每輛車的經濟時速不同,大部分轎車的經濟時速都在80—100公里,SUV車型因為迎風面積較大的原因,所以經濟時速略低,一般在60—80Km左右。如果您對車不感興趣,那麼看到這就夠了。如果想研究研究原理,甚至想學學省油的終極大法,那我們繼續——我保證都用大白話,讓您看明白了。
省油,就是讓發動機少花錢多辦事。
少花錢就是省油,多辦事就是多做功。兩者是不可分割的,因為有一句話叫“花多少錢辦多大事”。發動機肯定是轉數越低越省油,但是低轉數也意味着輸出功率比較低,而且進氣量少,汽油燃燒不充分,會造成浪費。可是發動機轉數高了,功率是提升了,可是功耗也隨之提升。所以,每台發動機都有一個最佳工況區間,以我開的比亞迪唐為例,它的最佳工況區間是在2000—2200轉,輸出功率28—42Kw。在這種情況下,發動機可以燒最少的油,幹最多的活,也就是最省油的。
那麼怎麼能保證發動機在最佳工況區間工作呢?汽車還有個重要的部件——變速箱,它變的不是車速,而是發動機轉速。簡單説就是根據不同的齒比傳動,來根據車速來調節發動機轉數。其實原理很簡單,和以前我們騎的山地自行車是一樣的道理,低檔位最省勁,你蹬好幾圈車軲轆才轉一圈,就好像我們車輛一檔起步一樣,發動機那邊兩三千轉了,可是車速還不快。這時候你換一下二擋,發動機轉數就立即下來了,你再給油,發動機轉數提升,車速也跟着提升。
所以,該什麼時候換擋?有的兩千轉,有的三千轉,誰對?其實也看發動機,那我的唐為例,轉數超過2200轉之後,發動機效率就沒那麼高了,你可以考慮換擋,可是切換到二擋之後,轉數一下降到1500,你還要繼續給油提升轉數,都不在最佳工況區間。所以這個道理大家明白了吧?什麼樣的發動機才是好發動機?除了熱效率高、功率、扭矩更大以外,這種最佳工況區間的範圍越大當然也就越好了,因為換擋時都在最佳工況區間,發動機相對更省油。
這是題外話,唐的發動機在2000—2200轉熱效率最高,所以如果是手動擋的話,我會選擇2500轉左右換擋,換擋後發動機在1800轉左右(看具體的齒比),總之就是保證發動機轉數別太高也別太低,始終在最佳工況區間附近才是最省油的。
如果不考慮其他因素的話,那麼變速箱有多少個檔位,你的最經濟時速就有幾個,比如説一檔2000—2200轉,輸出功率28—42Kw的時候,可能這時候車速只有5Km/h,2擋輸出同樣功率和轉數,可能是15Km,以此類推。CVT為什麼省油啊?因為它有無限個檔位,不管什麼速度,CVT變速箱都能把發動機調節到最佳的轉數。而AT變速箱、雙離合變速箱則是檔位越多越省油。比如説你弄個4AT,你開到120Km的時候檔位不夠了,只能通過提高發動機轉數來實現。結果三千多轉,費油是必然的。
上面所説,只是發動機用最少的油耗輸出了最大的功率,比如説我的唐,28—42Kw,可是這些功率如何推動汽車前進才最經濟?這又是一個新話題了。
消耗的油做了什麼?
上過初中物理咱都知道,勻速直線運動是不需要受力做功的,如果在一個沒有阻力的世界,汽車後面給一腳,那麼車就會勻速一直向前運動,直到永遠。然而咱這個世界是有阻力的,其實説穿了,汽車的功率,都是在對抗阻力做功。不用公式換算,我們憑直覺都能判斷,阻力越小,同樣做功跑的距離越遠,自然相對油耗越低。
那麼車輛行駛,需要對抗的阻力有哪些呢?一共有四種,分別是加速阻力、坡度阻力、空氣阻力和滾動摩擦阻力。坡度阻力最容易理解,因為對抗重力而產生的阻力。加速阻力是克服慣性產生的阻力。這兩項阻力在這裏忽略不計,因為我們研究的是高速上勻速行駛,假定都是平地。這是一切成立的前提,如果你進藏自駕遊,一路上坡,那麼這個最經濟時速肯定是不對的。
關鍵在於後兩個,滾動阻力和空氣阻力。你的油耗主要是對抗這兩項阻力做功。輪胎是有彈性的,向前滾動時會發生形變,然後恢復原狀,因為輪胎內部也有摩擦,所以會產生彈性遲滯損失。簡單説,一個籃球,你從一米高放手讓它下落,它回彈一定到不了一米,輪胎也是這樣,向前滾,變形的時候產生一個向後的阻力,等離開地面恢復形變的時候又產生一個向前的彈力,可是彈力小於阻力,這就是滾動摩阻力的根源。其實怎麼產生的無所謂,我們只需要知道,滾動阻力和車速、輪胎構造材質和路面種類都有關係。
子午線輪胎滾動阻力更小,不過這個咱的問題沒關係。我們今天只關注車速,基本上可以認為速度越快,滾動阻力越大,不過在時速100Km以下變化不大。
另外就是風阻,風阻=風阻係數X空氣密度X車頭正面投影面積X車速的平方/2,咱也不用搞複雜的公式,車輛的風阻係數固定、車頭正面投影面積固定,空氣密度也可以認為固定,那麼空氣阻力就和車速的平方成反比,也就是説速度越快,風阻越大,而且呈指數增加。
所以,結論出來了,車速越慢,空氣阻力和滾動阻力越低,也就是相同的功率輸出,可以跑得更遠,也就意味着更省油。
那麼勻速行駛的最經濟時速出來了——就是在你一檔時發動機出於最佳工況的那個速度,每台車變速箱的齒比不同,不過算下來大概也就是15Km左右。難道説15Km是最省油的經濟時速?是不是很反直覺?
沒錯,這個結論肯定是不對的,想想問題出在哪?
因為——我們在加速的時候,可以讓發動機輸出28—42Kw的功率,可是如果15Km勻速前進,發動機負荷沒那麼大,因為空氣阻力和滾動阻力都太小!那時候你發動機輸出功率可能只有3Kw,發動機無法運行在最佳工況區間。怎麼辦?你只能選擇提速!2擋,30Km不夠!3擋,40Km,依舊不夠!每台車的變速箱齒比不同,檔位也不同,所以,什麼速度最省油?以我的唐為例,是在你勻速行駛時,最低檔位(也是最低速)發動機輸出28Kw,2000轉的時候!這時候的速度是多少?
取決於你的車型,如果你車風阻係數小,迎風面積小,可能會達到100、110以上。
取決於空氣密度,如果是在空氣稀薄的高海拔地域,可能經濟時速會增加一些。
取決於你的輪胎,斜交輪胎阻力更大,所以相比子午線輪胎,經濟時速會低一些。
取決於當時路況,如果你前面有一輛給你擋風的大車,你的經濟時速一樣會提高。
我為什麼要這麼寫?非要給你們一個反直覺的答案?其實這和現在的發動機有關。如果我們能造出最佳工況的輸出功率為1Kw的發動機,那麼可能15Km勻速才是最省油的。這並不是危言聳聽,其實這樣的發動機我們有……
純電汽車,什麼速度最省油?
對於純電汽車來説,前面那一套有一多半都不適用。大多數開過純電車的人都知道,高速上速度越快,耗電越快,道理很容易理解,因為速度快,滾動阻力增加,風阻更是呈指數級遞增。像是蔚來剛出的時候,60Km勻速續航能到到305Km,可是高速120Km就只能跑不到200Km。就是這個道理,這是純電汽車的弊端。
或者並不應該説是純電車的弊端,而是物理規律而已。燃油車之所以在高速下反而會“省油”,是因為我們造不出來最佳工況是1Kw輸出的發動機。是發動機低速時太費油了,所以顯得高速比較省油。純電車就適用於前面説的那個反直覺的結果——勻速狀態下,速度越慢越省油。你油門控制在1Kw輸出,這時候比如説是10Km的時速,你電池有70度電的話,理論上你能跑700Km。如果1Kw輸出你時速能達到15,那麼你理論上能續航1000Km。不是理論,是實際,不信你可以花70個小時測試一下,雖然這樣的續航沒有意義。
也不是沒有意義,如果你車馬上沒電了,離最近的充電樁還有30Km,怎麼辦?低速勻速開過去,速度越慢能耗越低。
可是我們在市區行駛為什麼感覺沒有市郊省油呢?那是因為我們沒有勻速開,市區路況都是走走停停的。
説了純電,那順便説説混動,包括插電式混動。
我開比亞迪唐,我説能在省道開出6以下的油耗很多人不信,這其實還不是極限,如果做極限測試的話,2.2噸的一代唐,開出5以下的油耗也不是沒可能。為什麼插混車多了個電池和電機,車身重了600公斤還比燃油車省油?其實道理很簡單,因為插混車可以通過電的介入,更容易,更方便讓發動機保持在最佳工況區間。
插電式混動,相當於一台可以無縫切換的燃油車和短途純電車。那麼結合前面説的,燃油車的省油秘籍和純電車的省電秘籍,你想到了什麼?沒錯,兩種模式都讓他們以最佳工況來工作就好了。
前面説,燃油車之所以要達到經濟時速才省油,是因為發動機在低功率輸出的時候燃油燃燒不充分,所以只能提高車速,加大阻力來提高輸出功率,達到經濟工況。可是插混車不用這樣做,它可以利用多餘的功率來充電。而純電模式如何省電?剛剛説了,1Kw,甚至是——0Kw。沒錯,插混車在某種工況下,可以不花錢也辦事!
説到這可能理解的朋友已經想到了,混動車的最佳開法並不是勻速,而是……P&G,翻譯過來叫做脈衝滑行!我們只説理論:
起步時,一檔加速,因為是加速,對抗加速阻力,這時候發動機輸出功率是可以達到28Kw的,到了發動機2200轉時,再加速你就要脱離最佳工況區間了,可是不繼續加速,功率就要下降,這時候燃油車沒辦法了,可是插混車沒問題,插混車可以直接關閉發動機,相當於空擋滑行。
燃油車當然是不能空擋滑行的,但是插混車可以,這就相當於切換了純電模式。這時候再控制油門,最好輸出功率為0Kw,不要負功率,因為混動車是可以能量回收的,不過能量回收難免會有損耗。也不要輸出功率,因為電量消耗結果只能用燃油來充電,能量轉化也有損失。
當滑行速度逐漸下降,已經很低的時候,我們可以再重複前面的動作,切換混動加速,到了2200轉保持,看功率下降後切換純電,像是脈衝一樣,一段段發力,比如説你踩油門加速了100米,之後又滑行了100米,你跑了兩百米,其實只消耗了前面100米的燃油。
豐田普鋭斯就用這種方法,實現了百公里2.6L的極限油耗。
當然,極限操作意義不大,可是如果你也是插電式混動的話,這種脈衝滑行技巧其實還是很實用的。我們在城市裏駕駛,都是信號燈,每個路口都需要減速,之後又要加速,可以通過這種方法,加速用油,減速純電來滑行,學會之後,你的油耗會大幅度降低。