Zastanawiam się, dlaczego dwa samochody jadące z prędkością 100 km / h na przykład ze 100 KM zużywają mniej paliwa niż silnik o mocy 300 KM.
Nawet jeśli wezmę supercar lżejszą i bardziej aerodynamiczną, zużyje więcej.
Ale fizycznie wymaga tej samej energii do ciągłej jazdy z prędkością 100 km / h, więc czy mocniejszy silnik jest mniej wydajny?
Odpowiedzi:
Kilka rzeczy do rozważenia:
Potrzebujesz pewnej mocy na kołach, aby utrzymać określoną prędkość.
To twierdzenie jest (poprawnie) postawione w pytaniu.
Przy prędkości 100 km / h typowy sedan wymagałby około 10 KM na poziomie morza, aby pokonać siły wynikające z oporu aerodynamicznego i utrzymać prędkość¹.
Fakt, że silnik może wytwarzać moc szczytową 100 KM lub 300 KM, nie ma znaczenia.
Kto powiedział, że słabsze silniki są bardziej wydajne?
Mogą się tak wydawać, ale Rory ma rację ; założenie, że silniki wytwarzające mniej mocy są bardziej wydajne, nie zawsze jest prawdziwe.
Koncepcja zużycia paliwa zależnego od hamulca (BSFC) pomaga nam to zrozumieć, co bardzo ładnie wyjaśniono w tym artykule Hot Rod .
Mówiąc najprościej, BSFC mówi po prostu inżynierem, ile paliwa zużywa silnik na jednostkę energii².
Jak pokazuje poniższy wykres, liczba ta zależy od prędkości obrotowej silnika. Mniejszy BSFC oznacza lepszą oszczędność paliwa.
Ponieważ każdy silnik będzie miał swój własny podpis BSFC:
Krzywa BSFC silnika dużej mocy może być niższa.
Będzie to szczególnie prawdziwe, gdy porównamy silniki zaprojektowane kilkadziesiąt lat temu ze współczesnymi cudami, które mogą pochwalić się takimi funkcjami jak EFI, zmienny rozrząd zaworowy lub wymuszona indukcja.
Gearing .
Jeśli krzywe BSFC są porównywalne, przekładnia pojazdu może oznaczać, że obroty mocniejszego silnika znajdują się w bardziej wydajnej części krzywej przy danej prędkości.
Klasycznym tego przykładem jest bieg „nadbiegu” występujący w niektórych pojazdach, który pomaga zmniejszyć zużycie paliwa przy prędkościach na autostradzie.
¹ - Podręcznik Bosch Automotive wyjaśnia, jak to oszacować
² - Alternatywnie, BSFC = natężenie przepływu paliwa na jednostkę mocy
Silnik o mocy 100 KM z 1900 r. (Rok) zużywałby prawdopodobnie o wiele więcej paliwa niż nowoczesny silnik o mocy 300 KM, więc wiele zależy od konstrukcji silnika.
Porównując nowoczesne silniki, porównujesz jednak dwa silniki zaprojektowane do różnych celów. To tak, jakby pytać, dlaczego shire (duży) koń musi jeść więcej niż mały kucyk, skoro każdy z nich nosi tylko 1 małe dziecko.
Twoje podstawowe założenie nie jest w rzeczywistości prawdą. Często mocniejszy silnik zużywa mniej paliwa. Silniki mają różne cechy technologiczne, które mogą mieć na to wpływ.
Wartość odniesienia 100 KM lub 300 KM zwykle wskazuje maksymalną moc, jaką może wytworzyć silnik. Kiedy więc popychasz pedał gazu na podłogę, przepustnica jest szeroko otwarta i wytwarzasz dużą ilość mocy.
Przy prędkości 100 kmh silnik o dużej mocy może działać naprawdę delikatnie, podczas gdy silnik o mocy 100 KM może walczyć w pobliżu górnego końca. Wiem, że mój samochód o mocy 400 KM zużywa mniej paliwa niż samochód mojej żony o mocy 80 KM przy prędkości 90 km / h. Ale przyspieszając do tej prędkości, zwykle zajmuję 6 sekund i zużywam ogromną ilość paliwa, podczas gdy ona zajmie 25 sekund i prawdopodobnie nie spadnie poniżej 30 mpg. Mój samochód będzie miał jeszcze kilka biegów i 100 km / h, podczas gdy jej będzie w tym momencie na najwyższym biegu i zbliżonym do maksymalnej prędkości.
Jeśli przyspieszyłem przy tej samej prędkości co ona, mój samochód zużyje nieco więcej paliwa niż ona, ponieważ mój silnik o pojemności 2,5 litra przy niskich prędkościach zdecydowanie zużywa więcej paliwa niż silnik o pojemności 1,2 litra - to podstawowy czynnik wielkości.
Ten rodzaj odpowiedzi na twoje pytanie, mimo że wniosek jest przeciwny do twojego pierwotnego założenia.
Istnieje wiele czynników, a niektóre zostały już omówione powyżej.
Jednak w typowym silniku benzynowym wymagana moc jest kontrolowana przez przepustnicę. Udławia to przepływ powietrza do silnika, co powoduje straty w pompowaniu.
Jeśli samochód wymaga (powiedzmy) 20 KM dla stałej prędkości, jest to 20% dostępnej mocy samochodu 100 KM, podczas gdy tylko ~ 7% mocy samochodu 300 KM. Dlatego mocniejszy silnik wymaga większego dławienia, co prowadzi do większych strat pompowania.
Nie jest to takie proste, ponieważ mapowanie paliwa będzie się różnić z wieloma czynnikami, na przykład wzbogacanie mieszanki podczas przyspieszania. Ile będzie się znacznie różnić w zależności od wymagań konstrukcyjnych tego silnika. Dwa podobne silniki mogą wzbogacić mieszankę w różnych punktach zakresu przepustnicy / prędkości obrotowej.
Istnieją również problemy z wagą. Podczas gdy waga ma bardzo niewielki wpływ na ciąg potrzebny do utrzymania prędkości (wpływa na opór toczenia - ogólna zasada jest taka, że samochód będzie wymagał 1% ciężaru w funtach jako funt ciągu, aby utrzymać toczenie) i zasadniczo nie t zmienia się wraz z prędkością (w przeciwieństwie do ciągu wymaganego do przezwyciężenia oporu aerodynamicznego, który znacznie wzrasta wraz ze wzrostem prędkości). Stąd przy stałej prędkości ciężar nie ma wielkiego znaczenia. Ma to jednak ogromne znaczenie dla ciągu wymaganego do przyspieszenia w rozsądnym tempie. Podwój masę i potrzebujesz około dwukrotnie ciągu, aby przyspieszyć w tym samym tempie, nie mówiąc już o przyspieszaniu szybciej (a w końcu, jeśli zdecydujesz się kupić samochód o mocy 300 KM zamiast samochodu o mocy 100 KM, prawdopodobnie chcesz przyspieszyć szybciej ).
Samochody z większymi silnikami są często fizycznie większe, co może mieć wpływ na aerodynamikę (czyli obszar przedni x współczynnik oporu). Większy przedni obszar zwiększy opór, ale można temu przeciwdziałać, jeśli większy samochód dłużej daje więcej możliwości zaprojektowania bardziej aerodynamicznego kształtu.
Nie jestem ekspertem w tej dziedzinie, ale postaram się odpowiedzieć za laika.
Po pierwsze, cała moc konia to ilość mocy wytwarzanej przez samochód podczas spalania paliwa. Istnieje wiele sposobów na zwiększenie mocy konia. Zwiększając ilość powietrza wpływającego do pojazdu lub zwiększając ilość paliwa, które pali. Ok, teraz spróbujmy zwiększyć moc koni naszych samochodów i zobaczmy, jakie to ma efekty.
Zacznijmy zwiększać moc naszego samochodu od 100 KM:
Teraz, aby zwiększyć moc, możemy uzyskać lepszy system przepływu powietrza. Silnik wytwarza energię poprzez spalanie paliwa, im lepsze spalanie, tym więcej mocy jest generowane. Aby paliwo paliło się lepiej, potrzebujemy więcej tlenu, gdybyśmy go dostali, oczywiście zwiększając ilość powietrza przepływającego przez silnik (nie za dużo, nie chcemy nagrzewnicy powietrza). Ten blog wyjaśnia różne sposoby na zrobienie tego. Za pomocą tych metod możesz zwiększyć do 50 koni mechanicznych. Jedną z rzeczy, które należy zauważyć tutaj, jest to, że nawet ty zwiększyłeś moc, spowoduje to również osiągi i lepszą oszczędność paliwa w samochodzie.
Dlatego zwiększyliśmy moc naszych samochodów ze 100 do 150, a także dzięki znacznie lepszym osiągom i oszczędności paliwa.
Ok, spróbujmy teraz zwiększyć do 300
Teraz, dzięki lepszemu przepływowi powietrza, niewiele nam pomoże, więc to, co robimy. Pamiętaj, że ostatni punkt silnik generuje moc poprzez spalanie paliwa . Dlatego teraz, aby zwiększyć moc, musimy zwiększyć ilość paliwa w silniku. Więcej oznacza większy podmuch, więcej mocy.
Ok, więc dlaczego daje mniejszy przebieg niż 100 KM. Cóż, samochody o mocy 300 KM (tam jest za dużo koni, uważaj podczas jazdy) są na ogół zaprojektowane do jazdy z większą prędkością. Ogólnie rzecz biorąc, samochody te zapewniają lepszy przebieg przy wyższej prędkości w porównaniu z niższą prędkością, ponieważ mają więcej paliwa w tłoku w porównaniu z tym, że w samochodzie o mocy 100 KM większość paliwa nie jest właściwie wykorzystywana.
To tak samo, jak jazda samochodem o mocy 100 KM na 2-biegowym biegu, więc wykorzystujesz pełny potencjał swojego pojazdu, bez względu na jego aerodynamikę, zużywa więcej paliwa
Mam nadzieję, że to pomoże.
Zależy to od masy pojazdu, jeśli jest to duży i ciężki samochód, to intuicyjnie większy silnik uzyska lepsze mpg niż mały, ponieważ nie będzie musiał obracać się tak wysoko, aby go przesunąć, a następnie przy prędkości będzie mógł utrzymywać prędkość przy znacznie niższych obrotach niż mniejszy silnik.