Yoğun trafikte bir aracı durdurmak ve çalıştırmak neden daha fazla yakıt yakıyor?

Neden yoğun trafikte bir aracı durdurmak ve çalıştırmak, bir otoyolda 55 mil / saat hızla ilerlemekten daha fazla yakıt yakıyor?

Her iki durumda da otomobilin ne yaptığını düşünüyorsanız, hızlanırken neden daha fazla yakıt yaktığınızı göreceksiniz.

Genel teori

F = mA (Kuvvet kütle çarpımı ivmesine eşittir) ve bu durumda kuvvet motor tarafından uygulanır. Daha fazla güç, daha fazla yakıt yakılır.

Hızlanma

Dur ve kalk trafiğinde sık sık duruyorsunuz ve sıfırdan 30 MPH gibi göreceli olarak düşük hızlara çıkıyorsunuz. Yukarıdaki denkleme göre, (F = mA) aracınızın kütlesini hızlandırmak istediğiniz yönde bir kuvvetiniz olmalıdır. Ama bu net bir güç. Motorun sizi ilerletme gücüne sahipsiniz, ancak atalet, sürtünme ile karşı çıkıyorsunuz ve bir noktada hava bile hızlanma girişiminize direniyor. Motor daha büyük bir kuvvet uygulayarak tüm bu kuvvetlerin üstesinden gelmelidir. Daha fazla güç daha fazla gaz yakılır.

Otoyolda Coasting

Karayolu üzerinde yürürken sıfır hızlanmaya devam ediyorsunuz. Dolayısıyla uygulanan net kuvvet sıfırdır. Yani, sadece hızlandırırken olduğu gibi aşmamak, sürtünme ve aerodinamik sürükleme kuvvetlerini eşleştirmek zorundasınız. Daha az kuvvet, daha az gaz yakılması demektir.

Umarım bu yardımcı olur!

Ne zaman fren yaparsanız, enerji boşa gider. Frenler hareketli bir otomobilin mekanik enerjisini sürtünme yoluyla ısıya dönüştürür (ısınırlar). Eninde sonunda enerji "kaybolur". Ardından, trafik biraz ilerlediğinde, elbette hızlanmanız gerekir - ve bu, bu enerjiyi arabanızın hareket etmesine sokmak için tankınızdan gaz kullandığınız yerdir.

Sabit hızda kıyıya çıktığınız zaman, tek büyük enerji kaybı hava direncinden kaynaklanır. Bu direnç, aracınızın hızına ve şekline bağlıdır, bu nedenle orta hızda (55mph gibi) ve modern, aerodinamik otomobilde, trafik sıkışıklığında tekrarlanan frenlemeden daha az enerji kaybedersiniz. Tabii ki, aracınız daha az aerodinamik ise (örn. Çatıda büyük bagaj taşıyorsa) veya çok hızlı sürüyorsanız, sonunda trafik sıkışıklığından daha fazla yakıt kabini yakacağınız bir noktaya ulaşacaksınız.

(Kauçuk lastiklerde enerji kayıplarını atladım, çünkü çoğunlukla aynı kalıyorlar. Ayrıca, 10 dakika içinde kıyıya çıkabilir, ancak bir reçelde tam saat geçirirseniz, bu çok rölantide - ancak rölanti tüm frenleme kadar önemli değildir.)

Bu aynı zamanda elektrikli motorlu araçların bu tür start-stop trafiğinde neden çok daha verimli olduğunu açıklar - normal (sürtünme) frenleme yerine bunun yerine "rejeneratif frenleme" yaparlar ve enerjinin bir kısmını aküye geri alırlar.

Araç çalışırken motorunuz daima gaz yakıyor.

Hareketsiz olduğunuzda, motoru gerçekten hareket ettirmeden motorunuzu çalışır durumda tutmak için gaz yakıyorsunuz, böylece o anda galon başına gerçek mil (MPG) 0'dır.

Hızlanmaya başladığınızda, aracın rölantide olduğundan daha fazla gaz kullanıyorsunuz, ancak daha sonra frenlere basmanız gerekiyor, esasen hızlanmak için kullandığınız ekstra gazı boşa harcıyorsunuz.

Hız kazandığınızda ve artık otoyolda hızlanmadığınızda, motor bu hızı korumak için sadece 20-40 beygir gücü kullanıyor . Dakikada 60 mil yol kat ettiğinizde, araca mil kat edersiniz, bu nedenle araca bağlı olarak, nispi yakıt tüketiminiz çok daha yüksektir.

Aşağıdaki grafikte Frenlemeye Özgü Yakıt Tüketimi gösterilmektedir (BSFC - frene özgü, motorun araba yerine belirli bir motor dinamo stiline monte edildiği anlamına gelir). Yakıt tüketimi, kilovat saat başına gram olarak ölçülür (1 KWH = 1.34 beygir gücü). Maksimum tork / devir / dakika (motor devir / dakika) grafiğin üstünde görüntülenir (siyah çizgi siyah noktalar ile). Gördüğünüz gibi, bu motor 2-3k RPM'de çalışırken ve maksimum torkun% 80'ini verirken KWH başına en az miktarda yakıt kullanılır.

Yine, seyir halindeyken, toplam beygir gücünüzün sadece bir kısmına ihtiyacınız var. Otoyol hızlarında üst viteste çoğu otomobil için motor devri genellikle 2500-3500 RPM'dir, bu nedenle tork gereksiniminiz düşse ve payda değeri (seyir için gereken güç) 60) pay gibi azalır (kullanılan yakıt miktarı).

Bu sorunun cevabının en önemli yönü Newton'un ilk hareket yasasında bulunur:

Hareketsiz bir nesne hareketsiz kalır ve hareketsiz bir nesne, dengesiz bir kuvvet tarafından hareket ettirilmedikçe aynı hızda ve aynı yönde hareket halinde kalır.

Uzay mekiğinin kalkışta yakıtlarının% 90'ı gibi bir şey kullanmasının nedeni de budur.

Cdunn girdikçe, her şey kuvvetle ilgilidir (F). Daha fazla yakıt / s = daha fazla kuvvet / s.

Bunu anlamanın anahtarı, o küçük parçacık " dengesiz bir güç tarafından hareket edilmedikçe " dir.

İniş ve çıkışları olan bir otoyol örneğinde, yerçekimi büyük ölçüde devreye girer. Düşüşte g pozitif bir güç haline gelir. Açıkça göstermek için uçları kullanacağım.

Düşüşünüzün 90 derece veya dikey olduğunu varsayalım. G (10 m / 2 ^ s) olup bu araçlar ilave edilir için için motor gücü. Bu nedenle, araçların kasıtlı olarak çeşitli parçalarda motor kırma ve sürükleme yöntemleri vardır - böylece sadece tepelerden aşağı patlamazsınız. Tersine, geri giderken bu Yerçekimi artık motorunuz üzerinde olumsuz bir güçtür. Bu yüzden ya motordan daha fazla kuvvet üretmeniz ya da atalet yoluyla daha fazla kuvvet üretmeniz gerekir.

Aşırı Örnek

Say the following is true:

    motor output (Mo)= 250 HP or ~ 19,020 kg-m/s^2

    curb weight (cw)= ~1800 kg

    g = 10m/s^2 • cw = ~18,000 kg-m/s^2

    friction = 0

    surface resistance = 0

Using -- t=(v-v0)/a -- we get the following.

In this case nothing is in play except
gravity and motor output. Which
means that in a dead fall you have 
~37,020 m/s^2 for and in a vertical 
incline only ~1,020 m/s^2. 

So on the decline it only takes 
0.00075 seconds for the car to reach
100 km/h. 

Whereas on the incline, it takes 
0.0272 seconds to reach the same 
speed.

Bu çok fazla görünmese de, bunun büyük bir fark olduğunu görebilirsiniz.

Tepelerin olduğu yerde sabit bir hızı korumaya çalışmanın en verimli olmadığı doğru (çoğu seyir kontrol sisteminin tepeleri nasıl ele aldığını kestim). Ama dairelerde öyle. Tepelerdeki hile kuvvetlerinizi eşitlemektir. Aşağı inişte uygun bir hıza ulaşmak ataletinizin motorunuzdan büyük bir girdi olmadan daha uzaktaki tepenizi taşımasını sağlayacaktır.

Ancak tepeler bir kenara - ilk soru "trafikte durmak ve başlamak neden daha fazla yakıt yakıyor?" Sorusudur. Bunun cevabı sadece atalet yüzünden. Fakat! Ek aktörler de var. Örneğin, oturma durdu. Motorunuz yakıt yakıyor ve seyahat etmiyorsunuz. Yani gerçekten 0 MPG almıyorsunuz, ama daha çok -x MPG'ye benziyor, çünkü seyahatinizin genel MPG'sini getiriyor veya nihai 0'a veya hatta negatif bir orana (örneğin 15 Gal./1 Mil) geri sayıyor.

Rüzgar direnci, sürtünme, verimsizlikler ve yerçekimi gibi değişkenler, akan trafik gelene kadar gerçekten devreye girmez.

Herhangi bir motorun% 100 verimliliği olamaz; her zaman enerji kayıpları vardır.

Karayolu üzerinde seyrederken genellikle üst vitesi kullanırsınız ve birçok araba orada en yüksek verime sahip olacak şekilde ayarlanır. Bu durumda enerji kayıplarınız aerodinamik sürtünme, lastik yuvarlanması ve motor ve şanzıman sürtünmesinden kaynaklanır. İlk iki yolun kare veocity ile orantılı olduğunu, şanzıman kayıplarının hız ile orantılı olduğunu ve motor sürtünmesinin gerçek RPM'lerle orantılı olduğunu unutmayın.

Trafik sıkışıklığında sıkıştığınızda genellikle sadece ilk sürtünmeye devam edersiniz, ancak daha düşük sürtünme ancak daha yüksek motor sürtünmesi oluşur ve motor geniş bir devir aralığında çalışır. Durmak için fren yaptığınızda, yakıttan aldığınız tüm kinetik enerji boşa gider; motor üzerinde kaldığınızda, sadece motoru açık tutmak için yakıtı boşa harcarsınız. Hızlandırırsanız kinetik enerjiyi yükseltmek için daha fazla yakıt yakarsanız, çok erken veya çok geç vites değiştirirseniz, motor optimum devir aralığının dışında olduğu için ekstra yakıt yakarsınız. Durmaya başlarken debriyajı bir süre kaydırmanız gerekir; başka bir enerji israfı.

Tek yapmanız bile değil (sizin kinetik enerji israf) hiç durağına freni, size, kullanım başlangıç durağı yapmak doğru zamanlarda vardiya, kullanım motor frenleme yapmak; akıllı bir şekilde seyahat ederken yakıt ekonomisine ulaşamazsınız .

Bunu görmenin bir başka yolu da gaz kelebeği açıklığını görselleştirmektir.

Seyir halindeyken, pedal rölantiden daha fazla, ancak maksimumdan daha az bir konuma basılı tutulur.

Kalkış ve hızlanırken, pedala daha da basılır, bu da kelebek vanayı açar ve motora daha fazla yakıt / hava karışımı sağlar.

Dolayısıyla hızlanmak için seyirden daha fazla yakıt kullanılır.

Evet cevabın şekerleme, modern arabalar, bilgisayarlar, enjeksiyon vb.

Ayrı olarak, rölantide ilerleme olmadan yakıt kullanılır, bu nedenle bazı arabalar motorlarını durma noktasına kadar durdurur. Bir bisikletçi olarak, üç ya da dört arabanın motorlarını aynı anda çevirdiğini duymak için yeşil ışıkta çok garip geliyor.

Basit cevap: seyir sırasında yakıt yanması (sabit 55 mil / saat) sürtünme (aerodinamik \ lastik \ mekanik rulmanlar) ile orantılıdır. Yüksek geçici sürüş (geleneksel sürtünmeli frenleme ile dur-kalk) enerji tüketimi, kararlı durum sürtünmesinden dolayı enerji yanmasından önemli ölçüde daha yüksektir. Hibrid elektrikli frenleme enerji tasarrufludur ve özel bir durum olarak düşünülmelidir.

Motorun / lastiklerin / frenlerin aşınması ve yıpranması, dur-kalk yollarda sürülen araçlarda da belirgindir.

Bunu çok basit kesmek için: hızlanma enerjiye mal olur. Frenleme size herhangi bir enerji kazandırmaz (en azından ortalama arabanızda).

Dolayısıyla, senaryo 1 hızlanma ve frenlemeyi içeriyorsa ve senaryo 2 sabit hızda sabit bir seyir içeriyorsa, senaryo 1, sadece yakıtı hızlanma için harcadığınız için daha fazla enerjiye (yakıt) mal olur. Bu, doğası gereği kötü olan frenleme değildir, ancak fren yapmak zorunda olduğunuz, ilk etapta hızlanmadan kaçınabileceğinizi ve böylece hızlanma yakıt kullanımından tasarruf edebileceğinizi söylüyor.

Zeyilname: Senaryo 3: Uygun viteslerde hedef hızınıza mümkün olduğunca çabuk hızlanın, daha sonra debriyajı devreden çıkarın ve motor rölantideyken döndürün. Bu, senaryo 2'den bile daha az yakıt kullanır, çünkü ortalama motor daha yüksek RPM'lerde daha verimli olacaktır (bir noktaya kadar, gaz pedalına zemine kadar basmayın, çünkü modern motorlar size daha fazla yakıt vermek için bir tür "art yakıcı" etkisi).

Bunun doğru olması için biraz pratik yapmanız gerekir, yani hız sınırlarını aşmadan ve diğer arabaları engellemezken, anlamlı bir haddeleme süresi elde edebileceğiniz kadar yüksek bir hıza kadar hızlanmanız gerekir; Ayrıca, yine de rulo sonunda fren yapmak zorunda kalırsanız, gerçekten size fayda sağlamaz. Bu yüzden, yeni başlayanlara bunu yapmasını tavsiye etmem, ancak deneyimli sürücüler yakıt tasarrufunun yüzde birkaçını elde edebilir. Google "hipermiling".

Ayrıca, genel olarak, fren yerine motorla fren yapmayı deneyin (güvenlik izin veriyorsa), açıkçası, bunu yaparken motorda (minik boşta yakıt yerine) 0 yakıt kullanılır.

Bunun bir nedeni, fosil yakıt motorlarının 50-60mph civarında en verimli şekilde çalışacak şekilde ayarlanmış olmasıdır, bu nedenle başka herhangi bir hız yakılan yakıt için çok fazla tork sağlamaz - bu nedenle seyir hızı olduğu yerdir.

Bir başka, odaklanacağım şey, hangi hızda gittiğinize bakılmaksızın, her fren yaptığınızda enerjiyi boşa harcarsınız. Eğer hızlanır ve sonra ayağınızı hızlandırıcıdan çıkarırsanız şöyle görünür:

Frenlere vurursanız şöyle görünür:

Ve bir karşılaştırma:

Böylece, ne zaman fren yaparsanız, elinizden geldiğince ileri gitmediniz - sizi daha da ileriye götürecek şekilde hızlanmak için yakıtı harcadınız. Şimdi bu mesafeyi karşılamak için tekrar enerji harcamalısınız.

İşte trafikte neye benziyor - boşa giden enerji birikimine dikkat edin:

Sonunda sadece bir kez fren yaparsanız atığı ayetler:

Bu arada, bu bir hibrid otomobil adresidir: frenlere bastığınızda, pili şarj etmek için indüksiyon kullanırlar ve daha az atık vardır.

Bence bu soruyu en basit şekilde cevaplamak için Newton'un Fizikteki ilk hareket yasasına başvurabiliriz.

Newton'un Birinci Hareket Yasası: I. Tekdüze hareket halindeki her nesne, ona harici bir kuvvet uygulanmadığı sürece bu hareket durumunda kalma eğilimindedir. Bunu aslında Galileo'nun atalet kavramı olarak kabul ediyoruz ve bu genellikle basitçe "Atalet Yasası" olarak adlandırılıyor.

Bunun bir araba için nasıl geçerli olduğunu düşündüğümüzde, düz bir yüzey boyunca hareket eden bir araba, üzerine kuvvet uygulanmadığı sürece aynı hızda devam edecektir. (Bu örnek için yol boyunca yuvarlanma sürtünmesini ve sürtünmesini yok saymak).

Sabit bir araçla, dönmelerini hızlandırmak ve aracı hızlandırmak için araca ve bileşenlerine (motor bileşenleri, tahrik mili, yol tekerlekleri ve benzeri) etki eden gücü oluşturmak için yakıt yakmanız gerekir.

Frenlerin kullanılması otomobilin üzerine güçlü bir sürtünme kuvveti uygular ve otomobilin ataletini (kinetik enerji) ısıya dönüştürür.

Durup başlayan bir otomobilde daha fazla yakıt yakıyorsunuz çünkü atık ısı olarak durduran kinetik enerjiyi kaybediyorsunuz ve sonra hızlandığınızda aracın ve bileşenlerinin ataletini artırmak için yakıttan enerji harcamanız gerekiyor.

Bu nedenle duran ve başlayan bir otomobil daha fazla yakıt kullanır.

Dur ve git trafiğinin otoban hızlarında sürmekten daha az yakıt kullandığını iddia ediyorum .

Aşağıdaki otoyol ve dur-kalk hızları ve bu hızlarda gerçekçi MPG kullanan aşağıdaki senaryoyu düşünün. Aracın otoyolda dur-kalk trafiğinden daha hızlı yakıt yaktığını görebilirsiniz.