人々がポンプの節約について話すとき、「燃費」と「燃料効率」という言葉が常に出てきますが、それらはしばしば同じ意味であるかのように使用されます。 これらは関連していますが、異なるものを説明しており、この違いを理解すると、車のレビュー、EPA の評価、メーカーの仕様に表示される数値をよりよく理解するのに役立ちます。
燃費とは何ですか?
燃費は車両レベルの指標です。 一定量の燃料で車両がどれくらいの距離を走行できるかを測定します。 米国では、燃費はガロンあたりのマイル数 (MPG) で表されます。 他のほとんどの国では、同等の尺度は 100 キロメートルあたりのリットル (L/100km) であり、数値が低いほどパフォーマンスが優れていることを意味します。
EPA は、車両の都市部、高速道路、または複合 MPG 評価を公表する際に、燃費を測定しています。
MPG 計算を使用して実際の走行での車のパフォーマンスを追跡すると、燃費が計算されます。 入力は単純で、走行距離と使用燃料です。 この結果から、実際問題として、その車両を走らせるのにどれくらいの費用がかかるかが分かります。
燃費はエンジンだけでなく車両全体の性能を表します。 車の重量、空力形状、タイヤの転がり抵抗、トランスミッションの種類、さらにはエアフィルターの状態さえもすべて、最終的な MPG 数値に反映されます。
燃費とは何ですか?
燃費はエンジンレベルの指標です。 これは、エンジンが燃料に蓄えられた化学エネルギーを有用な機械的運動にどの程度うまく変換するかを表します。 これは通常、パーセンテージで表され、熱効率として知られています。
エンジン内でガソリンまたはディーゼルを燃焼させると、エネルギーが放出されます。 問題は、そのエネルギーのどれだけが実際にクランクシャフトを回転させて車を動かすのか、そしてどれだけが無駄になるのかということです。 廃棄物は、排気管から出る熱、エンジンブロックや冷却システムからの放射熱、エンジン内部の摩擦による損失など、さまざまな形で発生します。
熱効率とほとんどの燃料エネルギーが無駄になる理由
従来のガソリン内燃エンジンの熱効率はおよそ 25 ～ 35% です。 つまり、ガソリンを 1 ガロン燃やすごとに、その燃料に含まれるエネルギーの 65 ～ 75 パーセントが主に熱として失われることになります。 残りの 25 ～ 35 パーセントだけが車両を動かす実際の作業を行います。
これは内燃エンジンの根本的な限界の 1 つであり、自動車メーカーや研究者が過去数十年にわたってエンジン設計の改善に多大な投資を行ってきた理由を説明しています。
エンジニアがエンジン効率を向上させる方法
最新のエンジンは、廃棄物を削減するいくつかの技術のおかげで、20 年または 30 年前のエンジンに比べて効率が大幅に向上しています。
直接燃料噴射は、燃料を吸気ポート内で混合するのではなく、燃焼室に直接噴射します。 これにより、より正確な燃料計量、よりクリーンな燃焼、より高い圧縮比が可能になり、そのすべてが燃料の各滴からより多くの仕事を抽出します。
可変バルブタイミングは、エンジン回転数や負荷に応じて吸気バルブと排気バルブが開閉するタイミングを調整します。 低速では、エンジンはポンピングロスを最小限に抑えるように動作します。 高速では、パワーと効率を最大化するように調整されます。
ターボ過給により、より多くの空気をシリンダーに送り込むことで、小型のエンジンが大型のエンジンと同等のパワーを生み出すことができます。 適度なブーストで動作する小型のエンジンは、同じ出力を生み出す排気量が大きい自然吸気エンジンよりも優れた効率を達成できます。
気筒休止は、高速道路の定常走行時など、エンジンがフルパワーを必要としないときに、一部のシリンダーへの燃料供給を停止します。 同じ仕事をするシリンダーの数が少ないということは、ポンピングロスが少なくなり、軽負荷時の効率が向上することを意味します。
エンジン効率の向上が常に MPG の向上を意味するとは限らない理由
ここで、効率と経済の区別が真に重要になります。 熱効率が 35% のエンジンを、空力プロファイルが鈍い大型で重い SUV に搭載すると、軽量で空力特性のわずかに劣るセダンのエンジンよりも実際の MPG が悪化する可能性があります。
燃費はシステム全体を反映します。 重量のある車両は、加速し、転がり抵抗に対抗して速度を維持するために、より多くのエネルギーを必要とします。 空気力学が悪いと高速道路の速度で抵抗が増加し、エンジンが燃料を内部でどれだけうまく変換するかに関係なく、より多くの燃料が必要になります。 エンジン自体が適切に設計されている場合でも、エンジンを動作範囲の非効率な部分に維持するトランスミッションは燃費に悪影響を及ぼします。
メーカーが公表している熱効率を単純に読んで、特定の車の走行コストが安いと結論付けることはできないのはこのためです。 全体像を把握するには、これらすべての現実世界の要素を統合した MPG 図が必要です。
ハイブリッドの利点: 消失してしまうエネルギーを回収
ハイブリッド車は、効率と経済性の違いを特によく表しています。 ハイブリッド パワートレインには、同等の従来車よりも熱効率の高いエンジンが搭載されているとは限りません。 ハイブリッドが行うことは、そうでなければ完全に失われるであろうエネルギーを回収することです。
従来の車はブレーキをかけると、ブレーキパッドとローターで運動エネルギーが熱に変換され、その熱が空気中に放散されます。 なくなってしまいました。 ハイブリッドは回生ブレーキを使用してその運動エネルギーの一部を捕捉し、バッテリーに蓄え、後で車の動力として使用できます。 ブレーキングの多い市街地走行では、このリカバリー機構により、エンジンの熱効率を向上させずとも燃費を大幅に向上させることができます。
これは、ハイブリッド車が従来の車よりも市街地と高速道路の評価の差が大きい理由でもあります。 市街地走行では、回生ブレーキによってより多くのエネルギーを回収できます。 高速道路で一定の速度で走行すると、回生の利点は小さくなり、2 つのタイプの車両のパフォーマンスはより類似します。
自動車購入者向けの実用的なポイント
車を購入する際にランニングコストを比較したい場合は、熱効率のパーセンテージではなく、MPG または L/100km の数値に注目してください。 MPG は標準化され、広く公開されており、実際の運転条件で車両全体がどのように動作するかを反映します。 熱効率の数値は見つけるのが難しく、エンジンの動作点によって異なり、実際に燃焼する燃料の量を決定する重量、空気力学、トランスミッション特性が考慮されていません。
EPA が組み合わせた MPG 評価を車両間の比較の開始点として使用します。 次に、都市部での運転が多い場合は、都市部の数値をより重視します。 主に高速道路を運転する場合は、高速道路の番号を参考にしてください。 また、車両を所有したら、
MPG 計算ツールを使用して実際の消費量を追跡すると、実際のコストを最も正確に把握できます。これは、実際の MPG は、運転習慣、気候、車両の状態によって EPA の推定値と異なることがよくあるためです。
熱的な意味での燃料効率は、一部のエンジン技術が追求する価値がある理由を説明する興味深いエンジニアリング指標です。 しかし、燃費はガソリンにどれだけ費やすかを示す数値であり、ディーラーや給油所で意思決定をする際に最も重要な数値です。