汽油車效能可以達到100mpg (42km/L)?

最近回答Quora上一個與本文類似的問題但是以英文呈現。原英文問題是當汽車里程效能達100mpg時大家對純電動車的需求會下降嗎?為什麼會說100mpg?因為這陣子上市一些油電綜效里程高達100mpg-e (miles per gallon-equivalent) 的油電車,像是Ford Escape Plug-In 達100mpg-e 或 Toyota RAV4 Prime 亦可達 94mpg-e。問題很有趣,可以經由一個簡單的計算得到答案。計算前先了解目前一般純汽油車的油耗大約28mpg (12km/L)。計算中我們取下面合理的參考數值 (這些數值都很容易查詢的到):

車重:1500kg
輪胎與柏油路面的滾動摩擦係數:0.03
汽油引擎效率:25% (之前我有一篇文章有解釋,大致上是進氣、壓縮、爆炸、排氣四個行程中只有爆炸形成產生動力)
汽油的能量密度:34.2 MJ/L

根據上面數值,
摩擦力(F) = 車重 x 摩擦係數 = 1500 x 0.03 = 45kgf
汽油能量密度 = 34.2 MJ/L = 9.5 kWh/L = 36 kWh/gal
每公升汽油經過引擎轉換後的能量 = 9.5 x 25% = 2.4 kWh/L

要推動上述車子1km (1000m) 距離 (d) 所需做的功 (或能量E)
E = F x d = 45 x 1 x 1000 x 9.8 = 441000 joule (焦耳) = 0.12 kWh/km

所以依據上述(藍色)兩個計算值,我們得到每公升汽油可以跑的上限里程為
2.4/0.123 = 20 km/L

這就是目前1500kg汽油引擎汽車里程效能的物理極限 (車輛輕的高些,重的低些) 。

發表者:李麥克 (Limac)

興趣廣泛,希望一天是48小時。自幼喜歡拆解家電零件安裝到其他可用的電器上面,興趣廣泛永遠有學習新知的渴望。一輩子都充滿對英文閱讀與各種工程科學 (STEM) 學習的渴望。 小時候閉起眼睛模擬雙手正在控制方向盤並加油或踩離合器換檔的快感成了我的免費虛擬電玩,年輕時迷上電視影集霹靂遊俠後 (仍熟悉的"老哥"稱呼?),更開始對汽車產生了各種幻想。有幸此生見證了電動車的崛起與可預見的自駕車的未來並親歷其中,即使是在人生的下半場。在讀了來自克羅埃西亞電動超跑Rimac C_Two的故事,後產生了取個李麥克 (Limac) 筆名的靈感,既有自己的姓又與Rimac諧音同時又可將自己投射到霹靂遊俠中的主角。 自2012年特斯拉推出Model S後即開始累積電動車方面的學養。更於2018年在浸淫軟體工程領域二十餘年與後期的3D感測與自駕車應用新創公司數年後,因著對電動車的狂熱開始對特斯拉(Tesla)是如何成功的好奇而"誤入歧途"一頭栽進對電動車的研究。於是在同年前往英國攻讀英國第一屆電動車工程碩士學程並於次年取得人生繼台灣與美國碩士學位後的第三個電動車工程碩士(MSc with distinction in Electrical Automotive Engineering)。目前開設電動車相關技術與各類電腦資訊教學課程(程式設計等),電動車專長領域為動力系統(Electric Drive)。 嗜好:英語閱讀、電動車、程式設計、顧問、教學、網球、小號、爵士鼓、吉他

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