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) 。