لماذا ينخفض استهلاك الوقود الفعّال لسيارتك على الطرق السريعة المفتوحة؟
تحقق كثير من السيارات أفضل كفاءة في استهلاك الوقود عند سرعات تقل عن السرعة المعتادة على الطرق السريعة، لا عندها، مع أن القيادة على الطريق السريع تبدو أسهل على المحرك. ويبدو ذلك مناقضًا للمنطق، لأن السيارة تكون أهدأ، وعدد دورات المحرك أقل، وكل شيء يبدو أقل إجهادًا. لكن ما يضللك هنا هو أن الراحة والكفاءة ليستا الكلفة نفسها.
تضع إدارة بيانات الوقود البديل التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية علامة واضحة على ذلك: ففي سيارة بنزين متوسطة الحجم، تكون كفاءة الوقود غالبًا في أفضل حالاتها عند نحو 88.5 كم/س، ثم تنخفض كلما ارتفعت السرعة. ويقول FuelEconomy.gov، المدعوم من وزارة الطاقة، الشيء نفسه بعبارة مباشرة: فالسحب الهوائي يرتفع سريعًا مع السرعة، وخفض السرعة من 104.6 إلى 88.5 كم/س يمكن أن يحسن عدد الكيلومترات المقطوعة لكل لتر بدرجة ملموسة. لذا إذا بدت سيارتك وكأنها في أفضل حالاتها عند 120.7 كم/س لكن مؤشر الوقود يقول غير ذلك، فليست السيارة هي من يخدعك. أنت فقط تنظر إلى الجزء الخطأ من كشف الحساب.
قراءة مقترحة
لماذا تبدو السيارة مرتاحة بينما يفرغ الخزان أسرع
لنبدأ بما يشعر به السائق. عند السير بسرعة ثابتة على الطريق السريع، يكون ناقل الحركة عادة في أعلى ترس، وتكون سرعة دوران المحرك منخفضة، ويكون المقصورة قد استقر هدوؤها. هذا الهدوء يجعل من السهل افتراض أن السيارة تستهلك وقودًا أقل مما لو كانت تسير بسرعة 88.5 أو 96.6 كم/س.
إلى حد ما، هذا الانطباع معقول. فالمحركات غالبًا ما تؤدي على نحو أفضل عندما لا تدور أسرع مما يلزم، وناقلات الحركة الحديثة بارعة جدًا في إبقاء عدد الدورات منخفضًا. وقد تكون السيارة عند 96.6 كم/س في ترس عالٍ أكثر كفاءة من السيارة نفسها عند 64.4 كم/س في ترس أدنى، لأن المحرك يعمل ضمن نطاق تشغيل أفضل.
لكن مع استمرار ارتفاع السرعة، تبدأ كلفة أخرى في فرض نفسها. فقد يبدو المحرك هادئًا في أعلى ترس، لكن الهواء في الخارج يصبح مكلفًا. وهذه كلفة لا تراها مباشرة.
أول ما تسمعه هو ذلك الهدير الخافت المتزايد حول المرايا والزجاج الأمامي وحواف الأبواب. وتحت هذا الصوت يظل المحرك سلسًا، يكاد يبدو كسولًا. وفي الوقت نفسه، تبذل السيارة جهدًا أكبر فأكبر لشق الهواء أمامها.
هذه هي الآلية التي يفوتها كثيرون. فالسير على الطريق يعني دفع عدة أكلاف في آن واحد: مقاومة الإطارات، وفواقد مجموعة نقل الحركة، وصعود المرتفعات، والهواء. وعلى أرض مستوية وبسرعات أقل، تبقى كلفة الهواء محتملة. لكن مع ارتفاع السرعة، تنمو هذه الكلفة بسرعة كافية لتصبح العامل الأهم.
ما الذي تدفعه السيارة عند السرعة
كفاءة السير على الطرق السريعة لا تعتمد على عامل واحد. فهناك عدة أكلاف تتراكم، وتتحول كلفة الهواء إلى العامل المهيمن كلما ارتفعت السرعة.
مقاومة الإطارات
تحتك الإطارات بالطريق دائمًا، لذلك تظل السيارة تنفق طاقة لمجرد الاستمرار في التدحرج إلى الأمام.
فواقد مجموعة نقل الحركة
يُفقد جزء من الطاقة أثناء انتقال القدرة عبر ناقل الحركة وبقية منظومة الدفع قبل أن تصل إلى العجلات.
المرتفعات والحمولة
تزيد الصعودات والحمولة وغيرها من الأعباء الإضافية مقدار العمل الذي يتعين على المحرك القيام به حتى عندما يبدو الطريق ثابتًا.
الهواء
عند السرعات المنخفضة تبقى هذه الكلفة محتملة، لكنها مع ارتفاع السرعة تنمو بسرعة تكفي لتصبح الفاتورة الأهم.
والخلاصة المختصرة هي: ترتفع السرعة، فيرتفع السحب، فتزداد القدرة المطلوبة، فيرتفع تدفق الوقود. قد تكون السيارة في أعلى ترس لها، ومع ذلك تحتاج إلى طاقة إجمالية أكبر في كل دقيقة لأن قوة الهواء ازدادت إلى هذا الحد.
ولهذا فإن الافتراض القديم في الرحلات الطويلة يخطئ الهدف. فقول إن «أميال الطريق السريع هي دائمًا الأفضل» صحيح جزئيًا فقط. فهي غالبًا أفضل من التوقف والانطلاق داخل المدن، لكنها ليست بالضرورة أفضل عند 120.7 كم/س منها عند 88.5 أو 96.6 كم/س.
انخفاض عدد دورات المحرك حقيقي، لكنه ليس القصة كلها
تلعب نسب التروس دورًا مهمًا. فإذا أتاح ناقل الحركة للمحرك أن يعمل بهدوء عند 1,800 أو 2,000 دورة في الدقيقة بدلًا من 2,800، فقد يخفف ذلك استهلاك الوقود. والسائقون يشعرون بهذا ويثقون به، لأن صوت السيارة يبدو أقل إجهادًا وقد تبقى فتحة دواسة الوقود صغيرة على طريق مستوٍ.
وهنا تحديدًا يخطئ معظم السائقين في الفهم.
فانخفاض عدد الدورات قد يساعد، لكنه لا يمحو أثر السحب الهوائي. فبمجرد أن تكون في ترس عالٍ أصلًا، فإن إضافة 8 أو 16 كم/س أخرى غالبًا ما تزيد حمل الهواء أكثر مما يوفره انخفاض عدد الدورات. وفي تلك اللحظة تحديدًا تبدو السيارة أكثر سلاسة، لكنها تصبح أكثر استهلاكًا للوقود.
فكر في الأمر بهذه الطريقة: محركك لا يشتري الوقود بحسب مستوى الصوت. بل يشتريه بحسب مقدار العمل الذي يجب عليه إنجازه. فإذا كان الطريق مستويًا والهواء ساكنًا، فإن الانتقال تقريبًا من 88.5 إلى 120.7 كم/س لا يضيف مقدارًا بسيطًا من العمل فحسب، بل قد يغير الكلفة المهيمنة على الرحلة.
كيف تتحول السرعة الأعلى إلى استهلاك أعلى للوقود
يستقر ناقل الحركة
عند سرعة السير الثابتة، تصل السيارة غالبًا إلى ترس عالٍ وعدد دورات أقل، وهذا قد يفيد الكفاءة فعلًا في البداية.
تستمر السرعة في الارتفاع
بمجرد أن تضيف 8 أو 16 كم/س أخرى، تواجه السيارة مقاومة هوائية أكبر حتى لو لم يتغير عداد دورات المحرك إلا قليلًا.
يتغلب السحب على فائدة انخفاض عدد الدورات
لم يعد انخفاض سرعة المحرك يعوض ازدياد حمل الهواء، ولذلك يضطر المحرك إلى بذل عمل إجمالي أكبر.
تبدو السيارة أكثر سلاسة لكنها تحرق وقودًا أكثر
لهذا السبب يمكن لقيادة تبدو مريحة وهادئة أن تنتج مع ذلك كفاءة وقود أسوأ.
هذا النمط لا يظهر بالصورة نفسها في كل سيارة، لأن السيارات الهجينة والديزل وطبيعة التضاريس والرياح والحمولة وضغط الإطارات وبرمجة ناقل الحركة كلها عوامل قد تغير نقطة التوازن المثلى. لكن القاعدة العامة تبقى صحيحة في كثير من سيارات البنزين: توجد عادةً سرعة أو نطاق سرعات تكون فيه نسب التروس قد منحتك بالفعل معظم الفائدة، وبعدها يبدأ السحب الهوائي في التفوق.
الطريق نفسه، سرعتان، وفاتورتا وقود مختلفتان جدًا
خذ رحلة طويلة ثابتة على الطريق السريع بالسيارة نفسها. قد بسرعة تقارب 93.3 كم/س في مرة، ثم بسرعة تقارب 117.5 كم/س في مرة أخرى، مع طقس متشابه إن أمكن. قد تبدو الرحلة الأسرع أكثر استقرارًا لأن المحرك يدور بعدد أقل من الدورات مما يفعل داخل المدينة، لكن كمبيوتر الرحلة كثيرًا ما يخبرك بالحقيقة التي لا ينقلها الصوت.
عند السرعة الأقل، لا تزال السيارة مضطرة إلى التغلب على مقاومة الإطارات والفواقد الميكانيكية، لكن كلفة الهواء تبقى محدودة بما يكفي ليستهلك المحرك الوقود بهدوء. أما عند السرعة الأعلى، فيرتفع ضجيج المقصورة قليلًا، وقد تنفتح دواسة الوقود قليلًا أكثر، ويزداد تدفق الوقود تدريجيًا رغم أن عداد الدورات بالكاد يتحرك. الطريق نفسه. السيارة نفسها. لكن ميزانية الطاقة مختلفة.
الطريق نفسه، سرعة مختلفة، وقصة وقود مختلفة
| السرعة | كيف يبدو الأمر | ماذا تفعل فاتورة الوقود |
|---|---|---|
| نحو 93.3 كم/س | ثابتة وفعالة، مع حمل هوائي محدود | يمكن للمحرك أن يستهلك قليلًا لأن مقاومة الهواء تبقى تحت السيطرة |
| نحو 117.5 كم/س | أكثر استقرارًا من قيادة المدينة، مع تغير طفيف فقط على عداد الدورات | يرتفع تدفق الوقود لأن كلفة الهواء تكبر حتى لو بالكاد تغير عدد الدورات |
وهذا هو الاختبار العملي المفيد. على طريق تعرفه جيدًا، قارن بين سرعة ثابتة من 88.5 إلى 96.6 كم/س وسرعة ثابتة من 112.7 إلى 120.7 كم/س. استخدم كمبيوتر الرحلة إن كان موثوقًا، أو اتبع الطريقة المملة لكنها راسخة عبر حسابات التعبئة على مسافة كافية. لا تعتمد على إحساسك. فالمقعد والأذن ليسا محاسبين جيدين.
وماذا عن السيارات الحديثة التي تبدو وكأنها صُممت للقيادة السريعة الثابتة؟
ثمة اعتراض وجيه هنا. فبعض السيارات الأحدث تملك نسب تروس علوية طويلة جدًا، ومحولات عزم مقفلة، وضبطًا للمحرك يبدو وكأنه صُمم لسرعات الطرق السريعة. وفي بعض هذه السيارات، قد تتحسن كفاءة الوقود عندما ترتفع من سرعات الطرق الخلفية الأبطأ إلى النطاق المنخفض من سرعات الطريق السريع.
هذا صحيح إلى حد معين. فإذا كانت السيارة دون نطاق تشغيلها الأمثل من قبل، فإن زيادة السرعة قد تساعدها على الاستقرار في ترس وحمل أكثر كفاءة. لكن بعد تلك النقطة، يتجاوز السحب الهوائي هذا المكسب في العادة. يكون ناقل الحركة قد منحك بالفعل معظم التوفير السهل، بينما يواصل الهواء إضافة الكلفة.
وغالبًا ما يمكنك رؤية ذلك في مخططات كفاءة الوقود على نمط EPA وفي قراءات كمبيوتر الرحلة في الاستخدام الواقعي. هناك نطاق واسع من الاستقرار، ثم يبدأ التراجع. السيارة لا تزال سلسة. أما عدد الكيلومترات المقطوعة لكل لتر فليس كذلك.
القاعدة في الرحلات الطويلة التي توفّر المال فعلًا
حين يسمح الوقت، فإن تخفيف سرعتك المعتادة على الطريق السريع بمقدار 8 إلى 16 كم/س يكون غالبًا أبسط خطوة على الطريق المفتوح لتحسين كفاءة الوقود.
إذا أردت قاعدة واحدة تستخدمها في رحلتك الطويلة المقبلة، فلتكن هذه: عندما يسمح الوقت، خفف سرعتك المعتادة على الطريق السريع بمقدار 8 إلى 16 كم/س وراقب ما يحدث لكفاءة الوقود على امتداد مسافة ذات معنى. والسبب في نجاح ذلك بسيط. فأنت تقلص كلفة الهواء عند النقطة التي تميل فيها إلى النمو أسرع مما تستطيع ميزة انخفاض عدد دورات المحرك أن تعوضه.
وغالبًا ما تكون هذه أسهل خطوة لتوفير الوقود على طريق مفتوح، لأنها لا تعتمد على أجهزة أو حيل في القيادة. إنها مجرد تغيير في الرقم الظاهر على عداد السرعة، يُختبر مقابل الرقم الظاهر على شاشة الوقود أو الإيصال عند المضخة. وإذا كانت سيارتك تبدو مرتاحة عند 120.7 كم/س، فلا بأس. لكن بالنسبة إلى كثير من السيارات، تظل السرعة الأرخص أقل من ذلك.