110-tal vagy 90-tal? Miért nő a fogyasztás a sebesség növekedésével?

Mivel a légellenállás a sebesség négyzetével nő, 110-nel haladni sokkal drágább, mint 90-nel; az üzemanyag valódi ellensége maga a sebesség.
Mivel a légellenállás a sebesség négyzetével nő, 110-nel haladni sokkal drágább, mint 90-nel; az üzemanyag valódi ellensége maga a sebesség.

Az oldal megosztása

A legtöbb benzinüzemű autó a legjobb üzemanyag-hatékonyságát körülbelül 90 km/h sebességnél éri el; ez alatt a sebesség alatt a motor és a sebességváltó hatástalansága, felette pedig a négyzetesen növekvő légellenállás emeli a fogyasztást. Vagyis ahogy nő a sebesség, az üzemanyag-fogyasztás nem lineárisan, hanem meredek görbe mentén ugrik fel. A helyes kérdés nem az, hogy 110 vagy 90, hanem hogy az Ön járművénél ez az egyensúly hol alakul ki.

Kiemelt pontok

  • A légellenállás a sebesség négyzetével, a legyőzéséhez szükséges teljesítmény pedig a sebesség köbével nő
  • A középkategóriás benzinüzemű autók a legjobb hatékonyságot 55 mph (kb. 88 km/h) körül érik el
  • 65 mph-nál kb. 8%, 80 mph-nál kb. 28% hatékonyságveszteség lép fel
  • 100 km/h-s utazásnál a teljes ellenállás közel 80%-a aerodinamikai
  • Mérsékelt gazdaságos vezetési stílus átlagosan kb. 15% üzemanyag-megtakarítást eredményez

Miért nem lineáris a sebesség és a fogyasztás közötti összefüggés?

Hızı ikiye katladığınızda hava direnci iki kat değil dört kat artar; yakıt faturası da bu karesel sırrı asla affetmez.

Két fő ellenállás viszi előre az autót: a gördülési ellenállás és a légellenállás. A gördülési ellenállás a gumiabroncs és az útfelület közötti folyamatos deformációból ered, és a sebességre nézve nagyjából állandó. A légellenállás ezzel szemben teljesen más karakterű: a sebesség négyzetével nő. Ha a sebesség megduplázódik, az ellenállás nem kétszeresére, hanem négyszeresére nő.

Az itt látható négyzetes növekedés csak a történet fele. Az ellenállás legyőzéséhez szükséges teljesítmény az ellenállási erő és a sebesség szorzata; vagyis a sebesség köbével arányos. A sebesség 25%-os növelése csaknem megduplázhatja az üzemanyag-pumpára irányuló igényt. Az, hogy a motor több teljesítményt termel, azt jelenti, hogy percenként több üzemanyagot éget el - ez a fogyasztási görbe meredek emelkedésének matematikai alapja.

Konkrétizáljuk számokkal. A kutatások szerint 90 km/h-s sebességgel haladó autónál az aerodinamikai ellenállási erő több mint kétszerese a gördülési ellenállásnak. Körülbelül 100 km/h-nál egy közepes méretű autó teljes ellenállásának már 80%-a a légellenállás. Az üzemanyag energiájának 30-50%-a egyedül az aerodinamikai veszteségekre megy el. Városi ciklusban az aerodinamika a fogyasztásból kb. 20%-ot vesz el, autópályai ciklusban ez kb. 50%-ra nő - a paradigma pedig az, hogy autópályán a sebesség lassítása sokkal nagyobb megtakarítást eredményez, mint a városban. A 10%-os ellenálláscsökkentés az autópályai fogyasztást kb. 5%-kal, a városi fogyasztást pedig csak kb. 2%-kal javítja.

110 vagy 90? Hol van a hatékony utazási sebesség egyensúlyi pontja?

A két erő versengése csúcsot hoz létre a sebesség-hatékonyság görbében. Nagyon alacsony sebességeknél a probléma nem aerodinamikai, hanem mechanikai hatástalanság: mivel alacsony fokozatban marad, kilométerenként magas fordulatszámot pörget, a tartozékterhelés és a belső súrlódások arányosan nehezebbek. Magas sebességeknél viszont a négyzetesen növő légellenállás mindent elnyom. A hatékony utazási sebesség a két veszteség metszéspontját jelentő sáv.

Az amerikai energiaügyi minisztérium adatlapja szerint a középkategóriás benzinüzemű autók a legjobb hatékonyságot 55 mph (kb. 88 km/h) tartományban éri el; a dízelmotoroknál viszont a hatékonyság 45 mph-tól kezdve fokozatosan csökkenni kezd. 65 mph-ra gyorsítva a hatékonyság ~8%-a, 80 mph-ra gyorsítva pedig ~28%-a vész el. Az azonos sebességet tartó járműhöz képest a 65 mph-val haladó, 55 helyett, akár 15%-kal több üzemanyagot fogyaszt. A 110 km/h és a 90 km/h közötti különbség éppen erre a meredek görbére esik: a 110-zal haladó motor nemcsak gyorsabb, hanem a cubus növekvő teljesítményigénye miatt óránként érezhetően több energiát fogyaszt.

Egy modern jármű könnyű terhelés mellett 100 km/h-s utazósebességnél a legmagasabb fokozatban 1300–1800 rpm tartományban jár, ha fizikailag a hatékony tartományban van. A probléma nem az, hogy 90-ról 110-ra emelve a fordulatszám ugyanaz marad; hanem hogy ugyanazon fordulatszámon a cubussal növekvő ellenállás legyőzéséhez minden hengergyújtásnál több üzemanyagot fecskendeznek be.

Miért nem minden járműnél ugyanaz a leghatékonyabb sebesség?

A hatékony utazósebességet meghatározó egyetlen tényező nem a levegővel való küzdelem. A jármű jellege - a sebességváltó áttételei, a differenciálmű áttétele és a motor hatékonysági térképe - ezt a pontot eltolja. Ezért az olyan általános szabályok, mint hogy "mindenkinek az ideális sebesség a 90", nem illenek pontosan az adatokhoz.

A fokozatok száma és az áttétel-tartomány szélessége

A sebességváltó feladata, hogy a motort a lehető leghosszabb ideig a hatékony üzemi tartományban tartsa. Ahogy nő a fokozatok száma és szélesedik az áttétel-tartomány, a motor még magas sebességeknél is alacsony fordulatszámon, a hatékony térképen jár. Egy hét-nyolcfokozatú automata 110 km/h-t is tudhat alacsonyabb fordulatszámon, mint amit egy hatfokozatú jármű a legmagasabb fokozatában fordít. A CVT-váltók pedig az átváltás helyett a motornak a kívánt teljesítményhez folyamatosan a legmegfelelőbb áttételt keresve biztosítanak hasonló előnyt. 1:1 áttételű fokozatban is a legjobb hatékonyság érhető el, ha a motor nyomatéki tartományán belül maradunk - vagyis a hatékonyság nem csupán alacsony fordulatszám kérdése, hanem a fordulatszám, a sebesség és a nyomatéki tartomány kapcsolata.

A motor jellege és a hatékonysági térkép

Minden motornak megvan a saját BSFC - fék-specifikus üzemanyag-fogyasztás - térképe; ez egy konturtérkép, amely megmutatja, a motor mely fordulatszám-terhelés kombinációkban adja a legtöbb munkát a legkevesebb üzemanyaggal. A sebesség növelése a motort a térkép hatékonyabb tartományába, de kevésbé hatékony tartományába is viheti. Ezért a "állandó motorhatékonyság" feltételezése általában érvénytelen. A dízelmotorok az alacsony fordulatszámon magas nyomatékot termelő jellegüknek köszönhetően a hatékonyság-sebesség görbéken eltérő profilt mutatnak a benzinmotorokhoz képest: a csökkenés korábban kezdődik, de enyhébb. A fokozatváltási javaslatok is ugyanebből az okból különböznek - dízelnél körülbelül 1500–2000 rpm, benzinmotornál pedig 2000–2500 rpm tartományban felváltani ésszerű.

A légellenállási felület: a kasztnitól a karosszériáig minden részlet

Még ugyanaz az aerodinamikai javítás is nagyon eltérő eredményt ad járművenként. Egy magas légellenállási együtthatójú járműnél (például 0,50-ről 0,40-ra csökkenteni) a százalékos nyereség nagyobb, mint egy amúgy is áramvonalas karosszériájú jármű hasonló javítása (0,25-ről 0,20-ra). Ugyanez a javítás 80 mph-nál 5% megtakarítást jelenthet, míg 60 mph-nál 3%-ra, 50 mph-nál pedig 1%-ra csökkenhet. Egy rövid áttételű, nehéz, dobozos karosszériájú jármű optimális sebessége nem lehet ugyanaz, mint egy hosszú áttételű, alacsony szedáné.

Hogyan találja meg saját járműve hatékony utazósebességét?

Nem a gyári adat, hanem az Ön járművének valós karaktere a fontos. Ennek megtalálásához nincs szükség laboratóriumra; néhány tele tank és egy rendszerezett megfigyelés elegendő.

  • Nézze meg, a legmagasabb fokozatban milyen sebességnél rollirozik: Automata váltónál állandó sebességnél figyelje a narancssárga kijelzőt (a fokozatjelzőt); manuális váltónál pedig keresse a legalacsonyabb állandó sebességet, amelynél a legmagasabb fokozatba kapcsolhat. Ha a motor 1500-2000 fordulat/perc tartományában zökkenőmentesen rollirozik, akkor jó helyen jár.
  • Mérje meg az átlagfogyasztást sebességfokozatonként: Egy forgalommentes, sík, szélcsendes útvonalon tempomatmal sorban 90, 100 és 110 km/h sebességgel utazzon; minden fokozatban menjen legalább 20-30 percet, és jegyezze fel a számítógép átlagát.
  • A számításba vegye bele az időt is: 90-ról 110-ra emelni a fogyasztást 20-30%-kal növelheti, de az érkezési idejét alig rövidíti meg. Számolja ki a hatótávveszteség óránkénti költségét.
  • Ne próbálja túl sokra csökkenteni a fordulatszámot: Ha a fordulatszám rendellenesen alacsony, a motor rázkódik, több gázt kell adnia, és amit nyert, azt elveszíti. Nem igaz, hogy "a legalacsonyabb fordulatszám mindig a legkisebb fogyasztás".

Hosszú úton a fogyasztást csökkentő vezetéstechnikák

Az optimális sebességgel haladni csak fél munka; a sebességprofil legalább annyira meghatározó, mint a sebesség. Az autópályán a folyamatos sebesség ingadozása és a hirtelen gyorsítások az üzemanyag-felhasználást akár 30%-kal is növelhetik. A tempomat a legolcsóbb módja ennek az ingadozásnak a megszüntetésére sík útvonalakon. Ráadásul hosszú úton már az is észrevehető megtakarítást jelent, ha az átlagnál mindössze 5 mph-mal lassabban halad.

A gumiabroncsok csendes, de hatékony változót jelentenek. Az ajánlottnál 50 kPa-kal alacsonyabb guminyomás a városban kb. 6%-os, az autópályán kb. 4%-os hatásfokveszteséget okoz; másrészt a túlfúvás bár kismértékben csökkenti a fogyasztást, megnöveli a féktávolságot és rövidíti az abroncs élettartamát - a kiegyensúlyozott javítás a gyártó értékének használata. Az alacsony gördülési ellenállású abroncsok a fogyasztást 50 km/h-nál 2,5%-kal, 90 km/h-nál 6%-kal csökkenthetik; ez a különbség a sebesség növekedésével nő, mert bár a gördülési ellenállás aránya a teljesben csökken, minden nyomáson nő a nyert abszolút energia. Távolítsa el a nem használt tetőcsomagtartót és a dobozokat is: a tetőterhelés közvetlenül növeli a légellenállási felületet.

Ami a gázpedál technikáját illeti: a pedált ne a végpontjáig, hanem kb. kétharmadáig, lineárisan nyomja le, és ne húzza feleslegesen el a gyorsulást. Az előreolvasás és a korai gázfelvétellel való közeledés is lehetővé teszi, hogy ugyanazt az energiát elpazarolva kezelje a sebességet. Átlagosan a fegyelmezett, takarékos vezetés kb. 15% megtakarítást hoz; ez az arány jól alkalmazva jóval magasabbra is emelkedhet.

Miért nem egyezik a katalógusban szereplő érték a szivattyúnál mért értékkel?

A hivatalos fogyasztási értékek az NEDC-ről WLTP-re álltak át; a WLTP átlagos tesztsebessége 33,6 km/h-ról 46,5 km/h-ra nőtt, vagyis a ciklus 38%-kal dinamikusabb lett. Ez reális javulás - de nem zárja be a szakadékot. Az elemzések szerint még a WLTP után is kb. 10-15%-os eltérés marad a hivatalos és a valós világbeli értékek között. Az NEDC-időszakban ez a különbség 39%-os, hallucináns szinteken volt; benzinmotornál 37%, dízelnél 38%. A hibrid járművek profitálnak leginkább ebből az optimalizálásból; a rekuperatív fékezés visszanyeri a városi forgalomban keletkező veszteségeket, míg a nagy sebességű ciklusokban az aerodinamika veszteségekben betöltött szerepe akár 44%-ra is emelkedhet.

A gyakorlati következtetés: a katalógusérték nem tükrözi azt az autópálya-profilt, amikor 110 km/h-val, tele csomagtartóval, bekapcsolt klímával a széllel harcolva vezet. Hosszú távú fogyasztását ne saját mérésével, hanem a fenti szisztematikus teszttel határozza meg.

Következtetés: A számítást ne a sebesség, hanem az egyensúly alapján végezze

A 110 vagy 90 kérdésére nincs univerzális válasz; a válasz járművenként változik. A közös fizika a következő: a hatékony utazási tartomány a legtöbb benzinautónál a 88-100 km/h-s zónába esik, a dízelnél alacsonyabbról indul egy lágy csökkenés, és minden jármű pontos csúcspontját a váltóáttételek és a motorikara határozza meg. Egy jármű, amely a legmagasabb fokozatban kellemes fordulatszámon halad, állandó sebességet tart, helyesen állítja be a gumiabroncs nyomását és mentes a csúcsterheléstől - márkától függetlenül - a görbe helyes oldalán van. Válassza tudatosan az 110-nal megtett minden órájának árát, amelyet a fogyasztási görbe kockájából fizet meg.

Források