На какой скорости гибрид потребляет меньше топлива на трассе?

Поделиться этой страницей
Короткий ответ: 130 км/ч расходует заметно больше, чем 110 км/ч, и на гибридах эта разница ощущается острее, чем на бензиновых; потому что электромотор - главный козырь гибрида - на трассовых скоростях отключается, и в одиночку остаётся двигатель внутреннего сгорания, который борется с растущим аэродинамическим сопротивлением. На практике каждые 10-20 км/ч прибавки скорости означают измеримое увеличение расхода на литр, а рост со 110 до 130 за долгую поездку легко изменит общий расход на десятки процентов. Ниже я с цифрами разбираю, чем вызвана эта разница, сколько расходуется в каком скоростном диапазоне и на что должен обратить внимание водитель гибрида в дальней дороге.
Главное
- Замеренный на гибриде трассовый расход: при 100 км/ч - 5,14 л/100 км, при 110 км/ч - 5,44-5,78 л/100 км
- Аэродинамическое сопротивление растёт пропорционально квадрату скорости; на высоких скоростях оно определяет около 50% расхода топлива
- Электромотор обычно включается только на скоростях ниже 50 км/ч или при невысокой потребности в мощности
- В городе гибриды расходуют на 44-50% меньше бензиновых аналогов, но на стабильной трассовой скорости это преимущество сводится к минимуму
- Гибрид, постоянно идущий на высокой скорости под полной нагрузкой, может расходовать столько же топлива, сколько негибридный автомобиль
Почему с ростом скорости расход стремительно растёт? Простой ответ физики
{media-image-id="3945" class="mb-3"}У автомобиля на трассе есть два главных сопротивления, которые нужно преодолеть: сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Сопротивление качению почти не зависит от скорости; колёса на любой скорости создают примерно одинаковое трение с дорогой. Аэродинамическое же сопротивление растёт пропорционально квадрату скорости. Увеличение скорости на 18% (со 110 до 130) повышает силу сопротивления примерно на 40%. А поскольку мощность, которую двигатель тратит на преодоление этой силы, умножается на скорость, она растёт пропорционально кубу скорости. Иными словами, сопротивление воздуха - это не линейная, а растущая в разы стоимость.
Доля этой стоимости в расходе топлива тоже быстро растёт. Если на городских скоростях аэродинамика влияет на экономию топлива ограниченно, то на высоких трассовых скоростях сопротивление может составлять более половины всего потреблённого автомобилем топлива. Поэтому разница в скорости, незаметная в диапазоне 90-110 км/ч, при подъёме выше 130 км/ч становится отчётливо видна на топливной шкале.
Обратное прочтение даёт практическое правило: снижение сопротивления на 10% улучшает трассовую экономию топлива примерно на 5%. Само снижение скорости работает по той же механике в обратную сторону; уменьшить скорость гораздо легче, чем менять аэродинамику кузова автомобиля.
Что делает гибридная система на трассе? Где замолкает электромотор?
Логика дизайна гибрида основана на следующем: когда двигатель внутреннего сгорания работает неэффективно, включается электромотор, а когда эффективно - работа передаётся бензиновому двигателю. Электромотор обычно работает на низких скоростях, как правило, до примерно 50 км/ч (в зависимости от уровня заряда батареи) или при низкой потребности в мощности. Движение в режиме «старт-стоп» - это как раз та стихия, где гибрид раскрывается лучше всего: низкая скорость, частые остановки и ускорения - идеальные условия для работы на электротяге.
А на стабильном шоссе картина меняется на противоположную. Мощность, необходимая на высокой скорости, намного превышает то, что электромотор и батарея могут выдать эффективно; система в основном полагается на двигатель внутреннего сгорания. Поскольку двигатель наиболее эффективно работает при постоянной высокой скорости, это на самом деле неплохо, но вклад гибрида в городе здесь практически исчезает. Электромотор на шоссейной скорости почти не даёт энергии; он лишь кратковременно помогает в моменты разгона и обгона.
Любопытный момент: движение на высокой скорости на самом деле менее утомительно для гибридной батареи. Поскольку батарея не подвергается частым циклам заряда/разряда, использование на трассе менее нагружает её, чем городская езда. То есть на шоссе преимущество гибрида снижается, но системе это не вредит.
Цикл Аткинсона и зона эффективной работы
Двигатель с циклом Аткинсона, используемый в большинстве гибридов, заметно эффективнее двигателя с циклом Отто; он добивается этого за счёт отказа от крутящего момента на низких оборотах. На шоссейной скорости двигатель работает на средних оборотах, в своей эффективной зоне, поэтому сам двигатель Аткинсона вполне эффективен. Проблема в том, что аэродинамическое сопротивление растёт многократно с ростом скорости, поэтому даже более эффективный двигатель не может полностью компенсировать дополнительную нагрузку. Итог: расход гибрида на шоссе всё ещё лучше бензинового, но разрыв на каждой скоростной ступени становится немного уже.
110 или 130: Что говорят имеющиеся измерения?
Поэтапный тест скорости на гибридном автомобиле наглядно показывает масштаб разницы: автомобиль, расходующий 5,14 л/100 км при 100 км/ч, при увеличении скорости всего на 10 км/ч выходит на 5,44-5,78 л/100 км. Если говорить о переходе со 100 на 110 в расчёте на дополнительный литр, речь идёт об увеличении до полулитра на сто километров. Ключевой момент таков: увеличение расхода на 6-12% при 110 км/ч по квадратичному закону аэродинамики при 130 км/ч ложится на гораздо более крутую кривую; ведь сопротивление при 130 примерно на 40% больше, чем при 110. Прямых контролируемых замеров 110 против 130 именно на гибридах публично найти трудно, но физика и имеющиеся данные по скоростным ступеням дают один и тот же вывод: 130 км/ч - это заметно более «дорогая» скорость передвижения, чем 110.
| Скорость / Режим движения | Расход / Результат | Примечание |
|---|---|---|
| 100 км/ч (тест гибрида) | 5,14 л/100 км | Наиболее экономичная измеренная шоссейная скорость |
| 110 км/ч (тест гибрида) | 5,44-5,78 л/100 км | Прибавка 10 км/ч - рост на 6-12% |
| 130 км/ч (физический прогноз) | Заметно выше | Сопротивление примерно на 40% больше, чем при 110 |
| Город / «старт-стоп» | На 44-50% меньше, чем у бензинового | Пик преимущества гибрида |
| Постоянная высокая шоссейная скорость | Преимущество гибрида минимально | Электромотор практически отключён |
| Полная нагрузка + постоянная высокая скорость | Может сравняться с не гибридом | При максимальной потребности в мощности двигатель работает самостоятельно |
Как преимущество гибрида тает с ростом скорости?
При городском вождении разница гибридных версий по сравнению с их бензиновыми аналогами подтверждена измерительными тестами: гибридная Camry расходует на 50,2% меньше топлива, чем бензиновая версия; Corolla обеспечивает экономию 49,4%, а Kluger - 44,4%. Эти цифры показывают, насколько сильны рекуперативное торможение и электрический режим в городе с частыми остановками. Однако при переносе тех же показателей на постоянную скорость шоссе преимущество быстро тает: на длительных поездках постоянное ускорение не даёт гибриду возможности восстанавливать энергию, и механизмы экономии системы в городе отключаются.
На шоссе сообщаемые водителями значения варьируются в зависимости от модели и скорости, но общая картина такова: гибриды обычно снижают расход топлива примерно на 40% по сравнению с бензиновыми, причём эта цифра в основном приходится на городскую и смешанную эксплуатацию. Гибрид, постоянно едущий с высокой скоростью под полной нагрузкой, по признанию самого производителя, может расходовать столько же топлива, сколько негибридный автомобиль. Это не означает, что гибрид - плохой автомобиль для дальних поездок; просто математику экономии нужно пересчитывать с учётом скорости.
Есть и вопрос методики измерений: каталожные значения не отражают реальный расход в любом профиле вождения. Например, на практике подключаемые гибриды могут расходовать в среднем около 6 л/100 км, что выше заявленного. В реальных тестах с преобладанием шоссе было замечено, что значения некоторых гибридов не приближаются к каталожной цифре и заметно отстают на дистанции 500 миль. Поэтому, прежде чем строить ожидания, глядя на показания при поездке с постоянным темпом 130 км/ч, нужно учитывать подобные реалистичные отклонения.
Практические советы для владельца гибрида, ездящего на дальние расстояния
Раз цифры ясны, вопрос таков: как выполнить максимально экономичную езду на гибриде по шоссе? Применимую методику можно свести к пяти пунктам.
- Снизьте целевую скорость. На гибридах с CVT меньшая скорость заметно повышает эффективность; хотя наилучшие значения наблюдались в диапазоне 50-70 км/ч, на шоссе практический вывод тот же: езда на 110 означает измеримую экономию по сравнению со 130.
- Используйте адаптивный круиз-контроль. Безопасная дистанция и плавные изменения скорости - ключевой инструмент экономичной езды по шоссе; он устраняет ненужные циклы ускорения-замедления.
- Ускоряйтесь плавно и отпускайте газ рано. Не открывать газ резко и сбрасывать его заранее при движении под уклон или при замедлении - основной способ обеспечить рекуперативное торможение.
- Выбирайте правильный режим движения. При обычной езде подходит режим D, при необходимости - режим B/E; на коротких участках с низкой скоростью (примерно ниже 40 км/ч) можно использовать тихий электрический режим.
- Чуда от режима Eco ждать не стоит. В экспериментах с водителями, основанных на данных, некоторые пользователи сообщают, что в смешанном цикле режим Normal даёт лучший расход; чем ниже постоянная скорость, тем меньше топлива;
К тому же следует добавить фактор расстояния: у подключаемых гибридов эффективность кардинально меняется в зависимости от дальности поездки. В поездках на 25 км расход может опускаться до 2-4 л/100 км, а в поездках на 200 км - вырасти в два-три раза; после исчерпания электрического запаса хода (у большинства моделей 24-50 км) автомобиль переходит на преимущественно двигательную работу. У классических, однотопливных гибридов эффективность не меняется так резко в зависимости от дальности поездки; определяющими являются скорость и профиль движения.
Итог: С какой скоростью ехать?
Математика трассы на гибридном автомобиле сводится к простому уравнению: чем ниже постоянная скорость, тем меньше расход топлива; а дополнительное преимущество гибрида в том, что оно сохраняется, хоть и сужаясь с ростом скорости. Поездка на скорости 110 км/ч по сравнению со 130 заметно снижает как аэродинамическое сопротивление, так и общий расход; а потеря времени в большинстве длительных поездок удивительно мала. Водитель, который знает, что электромотор на трассе почти не включается, что батарее это не вредит и что на высокой скорости всю работу выполняет двигатель с циклом Аткинсона, может на дальних поездках на своём гибриде добиться результата, максимально приближенного к каталожным показателям.
Источники
- Fuel Consumption at 100, 110, 120 & 130 km/h
- Reduction of Aerodynamic Drag Force for Reducing Fuel Consumption - Journal of Applied Fluid Mechanics
- The Effect of Aerodynamic Drag on Fuel Economy | ARC
- How Do Vehicle Aerodynamics Change Gas Mileage?
- Does a hybrid car work? - Consumer Reports
- Are Hybrids Good for Long-Distance Driving? - Car and Driver
- Do your homework before choosing a hybrid vehicle - AAA
- Understanding Hybrid Vehicle Fuel Economy - Mazda USA
- PHEVs Use More Fuel Than Advertised, Major Study Finds
- Plug-in hybrid vehicles are far more fuel efficient over short trips than long trips - Canada Energy Regulator
- How To Use A Hybrid Car - Rohrich
- Hybrid driving tips for best fuel economy - Toyota UK Magazine
- How to Maximize Your Hybrid Car's MPG - Brogden Honda
- ECO Mode ON/OFF experiment (with data) - Maverick Truck Club
- Best type of trip for good hybrid car fuel economy - PriusChat
- Fuel-efficiency of Hybrid cars on the highway - Team-BHP
- Our Hybrids Lied to Us: Real-World MPG Results