Mi licencia de maestro de educación de vuelta en la escuela secundaria, dijo a 55 MPH es óptimo para el millaje de gasolina de un coche de pasajeros. Apenas la semana pasada, leí un artículo en una revista diciendo 60 MPH es óptimo. Estos números están bastante cerca, así que hay alguna validez en la declaración. ¿Cuál es la explicación física de este 55-60 MPH sweet spot?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Aunque esta es una ingeniería pregunta es que he tenido un gran interés en los valores específicos de mí mismo. Wikipedia hace un bien trabajo con la pregunta.
Mirando un poco más profundo en él, esto parece ser arrancado de algunos de Oak Ridge Laboratorio Nacional de informe, la cual ha sido tomada, pero es todavía en la wayback machine. De hecho, un gran número de artículo de la Wikipedia parece una copia de este.
Divertido, el informe hace referencia a un sitio web que suena como que tiene toda la credibilidad del mundo, fueleconomy.gov. Dan en la siguiente imagen:
Hay un par de cosas a la conclusión de aquí. Yo soy mucho más tentados a creer en el primer gráfico. La razón es porque los coches tienen engranajes, debido a que el hecho de que, espero que los saltos en la economía de combustible en función de la velocidad. De hecho, un fiel informe técnico debe dar a las diferentes curvas para cada marcha de la OMI. El segundo gráfico es, probablemente, el suavizado de las cosas de una colección más grande de datos para hacer que parezca fácil para el resto de nosotros.
De cualquier manera, la afirmación de que todo el mundo conducción 55 sería mejor para el medio ambiente parece haber mérito técnico detrás de él, aunque no nos gusta el hecho. Uno de los comentarios dice que encontró sweet spots en un número de diferentes velocidades, va hasta el 90 algo, esto es casi seguro que mal. Hay esperanza para los nuevos coches que lo que está representada aquí, sin embargo, y en particular algunos de los nuevos diseños con formas aerodinámicas algún día podría justificar la conducción de 80 mph para ahorrar gasolina. Podemos soñar.
Coches eléctricos - mejores datos
Yo estaba en una pérdida para explicar muy bien donde las pérdidas de eficiencia a baja velocidad viene en un motor de combustión interna (ICE), así que pensé que un informativo de comparación sería mirar los coches eléctricos. Lo que ocurre es que Tesla Motors hizo un comentario acerca de sus coches que sería de GRAN utilidad para una clase de física. El uso de combustibles tasa de HIELO debe involucrar a las mediciones de pequeño flujo o promedio de los datos a través de un largo viaje, pero los coches eléctricos tienen muy accesible mediciones directas de corriente disponible. En primer lugar, echemos un vistazo a la energía por kilómetro en el analógico para el kilometraje de gas.
La velocidad más eficiente para los coches eléctricos está más cerca de 15 a 20 mph frente a 55 mph para el común de los coches. Esto es debido a que las pérdidas en baja velocidad para el común de los coches tiene que ver con la construcción y la ineficiencia de los gases de HIELO.
Directamente a la pregunta en cuestión - sino que también dan a las fuentes de pérdidas en todo el rango de velocidades. Este gráfico responde directamente a la pregunta mejor que cualquier otra cosa que he visto. Por supuesto, sólo para los coches eléctricos.
- aerodinámica pérdidas aumentan con el aumento de la velocidad a la que posiblemente sea la 3ª potencia, consulte otras respuestas
- neumático pérdidas son de rodadura de arrastre, la presión de los neumáticos tiene mucho que ver con esto
- transmisión incluyen el motor y la caja de cambios tipo de cosas
- auxiliar de pérdidas incluyen las cargas eléctricas, como el de la CA y de la radio, si son constantes demandas de energía, entonces el poder por milla exigió disminuirá de forma inversa con la velocidad
Matt Dawdy
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Es realmente una ingeniería pregunta. Los coches están diseñados para la eficiencia hoy en día, especialmente en Europa, los impuestos están directamente relacionados con las calificaciones MPG en la prueba estandarizada de los ciclos. Pero incluso en los estados unidos, existen estándar de la prueba de ciclos de combustible effiency. Los ciclos de prueba suelen tener grandes segmentos impulsado a ~55 mph.
Ahora, un ingeniero que la optimización de la eficiencia de combustible tiene que hacer concesiones. La adición de más de marchas puede mejorar la eficiencia del motor, pero aumenta los costos. Su departamento de marketing realmente no pregunta por la eficacia de 75 mph; que les compra nada. Así que generalmente es poco comercial que necesite para una 6ª marcha para optimizar la eficiencia del combustible a esas velocidades (vea 6 marchas más comúnmente en los coches alemanes - no hay límite de velocidad)
Dan Herbert
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Hay dos cosas a tener en cuenta.
La cantidad de energía necesaria para mantener la velocidad constante. Este se inicia en un valor bajo y aumenta. La tarifa de energía puede ser medido en Vatios (potencia) y es proporcional a $v^3$. $$ P = F_{drag}\,v $$
La cantidad de suministro de combustible necesario para hacer de la por encima de la tarifa de energía. Esto se llama el salto de consumo específico de combustible (BSFC) y varía ampliamente con el % de acelerador aplicado y las rpm del motor (y por lo tanto de engranaje). Un motor es típicamente es mejor eficiencia casi lleno thottle a mediados de bajas rpm (como el 80% thottle con 4500 rpm). Por cierto, torque pico rpm por lo general corresponde a la mejor BSFC área. Con gas bajo la toma de aire es restringida y tiene pérdidas de bombeo (se requiere más energía para aspirar el aire en el motor). La fricción del motor aumenta con la velocidad y la eficiencia de la combustión varía con la llama del temperarure y la eficiencia volumétrica. También a bajas velocidades la combustión sufre y por lo tanto usted no puede mantener velocidades bajas a altas velocidades. Sin embargo, recuerde que el menor velocidad se incrementa el tiempo de viaje y no hay límite en el mínimo de combustible por hora usados, como los tiempos de viaje aumentar así es el total de combustible utilizado para un viaje.
Obviamente, los ingenieros de destino de sus diseños para llevar a cabo durante la EPA mandato de ciclos de trabajo. Para obtener los mejores millas por galón, usted necesita un coche con un pequeño motor (baja fricción) que pueden operar cerca de la máxima aceleración a bajas rpm, con muy alta de engranajes. Por otro lado, si usted tiene un Corvette, ¿qué quieres hacer de acelerar al máximo el acelerador a como 120mph y, a continuación, costa abajo (sin aceleración) a 30 millas por hora y, a continuación, repita el ciclo.
Maarten Sander
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Por encima de la velocidad óptima, el consumo de combustible aumenta debido a que el arrastre de aire aumenta muy rápidamente, por lo que se requiere más energía para "forjar" un túnel a través del aire.
Por debajo de la velocidad óptima, el consumo aumenta debido a que el motor de un coche se quema combustible, incluso cuando está en reposo - hay algo de combustible gastado para mantener el motor girando, y cuando vayas poco a poco, el efecto empieza a ser importante.
