克服重力做功怎么求

作者：北方车厘子

不知道大家有没有发现，发现新能源汽车在高速路行驶的时候速度越快耗的电量越多，然而燃油车却是当燃油车的速度达到一定程度之后就会开始变得节省油耗。

所以，很多人会说，高速然燃油车“省油”，而新能源“费油”！

其实不是这样的：

而按正常的道理来说，高速，需要克服空气的阻力大，消耗的能量自然就多，等同于电动车的状态。而燃油车低速消耗了更多的燃油，“显得”高速节油而已。

车速慢，通常是城市路况，停停走走。电车电动机特性是低速大扭矩，很适合这样的低速行驶状态，耗电少。而内燃机特点，每次转圈都需要喷油，转速高，喷油多。燃油车为了在低速的时候提供大扭矩，需要提高转速，耗油自然就多。

下面具体分析一下：

1.理论来讲：高速需要克服的阻力大，那么消耗的能量就多

为了分析这个问题，我们先排除“电动”和“燃油”的动力区别，先看看驱动车辆跑起来的需求是什么样的。

纵所周知，车辆想跑起来，需要克服行驶阻力才能让车辆前行，动力越强车速才会越高。汽车行驶的阻力主要包含：滚动阻力，空气阻力，坡度阻力和加速阻力。

滚动阻力：滚动阻力消耗于轮胎变形、路面变形以及轮胎与道路的附着方面。因此，滚动阻力取决于道路类型、状况以及轮胎的结构和性能。当然滚动阻力也和车速有一定的关系，但是在小于100km/h，其增加并不大，在这里为了简单，我们把它等效为定值。只有超过140km/h的时候，才会有较大的增加。

空气阻力：汽车在奔跑，其实是在空气中钻出来一个“洞”来前进的，流线型的车身可以降低空气阻力。车辆固定的情况下，空气阻力很大程度上和汽车与空气的相对速度相关，车速越快，助力越大。

坡度阻力：爬坡的时候，克服重力做功，和汽车的重量（质量）相关。当我们不上坡的时候，是没有坡度阻力的。

加速阻力：这个也很好理解，初、高中的知识，加速，需要额外做功。当我们匀速行驶的时候，是没有加速阻力的。

总结一下，轮胎阻力是固定的值（为了简单，近视为定制），我们不加速，不上坡，那么汽车跑起来只需要克服空气阻力。而空气阻力和车速正相关，车辆外形固定，车速越快，空气阻力越大。

所以，车速越快，消耗的能量就越多！这就是电动车的状态，高速，费电！这很正常。

2.下面我们在看看内燃机的特性，是不是越快越费油呢？

我们通常使用的都是4冲程的内燃机。做功的方式是燃烧燃油产生内能，通过内能（热能）和发动机的机械结构转化为机械能、也就是动力。这里要注意一个概念：转速。它指曲轴每分钟转动的次数，转两次做功一次，每次都需要喷油，那么转速越高就等于每分钟喷油的次数越多，越费油。

小结：内燃机决定油耗高低的不是“车速”而是：转速！

如下图所示：自然吸气发动机在4000转以内转速（红色线）和扭矩（蓝色线）是同步提升，也就是每次做功的喷油量都会随转速升高而同步加大，油耗的增长会更高一些——这说明了燃油车同样是转速越高，克服阻力的能力越强，油耗越高。

那么燃油车，为啥低速情况下，阻力小，反而消耗燃油多呢？

这是因为，低速情况下通常就是我们城市路况。城市道路的车速低但是转速并不低，低速挡高频率的起步加速的瞬时，扭矩需求大，转速高，加速超车时的转速也很高。可是城市道路拥堵是无法避免的，走走停停，于是平均转速就会达到3000~4000rpm区间——还记得上面的结论么？决定油耗高低的不是车速而是转速。所以城市（低速）的情况下，燃油车费油。

对于电动车电机来讲，起步加速时就是低转速，大扭矩，车速越高转速越高、耗电量也才会越大。这就是为什么电动汽车不怕堵车的原因。

于是，在我们日常使用，就会有这样的印象：

燃油车低速费用，而高速省油。（因为低速走走停停，转速高，更费油，导致显得高速省油。）

电动车低速省电，而高速费电。（这很正常）

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