دوست

افزایش سرعت از 110 به 130 کیلومتر بر ساعت، مصرف کل سوخت در بزرگراه را به‌راحتی ده‌ها درصد افزایش می‌دهد؛ زیرا موتور الکتریکی خودروی هیبریدی در سرعت‌های بالا خاموش می‌شود.
افزایش سرعت از 110 به 130 کیلومتر بر ساعت، مصرف کل سوخت در بزرگراه را به‌راحتی ده‌ها درصد افزایش می‌دهد؛ زیرا موتور الکتریکی خودروی هیبریدی در سرعت‌های بالا خاموش می‌شود.

این صفحه را به اشتراک بگذارید

پاسخ کوتاه: 130 کیلومتر بر ساعت به‌وضوح بیشتر از 110 کیلومتر بر ساعت سوخت مصرف می‌کند و این تفاوت در خودروهای هیبریدی در مقایسه با بنزینی‌ها شدیدتر حس می‌شود؛ زیرا موتور برقی که اصلی‌ترین برگ برنده هیبرید است در سرعت‌های بزرگراهی کنار می‌رود و موتور احتراق داخلی که تنها باقی می‌ماند باید با مقاومت آیرودینامیکی رو به افزایش بجنگد. در عمل، هر افزایش سرعت 10 تا 20 کیلومتر بر ساعت یعنی مصرف اضافی قابل اندازه‌گیری به ازای هر لیتر و رفته‌رفتن از 110 به 130 می‌تواند در یک سفر طولانی مصرف کل را به‌راحتی ده‌ها درصد تغییر دهد. در ادامه با اعداد بررسی می‌کنم که این تفاوت از کجا می‌آید، در هر بازه سرعتی چقدر مصرف می‌شود و کاربر هیبریدی که مسافت طولانی می‌رود باید به چه نکاتی توجه کند.

نکات برجسته

  • مصرف بزرگراهی اندازه‌گیری‌شده در یک خودروی هیبریدی: در 100 کیلومتر بر ساعت 5.14 لیتر در 100 کیلومتر، در 110 کیلومتر بر ساعت 5.44 تا 5.78 لیتر در 100 کیلومتر
  • مقاومت آیرودینامیکی با مجذور سرعت افزایش می‌یابد؛ در سرعت‌های بالا، حدود 50 درصد مصرف سوخت را تعیین می‌کند
  • موتور برقی معمولاً تنها در سرعت‌های زیر 50 کیلومتر بر ساعت یا در تقاضای توان کم وارد مدار می‌شود
  • در شهر، هیبریدها 44 تا 50 درصد کمتر از معادل‌های بنزینی خود سوخت مصرف می‌کنند، اما این مزیت در سرعت ثابت بزرگراهی به حداقل می‌رسد
  • یک هیبرید که زیر بار کامل و به‌طور مداوم با سرعت بالا حرکت می‌کند، به اندازه یک خودروی غیرهیبریدی سوخت می‌تواند مصرف کند

چرا با افزایش سرعت، مصرف به‌سرعت بالا می‌رود؟ پاسخ ساده فیزیک

Hızı 110'dan 130'a çıkarmak sürüklenmeyi yüzde 40 artırır; çünkü hava direnci hızın karesiyle, gereken güç ise küpüyle büyür.

یک خودرو در بزرگراه باید با دو مقاومت اصلی دست‌وپنجه نرم کند: مقاومت غلتشی و کشش آیرودینامیکی. مقاومت غلتشی تا حد زیادی به سرعت وابسته نیست؛ چرخ‌ها در هر سرعتی تقریباً اصطکاک یکسانی با جاده تولید می‌کنند. اما کشش آیرودینامیکی با مجذور سرعت افزایش می‌یابد. افزایش سرعت 18 درصد (از 110 به 130) نیروی کشش را حدود 40 درصد زیاد می‌کند. و چون توانی که موتور در برابر این نیرو مصرف می‌کند در سرعت ضرب می‌شود، با مکعب سرعت رشد می‌کند. یعنی مقاومت باد هزینه‌ای خطی نیست، بلکه هزینه‌ای است که به‌صورت تصاعدی بالا می‌رود.

سهم این هزینه در مصرف نیز با سرعت بزرگ‌تر می‌شود. در سرعت‌های شهری آیرودینامیک اثر محدودی بر صرفه سوخت دارد، اما در سرعت‌های بالای بزرگراهی، کشش می‌تواند بیش از نیمی از سوخت مصرفی خودرو را تشکیل دهد. به همین دلیل، تفاوت سرعتی که در بازه 90 تا 110 کیلومتر بر ساعت حس نمی‌شود، وقتی از 130 کیلومتر بر ساعت عبور می‌کنید به‌روشنی در مصرف سوخت دیده می‌شود.

خوانش معکوس این موضوع نیز یک قاعده کاربردی به دست می‌دهد: ده درصد کاهش در کشش آیرودینامیکی، صرفه سوخت بزرگراهی را حدود 5 درصد بهبود می‌بخشد. کاهش دادن خود سرعت نیز همین مکانیک را در جهت معکوس فعال می‌کند؛ کاهش سرعت، اصلاح آیرودینامیکی بسیار آسان‌تری نسبت به تغییر بدنه خودرو است.

سیستم هیبرید در بزرگراه چه می‌کند؟ موتور برقی کجا ساکت می‌شود؟

منطق طراحی هیبرید بر این اصل استوار است: وقتی موتور احتراق داخلی ناکارآمد کار می‌کند موتور برقی وارد مدار می‌شود و وقتی کارآمد کار می‌کند، کار را به موتور بنزینی می‌سپارد. موتور الکتریکی معمولاً در سرعت‌های پایین، معمولاً تا حدود 50 کیلومتر بر ساعت (بسته به وضعیت شارژ باتری) یا در هنگام تقاضای توان پایین کار می‌کند. ترافیک توقف-حرکت دقیقاً به همین دلیل میدان اصلی خودروی هیبریدی است: سرعت پایین، توقف‌های مکرر و شتاب‌گیری شرایط ایده‌آل برای حالت الکتریکی هستند.

اما در رانندگی پایدار در بزرگراه، وضعیت برعکس می‌شود. توان مورد نیاز در سرعت بالا بسیار فراتر از آن چیزی است که موتور الکتریکی و باتری بتوانند به‌صورت کارآمد ارائه دهند؛ سیستم عمدتاً به موتور احتراق داخلی تکیه می‌کند. چون موتور در سرعت یکنواخت بالا بیشترین بازدهی را دارد، این در واقع خبر بدی نیست، اما سهم هیبرید در شهر در اینجا تا حد زیادی از بین می‌رود. موتور الکتریکی در ریتم بزرگراه تقریباً هیچ انرژی‌ای تأمین نمی‌کند؛ فقط در لحظات شتاب‌گیری و سبقت، کمک کوتاهی ارائه می‌دهد.

یک نکته جالب توجه: رانندگی با سرعت بالا در واقع برای باتری هیبرید کمتر فرساینده است. چون باتری وارد چرخه‌های مکرر شارژ/دشارژ نمی‌شود، استفاده در بزرگراه از نظر سلامت باتری کمتر از استفاده شهری فشارآور است. یعنی در بزرگراه مزیت هیبرید کاهش می‌یابد اما به سیستم آسیبی نمی‌رسد.

چرخه اتکینسون و محدوده کارکرد کارآمد

موتور با چرخه اتکینسون که در اکثر خودروهای هیبریدی استفاده می‌شود، به‌طور محسوسی کارآمدتر از چرخه اتو است؛ این کار را با چشم‌پوشی از گشتاور در دور پایین به دست می‌آورد. در ریتم بزرگراه، موتور در دورهای متوسط و در محدوده کارآمد خود می‌چرخد، بنابراین خود موتور اتکینسون کاملاً کارآمد عمل می‌کند. مشکل این است که چون مقاومت آیرودینامیکی به‌صورت تصاعدی با سرعت افزایش می‌یابد، حتی یک موتور کارآمدتر هم نمی‌تواند بار اضافی ناشی از سرعت را کاملاً جبران کند. نتیجه: مصرف بزرگراهی هیبرید همچنان بهتر از بنزینی است، اما اختلاف در هر پله سرعتی کمی کمتر می‌شود.

110 یا 130: اندازه‌گیری‌های موجود چه می‌گویند؟

یک آزمایش پله‌ای سرعت با یک خودروی هیبریدی، ابعاد این اختلاف را به‌وضوح نشان می‌دهد: خودرویی که در 100 کیلومتر بر ساعت 5.14 لیتر در 100 کیلومتر مصرف می‌کند، تنها با افزایش 10 کیلومتری سرعت، به 5.44 تا 5.78 لیتر در 100 کیلومتر می‌رسد. اگر از 100 به 110 بر اساس لیتر اضافی صحبت کنیم، افزایش تا نیم لیتر در صد کیلومتر در کار است. نکته کلیدی این است: افزایش مصرف 6 تا 12 درصدی در 110 کیلومتر بر ساعت، بر اساس قانون مجذور آیرودینامیک، در 130 کیلومتر بر ساعت روی منحنی بسیار تندتری می‌نشیند؛ چون نیروی پسا در 130 حدود 40 درصد بیشتر از 110 است. اندازه‌گیری کنترل‌شده 110 در برابر 130 که مستقیماً روی خودروهای هیبریدی انجام شده باشد به‌طور گسترده یافت نمی‌شود، اما فیزیک و داده‌های موجود پله‌های سرعتی نتیجه‌ای هم‌جهت می‌دهند: 130 کیلومتر بر ساعت، سرعت سفر محسوساً پرهزینه‌تری نسبت به 110 است.

سرعت / وضعیت رانندگیمصرف / نتیجهتوضیح
100 کیلومتر بر ساعت (تست هیبرید)5.14 لیتر در 100 کیلومترکارآمدترین سرعت بزرگراهی اندازه‌گیری‌شده
110 کیلومتر بر ساعت (تست هیبرید)5.44 تا 5.78 لیتر در 100 کیلومترافزایش 6 تا 12 درصدی با 10 کیلومتر سرعت بیشتر
130 کیلومتر بر ساعت (پیش‌بینی فیزیکی)محسوساً بالاترنیروی پسا حدود 40 درصد بیشتر از 110
شهر / توقف-حرکت44 تا 50 درصد کمتر از بنزینیاوج مزیت هیبرید
سرعت پایدار و بالای بزرگراهمزیت هیبرید در حداقلموتور الکتریکی تا حد زیادی غیرفعال
بار کامل + سرعت بالای مداوممی‌توان با نمونه غیر هیبریدی برابر شوددر حداکثر تقاضای توان، موتور به‌تنهایی کار می‌کند

مزیت هیبرید با افزایش سرعت چگونه از بین می‌رود؟

در رانندگی شهری، تفاوت نسخه‌های هیبریدی نسبت به معادل‌های بنزینی با آزمون‌های اندازه‌گیری‌شده مشخص شده است: یک کامری هیبریدی 50.2 درصد کمتر از نسخه بنزینی مصرف می‌کند؛ کرولا 49.4 درصد و کلوگر 44.4 درصد صرفه‌جویی ارائه می‌دهند. این ارقام نشان می‌دهند ترمز بازیابی و حالت برقی در ترافیک توقف‌وحرکت چقدر قدرتمند هستند. اما وقتی همین نسبت به سرعت ثابت بزرگراه منتقل شود، به‌سرعت کاهش می‌یابد: در سفرهای طولانی، شتاب‌گیری ثابت به هیبرید فرصت بازیابی انرژی نمی‌دهد و سازوکارهای سوددهی سیستم در شهر غیرفعال می‌شوند.

اگرچه مقادیر گزارش‌شده توسط رانندگان در بزرگراه بسته به مدل و سرعت متفاوت است، تصویر کلی چنین است: هیبریدها به‌طور معمول مصرف سوخت را نسبت به بنزینی‌ها حدود 40 درصد کاهش می‌دهند، اما این نسبت عمدتاً از کاربری شهری و ترکیبی می‌آید. یک هیبرید که زیر بار کامل با سرعت بالا و مداوم حرکت می‌کند، طبق اظهار خود سازنده، می‌تواند به اندازه یک خودروی غیر هیبریدی سوخت مصرف کند. این به معنای بد بودن هیبرید به‌عنوان یک خودروی مسافت طولانی نیست؛ فقط یعنی حساب و کتاب صرفه‌جویی باید دوباره و سریع محاسبه شود.

یک مسئله هم متن اندازه‌گیری است: مقادیر کاتالوگ در هیچ پروفایل رانندگی‌ای نمی‌توانند مصرف دنیای واقعی را دقیق نشان دهند. برای مثال در کاربرد واقعی، هیبریدهای پلاگین‌دار به‌طور میانگین حدود 6 لیتر در 100 کیلومتر مصرف می‌کنند و این بالاتر از رقم تبلیغ‌شده است. در آزمون‌های واقعی دنیا با تمرکز بر بزرگراه دیده شده که مقادیر برخی هیبریدها به رقم کاتالوگ نزدیک نمی‌شوند و در سفرهای 500 مایلی به‌طور محسوس عقب می‌مانند. بنابراین پیش از آنکه در سفری با سرعت ثابت 130 کیلومتر بر ساعت با نگاه به صفحه‌نمایش انتظاری بسازید، باید این انحرافات واقع‌بینانه را در نظر بگیرید.

توصیه‌های عملی برای کاربر هیبریدی که مسافت طولانی می‌راند

حالا که ارقام روشن شد، سؤال این است: کارآمدترین رانندگی ممکن با هیبرید در بزرگراه چگونه انجام می‌شود؟ می‌توان تکنیک کاربردی را به پنج ماده خلاصه کرد.

  • سرعت هدف را کاهش دهید. در هیبریدهای مجهز به CVT، سرعت کمتر به‌طور محسوس بازده بهتری می‌دهد؛ اگرچه بهترین مقادیر در بازه 50-70 کیلومتر بر ساعت دیده شده، نتیجه عملی در بزرگراه هم در همان جهت است: سفر با سرعت 110 یعنی صرفه‌جویی قابل اندازه‌گیری نسبت به 130.
  • از کروز کنترل تطبیقی استفاده کنید. با فاصله ایمن تعقیب و تغییرات نرم سرعت، کلید رانندگی اکو در بزرگراه این است که حلقه‌های شتاب‌گیری-کاهش سرعت غیرضروری را قطع کنید.
  • آرام گاز بدهید و زود رها کنید. فشار ندادن شدید به گاز و رها کردن زودهنگام گاز هنگام سرپایینی یا نزدیک شدن به تقاطع، راه اصلی بیشترین بهره‌گیری از ترمز بازیابی است.
  • حالت رانندگی مناسب را انتخاب کنید. در رانندگی معمولی حالت D و در صورت نیاز حالت B/E مناسب است؛ در بخش‌های کوتاه و کم‌سرعت (تقریباً زیر 40 کیلومتر بر ساعت) می‌توان از حالت برقی بی‌صدا استفاده کرد.
  • از حالت Eco معجزه انتظار نداشته باشید. در آزمایش‌های رانندگان مبتنی بر داده، برخی کاربران در رانندگی ترکیبی گزارش می‌دهند که حالت Normal مصرف بهتری داشته است؛ بهترین کار این است که انتخاب حالت رانندگی را با نشانگر واقعی خودتان تأیید کنید، نه بر اساس حس ظاهری.

همچنین باید بُعد مسافت را هم به معادله اضافه کرد: در خودروهای پلاگین هیبرید، بازدهی بسته به مسافت سفر به شکل چشمگیری تغییر می‌کند. مصرف سوختی که در سفرهای 25 کیلومتری تا 2-4 لیتر در 100 کیلومتر کاهش می‌یابد، در سفرهای 200 کیلومتری می‌تواند دو تا سه برابر شود؛ پس از پایان یافتن برد برقی (در اکثر مدل‌ها 24-50 کیلومتر)، خودرو عمدتاً به کار با موتور احتراقی برمی‌گردد. اما در هیبریدهای کلاسیک تک‌سوخته، بازدهی این‌قدر شدید بر اساس مسافت سفر تغییر نمی‌کند؛ عوامل تعیین‌کننده، سرعت و پروفایل ترافیک هستند.

نتیجه‌گیری: با چه سرعتی باید رانندگی کرد؟

ریاضیات بزرگراه با یک خودروی هیبریدی را می‌توان با یک معادله ساده خلاصه کرد: هرچه سرعت ثابت کمتر، مصرف سوخت کمتر؛ مزیت اضافی هیبرید نیز با افزایش سرعت کاهش می‌یابد. سفر با سرعت 110 کیلومتر بر ساعت در مقایسه با 130، هم مقاومت آیرودینامیکی و هم کل مصرف را به طور محسوسی کاهش می‌دهد؛ در حالی که زمان از دست رفته در بیشتر سفرهای طولانی به شکل شگفت‌انگیزی ناچیز است. راننده‌ای که بداند موتور برقی در بزرگراه چندان وارد عمل نمی‌شود، به باتری آسیبی نمی‌رساند و در سرعت بالا کار اصلی را موتور با چرخه اتکینسون به تنهایی انجام می‌دهد، می‌تواند با هیبرید خود در جاده‌های طولانی به بهترین نتیجه ممکن - نزدیک به مقادیر کاتالوگ - دست یابد.

منابع