교통 체증으로 자동차를 정지시키고 시동하면 왜 더 많은 연료가 연소됩니까?

교통 체증으로 자동차를 멈췄다가 시동하는 것이 단순히 55mph의 고속도로에서 해안을 달리는 것보다 더 많은 연료를 연소시키는 이유는 무엇입니까?

두 경우 모두 자동차가하는 일을 생각하면 가속 할 때 더 많은 연료를 소비하는 이유를 알 수 있습니다.

일반 이론

F = mA (강제는 질량 배 가속과 동일)이며이 경우 엔진에 의해 힘이 가해집니다. 힘이 많을수록 더 많은 연료가 연소됩니다.

가속

정차 및 통행에서, 당신은 자주 정차하고 있으며 30 MPH와 같이 0에서 다소 저속으로 가속됩니다. 위의 방정식 (F = mA)에 따라 차량 질량을 가속하려는 방향으로 힘이 있어야합니다. 그러나 그것은 순수한 힘입니다. 엔진의 힘이 앞으로 나아갈 수 있지만 관성, 마찰로 인해 저항을 받고 있으며 어떤 시점에서는 공기가 가속하려는 시도에도 저항합니다. 엔진은 더 큰 힘을 가하여 이러한 힘을 모두 극복해야합니다. 더 많은 힘이 더 많은 가스 연소입니다.

고속도로 해안

고속도로에서 해안을 주행하는 동안 0의 가속을 유지합니다. 따라서 적용되는 순 힘은 0입니다. 따라서 가속 할 때처럼 마찰력과 공기 역학적 항력을 초과하지 않아야합니다. 힘이 적을수록 가스 연소가 적습니다.

도움이 되길 바랍니다.

제동 할 때마다 에너지가 낭비됩니다. 브레이크는 움직이는 자동차의 기계적 에너지를 마찰을 통해 열로 변환합니다 (가열). 이것은 에너지가 궁극적으로 "잃어버린"곳입니다. 그런 다음 교통량이 약간 앞으로 나아갈 때 당연히 가속해야합니다.이 곳에서 실제로 탱크에서 가스를 사용하여이 에너지를 자동차가 움직이게합니다.

일정한 속도로 해안을 주행 할 때 유일한 큰 에너지 손실은 공기 저항에서 비롯됩니다. 이 저항은 자동차의 속도와 모양에 따라 달라 지므로 적당한 속도 (55mph와 같은)와 현대적인 공기 역학적 자동차를 사용하면 교통 체증시 반복적 인 제동보다 에너지를 잃게됩니다. 물론, 자동차의 공기 역학적 성능이 떨어지거나 (예 : 지붕에 큰 수하물을 운반하는 경우) 매우 빠르게 운전하면 교통 체증보다 해안가에서 더 많은 연료를 태울 수있는 시점에 도달하게됩니다.

(고무 타이어의 에너지 손실은 거의 동일하게 유지했기 때문에 에너지 손실을 건너 뛰었습니다. 또한 10 분 안에 해안을 타면서 잼으로 풀 타임을 보내면 많은 공회전이 발생하지만 공전은 모든 제동만큼 중요하지는 않습니다.)

이것은 또한 전기 모터가 장착 된 차량이 이러한 시작-정지 교통에서 훨씬 더 효율적인 이유를 설명합니다. 일반 (마찰) 제동 대신 "회생 제동"을 수행하고 일부 에너지를 배터리로 다시 가져옵니다.

자동차가 운행 중일 때는 엔진이 항상 가스를 연소시킵니다.

움직이지 않을 때는 실제로 차를 움직이지 않고 엔진을 계속 작동시키기 위해 가스를 태우고 있습니다. 따라서 실제 순간 갤런 (MPG)은 0입니다.

가속을 시작하면 자동차가 공전 상태 일 때보 다 더 많은 가스를 사용하지만 브레이크를 밟아야합니다. 기본적으로 방금 속도를 내기 위해 사용한 여분의 가스를 낭비해야합니다.

속도에 도달하고 고속도로에서 더 이상 가속하지 않으면 엔진은 해당 속도를 유지하기 위해 20-40 마력 만 사용 합니다. 60mph로 순항 할 때는 분당 1 마일을 주행하므로 차량에 따라 상대 연료 소비가 훨씬 높습니다.

아래 그래프는 브레이크 특정 연료 소비량을 보여줍니다 (BSFC-브레이크는 엔진이 자동차가 아닌 특정 스타일의 엔진 발전기에 장착되었다는 의미입니다). 연료 소비량은 킬로와트-시간당 그램 (1 KWH = 1.34 마력)으로 측정됩니다. 최대 토크 대 RPM (엔진 당 분당 회전 수)이 그래프 맨 위에 표시됩니다 (검은 점이있는 검은 선). 보시다시피,이 엔진이 2-3k RPM으로 작동하고 최대 토크의 80 %를 출력 할 때 KWH 당 최소 연료량이 사용됩니다.

다시 순항 할 때 총 마력의 일부만 필요합니다. 고속도로 속도에서 톱 기어에있는 대부분의 자동차에 대한 엔진 rpm은 일반적으로 2500-3500 RPM이므로, 토크 요구 사항이 감소하고 분모 값이 정점에 도달 할 때 최적의 연료 효율 범위를 벗어난 경우에도 60) 분자 (사용 된 연료량)와 마찬가지로 감소한다.

이 질문에 대한 답의 가장 중요한 측면은 뉴턴의 최초 운동 법칙에서 찾을 수 있습니다.

정지 된 물체는 정지 상태를 유지하고 움직이고있는 물체는 균형이 맞지 않는 힘에 의해 작용하지 않는 한 동일한 속도와 같은 방향으로 움직입니다.

우주 왕복선이 이륙시 연료의 90 % 정도를 사용하는 것과 같은 이유입니다.

cdunn이 들어감에 따라, 그것은 힘 (F)에 관한 것입니다. 더 많은 연료 / s = 더 많은 힘 / s.

그것을 이해하는 열쇠는 그 작은 조각이다 " 불균형 힘으로 작용하지 않는 한. "

기복이있는 고속도로의 예에서는 중력이 크게 작용합니다. 쇠퇴에 g는 긍정적 인 힘이된다. 명확하게 설명하기 위해 극단을 사용하겠습니다.

감소가 90도 또는 수직이라고 가정하십시오. 즉 , 엔진 출력에 g (10m / s ^ 2)가 추가 됩니다 . 그렇기 때문에 차량에 의도적으로 엔진을 부수고 다양한 부품을 끌어들이는 방법이 있으므로 언덕을 폭파하지 마십시오. 반대로,이 중력은 다시 여행 할 때 엔진에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 엔진에서 더 많은 힘을 생성하거나 관성을 통해 더 많은 힘을 생성해야합니다.

극단적 인 예

Say the following is true:

    motor output (Mo)= 250 HP or ~ 19,020 kg-m/s^2

    curb weight (cw)= ~1800 kg

    g = 10m/s^2 • cw = ~18,000 kg-m/s^2

    friction = 0

    surface resistance = 0

Using -- t=(v-v0)/a -- we get the following.

In this case nothing is in play except
gravity and motor output. Which
means that in a dead fall you have 
~37,020 m/s^2 for and in a vertical 
incline only ~1,020 m/s^2. 

So on the decline it only takes 
0.00075 seconds for the car to reach
100 km/h. 

Whereas on the incline, it takes 
0.0272 seconds to reach the same 
speed.

이처럼 보이지 않을 수도 있지만 큰 차이가 있음을 알 수 있습니다.

언덕이있는 곳에서 일정한 속도를 유지하는 것이 가장 효율적이지 않다는 사실은 사실입니다 (저는 대부분의 크루즈 컨트롤 시스템이 언덕을 처리하는 방식을 줄였습니다). 그러나 아파트에서는 ​​그렇습니다. 언덕의 요령은 당신의 힘을 평준화하는 것입니다. 내리막 길에서 적절한 속도에 도달하면 관성이 모터에서 큰 입력없이 더 높은 언덕을 운반 할 수 있습니다.

그러나 언덕은 제쳐두고-당신은 초기 질문은 "교통을 멈추고 시작하는 것이 더 많은 연료를 태우는 이유"입니다. 그것에 대한 답은 단순히 관성 때문입니다. 그러나! 추가 액터도 있습니다. 예를 들어, 앉아 있지 않았다. 모터가 연료를 연소 중이며 주행 중이 아닙니다. 따라서 실제로 0 MPG를 얻지는 않지만 여행의 전체 MPG를 가져 오거나 최종 0 또는 음의 비율 (예 : 15 Gal./1 마일)로 계산하기 때문에 -x MPG와 비슷합니다.

바람 저항, 항력, 비효율 및 중력과 같은 변수는 트래픽이 흐를 때까지 실제로 작동하지 않습니다.

모든 엔진은 100 % 효율을 가질 수 없습니다. 항상 에너지 손실이 있습니다.

고속도로에서 순항 할 때는 일반적으로 톱 기어를 사용하며 많은 차량이 최고의 효율을 갖도록 조정됩니다. 이 경우 에너지 손실은 공기 역학적 항력, 타이어 회전 및 엔진 및 변속기 마찰로 인한 것입니다. 처음 두 가지 방법은 속도의 제곱에 비례하고 변속기 손실은 속도에 비례하며 엔진 마찰은 실제 RPM에 비례합니다.

교통 체증에 갇 히면 일반적으로 처음 두 기어를 사용하여 항력을 낮추지 만 엔진 마찰을 높이고 엔진은 다양한 RPM으로 작동합니다. 제동을 멈 추면 연료에서 얻은 모든 운동 에너지가 낭비됩니다. 엔진을 켠 상태에서는 엔진을 켜두 기 위해 연료를 낭비합니다. 운동 에너지를 높이기 위해 더 많은 연료를 연소 시키면 운동 에너지가 너무 일찍 또는 너무 늦게 변속되면 엔진이 최적의 RPM 범위를 벗어나기 때문에 추가 연료를 연소하게됩니다. 정지 상태에서 시작할 때는 클러치를 잠시 동안 미끄러 뜨려야합니다. 또 다른 에너지 낭비.

당신이 비록 없습니다 (당신의 운동 에너지를 낭비) 전혀 정지 브레이크를, 당신은 당신이 사용 시작 스톱을 바로 시간에 이동, 사용 엔진은 제동한다; 현명한 방법으로 순항 할 때는 연비에 도달 할 수 없습니다 .

이것을 볼 수있는 또 다른 방법은 스로틀 개방을 시각화하는 것입니다.

순항 할 때, 페달은 공전 상태보다 최대 위치보다 낮은 위치로 유지됩니다.

이륙 및 가속시 페달을 더 밟아 버터 플라이 밸브를 열어 엔진에 더 많은 연료 / 공기 혼합을 허용합니다.

따라서 순항하는 것보다 가속하는 데 더 많은 연료가 사용됩니다.

네, 대답은 퍼지, 현대 자동차, 컴퓨터, 사출 등-핸드 웨이브와 간단하다는 것을 알고 있습니다.

이와 별도로 공회전은 연료를 사용하지 않고 연료를 사용하기 때문에 일부 차량은 정지 상태에서 엔진을 차단합니다. 자전거 타는 사람은 녹색 불빛에서 너무 이상하게 들리므로 3 ~ 4 대의 자동차가 모두 엔진을 한 번에 뒤집는 것을들을 수 있습니다.

간단한 대답 : 순항시 (연속 55mph) 연료 연소는 마찰에 비례합니다 (공기 역학 \ ​​타이어 \ 기계식 베어링). 높은 과도 주행 (기존 마찰 제동을 통한 정지 및 이동) 에너지 소비는 정상 상태 마찰로 인한 에너지 연소보다 훨씬 높습니다. 하이브리드 전기 제동은 에너지 절약형이며 특별한 경우로 생각해야합니다.

엔진 / 타이어 / 브레이크의 마모는 멈춤 도로에서 주행하는 차량에서도 두드러집니다.

매우 간단하게 말하면 가속 비용은 에너지입니다. 제동은 에너지를 얻지 못합니다 (적어도 평균 차 안에서).

따라서 시나리오 1이 가속 및 제동을 포함하고 시나리오 2가 일정한 속도로 꾸준한 크루즈를하는 경우 시나리오 1은 가속을 위해 연료를 소비하기 때문에 더 많은 에너지 (연료)를 소비합니다. 본질적으로 나쁜 제동은 아니지만 제동이 필요하다는 것은 처음부터 가속을 피할 수 있었으므로 가속 연료 사용량을 절약 할 수 있음을 알려줍니다.

부록 : 시나리오 3 : 적절한 기어에서 가능한 한 빨리 목표 속도로 가속 한 다음 클러치를 풀고 모터를 공회전 상태로 돌리십시오. 이것은 평균 모터가 높은 RPM에서 더 효율적이기 때문에 시나리오 2보다 훨씬 적은 연료를 사용합니다. (1 포인트까지, 현대 모터는 추가 연료를 펌핑하기 때문에 가스 페달을 바닥까지 완전히 누르지 마십시오. "애프터 버너"효과의 종류).

이를 위해서는 약간의 연습이 필요합니다. 즉, 제한 속도를 위반하지 않고 다른 차량을 방해하지 않으면 서 상당한 양의 롤링 시간을 얻을 수있을 정도로 높은 속도로 가속해야합니다. 또한 롤 끝에서 여전히 브레이크를 밟아야한다면 실제로 도움이되지 않습니다. 따라서 초보자들에게 그렇게 권고하지는 않지만 숙련 된 운전자는 연료 절감의 몇 퍼센트를 얻을 수 있습니다. 구글 "하이퍼 밀링".

또한 일반적으로 브레이크 대신 모터로 브레이크를 시도하십시오 (안전이 허용하는 경우). 그렇게하면 모터가 소형 연료 대신 연료를 0으로 사용합니다.

한 가지 이유는 화석 연료 엔진이 약 50-60mph 주위에서 가장 효율적으로 작동하도록 조정되어 있기 때문에 다른 속도는 연소되는 연료에 대해 많은 토크를 전달하지 않기 때문입니다.

내가 중점을 두어야 할 또 하나는, 당신이 주행하는 속도에 관계없이, 당신이 제동 할 때마다 에너지를 낭비한다는 것입니다. 가속기를 가속 한 다음 발을 떼면 다음과 같은 모습이 나타납니다.

브레이크를 쳤을 때의 모습은 다음과 같습니다.

그리고 비교 :

따라서 브레이크를 밟을 때마다 할 수있는 한 멀리 가지 않았습니다. 가속을 위해 연료를 소비하여 더 나아갈 수 있습니다. 이제 그 거리를 커버하기 위해 에너지를 다시 소비해야합니다.

교통 체증에서 보이는 모습은 다음과 같습니다. 낭비되는 에너지의 축적에 주목하십시오.

마지막에 한 번만 제동하면 폐기물을 확인합니다.

덧붙여, 이것은 하이브리드 자동차가 해결해야 할 문제 중 하나입니다. 브레이크를 밟으면 유도를 사용하여 배터리를 재충전하고 낭비가 줄어 듭니다.

가장 간단한 방법으로이 질문에 답하기 위해 뉴턴의 물리학 운동 법칙을 간단히 참조 할 수 있다고 생각합니다.

뉴턴의 제 1 법칙 : I. 균일 한 운동 상태의 모든 물체는 외력이 가해지지 않는 한 그 운동 상태를 유지하는 경향이 있습니다. 이것은 본질적으로 갈릴레오의 관성 개념으로 인식되며, 종종 간단히 "관성의 법칙"이라고합니다.

이것이 자동차에 어떻게 적용되는지 고려할 때, 평평한 표면을 따라 움직이는 자동차는 힘이 가해지지 않는 한 동일한 속도로 계속됩니다. (이 예제에서는 도로를 따라 구르는 끌기와 마찰을 무시합니다).

고정식 차량의 경우 회전 속도를 높이고 차량을 가속하기 위해 자동차와 그 구성품 (엔진 부품, 구동축,로드 휠 등)에 작용하는 힘을 생성하기 위해 연료를 연소시켜야합니다.

브레이크를 사용하면 자동차에 강한 마찰력이 가해져 자동차의 관성 (운동 에너지)이 열로 전환됩니다.

정지 및 시동중인 차량에서는 폐열로 운동 에너지 정지를 잃고 가속시 차량 및 부품의 관성을 증가시키기 위해 연료에서 에너지를 소비해야하므로 더 많은 연료를 연소하고 있습니다.

따라서 정지하고 시작하는 자동차는 더 많은 연료를 사용합니다.

고속도로에서 운전하는 것보다 운전을 멈추고 교통량이 적은 연료를 사용 합니다.

일반적인 고속도로 및 스톱 앤 고 속도와 그 속도에서 현실적인 MPG를 사용하는 다음 시나리오를 고려하십시오. 고속도로에서 정차 및 통행보다 빠른 속도로 자동차가 연료를 연소하는 것을 볼 수 있습니다.