交通量の多い場所で車を止めたり発進させたりすると、燃料が多く消費されるのはなぜですか？

交通量の多い車を停車させたり始動させたりするのは、55 mphの高速道路で単にcoast行するよりも多くの燃料を消費するのはなぜですか？

両方のケースで車が何をしているのかを考えると、加速時に燃料を多く消費する理由がわかります。

一般理論

F = mA（力は質量と加速度の積に等しい）、この場合、力はエンジンによって加えられます。より多くの力、より多くの燃料が燃やされます。

加速度

ストップアンドゴートラフィックでは、頻繁に停止し、ゼロから30 MPHなどの比較的低速まで加速しています。上記の方程式（F = mA）に従って、車の質量を加速したい方向に力が必要です。しかし、それは正味の力です。エンジンの力で前進しますが、慣性や摩擦に抵抗され、ある時点で空気でさえ加速の試みに抵抗します。エンジンは、より大きな力を適用することにより、これらすべての力を克服する必要があります。より多くの力はより多くのガス燃焼です。

高速道路のing行

高速道路でcoast行している間、加速度をゼロに維持しています。したがって、適用される正味の力はゼロです。そのため、摩擦力と空力抵抗を加速するときのように超えないでください。より少ない力、より少ないガス燃焼を意味します。

それがお役に立てば幸いです！

ブレーキをかけるたびに、エネルギーが無駄になります。ブレーキは、走行中の自動車の機械的エネルギーを摩擦により熱に変換します（熱が発生します）。これは最終的にエネルギーが「失われる」場所です。次に、トラフィックが少し前方に移動するときに、もちろん加速する必要があります。これは、実際にタンクからのガスを使用して、このエネルギーを車を動かすために使用する場所です。

一定の速度でcoast行すると、空気抵抗による大きなエネルギー損失が発生します。この抵抗は車の速度と形状に依存するため、適度な速度（55mphなど）と最新の空力車を使用すると、渋滞で繰り返しブレーキをかけるよりも実際にエネルギーの損失が少なくなります。もちろん、車の空力性能が低い場合（たとえば、屋根に大きな荷物を運ぶ場合）、または非常に高速で運転する場合は、最終的に交通渋滞時よりも燃料コーストを燃やすポイントに到達します。

（ゴム製タイヤのエネルギー損失はほとんど同じままなので、スキップしました。また、10分間でcoast性走行しながらジャムで1時間過ごせる場合は、アイドリングが非常に多くなりますが、アイドリングはブレーキほど重要ではありません。）

これはまた、電気モーターを搭載した車両がこのようなスタートストップ交通ではるかに効率的である理由を説明します-通常の（摩擦）ブレーキの代わりに「回生ブレーキ」を行い、エネルギーの一部をバッテリーに戻します。

車の走行中、エンジンは常にガスを燃焼しています。

静止しているときは、実際に車を動かさずにエンジンを動かし続けるためにガスを燃やしているので、その時点での実際のガロンマイル（MPG）は0です。

加速し始めると、車がアイドリングしていたときよりも多くのガスを使用しますが、その後はブレーキを押す必要があります。

高速道路で高速道路で加速しなくなったら、エンジンはその速度を維持するために20〜40馬力しか使用しません。毎時60マイルでクルージングしているときは、1マイルを1分間カバーしています。そのため、車によっては、相対的な燃料消費量がはるかに多くなります。

以下のグラフは、ブレーキ固有の燃料消費量を示しています（BSFC-ブレーキ固有の意味は、エンジンが車ではなく特定のスタイルのエンジンダイノに搭載されていることを意味します）。燃料消費量は、キロワット時あたりのグラム数で測定されます（1 KWH = 1.34馬力）。最大トルク対RPM（エンジンの1分あたりの回転数）がグラフの上部に表示されます（黒い線と黒い線）。ご覧のとおり、このエンジンが2-3k RPMで動作し、最大トルクの80％を出力している場合、KWHあたりの燃料の最小量が使用されます。

繰り返しますが、巡航するときは、総馬力のほんの一部が必要です。高速道路のトップギアのほとんどの車のエンジン回転数は通常2500〜3500 RPMであるため、トルク要件が低下し、最適な燃料効率範囲から外れると、分母の値（ 60）分子（使用される燃料の量）が減少します。

この質問に対する答えの最も重要な側面は、ニュートンの運動の第一法則にあります。

静止しているオブジェクトは静止状態にあり、動いているオブジェクトは、不均衡な力が作用しない限り、同じ速度で同じ方向に動き続けます。

これは、スペースシャトルが離陸時に燃料の90％のようなものを使用するのと同じ理由です。

cdunnが入ったとき、それはすべて力（F）についてです。より多くの燃料/秒=より多くの力/秒。

それを理解するための鍵は、その小さな断片が「不均衡な力の影響を受けない限り」です。

起伏のある高速道路の例の場合、重力が大きく影響します。減少すると、gは正の力になります。わかりやすく説明するために、極端な例を使用します。

下降が90度、つまり垂直であるとします。つまり、g（10m / s ^ 2）がエンジンの出力に追加されます。これが、車両が意図的にエンジンを壊し、さまざまな部分で引きずる方法を持っている理由です-丘を急降下するだけではありません。逆に、後退するとき、この重力はエンジンに負の力となります。そのため、エンジンからより多くの力を生成するか、慣性を介してより多くの力を生成する必要があります。

極端な例

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.

これはあまり見かけないかもしれませんが、大きな違いがあることがわかります。

確かに、丘があるところで一定の速度を維持しようとすることは、最も効率的ではありません（ほとんどのクルーズコントロールシステムが丘を処理する方法をカットします）。しかし、フラットではそうです。丘でのトリックは、あなたの力を平準化することです。下り坂で適切な速度に到達すると、モーターからの大量の入力なしで、慣性がさらに上り坂を運ぶことができます。

しかし、丘は別として-あなたの最初の質問は「なぜ交通の停止と開始がより多くの燃料を燃やすか」です。その答えは、単に慣性によるものです。だが！追加のアクターもあります。たとえば、座りが止まった。モーターが燃料を燃やしていて、旅行していません。したがって、実際に0 MPGを取得するのではなく、旅行の全体のMPGを最終的な0または負の比率（たとえば、15ガロン/ 1マイル）にカウントダウンするため、-x MPGに似ています。

風の抵抗、抗力、非効率性、重力などの変数は、交通量が増えるまで実際には作用しません。

どのエンジンも100％の効率を持つことはできません。エネルギー損失は常にあります。

高速道路で巡航する場合、通常はトップギアを使用し、多くの車はそこで最高の効率が得られるように調整されます。その場合、エネルギー損失は空力抵抗、タイヤのローリング、エンジンとトランスミッションの摩擦によるものです。最初の2つの方法は速度の2乗に比例し、伝達損失は速度に比例し、エンジンの摩擦は実際のRPMに比例することに注意してください。

交通渋滞に巻き込まれた場合、通常は最初の2つのギアを使用するだけで、抗力は低くなりますが、エンジンの摩擦は大きくなり、エンジンは広範囲のRPMで動作します。停止するためにブレーキをかけると、燃料から得たすべての運動エネルギーが無駄になります。エンジンをオンのままにしておくと、エンジンをオンに保つためだけに燃料を無駄にします。加速すると、より多くの燃料を燃やして運動エネルギーを上げ、シフトが早すぎるか遅すぎると、エンジンが最適なRPM範囲から外れているという理由だけで余分な燃料を燃やします。停止から開始するときは、しばらくクラッチを滑らなければなりません。もう一つのエネルギーの無駄。

停止するためにブレーキをかけない（運動エネルギーを浪費する）場合でも、エンジンブレーキを使用し、スタート/ストップを使用し、適切なタイミングでシフトします。賢い方法で巡航するとき、あなたは燃費に達することができません。

これを表示する別の方法は、スロットルの開度を視覚化することです。

クルージングしているとき、ペダルはアイドルよりも大きいが最大よりも低い位置に押し下げられます

離陸して加速するとき、ペダルをさらに踏み込むと、バタフライバルブが開き、より多くの燃料と空気の混合気がエンジンに入ります。

したがって、クルーズよりも加速するためにより多くの燃料が使用されます。

はい、答えは混乱、現代の車、コンピューター、注射などです-ハンドウェーブと単純

それとは別に、アイドリングは燃料を使用して進行しないため、一部の車はデッドストップでエンジンを停止します。サイクリストとしては、青信号では非常に奇妙に聞こえます。3台または4台の車が一度にエンジンをひっくり返すのを聞くのです。

簡単な答え：巡航時の燃料燃焼（安定した時速55マイル）は、摩擦（空力\タイヤ\メカニカルベアリング）に比例します。高い過渡駆動（従来の摩擦ブレーキを使用したスト​​ップアンドゴー）エネルギー消費は、定常状態の摩擦によるエネルギー消費よりも大幅に高くなります。ハイブリッド電気ブレーキはエネルギーを節約するものであり、特別な場合と考えるべきです。

エンジン/タイヤ/ブレーキの摩耗は、ストップアンドゴーロードで走行する車でも顕著です。

簡単に言うと、加速にはエネルギーがかかります。（少なくとも平均的な車では）ブレーキはエネルギーを獲得しません。

したがって、シナリオ1が加速と制動を含み、シナリオ2が一定速度での安定した巡航を含む場合、シナリオ1は、単に加速のために燃料を消費するため、より多くのエネルギー（燃料）を消費します。本質的に悪いのはブレーキングではありませんが、ブレーキをかけなければならないということは、そもそも加速を避けて加速燃料の使用量を節約できたということです。

補遺：シナリオ3があります：適切なギアで可能な限り迅速に目標速度まで加速し、その後、クラッチを切断し、アイドル状態のモーターで回転させます。これはシナリオ2よりも少ない燃料を使用します。平均モーターは高いRPMでより効率的であるためです（ある程度までは、最新のモーターが追加の燃料をポンプで送り込んで床までガスペダルを踏み込まないでください）一種の「アフターバーナー」効果）。

これを正しく行うには、ある程度の練習が必要です。つまり、速度制限を破ったり他の車を妨害したりせずに、意味のあるローリング時間を得るのに十分な速度まで加速する必要があります。また、ロールの最後にまだブレーキをかけなければならない場合、それは本当にあなたに利益をもたらしません。ですから、初心者にはそうすることはお勧めしませんが、経験豊富なドライバーは、そこから数パーセントの燃料節約を得ることができます。Googleの「ハイパーミリング」。

また、一般的には、ブレーキの代わりにモーターでブレーキをかけるようにしてください（安全が許す場合）。したがって、明らかに、モーターはそれを行うときに（最小のアイドル燃料ではなく）0燃料を使用します。

理由の1つは、化石燃料エンジンが約50〜60mphで最も効率的に動作するように調整されているため、他の速度では燃焼中の燃料に十分なトルクが供給されないことです。

もう1つ注目するのは、どの速度で移動しても、ブレーキをかけるたびにエネルギーを無駄にすることです。加速してからアクセルから足を離すと、次のようになります。

ブレーキを踏んだ場合の外観は次のとおりです。

そして比較：

したがって、ブレーキをかけるときはいつでも、できる限り遠くまで行っていない-加速するために燃料を前もって費やしているので、それをさらに進めることができた。その距離をカバーするために、再びエネルギーを費やす必要があります。

交通状況では次のようになります-無駄なエネルギーの蓄積に注意してください。

最後に一度だけブレーキをかけると無駄がなくなります。

ちなみに、これはハイブリッド車が対処する1つの問題です。ブレーキをかけると、誘導を使用してバッテリーを充電し、無駄が減ります。

最も単純な方法でこの質問に答えるために、物理学におけるニュートンの運動の最初の法則を単に参照できると思います。

ニュートンの運動の第一法則：I.一様な運動状態にあるすべての物体は、外力が加えられない限り、その運動状態のままになる傾向があります。これは基本的にガリレオの慣性の概念として認識され、これはしばしば単に「慣性の法則」と呼ばれます。

これが自動車にどのように適用されるかを考えると、平坦な表面に沿ってcoast行する自動車は、何らかの力が作用しない限り同じ速度で継続します。（この例では、道路に沿って転がる抵抗と摩擦を無視します）。

静止した車両では、燃料を燃やして車とそのコンポーネント（エンジンコンポーネント、ドライブシャフト、ロードホイールなど）に作用する力を作り出し、回転を加速して車両を加速する必要があります。

ブレーキを使用すると、車に強い摩擦力が加えられ、車の慣性（運動エネルギー）が熱に変換されます。

停止および始動している車では、運動エネルギーが廃熱として停止し、加速時に車両とそのコンポーネントの慣性を再び増加させるために燃料からエネルギーを消費する必要があるため、より多くの燃料を燃やしています。

したがって、停止および始動している車はより多くの燃料を使用します。

私は停車中に運転し、高速道路の速度で運転するよりも少ない交通量で燃料を使用していると主張します。

一般的な高速道路とストップアンドゴーの速度を使用する次のシナリオと、それらの速度での現実的なMPGを検討してください。高速道路では、ストップアンドゴートラフィックよりも高速で車が燃料を燃やすのがわかります。