Вождение по шоссе кажется эффективным. Вы устанавливаете скорость, удерживаете полосу движения и преодолеваете расстояние без штрафных остановок, характерных для городского движения. Но у экономии топлива на шоссе есть свой набор ловушек, и самая большая из них невидима: воздух, который ваш автомобиль выталкивает с дороги на скорости 70 миль в час, работает против вас сильнее, чем думает большинство водителей. Понимание физики, лежащей в основе потери топлива на шоссе, и привычек, которые с ней борются, может добавить несколько миль на галлон к вашим реальным показателям, не тратя ни доллара на модификации.
Окно оптимальной скорости: от 50 до 65 миль в час
Большинство легковых автомобилей достигают максимальной экономии топлива где-то между 50 и 65 милями в час. Ниже этого диапазона двигатель не работает в наиболее эффективном диапазоне оборотов для продолжительного движения. Выше него аэродинамическое сопротивление быстро возрастает и превосходит всю эффективность, которую обеспечивает трансмиссия.
Министерство энергетики США приводит конкретные цифры стоимости скорости: за каждые 10 миль в час, когда вы едете со скоростью выше 50 миль в час, вы платите примерно на 7–14% больше топлива. Двигайтесь со скоростью 75 миль в час вместо 65 миль в час, и вы можете ожидать снижения экономии топлива на 15% или более в зависимости от формы и размера вашего автомобиля. На автомобиле, расход которого составляет 35 миль на галлон при скорости 65 миль в час, этот штраф составляет примерно 30 миль на галлон при скорости 75 миль в час. При поездке на расстояние более 400 миль эта разница означает более раннюю остановку для заправки и заметно больше затрат на заправку.
Практический вывод прост: если ограничение скорости позволяет, движение со скоростью от 60 до 65 миль в час вместо 72-75 миль в час почти всегда дает значительное увеличение расхода топлива на галлон. Воспользуйтесь нашим
калькулятором стоимости топлива, чтобы подсчитать цифры для вашей конкретной поездки и посмотреть, как изменения скорости влияют на общий расход топлива.
Физика, лежащая в основе штрафа: аэродинамическое сопротивление
Аэродинамическое сопротивление не зависит от скорости простым и линейным образом. Оно масштабируется пропорционально квадрату вашей скорости. Это означает, что удвоение скорости не удваивает сопротивление, которое должен преодолеть двигатель; это увеличивает его в четыре раза. На скорости 30 миль в час сопротивление воздуха незначительно. На скорости 70 миль в час она становится основной нагрузкой, с которой работает ваш двигатель.
Вот почему кривые экономии топлива так резко изгибаются вниз на более высоких скоростях. Транспортное средство, движущееся со скоростью 70 миль в час, преодолевает примерно в четыре раза большее аэродинамическое сопротивление, с которым оно сталкивается на скорости 35 миль в час, однако двигатель перемещает автомобиль лишь в два раза быстрее. Стоимость энергии на милю резко возрастает, и топливо для покрытия этих затрат полностью поступает из вашего бака.
Форма тела здесь тоже играет роль. Квадратный внедорожник или пикап имеет более высокий коэффициент лобового сопротивления по сравнению с наклонным седаном или специально построенным гибридом. Один и тот же штраф за скорость сильнее сказывается на грузовике, чем на обтекаемом автомобиле, и это одна из причин, по которой показатели расхода топлива на галлон для грузовиков и внедорожников имеют тенденцию падать более резко, когда вы увеличиваете скорость выше 70 миль в час.
Круиз-контроль: простой инструмент, позволяющий реально сэкономить
Водители-люди — непоследовательные контроллеры дроссельной заслонки. Не задумываясь об этом, большинство людей плывут по шоссе на 3–5 миль в час выше и ниже запланированной крейсерской скорости, бессознательно ускоряясь, а затем в постоянном ритме замедляясь. Каждое ненужное ускорение требует топлива, которое просто тратится при последующем замедлении.
Круиз-контроль решает эту проблему. Поддерживая абсолютно постоянную скорость на ровной местности, он устраняет микроускорения, возникающие при длительной поездке. По оценкам Министерства энергетики, круиз-контроль улучшает экономию топлива на 7–14% по сравнению с ручным управлением дроссельной заслонкой на ровных дорогах. В поездке по шоссе длиной 500 миль это реальная и измеримая разница.
Когда круиз-контроль снижает расход топлива
Круиз-контроль хорошо себя зарекомендовал на ровных шоссе, но на холмистой местности он может сработать против вас. Когда дорога начинает подниматься, система круиз-контроля обнаруживает падение скорости и реагирует, резко добавляя газ для поддержания заданной скорости. На длинном подъеме это может означать, что двигатель работает с высокой нагрузкой в течение длительного периода времени, сжигая больше топлива, чем мог бы потратить водитель-человек, позволяя автомобилю слегка замедляться на подъеме и восстанавливать скорость на спуске.
На холмистых маршрутах рассмотрите возможность переключения на ручное управление дроссельной заслонкой. Опытный водитель сбросит газ перед подъемом, позволит автомобилю потерять несколько миль в час на подъеме, а затем восстановит скорость без дозаправки на спуске. Этот метод, иногда называемый в модифицированной форме «импульсным и планирующим», позволяет поддерживать средний расход топлива на более низком уровне, чем обеспечение постоянной скорости при изменении высоты.
Аэродинамические дополнения: боксы на крышу и крепления для велосипедов
Любой предмет, прикрепленный к крыше или задней части вашего автомобиля, меняет свой аэродинамический профиль, причем не в благоприятном направлении. Установленный на крыше грузовой отсек является одной из наиболее распространенных неисправностей. Исследования и практические испытания показали, что бокс на крышу может увеличить расход топлива на 6–17 % в зависимости от размера, формы и автомобиля, на котором он установлен. На скоростях шоссе, где сопротивление доминирует в топливном уравнении, этот штраф ощущается на каждой миле поездки.
Крепления для велосипедов, установленные сзади, в некоторых случаях немного лучше, потому что они располагаются в следе за автомобилем, а не прямо в встречном потоке воздуха, но они все равно влекут за собой штраф. Заднее прицепное устройство с двумя или тремя установленными велосипедами может увеличить расход топлива на 10–20 % на скоростях шоссе, главным образом потому, что сами велосипеды захватывают значительное количество воздуха.
Практическое руководство: снимите багажники и багажники на крышу, когда вы ими не пользуетесь. Бокс на крышу, который стоит на автомобиле в течение трех недель после похода и никогда больше не используется, приводит к расходу топлива при каждой поездке. Даже если ящик пуст, аэродинамические нарушения остаются прежними.
Драфтинг за большими грузовиками
Полуприцепы для дальних перевозок во время движения создают позади себя воздушный карман низкого давления. Транспортные средства, которые следуют в этом кармане, испытывают меньшее аэродинамическое сопротивление и, как следствие, лучшую экономию топлива. Исследования показали, что снижение лобового сопротивления составляет от 5% до 10% для автомобилей, следующих на расстоянии двух-трех автомобилей от большого грузовика.
Тем не менее, составление проектов не является стратегией, которую стоит рекомендовать. Расстояние, необходимое для достижения значительного снижения сопротивления, опасно короткое, и в случае внезапного торможения грузовика времени на реакцию практически не остается. Экономия топлива реальна, но риск не пропорционален выгоде. Поддержание безопасной дистанции следования не менее четырех секунд на скоростях шоссе является правильным решением, независимо от последствий, связанных с расходом топлива на галлон.
Давление в шинах и сопротивление качению
Давление в шинах имеет значение на любой скорости, но на шоссе сопротивление качению по-разному взаимодействует с аэродинамическим сопротивлением. На низких скоростях сопротивление качению является доминирующей силой трения. На скоростях шоссе его обгоняет аэродинамическое сопротивление. Тем не менее, недостаточно накачанные шины добавляют сопротивления качению в дополнение к штрафу за сопротивление, и этот эффект усугубляется расходом топлива.
Исследования показывают, что каждые 10 фунтов на квадратный дюйм ниже рекомендуемого производителем внутреннего давления снижают эффективность сопротивления качению примерно на 1%. Это может показаться мелочью, но водители, у которых давление на всех четырех шинах составляет 10 фунтов на квадратный дюйм, постоянно несут штраф в размере 1% топлива, а это в сумме составляет десятки тысяч миль. Проверяйте давление в шинах ежемесячно, когда они холодные, используя давление, указанное на наклейке внутри косяка двери со стороны водителя.
Кондиционер против открытых окон на скоростях шоссе
Распространено мнение, что включение кондиционера на высоких скоростях требует значительно больше топлива, чем открытие окон. Реальность более тонкая. На низких скоростях, когда сопротивление минимально, открытые окна почти наверняка являются более эффективным выбором. На скоростях шоссе, где аэродинамическое сопротивление является доминирующей силой, открытые окна создают турбулентность внутри и вокруг кабины, что может значительно увеличить сопротивление и частично компенсировать нагрузку кондиционера на двигатель.
Агентство по охране окружающей среды и Министерство энергетики признали, что на скорости примерно от 50 до 55 миль в час аэродинамические потери из-за открытых окон могут приблизиться или превысить затраты на топливо для работы кондиционера. В жаркую погоду на высоких скоростях использование кондиционера и закрытие окон, как правило, не приводит к экономии топлива, как это иногда изображают. В любом случае разница относительно невелика, но компромисс ближе, чем ожидает большинство водителей.
Выбег для замедления перед остановкой
Вождение по шоссе иногда требует замедления: на платных площадках, в зонах строительных работ, на более медленном движении впереди или на съездах. То, как вы замедляетесь, имеет значение. Позднее и резкое торможение преобразует кинетическую энергию, которую ваш двигатель потратил на накопление, в тепло через тормозные колодки, и эта энергия исчезает. Ранний выбег за счет отпускания дроссельной заслонки задолго до того момента, когда вам нужно замедлиться, позволяет естественному сопротивлению автомобиля выполнять работу на более длинном расстоянии.
На современных автомобилях с впрыском топлива отпускание дроссельной заслонки на скорости шоссе при включенной передаче обычно приводит к прекращению подачи топлива: блок управления двигателем обнаруживает, что автомобиль замедляется при торможении двигателем, и полностью прекращает впрыск топлива. Двигатель использует инерцию автомобиля для продолжения вращения, а не для сжигания топлива. Это означает, что раннее движение накатом — это не просто экономия топлива, которое вы могли бы сжечь при торможении; он активно использует импульс для свободной работы двигателя на протяжении всего пути замедления.
Выработать привычку очень просто: смотрите дальше вперед, предугадывайте, где вам нужно замедлиться, и раньше отпускайте газ. На въездах на шоссе и платных подъездах это может сэкономить значительное количество топлива по сравнению с поддержанием скорости до последнего момента и последующим резким торможением.
Собираем воедино
Вождение по шоссе вознаграждает за последовательность и подготовку. Самым большим рычагом является скорость: поддержание скорости от 60 до 65 миль в час вместо 75 миль в час само по себе может обеспечить экономию топлива на 10–15%. Круиз-контроль на ровных дорогах захватывает еще от 7% до 14%. Снятие багажников с крыши, которые вы не используете, поддержание должного давления в шинах и раннее движение накатом перед остановкой — все это вносит меньший, но реальный вклад.
Ни одно из этих изменений не требует затрат денег или модификации вашего автомобиля. Это привычки и осознанность, последовательно применяемые на протяжении всех миль, которые вы уже проехали.