發動機的效率提高了
按照常識,我們可能以為汽車開得越快越費油,或者費油量是一樣的,然而並非如此。現在我們知道汽車開得快省油是因為發動機效率提高,那麼發動機效率提高的秘密是什麼呢?
我們先探討一下如何計算車輛行駛時所需的功率。汽車行駛所需的功率隨車速的變化而變化。所需功率按以下公式計算:
道路負載功率=av bv2 cv3
字母v代表車速,字母a、b和c分別代表三個不同的常數:
a要素主要與輪胎的滾動阻力、汽車零部件的摩擦力(如製動片的阻力)或車輪軸承的摩擦力有關。
b要素與汽車零部件的摩擦力和輪胎的滾動阻力有關。不過它還與汽車中各種泵的功率有關。
c要素主要與影響空氣阻力的因素有關,如汽車迎風麵積、空氣阻力係數和空氣密度。
這些常數對不同的汽車是不同的。但最重要的是,如果使車速加倍,則按照此公式計算得到的所需功率將遠遠不隻增加一倍。假設一輛中等大小的運動型多功能車在速度為80公裏/小時時,需要的功率為20馬力,而它在160公裏/小時的時候可能需要100馬力。
從此公式中,還可以看到如果速度v為0,則所需功率也為0.如果速度非常低,則所需功率也非常小。可以認為,如果保持非常低的速度(如1.6公裏/小時)行駛,則會使每升汽油行駛的公裏數最大。
但是,因為其他因素的影響,此推測不能成立。車速為0公裏/小時的時候,發動機仍在運轉。隻是讓氣缸、各種風扇、泵和發電機保持運轉也要消耗一定的燃油。如果我們打開了其他附件(如前照燈和空調),則汽車將消耗更多的燃油。
因此,即使汽車靜止不動,它也要消耗相當多的燃油。當車速為0時,每升汽油行駛公裏數最小,因為這時汽車消耗了燃油,而行駛距離為零。當汽車以1.6公裏/小時的速度行駛時,汽車隻會消耗稍多一點的燃油,這是因為在1.6公裏/小時時,道路負載非常小。保持此速度行駛,汽車消耗的燃油量將保持不變,但要花1小時才能走完1.6公裏。這時候每升汽油行駛公裏數增加的幅度是很大的。現在,如果車速為3.2公裏/小時,那麼它隻要消耗再稍多一點的燃油,但行駛的距離就是之前的兩倍。這時每升汽油行駛的公裏數幾乎加倍!
提高速度,發動機的效率實際上也提高了。汽車消耗的燃油分為兩部分,一部分為固定的消耗量,用於為其自身和附件提供能量。一部分為可變的消耗量,用於提供行駛所需的功率,具體根據汽車在給定速度下行駛時所需的功率而定。因此按照每公裏耗油量來說,車速越高,就能越高效地利用上述固定量的燃油。