Ted talk · Section 2

你踩油门时发生的事情

2015 年，两名男子驾驶着一辆大众汽车横穿美国大陆，只用了 100 多加仑的燃料。

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2015 年，两名男子驾驶着一辆大众汽车横穿美国大陆，
只用了 100 多加仑的燃料。
他们的 81 英里/加仑的性能是该车预计燃油额定值的两倍，
并创下了柴油车最低耗油量记录。
这两位男子自称为超节能车手，
是极限提高汽车燃油效率的技术专家，
比如加速-滑行策略。
在加速过程中，驾驶员缓慢加速，
直至速度略高于预定速度。
然后，他们慢慢松开油门，开始滑行，
直到速度略低，循环往复。
要理解为什么这种策略能节省燃料，
我们首先需要弄清楚汽车引擎盖下到底发生了什么。
非电动汽车靠内燃机驱动，
即 ICEs。
汽车常被宣传为配备 4 缸、 6 缸或 8 缸发动机，
这指的是汽车的主要组件。
每个气缸内都有一个活塞，
上下移动，
带动一根称为曲轴的杆旋转，
有效地将直线运动转换为旋转运动，
从而驱动车轮。
驱动这些活塞运动的动力就是
给这些发动机命名的原因: 燃烧。
活塞下降时，空气和燃料喷入气缸腔。
随后，随着活塞上升，空气和燃料的混合物被压缩，
在汽油发动机中引入火花，
点燃气体。
在柴油发动机中，仅压缩就会产生小型爆炸。
燃烧立即导致温度和压力升高，
推动活塞向下运动，循环重新开始。
油门踏板控制空气量
和随后释放到腔室的燃料，
燃烧室中的燃料越多，燃烧越猛烈，
从而使曲轴转得更快。
在高速公路上行驶时，内燃机汽车每分钟发出数千次火花，
但爆炸动力驾驶的效率很低，
因为产生的大部分能量都会转化为热量散失。
其实，仅 16% - 25% 用于移动车轮。
这些爆炸也会产生二氧化碳，
而内燃机发动机产生的就占全球碳排放总量的 15%。
加速-滑动可以提高效率，原因有二。
首先，加速过程中加到较高速度时，
与以恒定的低速行驶相比，
发动机的工作效率更高。
其次，现代汽车发动机在减速时，
会关闭燃油喷射或怠速。
也就是说，当汽车滑行时，
车轮由惯性能驱动，而非燃烧驱动，
最终节省燃料。
但即使在它们的巅峰状态，
内燃机超跑也无法与真正的节油冠军相媲美：
电动汽车。
许多电动汽车都采用感应电机，这种电机有两个主要部分：
一个定子和一个转子。
定子是一系列环，环上缠绕着铜线。
通过以可变速率导电，
这些电线造成旋转磁场。
该磁场会给转子带来电流，
使其旋转，并驱动车轮运动。
对于电动汽车，踩下油门
会改变注入定子导线的电流频率，
进而提高转子的旋转速度。
利用电池而不是汽油，
电动汽车能耗的 65%-69%
直接用于移动车轮。
而且，由于电动汽车不会产生爆炸，
引擎盖下方需要的零部件也更少。
典型的内燃机汽车有 2,000 多个活动部件
以帮助控制、冷却和保持燃烧，
而典型电动汽车约有 20 个部件。
电动汽车正在彻底改变超级节油车竞赛规则，
因为司机们争相以最少的千瓦时行驶最远的路程。
而且，这些记录很可能会越来越令人印象深刻，
因为电动汽车电机的设计
允许引入创新节能设备。
例如，多数电动汽车采用再生制动，
通常因摩擦而损失的能量得以保存，
当汽车减速时，电动马达反向运转，
利用车辆动能为电池充电。
一些公司甚至为电动汽车配备了车顶太阳能电池板，
进一步提高其行驶里程。
因为它们不燃烧燃料，电动汽车的尾气排放为零。
这并不是说它们总能做到碳中和，
电动汽车需要定期为电池充电，
这意味着它们的排放状况
等同所接入的电力设施的清洁程度。
因此，随着全球电网继续向可再生能源转变，
电动汽车也越来越环保，
使其成为更具吸引力的高效选择。