چرا با افزایش سرعت از ۹۰ به ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت، مصرف سوخت جهش می‌کند؟

بسیاری از رانندگان تصور می‌کنند افزایش سرعت خودرو به میزان یک‌سوم، باید مصرف سوخت را نیز تقریباً به همان نسبت افزایش دهد؛ اما در عمل چنین اتفاقی نمی‌افتد. وقتی سرعت از حدود ۹۰ به ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسد، خودرو با مقاومت بسیار بیشتری از سوی هوا مواجه می‌شود و برای غلبه بر این نیرو به توان بیشتری از موتور نیاز دارد. همین موضوع یکی از مهم‌ترین دلایل افزایش محسوس مصرف سوخت در سرعت‌های بالای بزرگراهی است.

مهم‌ترین عامل در این پدیده، نیروی مقاومت آیرودینامیکی یا همان مقاومت هواست. خودرو هنگام حرکت باید هوای مقابل خود را کنار بزند و هرچه سرعت بیشتر شود، نیروی بیشتری در برابر حرکت آن ایجاد می‌شود. این نیرو به شکل خودرو، سطح مقطع جلویی و ضریب پسا (Cd) بستگی دارد؛ به همین دلیل، یک خودروی شاسی‌بلند با بدنه بلند و سطح جلویی بزرگ، معمولاً در سرعت بالا با مقاومت هوای بیشتری نسبت به یک خودروی سواری آیرودینامیک روبه‌رو می‌شود.

نکته مهم این است که نیروی مقاومت هوا تقریباً با مجذور سرعت افزایش پیدا می‌کند؛ یعنی اگر سرعت خودرو دو برابر شود، نیروی مقاوم هوا تقریباً چهار برابر خواهد شد. از طرف دیگر، توان موردنیاز برای غلبه بر این نیرو با مکعب سرعت رابطه دارد؛ بنابراین، افزایش سرعت از حدود ۹۰ به ۱۲۰ کیلومتر بر ساعت، می‌تواند توان موردنیاز برای مقابله با مقاومت هوا را به‌طور چشمگیری افزایش دهد. البته این افزایش مربوط به بخش آیرودینامیکی توان مصرفی است و به معنای دو یا سه برابر شدن مصرف کل سوخت خودرو نیست.

برای حفظ سرعت بیشتر، موتور باید توان بالاتری تولید کند. این توان از طریق سوزاندن سوخت بیشتر تأمین می‌شود. در سرعت‌های پایین‌تر، سهم مقاومت هوا از انرژی موردنیاز خودرو محدودتر است، اما در سرعت‌های بزرگراهی و بالاتر، غلبه بر هوا به یکی از اصلی‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی تبدیل می‌شود.

وزارت انرژی آمریکا با استناد به بررسی آزمایشگاهی ۷۴ خودروی سواری و وانت سبک گزارش کرده است که میانگین بازده سوخت این خودروها از سرعت ۸۰ تا حدود ۱۲۹ کیلومتر بر ساعت، نزدیک به ۳۶ درصد کاهش پیدا می‌کند. این نتیجه نشان می‌دهد که افزایش سرعت در بزرگراه‌ها می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر مصرف سوخت داشته باشد؛ هرچند میزان تغییر در هر خودرو به طراحی بدنه، نوع موتور و سیستم انتقال قدرت وابسته است.

مقاومت هوا تنها عامل افزایش مصرف سوخت نیست. در سرعت‌های بالا، دور موتور و نسبت دنده انتخاب‌شده نیز اهمیت پیدا می‌کنند. اگر گیربکس نتواند دنده مناسبی را برای حرکت با سرعت ثابت انتخاب کند، موتور ممکن است با دور بالاتری کار کند و سوخت بیشتری بسوزاند. در خودروهای مجهز به گیربکس اتوماتیک، عملکرد دنده آخر و قفل مبدل گشتاور نیز می‌تواند بر مصرف سوخت در بزرگراه تأثیر بگذارد.

از سوی دیگر، فشار باد نامناسب لاستیک‌ها، بار اضافی و باربند سقفی نیز می‌توانند مصرف سوخت را افزایش دهند. باربندهای بزرگ و غیراستاندارد به دلیل ایجاد مقاومت هوای بیشتر، در سرعت‌های بزرگراهی تأثیر محسوس‌تری دارند.

بهترین راهکار، حرکت با سرعت ثابت و متناسب با شرایط مسیر و محدودیت‌های قانونی است. استفاده از کروز کنترل در جاده‌های هموار، پرهیز از شتاب‌گیری‌های غیرضروری، تنظیم باد لاستیک‌ها طبق توصیه سازنده و برداشتن باربند در زمان عدم نیاز، می‌تواند به کاهش مصرف سوخت کمک کند.

سخن پایانی اینکه افزایش مصرف سوخت با بالا رفتن سرعت، نتیجه مستقیم افزایش مقاومت هوا و توان بیشتری است که موتور برای حفظ حرکت نیاز دارد. به همین دلیل، کاهش سرعت از حدود ۱۲۰ به ۹۰ کیلومتر بر ساعت، در بسیاری از خودروها می‌تواند صرفه‌جویی قابل‌توجهی در مصرف سوخت ایجاد کند؛ بدون آنکه نیازی به تغییر قطعات یا انجام تعمیرات خاص باشد.