Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
Samochód jadący autostradą ze stałą prędkością może spalać znacznie więcej niż ten sam pojazd poruszający się tylko nieco wolniej. Nie wynika to wyłącznie z wyższych obrotów silnika. Przy dużej prędkości najważniejszym przeciwnikiem staje się opór powietrza, który rośnie znacznie szybciej niż wskazanie prędkościomierza.
Spalanie przy wysokiej prędkości zależy jednak od konstrukcji samochodu, pogody, ogumienia, obciążenia i stylu jazdy. Dlatego nie istnieje jedna wartość pokazująca, ile każdy samochód zużyje przy 120, 130 lub 140 km/h.
Dlaczego spalanie rośnie szybciej niż prędkość?
Podczas spokojnej jazdy samochód zużywa energię przede wszystkim na pokonanie oporu toczenia, oporu powietrza, strat w układzie napędowym oraz pracę dodatkowych urządzeń. Wraz ze wzrostem prędkości coraz większe znaczenie ma aerodynamika.
Siła oporu powietrza rośnie w przybliżeniu proporcjonalnie do kwadratu prędkości. Oznacza to, że wzrost prędkości o 20 procent może powodować znacznie większy niż 20-procentowy wzrost oporu aerodynamicznego.
Jeszcze szybciej rośnie moc potrzebna do utrzymania prędkości, ponieważ samochód musi pokonywać większy opór w krótszym czasie. Moc potrzebna na samo pokonanie oporu aerodynamicznego zwiększa się w przybliżeniu proporcjonalnie do trzeciej potęgi prędkości.
Nie oznacza to, że spalanie całego samochodu rośnie dokładnie według takiego samego wzoru. Na wynik wpływają również sprawność silnika, przełożenie skrzyni biegów, opory toczenia oraz obciążenie osprzętu. Zależność pokazuje jednak, dlaczego różnica między 120 a 140 km/h jest wyraźnie droższa niż różnica między 60 a 80 km/h.
Co dzieje się po zwiększeniu prędkości ze 120 do 140 km/h?
Jeżeli pominiemy pozostałe czynniki, opór aerodynamiczny przy 140 km/h jest o około 36 procent większy niż przy 120 km/h. Moc potrzebna do jego pokonania wzrasta natomiast o blisko 59 procent.
Nie oznacza to automatycznie wzrostu spalania o 36 albo 59 procent. Aerodynamika jest tylko częścią całkowitego zapotrzebowania na energię, a silnik może pracować przy innej sprawności. Pokazuje to jednak skalę zmiany, której kierowca nie odczuwa bezpośrednio pod pedałem przyspieszenia.
Nowoczesny samochód może przy 140 km/h zachowywać się stabilnie i pracować stosunkowo cicho. Komfort akustyczny nie zmienia jednak praw fizyki. Dobre wyciszenie jedynie maskuje wysiłek wykonywany przez układ napędowy.
Ile czasu rzeczywiście pozwala zaoszczędzić wysoka prędkość?
Teoretyczna oszczędność czasu bywa mniejsza, niż sugeruje różnica na prędkościomierzu. Przy założeniu jazdy ze stałą prędkością przez całe 100 kilometrów czas przejazdu wygląda następująco:
| Stała prędkość | Teoretyczny czas przejazdu 100 km |
|---|---|
| 100 km/h | 60 minut |
| 120 km/h | 50 minut |
| 140 km/h | około 43 minut |
Zwiększenie prędkości ze 120 do 140 km/h pozwala teoretycznie zaoszczędzić nieco ponad 7 minut na 100 kilometrach. W rzeczywistej podróży korzyść zwykle jest mniejsza, ponieważ pojawiają się wolniejsze pojazdy, remonty, ograniczenia, bramki, zjazdy i odcinki o dużym natężeniu ruchu.
Jeżeli kierowca po okresie szybkiej jazdy musi mocno hamować, a następnie ponownie przyspieszać, zużywa dodatkową energię. W efekcie średnia prędkość może wzrosnąć nieznacznie, podczas gdy spalanie zwiększy się wyraźnie.
Dlaczego dwa samochody przy 140 km/h spalają zupełnie inaczej?
Kształt nadwozia i powierzchnia czołowa
Sam współczynnik oporu aerodynamicznego nie opisuje całego samochodu. Znaczenie ma również powierzchnia czołowa. Duży SUV z dobrym współczynnikiem oporu może stawiać większy opór niż niższy samochód osobowy o pozornie słabszej aerodynamice.
Wysokość pojazdu, szerokość, kształt lusterek, prześwit, konstrukcja podwozia i sposób prowadzenia powietrza wokół kół wpływają na ilość energii potrzebnej do utrzymania prędkości.
Przełożenia skrzyni biegów
Długie przełożenie najwyższego biegu pozwala utrzymywać niższe obroty podczas jazdy autostradowej. Nie gwarantuje jednak automatycznie najniższego spalania. Jeżeli silnik ma niewielki zapas momentu obrotowego, przy podjeździe może redukować bieg albo pracować pod dużym obciążeniem.
Automatyczna skrzynia może zmieniać przełożenie w sposób mało zauważalny dla kierowcy. Chwilowe zwiększanie obrotów na wzniesieniach lub podczas jazdy pod wiatr podnosi zużycie paliwa, choć prędkość pozostaje stała.
Rodzaj i charakterystyka silnika
Silnik benzynowy, wysokoprężny i układ hybrydowy mogą różnie reagować na wzrost obciążenia. Diesel często osiąga korzystne wyniki na długiej trasie dzięki wysokiej sprawności i odpowiednim przełożeniom, ale nadal podlega tym samym oporom aerodynamicznym.
Mały silnik benzynowy może oszczędnie pracować przy umiarkowanej prędkości, a po wejściu w zakres dużego obciążenia zacząć zużywać znacznie więcej paliwa. Większa jednostka może reagować łagodniej, lecz jej podstawowe zapotrzebowanie na paliwo bywa wyższe.
Masa samochodu
Masa ma największe znaczenie podczas przyspieszania i podjazdów. Przy jednostajnej jeździe po płaskiej drodze jej wpływ jest mniejszy niż wpływ aerodynamiki, choć cięższy pojazd nadal generuje większe opory toczenia.
Dlatego usunięcie kilkunastu kilogramów z bagażnika nie zrekompensuje jazdy z dużym boxem dachowym. Na autostradzie korzystniejsza aerodynamika może mieć większe znaczenie niż stosunkowo niewielka różnica masy.
Box dachowy i bagażniki mogą zmienić wynik bardziej niż pasażer
Box dachowy, rowery przewożone na dachu oraz nieużywane belki zwiększają opór powietrza. Przy miejskich prędkościach ich wpływ może być trudny do zauważenia, ale na autostradzie rośnie wraz z prędkością.
Znaczenie mają rozmiar, kształt i położenie akcesorium. Box wysunięty zbyt mocno do przodu, szeroki bagażnik albo rowery ustawione poprzecznie do strumienia powietrza mogą wywoływać dodatkowy hałas i podnosić zużycie paliwa.
Po zakończeniu wyjazdu nieużywany box oraz belki najlepiej zdemontować. Jeżeli muszą pozostać na dachu, ograniczenie prędkości może dać większą oszczędność niż w samochodzie jadącym bez dodatkowego bagażnika.
Wiatr może zmienić spalanie mimo tej samej prędkości
Dla aerodynamiki liczy się prędkość samochodu względem powietrza, a nie wyłącznie względem nawierzchni. Samochód jadący 120 km/h przy silnym wietrze czołowym może doświadczać oporu podobnego do jazdy znacznie szybciej w spokojnym powietrzu.
Wiatr boczny także zwiększa opory, ponieważ samochód nie jest ustawiony idealnie względem strumienia powietrza. Układ kierowniczy musi stale korygować tor jazdy, a nadwozie może pracować w mniej korzystnych warunkach aerodynamicznych.
Z tego powodu porównywanie spalania z dwóch różnych podróży bywa mylące. Jazda w jedną stronę pod wiatr, a powrót z wiatrem może dać wyraźnie odmienne wyniki mimo tej samej trasy i ustawienia tempomatu.
Jak opony wpływają na spalanie przy dużej prędkości?
Opony odpowiadają za opór toczenia, ale ich wpływ nie ogranicza się do klasy efektywności energetycznej. Znaczenie mają również ciśnienie, szerokość, konstrukcja, temperatura i stan bieżnika.
Zbyt niskie ciśnienie zwiększa ugięcie opony, temperaturę jej pracy i zapotrzebowanie na energię. Jednocześnie pogarsza stabilność oraz może przyspieszać zużycie ogumienia.
Ciśnienie należy kontrolować na zimnych oponach i ustawiać zgodnie z zaleceniami producenta samochodu dla danego obciążenia. Przy komplecie pasażerów i bagażu może obowiązywać inna wartość niż podczas codziennej jazdy jednej osoby.
Zmiana ogumienia na szersze albo montaż cięższych felg może wpłynąć na wynik, ale nie zawsze w takim samym stopniu. Różnice zależą od konkretnej opony, jej ciśnienia i aerodynamiki całego koła.
Czy tempomat zawsze zmniejsza spalanie?
Na płaskiej i niezbyt zatłoczonej drodze tempomat pomaga utrzymywać równą prędkość, ograniczając nieświadome przyspieszanie. Może jednak zwiększać chwilowe zużycie na pofałdowanej trasie, ponieważ system stara się dokładnie utrzymać ustawioną wartość także podczas podjazdu.
Kierowca jadący bez tempomatu może wcześniej zauważyć wzniesienie, dopuścić do niewielkiego spadku prędkości i odzyskać ją na zjeździe. Taka jazda musi jednak pozostać przewidywalna i nie może utrudniać ruchu.
Tempomat adaptacyjny może często przyspieszać i hamować, jeżeli ustawiony dystans jest niewielki, a ruch niestabilny. Większy odstęp pozwala systemowi reagować spokojniej i zmniejsza potrzebę gwałtownych zmian prędkości.
Spalanie silnika benzynowego, diesla i hybrydy na autostradzie
Samochód benzynowy
Przy umiarkowanej prędkości nowoczesny silnik benzynowy może pracować na wysokim biegu i niskich obrotach. Po zwiększeniu prędkości rośnie obciążenie, a turbodoładowana jednostka częściej wykorzystuje doładowanie.
Różnica między spokojną a szybką jazdą może być szczególnie widoczna w małym silniku zamontowanym w dużym albo wysoko zbudowanym samochodzie.
Silnik wysokoprężny
Diesel zwykle dobrze sprawdza się podczas jednostajnej jazdy, ale nie jest odporny na wpływ prędkości. Wysoki moment obrotowy i długie przełożenia mogą ograniczać obroty, lecz silnik nadal musi wytworzyć energię potrzebną do pokonania rosnącego oporu.
Niskie obroty widoczne na obrotomierzu nie oznaczają małego zużycia paliwa, jeżeli jednostka pracuje pod dużym obciążeniem.
Klasyczna hybryda
Układ hybrydowy największą przewagę osiąga w mieście, gdzie może odzyskiwać energię podczas hamowania i częściej wyłączać silnik spalinowy. Podczas jednostajnej jazdy autostradowej możliwości odzysku są ograniczone.
Hybryda nadal może być oszczędna dzięki sprawnemu silnikowi i dobrej aerodynamice, ale wzrost spalania wraz z prędkością pozostaje nieunikniony.
Hybryda plug-in
Wynik zależy od poziomu naładowania akumulatora, trybu pracy i strategii sterowania napędem. Krótki odcinek może wyglądać bardzo korzystnie, jeśli część energii pochodzi z wcześniej naładowanej baterii.
Po jej rozładowaniu spalanie może wzrosnąć, szczególnie gdy samochód jest ciężki i ma dużą powierzchnię czołową. Podawanie wyniku bez informacji o zużytej energii elektrycznej nie pokazuje pełnych kosztów przejazdu.
Samochód elektryczny nie spala paliwa, ale traci zasięg
Opór powietrza działa tak samo na samochód elektryczny. Wzrost prędkości zwiększa zużycie energii, skraca zasięg i może wymusić dodatkowe ładowanie podczas dłuższej podróży.
W aucie spalinowym część energii jest tracona w postaci ciepła, dlatego kierowca nie zawsze od razu dostrzega pogorszenie sprawności. Samochód elektryczny pokazuje wpływ prędkości bardziej bezpośrednio poprzez rosnące zużycie energii i malejącą prognozę zasięgu.
Podczas zimowej podróży dodatkowym obciążeniem jest ogrzewanie kabiny i akumulatora. Latem energię pobiera klimatyzacja, choć przy dużej prędkości dominującym czynnikiem nadal może być aerodynamika.
Jak prawidłowo porównać spalanie przy różnych prędkościach?
Jednorazowe spojrzenie na komputer pokładowy nie daje miarodajnego wyniku. Chwilowe spalanie zmienia się na podjazdach, zjazdach i podczas podmuchów wiatru.
Lepszy test powinien obejmować:
- rozgrzany silnik i układ napędowy,
- ten sam odcinek drogi pokonany w obu kierunkach,
- zbliżone warunki pogodowe i natężenie ruchu,
- takie samo obciążenie samochodu,
- wyłączone niepotrzebne odbiorniki,
- możliwie równą, zgodną z przepisami prędkość,
- odpowiednio długi odcinek pomiarowy.
Komputer pokładowy może nie pokazywać idealnie rzeczywistego spalania, ale nadaje się do porównania dwóch prób wykonanych tym samym samochodem. Dokładniejsze dane można uzyskać na podstawie ilości paliwa zatankowanego i przejechanego dystansu, jednak pomiar powinien obejmować znacznie dłuższą trasę.
Eksperyment nie może wymagać utrzymywania prędkości niedostosowanej do ruchu, pogody albo obowiązującego ograniczenia.
Jak policzyć koszt szybszej jazdy?
Do obliczenia dodatkowego zużycia wystarczy różnica między wynikami oraz długość trasy.
Jeżeli samochód zużywa przy jednej prędkości 6,5 l/100 km, a przy wyższej 8,5 l/100 km, różnica wynosi 2 l/100 km. Na trasie liczącej 400 kilometrów oznacza to dodatkowe 8 litrów paliwa.
Jest to jedynie przykład obliczeniowy, a nie typowa wartość dla każdego samochodu. Rzeczywista różnica może być mniejsza albo większa. Koszt dodatkowego paliwa można obliczyć, mnożąc liczbę litrów przez aktualną cenę na stacji.
Do rachunku dobrze dodać rzeczywistą oszczędność czasu. Jeśli wyższa prędkość pozwoliła dotrzeć kilkanaście minut wcześniej, kierowca może świadomie ocenić, czy różnica uzasadnia dodatkowy koszt, hałas i mniejszy zasięg.
Jak ograniczyć spalanie na autostradzie bez skrajnie wolnej jazdy?
Największy efekt zwykle daje niewielkie obniżenie prędkości i utrzymywanie jej na stabilnym poziomie. Pomagają również:
- zachowanie dużego odstępu i przewidywanie zmian ruchu,
- ograniczenie gwałtownych przyspieszeń po każdym hamowaniu,
- zdjęcie nieużywanego boxu oraz belek dachowych,
- kontrola ciśnienia na zimnych oponach,
- właściwe rozmieszczenie bagażu,
- zamknięcie szyb podczas szybkiej jazdy,
- używanie klimatyzacji w rozsądny sposób,
- planowanie postoju bez nadrabiania czasu prędkością,
- wcześniejsze zwalnianie przed ograniczeniem lub korkiem.
Próba jazdy bardzo blisko ciężarówki w celu zmniejszenia oporu jest niebezpieczna i narusza wymagany dystans. Na drogach szybkiego ruchu minimalna odległość od poprzedzającego pojazdu powinna odpowiadać połowie aktualnej prędkości wyrażonej w metrach, chyba że wykonywany jest manewr wyprzedzania.
Dopuszczalna prędkość nie zawsze jest prędkością bezpieczną
Dla samochodów osobowych, motocykli i pojazdów do 3,5 t dopuszczalna prędkość wynosi obecnie do 140 km/h na autostradzie, do 120 km/h na dwujezdniowej drodze ekspresowej oraz do 100 km/h na jednojezdniowej drodze ekspresowej. Znaki mogą wprowadzać niższe ograniczenia, a dla innych rodzajów pojazdów obowiązują odmienne limity.
Osiągnięcie dopuszczalnej wartości nie jest obowiązkiem. Podczas deszczu, silnego wiatru, mgły, intensywnego ruchu albo przy ograniczonej widoczności prędkość powinna być niższa.
Najbardziej ekonomiczna prędkość nie jest identyczna dla każdego modelu, ale wspólna zasada pozostaje prosta: po wejściu w zakres prędkości autostradowych każda kolejna zmiana kosztuje coraz więcej energii. Zmniejszenie wskazania prędkościomierza nawet o kilkanaście kilometrów na godzinę może dać zauważalną oszczędność, podczas gdy różnica w rzeczywistym czasie dotarcia często pozostaje niewielka.
Zobacz także
