Регистрация Войти
Вопрос

Так ли чувствителен бензиновый автомобиль к рельефу местности, как электрический?

С тех пор как я начал ездить на подключаемом гибриде с запасом хода на электротяге в 50 миль, я стал чувствителен к факторам, влияющим на эти 50 миль. Например, когда температура опускается ниже 40 градусов по Фаренгейту, я теряю до 25 % запаса хода из-за нагрева систем автомобиля (даже если я не включаю обогреватель в салоне).



Недавно я заметил, что если я еду на работу по ровным улицам со скоростью 45 миль в час (без остановок), то расходую значительно меньше электроэнергии, чем если бы я ехал по шоссе. Когда я еду по шоссе, запас хода составляет около 20 миль, а когда я еду по ровным улицам, запас хода составляет около 30 миль. Из-за этого изменения моя 30-минутная поездка увеличивается всего на 3 минуты, но я экономлю треть «топлива»!



Мне было интересно, так ли чувствительны бензиновые автомобили к холмам и ветру, но я никогда этого не замечал, потому что бак у них намного больше, и поэтому я никогда не обращал на это особого внимания. Мог ли я расходовать в среднем 30+ миль на галлон вместо 25, просто выбрав этот ровный, но чуть более медленный альтернативный маршрут?



Мне кажется, что в конструкции электромобиля может быть что-то такое, что делает его более чувствительным к холмам/ветру, но я не могу понять, что именно.



Также обратите внимание: «холмы» на свободной трассе очень незаметны. Я даже не обращал на них внимания, пока не начал следить за индикатором заряда в машине. Думаю, вы бы описали их как пологие холмы, которые не заметишь, если не едешь на велосипеде.
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/44022/is-a-gas-car-as-sensitive-to-terrain-as-an-electric
1
+ Читать

0 Комментариев

  1. На пересечённой местности автомобиль с бензиновым двигателем расходует больше топлива. На пересечённой местности запас хода электромобиля сокращается, так как он расходует больше энергии аккумулятора. Этот эффект гораздо заметнее на электромобилях, так как внутреннее трение во всех типах электродвигателей намного меньше, чем в поршневых двигателях. На ровной и гладкой местности бензиновый двигатель расходует больше энергии из-за внутреннего трения. Допустим, для движения автомобиля на не слишком высокой скорости по ровной местности требуется 10 лошадиных сил.Допустим, максимальная мощность бензинового двигателя составляет 200 л. с. при 5000 об/мин. При 5000 об/мин сила трения может составлять 50 л. с. При 2500 об/мин сила трения может составлять 12,5 л. с. Очевидно, что это больше 10 л. с. При тех же условиях движения сила трения электродвигателя составит менее 1 л. с. Электромобиль также выигрывает за счёт меньших потерь в трансмиссии, поскольку в нём, как правило, нет коробки передач и сцепления.
  1. Однако это не имеет смысла, потому что «максимальная мощность» бензинового двигателя измеряется на коленчатом валу, который находится в конце механической части двигателя. Все потери на «трение» в двигателе уже учтены в этой точке. Все остальные потери происходят между сцеплением или гидротрансформатором и землей. Более того, если трение внутри вашего двигателя колеблется так сильно, как вы говорите, значит, что-то серьезно не так... разница в силе трения при 2500–5000 оборотах в минуту составляет 800 %!
  1. @Bill K .Да, это так .Вы всё правильно поняли .
  1. То есть, по вашему мнению, сумма, которую вы сэкономите на бензине, может быть не такой уж значительной, потому что независимо от типа местности большая часть топлива будет расходоваться впустую?
  1. Обратите внимание, что мне, вероятно, не стоило говорить «поверхность улиц», поскольку в обоих случаях мы движемся с постоянной скоростью без остановок: в одном случае это 45 миль в час по ровной поверхности, в другом — 65 миль в час по холмистой местности. Остановка/старт в городском потоке — это совсем другая история, и я понимаю, что это повлияет на оба варианта (и в меньшей степени на запас хода на электротяге). Я ожидал, что на этом более медленном маршруте пробег будет больше, но я и подумать не мог, что он будет на треть больше!
  1. Я снова задаюсь вопросом, будет ли метод, который я нашёл для экономии заряда аккумулятора в электромобиле, работать и в бензиновом автомобиле.
  1. Вы спрашиваете о том, как экономить заряд аккумулятора во время вождения?
  1. У меня нет источника, но я читал, что оптимальная аэродинамическая скорость для большинства автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) составляет около 80–85 км/ч, поскольку сопротивление воздуха увеличивается с ростом скорости в геометрической прогрессии.

  1. Мой ответ: да, на работу газовых двигателей одинаково влияют подъёмы и ветер... но это не значит, что наземные улицы — лучший вариант.



    Если рассматривать этот вопрос с точки зрения физики, то ответ будет таким: все силы сопротивления не зависят от типа привода. Неважно, какой у вас привод: электрический, гибридный, бензиновый, дизельный, легковой, грузовой, мотоциклетный или велосипедный — холм будет оказывать одинаковое сопротивление в зависимости от массы при прочих равных условиях.



    Большая разница заключается в «Как каждая система использует вырабатываемую ею энергию?»



    Вы заметите, что у большинства, если не у всех, автомобилей с бензиновым двигателем расход топлива в городе ниже, чем на трассе. Это во многом связано с тем, что вы постоянно сжигаете топливо, даже когда не двигаетесь. Все типы электромобилей (насколько мне известно) потребляют очень небольшое количество энергии, когда они не движутся, — и вся эта энергия так или иначе расходуется, — поэтому потери сравнительно невелики.



    В электромобилях вы управляете электродвигателем, который получает энергию от аккумулятора или генератора. Электродвигатели всегда потребляют больше энергии, когда сталкиваются с большим сопротивлением, а поскольку в электромобилях нет трансмиссии, нет и возможности изменить силу, воздействующую на двигатель. Это значит, что подъём = сопротивление = увеличение потребляемой мощности. Однако при движении под уклон многие автомобили заряжаются!! Так что подъёмы тоже полезны.



    Помимо этого, есть и другие факторы, такие как аэродинамика транспортного средства, коэффициент трения, давление в шинах, коэффициент потерь мощности, стиль вождения, температура окружающей среды и так далее. Все они играют свою роль в сложной механической системе, которая приходит в действие, когда мы садимся за руль, и все они влияют на стоимость вождения.





    Подводя итог



    Да, всем транспортным средствам выгоден маршрут с наименьшим сопротивлением, то есть самый ровный или самый крутой спуск, но нет, большинство автомобилей с бензиновым двигателем не сэкономят топливо, если будут ездить по одним и тем же улицам.





    Обновление для комментариев



    Такое может случиться.
    Как я уже отмечал и как было упомянуто в комментарии, здесь играет роль аэродинамика. Возможно, ваш автомобиль более эффективен на скорости 72 км/ч.



    Возьмём, к примеру, угол наклона капота. В зависимости от общей геометрии капот может создавать значительную прижимную силу на высоких скоростях. Когда вы добавляете прижимную силу к наклону (крутому или нет), векторы силы становятся сильнее.



    Принудительная тяга создаётся за счёт отрыва энергии от одного вектора (направленного вперёд) и его перенаправления (вниз). Это довольно легко изобразить на бумаге. Сила ветра (направленная назад) сталкивается с наклонной поверхностью (спойлером) и перенаправляется вверх. Согласно третьему закону Ньютона, при принудительном поднятии воздуха возникает сила, направленная вниз. Однако для перенаправления вектора требуется внешняя сила, что также вступает в силу второй закон Ньютона. Это означает, что сила движется вперёд, а затем вступает в конфликт с другими силами.



    Я уверен, что мог бы рассказать об этом подробнее, но, похоже, не могу найти подходящее изображение, которое иллюстрировало бы мою мысль... Я мог бы нарисовать его, но посмотрим.



    Дело в том, что у разных транспортных средств разные аэродинамические свойства. Например, у Honda Civic моей жены расход топлива минимален в диапазоне 64–96 км/ч. Я проехал через всю страну на фургоне Chrysler T&C и обнаружил, что максимальный расход топлива составляет 29 л на 100 км при скорости 137 км/ч и 21 л на 100 км при скорости 105 км/ч! Так что показатели сильно варьируются, и я легко могу увидеть разницу в 30 %.
  1. @ kyle engineer .Да, мощность указана на маховике .Механический КПД поршневых двигателей составляет от 70 до 80 % при полной нагрузке и максимальных оборотах. На более низких оборотах механические потери значительно снижаются, но в процентном соотношении они очень существенны при относительно небольшой нагрузке в 10 л. с.
Вы уже ответили на этот вопрос