·汽车行驶速度越快油耗越高

  • 内容概述:汽车油耗与速度的关系,高速公路节油的原因。

汽车高速公路巡航驾驶的油耗会比日常代步驾驶更低,这是众所周知的现象。但实现油耗降低的原因并不是车速变快了,而是车辆不需要频繁的加减速!解析这一问题首先需要了解内燃机的基础知识,也就是扭矩转速与功率马力的关系。

知识点
  1. 扭矩×转速÷9549=功率
  2. 功率×1.36=马力

国内使用的是「公制马力」,能量标准为:1PS=75kg·1m/1s(1马力可驱动75公斤物体以一米一秒的速度移动)。汽车的整备质量是恒定不变的,所以马力越大车速就会越高,那么大马力怎么实现呢?

参考公式得出的结论很清晰:高转速·大扭矩等于高性能,高转速·小扭矩等于正常驾驶,低转速·大扭矩等于正常驾驶。这与高速通勤油耗更低有什么关系呢?

汽车允许驾驶时的运行阻力最小,真正需要相对大马力的是起步和加速过程。也就是说以120km/h的时速巡航时也许只需要30kw的功率,需要发动机的转速稳定在2000rpm左右即可。

但是在起步或加速时总需要发动机拉升到3000/6000rpm区间,这一阶段的输出功率可以是巡航驾驶的数倍之高。而内燃机的转速越高喷油量就会越大,频繁的加减速等于频繁的拉升到高转速标准,同时还要加上停车等待时每小时1.5L左右的耗油量,在城市通勤是不是很耗油呢?下面来看第二节。

畅通=节油

高速公路之所以能实现节油,核心因素是因为「不允许停车」!大部分车辆都会以限速标准匀速驾驶,即使偶尔有波动也是在平均2500rpm上下;而城市道路驾车综合怠速油耗(折算转速),其标准会高达3500rpm左右,同一台发动机以每分钟更小进气量少做功1000次,油耗显然会大幅降低。

  • 重点:畅通无阻才是节油的关键,车速实际还是越低越省油!

马力的驱动力是固定不变的,车辆行驶速度越快风阻越大,阻力克服的马力也就越多。反之就是需要发动机做功(输出扭矩)更多次,是实现高功率大马力才能达到120km的时速。

那么在低车速行驶风阻很小的状态下同样定速巡航,发动机输出的马力不需要很大就能克服阻力达到目标车速,此时的巡航转速可能会低至1300/1500rpm区间,每分钟又能以更小的喷油量少做功一千多次,油耗显然会更低喽。

总结:高速通勤节油并不是因为“车速越高越省油”,能量是守恒的,高速行驶面对大的阻力就等于被损耗了大量的功率,提升功率只有拉升转速加大耗油量。所以畅通才是核心,如果想要节油的话,在国省道不拥堵的阶段以60/80km的时速驾驶才会达到有效通勤与最低油耗的兼顾。

编辑:天和Auto

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都知道高速路上跑会省油,但真的是越快越省吗?

当然不是越快越省油了。绝大多数车的经济时速通常都在60-100km/h区间,基本上超过100km/h就是越快越费油了。因为车速越快,风阻越大,而且风阻的增幅是车速的平方。这样一来,随着车速不断提高,发动机为了克服风阻消耗的功率就越来越高,这些功率都是烧油得来的,油耗自然也越高。

以下是风阻的计算公式:

F:空气阻力;

Cd:车子的风阻系数;

A:迎风面积;

ρ:空气密度

V:汽车与空气的相对速度

换句话说,在其他条件不变的情况下,汽车的风阻与车速的平方成正比。同一台车120km/h时,受到的风阻是60km/h时的4倍;180km/h的风阻是60km/h的9倍。

汽车的经济时速,本质上是开源节流的折中。所谓开源是指驱动系统本身的运转效率,主要体现在发动机热效率和变速箱传动效率,节流是指这辆车外部克服阻力的损耗。效率越高、损耗越小就体现为车辆越省油。

先解释一下为什么汽油车在市区费油:

1.发动机的热效率并不是一成不变的。市区行驶总体动力负荷较小,此时发动机热效率较差,即输出同样大的动力需要消耗更多的油。下图是发动机的万有特性图,横州代表转速,纵轴代表扭矩,坐标内的彩色区域表示发动机在不同扭矩/转速时的热效率,红色为高热效率区。而市区工况就是箭头所示的十字位置,明显偏离高效区。这就是“开源”做得不到位。

2.道路拥挤、红绿灯多,需要频繁踩刹车,大量动力被浪费。这就是“节流”没做好。

3.经常原地怠速,此时的消耗完全是为了发动机不熄火,顺便给车载电器供电,没有用于行驶。同样是“节流”没做好。

中高速之所以省油,是因为60-100km/h区间,虽然风阻比市区增加不少,但这时可以让发动机长时间在最大热效率区徘徊,且热效率的增幅高于风阻的增幅。换句话说,适度的风阻对于汽车的油耗利大于弊。此外,能达到80km/h以上的路段,路况相对简单,车速相对平稳,不会频繁加减速,更没有怠速,因此动力浪费少。

如果车速进一步提高,发动机的热效率不会再增加,风阻却以平方级的速度变大,非但不能给发动机开源,反而成为一个巨大的负担,所以超高速行驶也费油,而且是越快越费油。

油管上有个欧洲汽车媒体专门有个测巡航油耗的系列视频,如下图,所有车型的90km/h、120km/h、140km/h油耗都是逐步递增的。很显然,并不是越快越省油。

都知道高速路上跑会省油,但真的是越快越省吗?

我想大家都会发现一个现象,那就是当我们开车上高速的时候,汽车的油耗会比在市区的油耗要低上不少,这是因为在市区驾驶的时候,汽车的很多动力都是在怠速还有低速行驶的时候消耗掉了,所以平均到百公里油耗的时候往往数值就会比较高;而在规定的限速跑高速的时候由于发动机运转的动力全部作用于汽车行驶,所以平均油耗会比市区的要低一些。

随即我们引出了今天讨论的问题:汽车的跑高速是不是越快越省油呢?我的答案是:汽车在高速行驶的过程中,会有一个叫做经济时速的速度,低于经济时速和高于经济时速油耗都将会增加,而且呈一个越接近经济时速越省油的趋势,相当于说,在超过经济时速以后,速度越快反而是越耗油的,并不是越快越省油。

假设一辆3.0排量的汽车经济时速在100km/h,当这辆车以100km/h的时速行驶的时候平均油耗是最低的,当超过100km/h的往上的时候,平均油耗就会增加,而且是会和速度呈正比的增加。这是因为汽车行驶的速度越快,所需要克服的空气阻力就越大,需要消耗更大的动能,所以相对应的燃油消耗也越大。

而且当汽车往极速开的时候,为了克服空气阻力,并且已经到达了变速箱变速比的极限,所以转速一般会比较高,而高转速意味着发动机需要燃烧更多的燃油,因此在超过经济时速,并且往汽车的极速开的时候,一般油耗是比较大的。

举个比较极端的例子,一辆2.0t的汽车在保持200km/h巡航的时候油耗甚至会接近20升,发动机的转速几乎到红区,在这种时候如果稍微注意看油表的话,甚至会看得到油表指针在慢慢的往下掉。这是因为在时速200的时候百公里油耗为20升,那么一个小时的油耗就为40升,可能一个多钟就可以开干一箱油,所以看得见油表往下掉也是正常的。

总而言之,汽车有两个极端平均油耗会比较高,一个是在市区堵车儒行的时候,大部分的燃油都用在了怠速和慢速行驶上,因此平均的百公里油耗会比较高;另外一个极端则是接近极速的状态下行驶,需要消耗更多的动力来克服空气阻力,并且转速也比较高,因此也需要消耗大量的燃油。因此并不是越快越省油的。

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都知道高速路上跑会省油,但真的是越快越省吗?

这明显是错误的观点,汽车在高速路行驶不一定会省油要根据实际行驶速度决定,速度越快越费油!发动机设计有最省油转速区间

作为燃油发动机来说,都设计有最佳燃效比转速区间,通常这个转速区间设计在1500-2500转,当发动机在这个转速内运转时,燃效比最好,燃油经济性最高。而一旦发动机的转速超过这个转速区间,泵气损失增大、燃烧效率降低,其燃油经济性直线下降,当超速行驶时,发动机燃油经济性甚至甚至成倍增长,比如,一辆2.5L自然吸气发动机的城市SUV,在时速100KM时,发动机的转速大约在1800转左右,油耗大约在7L/100KM,而时速120KM时,发动机转速大约在2000-2300转左右,油耗大约在8.5L/100KM左右,但是如果时速在150KM/H时,发动机的转速就会飙升到3000转以上,而这个转速区间显然已经超过最佳燃效比区间,油耗会直接飙升到12L/100KM左右。而如果要进行极速行驶,比如时速超过180KM/H,发动机的转速会达到5000转以上,油耗飙升到20L/100KM以上。

变速箱的作用就是使发动机尽量工作在最佳燃效比转速区间

对于汽车变速箱来说,其所起到的作用就是变扭、变速的作用,假设某一个瞬间的发动机输出功率恒定,则发动机功率和扭矩可以用下面的公式来表示:N = wT,其中N是功率,W是转动的角速度,T是扭距,转动角速度和扭矩是呈反比的关系。增加转速必定是降低扭矩,降低转速扭矩必然会增加。

通过设计不同的减速比,使发动机在不同的速度下行驶时,转速都会维持在经济油耗转速,通常就是1300-2500转之间,当然,这个转速区间受发动机物理排量和输出功率限制,总体上来看,排量越小转速越高。

当然,汽车的减速比范围是有限的,比如,大众的7速湿式双离合变速箱减速比范围从1档到7档分别为:3.5 / 2.273 / 1.531 / 1.122 / 1.176 / 0.951 / 0.795,我们可以看到一档减速比最大,扭矩放大3.5倍,而7档减速比最小,只有0.795,说明是超速档,发动机扭矩会被降低,此时转速会升高。而当在7档高速行驶时,汽车时速如果想要继续提升就只能通过增加发动机的转速实现,而当发动机的转速超过经济油耗转速区间时,就会表现油耗增高。

汽车设计有经济油耗区间

实际上,通过发动机和变速箱的匹配,任何汽车都会设计有经济油耗转速区间,这个区间大约在60-90KM之间,经济时速低于或高于这个速度区间,油耗都会增大。需要特别说明的是,这个区间只是一个范围,实际上受到发动机物理排量和变速箱减速比的影响,不同的车型、不同的排量、不同的变速箱都会影响经济时速。不过总体上看,排量越大的车型,经济时速越快,轿车的经济时速比城市SUV或越野车高。比如,一辆1.5L自然吸气发动机经济时速可能只有60km/h,但是一辆3.0L自然吸气发动机的经济时速可能会高达85KM/H。

速度越快阻力越大

汽车行驶过程中会受到不同的阻力,在匀速行驶时,必须克服来自地面的滚动阻力和空气的阻力,如果在上坡行驶时,还要克服重力延坡路方向的分力,如果加速时还要克服加速阻力,而这些阻力中,滚动阻力会随着车速的增加而增大,在时速100KM/H以下时,滚动阻力逐渐增大,但是变化不大,但是时速超过某一个车速时会徒增。

在行驶过程中,空气的阻力随着速度的增加会逐渐增大,通常,当时速超过100KM/H以后,发动机的60%的功率都会被用作克服风阻。

汽车行驶所有的动力都来自发动机的运转,而随着车速的增高、阻力增大,汽车需要输出的功率也必须要增大,而输出较大的功率就必须要增加油耗,

高速行驶时,靠近经济时速区间匀速省油

最后我们说说,为什么高速行驶不一定省油,或者准确的说不一定是最省油的区间,如果国道通畅的话,汽车可以匀速以经济时速行驶,此时自然油耗最低,但是如果国道拥堵,频繁刹车、减速、加速,汽车要克服加速度,自然而然油耗会增加。

我国高速限速120km/h,如果以120Km/h限速行驶,油耗自然会远远高于经济时速行驶时的油耗,但是在高速公路行驶时,如果仅以80KM/H行驶,那油耗自然会非常低。

都知道高速路上跑会省油,但真的是越快越省吗?

这玩意分车型也分排量。有些车跑70最省油,有些车就是90-100最省油。

都知道高速路上跑会省油,但真的是越快越省吗?

不是越快越省的,其实有所谓的省油,刚好有一个区间范围,比如我的车吧,7个档位,在高速上,车速控制在80码的时候,转速表在1800,这个时候油耗相对来说是省油区间的开始,车速控制在100码的时候,转速表是在2000转,这个时候的油耗也是在这个省油区间的,车速在110码的时候,转速表是在2200转,车速在120码的时候,转速表在2400转,很明显的过了100码以后,车的速度是上来了,可同样的转速表比在100码一下的时候增长幅度翻了一倍,而且100码以后的油耗已经不在省油区间了,可能车辆的性能不一样吧,就拿我的举例吧,在告诉做过这样的测试,100码一下的没测试,从100码开始测试巡航,百公里油耗可以控制在5到5.5个油,110码巡航的话,百公里油耗基本在5.5到6个油,120码巡航的话,百公里油耗在6.5个油左右,很明显的说明,在高速上,并不是真的越快越省,毕竟车速在增加的时候也要考虑到风阻,考虑到需要增大的牵引力,轮胎摩擦力等等,

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