Войти
Энергосберегающее вождение методы используются водителями, которые хотят снизить расход топлива и, таким образом, максимально увеличить его топливная экономичность. Использование этих методов называется «гипермилинг ".
Простые методы экономии топлива могут привести к снижению расхода топлива, не прибегая к радикальным методам экономии топлива, которые могут быть незаконными и опасными, такими как движение больших транспортных средств..
Износ недостаточно накачанных шин выходят быстрее и теряют энергию до сопротивления качению из-за деформации шины. Потери для автомобиля составляют примерно 1,0% на каждые 2 фунта на кв. дюйм (0,1 бар ар; 10 кПа) падение давления во всех четырех шинах. Неправильная центровка колес и высокая кинематическая вязкость моторного масла также снижают топливную экономичность.
Водители могут повысить топливную экономичность за счет минимизации количества перевозимых грузов. масса, то есть количество людей или количество груза, инструментов и оборудования, перевозимых в транспортном средстве. Удаление общих ненужных аксессуаров, таких как багажники на крышу, ограждения щеток, ветровые дефлекторы (или «спойлеры », если они предназначены для прижимной силы, а не улучшенного разделения потока), подножек и толкателей, а также использование более узких и Шины с более низким профилем улучшают топливную экономичность за счет снижения веса, аэродинамического сопротивления и сопротивления качению. В некоторых автомобилях также используется запасное колесо половинного размера для экономии веса / стоимости / места. На обычном автомобиле каждые 100 фунтов увеличивают расход топлива на 2%. Удаление багажников на крыше (и аксессуаров) может повысить топливную экономичность до 20%.
Грузовик с ограничением скорости до 55 миль в час Поддержание эффективной скорости является важным фактором топливной экономичности. Оптимальной эффективности можно ожидать при движении на постоянной скорости, с минимальным открытием дроссельной заслонки и с трансмиссией на самой высокой передаче (см. «Выбор передачи» ниже). Оптимальная скорость зависит от типа транспортного средства, хотя обычно сообщается, что она составляет от 35 миль в час (56 км / ч) до 50 миль в час (80 км / ч). Например, у Chevrolet Impala 2004 года был оптимум на скорости 42 миль в час (70 км / ч) и был в пределах 15% от этого значения в диапазоне от 29 до 57 миль в час (от 45 до 95 км / ч). На более высоких скоростях сопротивление ветра играет все большую роль в снижении энергоэффективности.
Гибриды обычно демонстрируют наилучшую топливную экономичность при скорости ниже пороговой скорости, зависящей от модели. Автомобиль автоматически переключается между режимом работы от аккумулятора или двигателем с подзарядкой аккумулятора. Электромобили, такие как Tesla Model S, могут разогнаться до 728,7 км (452,8 мили) со скоростью 39 км / ч (24 мили в час).
Пропускная способность дороги влияет на скорость и, следовательно, на топливную экономичность. Исследования показали, что скорости чуть выше 45 миль в час (72 км / ч) обеспечивают максимальную пропускную способность при загруженных дорогах. Отдельные водители могут повысить свою топливную эффективность и эффективность других, избегая дорог и времени, когда скорость движения замедляется до 45 миль в час (72 км / ч). Сообщества могут повысить топливную экономичность, приняв ограничения скорости или политики для предотвращения или предотвращения попадания водителей в движение, приближающееся к точке, в которой скорость снижается ниже 45 миль в час (72 км / ч). Тарифы на перегрузку основаны на этом принципе; он повышает стоимость доступа к дорогам во время более интенсивного использования, чтобы предотвратить попадание автомобилей в движение и снизить скорость ниже эффективных уровней.
Исследования показали, что установленные ограничения скорости могут быть изменены для повышения энергоэффективности от 2% до 18%, в зависимости от соблюдения более низких ограничений скорости.
КПД двигателя зависит от скорости и крутящего момента. Для движения с постоянной скоростью нельзя выбрать какую-либо рабочую точку для двигателя - скорее, существует определенное количество мощности, необходимое для поддержания выбранной скорости. Механическая коробка передач позволяет водителю выбирать между несколькими точками диапазона мощности. Для турбодизеля слишком низкая передача переведет двигатель в область высоких оборотов и низкого крутящего момента, в которой эффективность быстро падает, и, таким образом, наилучшая эффективность достигается вблизи более высокой передачи. В бензиновом двигателе КПД обычно падает быстрее, чем в дизельном, из-за потерь на дросселирование. Поскольку для движения на эффективной скорости используется намного меньше максимальной мощности двигателя, оптимальная рабочая точка для движения на малой мощности обычно находится при очень низких оборотах двигателя, около или ниже 1000 об / мин. Это объясняет полезность очень высоких передач с повышающей передачей для движения по шоссе. Например, небольшому автомобилю может потребоваться всего 10–15 лошадиных сил (7,5–11,2 кВт) для крейсерской скорости 60 миль в час (97 км / ч). Вероятно, он будет рассчитан на 2500 об / мин или около того на этой скорости, но для максимальной эффективности двигатель должен работать со скоростью около 1000 об / мин, чтобы генерировать эту мощность как можно эффективнее для этого двигателя (хотя фактические цифры будут варьироваться в зависимости от двигателя и транспортного средства.).
Топливная эффективность зависит от автомобиля. Топливная эффективность во время разгона обычно улучшается по мере увеличения числа оборотов до точки, близкой к пиковому крутящему моменту (удельный расход топлива при торможении ). Однако для ускорения до скорости, превышающей необходимую, без внимания к тому, что впереди, может потребоваться торможение, а затем дополнительное ускорение. Эксперты рекомендуют ускоряться быстро, но плавно.
Как правило, топливная экономичность максимальна, когда ускорение и торможение сведены к минимуму. Таким образом, стратегия экономии топлива заключается в том, чтобы предвидеть то, что происходит впереди, и двигаться таким образом, чтобы минимизировать ускорение и торможение и максимально увеличить время движения накатом.
Потребность в торможении иногда вызывается непредсказуемыми событиями. На более высоких скоростях остается меньше времени, чтобы позволить транспортным средствам замедлить движение накатом. Кинетическая энергия выше, поэтому больше энергии теряется при торможении. На средних скоростях у водителя есть больше времени, чтобы выбрать, ускоряться, двигаться по инерции или замедляться, чтобы максимизировать общую топливную экономичность.
Приближаясь к красному сигналу, водители могут выбрать «время светофора», ослабив дроссельную заслонку перед сигналом. Позволяя своему автомобилю замедлиться раньше и двигаться по инерции, они дадут время, чтобы свет загорелся зеленым, прежде чем они приедут, предотвращая потерю энергии от необходимости останавливаться.
Из-за остановок и остановок движение в часы пик неэффективно с точки зрения расхода топлива и дает больше токсичных паров.
Обычные тормоза рассеивают кинетическую энергию в виде тепла, которое невозможно восстановить. Рекуперативное торможение, используемое гибридными / электрическими транспортными средствами, восстанавливает часть кинетической энергии, но часть энергии теряется при преобразовании, а мощность торможения ограничивается максимальной скоростью заряда и эффективностью аккумулятора.
Альтернативой ускорению или торможению является выбег, то есть скольжение без тяги. Выбегом расходуется накопленная энергия (кинетическая энергия и потенциальная энергия гравитации ) против аэродинамического сопротивления и сопротивления качению, которые всегда должны преодолеваться транспортным средством. во время путешествия. При движении накатом в гору накопленная энергия также расходуется на сопротивление уклона, но эта энергия не рассеивается, поскольку сохраняется в виде потенциальной гравитационной энергии, которую можно использовать позже. Использование накопленной энергии (за счет движения накатом) для этих целей более эффективно, чем ее рассеивание при фрикционном торможении.
При движении по инерции при работающем двигателе и механической коробке передач в нейтральном положении или при выжатом сцеплении некоторый расход топлива все равно будет из-за того, что двигателю необходимо поддерживать обороты холостого хода.
В большинстве штатов США движение по инерции на не включенной передаче запрещено законом. Примером может служить пересмотренный закон штата Мэн, раздел 29-A, глава 19, §2064 «Оператор при движении на пониженной версии не может двигаться накатом с переключением передач транспортного средства на нейтраль». Некоторые правила различаются между коммерческими автомобилями, чтобы не отключать сцепление для перехода на более раннюю версию, и легковыми автомобилями, чтобы установить нейтральную передачу. Эти правила указывают на то, как водители управляют транспортным средством. Отказ от использования двигателя на длинных крутых спусках по склону или чрезмерное использование тормозов может привести к отказу из-за перегрева тормозов.
Выключение двигателя вместо холостого хода позволяет сэкономить топливо. Светофоры в большинстве случаев предсказуемы, и часто можно предвидеть, когда светофор станет зеленым. Опорой служит система Старт-стоп, автоматически выключающая и включающая двигатель во время остановки. На некоторых светофорах (в Европе и Азии) есть таймеры, которые помогают водителю использовать эту тактику.
Некоторые гибриды должны поддерживать работу двигателя, когда транспортное средство находится в движении и включена трансмиссия, хотя у них все еще есть функция автоматической остановки, которая срабатывает при остановке транспортного средства, что позволяет избежать потерь. Максимальное использование функции автоматической остановки на этих транспортных средствах имеет решающее значение, поскольку работа на холостом ходу приводит к резкому снижению мгновенного расхода топлива до нуля миль на галлон, и это снижает средний (или накопленный) коэффициент расхода топлива.
Водитель может повысить свою топливную экономичность, предвидя движение других транспортных средств или внезапные изменения ситуации, в которой находится водитель. Например, водитель, который быстро останавливается, или поворачивает без сигнализации, сокращает возможности другого водителя для максимальной производительности. Всегда предоставляя участникам движения как можно больше информации о своих намерениях, водитель может помочь другим участникам дорожного движения сократить расход топлива (а также повысить их безопасность). Точно так же предвидение особенностей дороги, таких как светофор, может снизить потребность в чрезмерном торможении и ускорении. Водители также должны предвидеть поведение пешеходов или животных поблизости, чтобы они могли надлежащим образом реагировать на развивающуюся ситуацию с их участием.
Использование кондиционирования воздуха требует выработки до 5 л.с. (3,7 кВт) дополнительной мощности для поддержания заданной скорости. Системы кондиционирования циклически включаются и выключаются или изменяют свою мощность в соответствии с требованиями пассажиров, поэтому они редко работают на полной мощности непрерывно. Выключение кондиционера и опускание окон может предотвратить эту потерю энергии, хотя и увеличит лобовое сопротивление, так что экономия средств может быть меньше, чем обычно ожидается. Использование системы обогрева пассажира замедляет подъем двигателя до рабочей температуры. Либо воздушная заслонка в автомобиле с карбюратором (1970-х годов или ранее), либо компьютер впрыска топлива в современных автомобилях будет добавлять больше топлива в топливно-воздушную смесь до тех пор, пока не будет достигнута нормальная рабочая температура, что снижает топливную эффективность.
Использование высокооктанового бензина в автомобиле, который не нуждается в этом, обычно считается ненужным расходом, хотя Toyota измерила небольшие различия в эффективности из-за октанового числа, даже когда детонация отсутствует. вопрос. Все автомобили в Соединенных Штатах, построенные с 1996 года, оснащены бортовой системой диагностики OBD-II, и большинство моделей будут иметь датчики детонации, которые автоматически регулируют время, если и когда обнаруживается пинг, поэтому низкооктановое топливо может использоваться в двигателях, рассчитанных на высокое октановое число, с некоторым снижением эффективности и производительности. Если двигатель спроектирован для работы с высокооктановым числом, то топливо с более высоким октановым числом приведет к более высокой эффективности и производительности при определенных условиях нагрузки и смеси. Энергия, выделяемая при сгорании углеводородного топлива, увеличивается по мере уменьшения длины молекулярной цепи, поэтому бензиновые топлива с более высокими соотношениями алканов с более короткой цепью, таких как гептан, гексан, пентан и т. Д., Могут использоваться при определенных условиях нагрузки и геометрии камеры сгорания для увеличения мощность двигателя, которая может привести к более низкому расходу топлива, хотя эти виды топлива будут более подвержены преддетонационному звуку в двигателях с высокой степенью сжатия. Бензиновые двигатели с воспламенением от сжатия с прямым впрыском более эффективно используют углеводороды с более высокой энергией сгорания с короткой цепью, поскольку топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания во время высокого сжатия, которое автоматически воспламеняет топливо, сводя к минимуму количество времени, в течение которого топливо доступно в камера сгорания для преддонации.
Импульс и планирование (PnG) или стратегия движения по инерции и накатом состоит из быстрого ускорения до заданной скорости («пульс» или «горение»), за которым следует период движения по инерции или спуска на более низкую скорость, после чего последовательность движения по инерции повторяется. Выбег наиболее эффективен, когда двигатель не работает, хотя некоторые выгоды можно получить при включенном двигателе (для поддержания мощности тормозов, рулевого управления и вспомогательного оборудования) и при нейтральном положении автомобиля. Большинство современных автомобилей с бензиновым двигателем полностью отключают подачу топлива при движении по инерции (выбегу) на передаче, хотя движущийся двигатель добавляет значительное сопротивление трения, и скорость теряется быстрее, чем при отключении двигателя от трансмиссии.
Стратегия импульсного и плавного движения зарекомендовала себя как эффективный способ управления как при следовании за автомобилем, так и при свободном вождении с 20% -ной экономией топлива. В стратегии PnG управление двигателем и трансмиссией определяет характеристики экономии топлива, и это достигается путем решения задачи оптимального управления (OCP). Из-за дискретного передаточного числа, сильных нелинейных характеристик топлива двигателя и разной динамики в импульсном / глиссаде OCP представляет собой переключающую нелинейную смешанно-целочисленную задачу.
Некоторые гибридные автомобили хорошо подходят для выполнения импульсных и скользить. В последовательно-параллельном гибриде (см. трансмиссия гибридного транспортного средства ), двигатель внутреннего сгорания и система зарядки могут быть отключены для планирования простым манипулированием акселератором. Однако на основе моделирования больший выигрыш в экономии достигается в негибридных транспортных средствах.
Эту стратегию управления также можно использовать во взводе транспортных средств (взвод автоматизированных транспортных средств может значительно повысить топливную экономичность дороги. транспортировка), и этот метод управления работает намного лучше, чем обычные линейно-квадратичные контроллеры.
Импульс и коэффициент скольжения двигателя внутреннего сгорания в гибридных транспортных средствах указывают на него передаточным числом на его карте потребления, аккумулятор емкость, уровень заряда батареи, нагрузка в зависимости от ускорения, сопротивления ветра и его коэффициента скорости.
Большую часть времени автомобильные двигатели работают только на часть своего максимального КПД, что приводит к снижению топливной эффективности (или что то же самое)., более высокий удельный расход топлива (SFC)). Диаграммы, которые показывают SFC для каждой возможной комбинации крутящего момента (или среднего эффективного давления в тормозной системе) и числа оборотов в минуту, называются картами удельного расхода топлива на тормоз. Используя такую карту, можно найти КПД двигателя при различных комбинациях об / мин, крутящий момент и т. Д.
Во время фазы импульса (ускорения) импульса и скольжения, эффективность близка к максимальной из-за высокого крутящего момента, и большая часть этой энергии сохраняется в виде кинетической энергии движущегося транспортного средства. Эта эффективно полученная кинетическая энергия затем используется в фазе скольжения для преодоления сопротивления качению и аэродинамического сопротивления. Другими словами, переход между периодами очень эффективного ускорения и планирования дает общую эффективность, которая обычно значительно выше, чем просто крейсерская скорость с постоянной скоростью. Компьютерные расчеты предсказывают, что в редких случаях (на низких скоростях, когда крутящий момент, необходимый для движения на постоянной скорости, низкий) можно удвоить (или даже утроить) экономию топлива. Более реалистичные модели, учитывающие другой трафик, предполагают, что улучшения на 20% более вероятны. Другими словами, в реальном мире вряд ли можно увидеть удвоение или утроение топливной эффективности. Такой отказ вызван сигналами, знаками остановки и соображениями относительно другого движения; все эти факторы влияют на технику пульса и скольжения. Но повышение экономии топлива примерно на 20% все еще возможно.
Вытяжка происходит, когда меньшее транспортное средство движется (или едет по берегу) близко позади идущего впереди транспортного средства, чтобы оно было экранировано от ветра. Помимо того, что это незаконно во многих юрисдикциях, это часто опасно. Масштабная модель аэродинамической трубы и испытания автомобиля в реальных условиях на десять футов позади полуприцепа показали снижение силы ветра (аэродинамическое сопротивление) более чем на 90%. Сообщается, что повышение эффективности составляет 20–40%.
Пример потоков энергии для легкового автомобиля среднего размера поздней модели (до 2009 г.): (a) вождение в городе; (б) вождение по шоссе. Источник: Министерство энергетики США Большая часть потерь энергии топлива в автомобилях происходит из-за термодинамических потерь в двигателе. Следующие по величине потери происходят из-за холостого хода или когда двигатель находится в режиме ожидания, что объясняет большой выигрыш от выключения двигателя.
В этом отношении данные по топливной энергии, потраченной на торможение, сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление, несколько вводят в заблуждение, потому что они не отражают всю энергию, которая была потрачена впустую до этого момента в процессе доставки энергия к колесам. На изображении показано, что при движении по бездорожью (городскому) 6% энергии топлива рассеивается при торможении; однако, разделив это число на энергию, которая фактически достигает оси (13%), можно найти, что 46% энергии, достигающей оси, идет на тормоза. Кроме того, дополнительная энергия может быть восстановлена при спуске с холма, что может не отражаться в этих цифрах.
Иногда существует компромисс между экономией топлива и предотвращением аварий.
В США скорость, при которой достигается максимальная эффективность использования топлива, часто ниже предельной скорости, обычно от 35 до 50 миль в час (от 56 до 80 км / ч); однако транспортный поток часто бывает быстрее. Разница в скоростях между автомобилями увеличивает риск столкновения.
Тяга увеличивает риск столкновения, если расстояние от предыдущего автомобиля составляет менее трех секунд.
Выбег - еще один метод увеличения расхода топлива эффективность. Переключение передач и / или перезапуск двигателя увеличивают время, необходимое для маневра уклонения, включающего ускорение. Поэтому некоторые считают, что снижение контроля, связанное с движением по инерции, является неприемлемым риском.
Однако также вероятно, что оператор, умеющий максимизировать эффективность за счет ожидания других участников дорожного движения и сигналов светофора, будет лучше осведомлен о своем окружении и, следовательно, будет более безопасным. Эффективные водители минимизируют использование тормозов и, как правило, оставляют перед собой большие промежутки. Если произойдет непредвиденное событие, у таких водителей обычно будет больше тормозного усилия, чем у водителей, которые сильно тормозят по привычке.
Основная проблема безопасности и гипермилинга - это отсутствие температуры в тормозной системе. Это особенно актуально для старых автомобилей зимой. Системы дисковых тормозов повышают эффективность при более высоких температурах. Экстренное торможение с замораживанием тормозов на скоростях шоссе приводит к ряду проблем, от увеличения тормозного пути до увода в сторону.
 | Найдите hypermiling в Wiktionary, бесплатном словаре. |
