人們?yōu)榱俗尲恿擞偷能嚺芨�多路�?/p>

到底可以多努力？

停車熄火的玄學(xué)

以前手動(dòng)檔車盛行的時(shí)候，遇到堵車或是等紅綠燈，很常看到老司機(jī)一頓操作然后將車熄火在路中間——為了省油。

確實(shí)，汽車在怠速（發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)）時(shí)的汽油消耗量因車而異，但是最多可以達(dá)到每怠速10分鐘消耗0.1到0.4升汽油。同時(shí)，如果汽車怠速10秒以上，那么將汽車熄火再點(diǎn)燃能節(jié)省更多的燃油。[1][2]所以，如果停車時(shí)間夠長(zhǎng)，而且你對(duì)熄火再點(diǎn)火這一套動(dòng)作并不陌生的話，就值得將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

開手動(dòng)檔的我 | giphy.com

開車不左轉(zhuǎn)的神邏輯

在城里開車，如果碰到“怎么轉(zhuǎn)彎”這種小問題，當(dāng)然是怎么方便怎么來了。但是常年在路上跑的老司機(jī)們卻不這么認(rèn)為。

某全球快遞巨頭早在幾年前就規(guī)定，為了節(jié)省時(shí)間和燃油，自家的貨車全都不許左轉(zhuǎn)（？？？）。不左轉(zhuǎn)不是就更加繞圈圈還費(fèi)油了嗎？但人家的數(shù)據(jù)表示：“不左轉(zhuǎn)”的政策讓貨車每年多送了超過30萬件貨物。

密歇根州也有規(guī)定，等燈的時(shí)候都要左轉(zhuǎn)，也被稱為Michigan Left | 360.here.com

這是因?yàn)槭澜缟洗蠖鄶?shù)國(guó)家都是左舵，貨車在紅綠燈左轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)在車道上長(zhǎng)時(shí)間等待，不但增加油耗，而且由于增加了和他車交匯的次數(shù)，車禍的幾率也大幅提升。通過判斷路況和不左轉(zhuǎn)的時(shí)機(jī)，二級(jí)省油成就立即get。

用最少的油跑最遠(yuǎn)的路

總共分幾步？

不論是停車計(jì)時(shí)熄火還是永不左轉(zhuǎn)，放在現(xiàn)實(shí)生活中還是有些夸張。但是我們知道，效率=有用功率/驅(qū)動(dòng)功率，要想讓開車的效率最大化，除了減少分母（用油）以外，其實(shí)大可以從分子上下功夫。

殼牌每年都在舉辦一個(gè)能源創(chuàng)新比賽——?dú)づ破�車環(huán)保馬拉松（Shell Eco-marathon，下文用SEM代替），號(hào)召一眾大中學(xué)生團(tuán)隊(duì)們挑戰(zhàn)極限，挑戰(zhàn)用一單位燃料究竟能夠跑多遠(yuǎn)。也不賣關(guān)子了，直接報(bào)個(gè)數(shù)字——說出來你可能不信，在SEM的歐洲賽場(chǎng)上，1升油可以跑3000多公里。雖然做到1升油跑如此遠(yuǎn)的方式五花八門，但有幾項(xiàng)參賽竅門一定是萬變不離其宗的。

殼牌汽車環(huán)保馬拉松開幕儀式 | 殼牌

車身設(shè)計(jì) - 流線型減低風(fēng)阻

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不難理解，在買車時(shí)，大家都會(huì)傾向于買那些看起來更順滑，流線型更好的車型。雖然這樣的車看起來拉風(fēng)，但更多的是因?yàn)榱骶�型更好的車風(fēng)阻系數(shù)更小，汽車受空氣阻力影響也更小，自然更省油。所以在SEM的車型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，減小汽車的風(fēng)阻系數(shù)是首先考慮的因素。

等重量胡蘿卜小車和馬鈴薯小車同時(shí)從斜坡上滑下

我們給相等重量的胡蘿卜和土豆安上輪子，從相同高度和坡度的小坡上滑下，胡蘿卜微微先抵達(dá)終點(diǎn)。梭形的胡蘿卜和橢圓形的土豆相比，胡蘿卜的風(fēng)阻系數(shù)更小，相信設(shè)計(jì)飛機(jī)的大佬也明白這個(gè)道理，所以飛機(jī)都沒有土豆形的。同樣，在SEM中，大多數(shù)的車身也都被設(shè)計(jì)成了梭形或水滴形，僅僅是這樣一個(gè)形狀的變化，就能讓風(fēng)阻系數(shù)降低10%乃至更低。

不同外形汽車的風(fēng)阻系數(shù) | researchgate.com

不僅是形狀，汽車行駛時(shí)還會(huì)受到來自地面的滾動(dòng)阻力，這與車身重量密不可分。大部分車為了追求省油，會(huì)盡量減輕底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、車身甚至司機(jī)的重量。就車身來說，學(xué)生們會(huì)巧妙地選擇造車材料來減輕重量，甚至有用紙糊車這樣的硬核操作；也會(huì)使用預(yù)浸布烘烤和3D打印，或是打造全碳纖維車身，總之將整車重量盡量控制在45kg以下。

減輕重量的效果是立竿見影的，比如我們對(duì)比了雞蛋在新鮮狀態(tài)下與被掏空以后，處于同樣風(fēng)力下的移動(dòng)情況，“空殼車”明顯走的更輕松。

新鮮雞蛋車（上）和空雞蛋車（下）在同樣風(fēng)力作用下的運(yùn)動(dòng)情況

車內(nèi)構(gòu)造－高燃燒效率

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所以對(duì)于SEM的賽車來說，設(shè)計(jì)師往往會(huì)盡量同步減輕一些內(nèi)部構(gòu)造的重量，比如發(fā)動(dòng)機(jī)。但是發(fā)動(dòng)機(jī)作為車的“心臟”，更重要的還是起到供能作用。

燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)的做功過程可以簡(jiǎn)單地總結(jié)為——油氣在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸里混合，氣缸被壓縮到一定體積后被點(diǎn)燃，產(chǎn)生動(dòng)力。我們用了兩個(gè)大小不同的氣球分別代表低壓縮比（大氣球）和高壓縮比（小氣球）的氣缸，向其中加入等量泡沫小球來模擬燃料。等量的燃料條件下，氣球越大，燃料密度越低，空氣燃燒不充分，也就是燃燒效率低。因此高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)在SEM中廣受歡迎，大家都致力于把每一滴燃料都有效地用在多開1km的目標(biāo)上。

模擬低壓縮比環(huán)境，燃燒效率低

模擬高壓縮比環(huán)境，燃燒效率高

同時(shí)，車上變速器的換檔元件也可以被去除，只剩下一個(gè)傳動(dòng)比僅為一的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以直接將動(dòng)力傳送給后輪；潤(rùn)滑油在這樣的位置就非常關(guān)鍵，因?yàn)楹玫臐?rùn)滑油可以使其傳動(dòng)效率將得到大幅度提升。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室找了一堆老舊的軸承，用它們做了一只風(fēng)車。

都是實(shí)驗(yàn)室角落里扒來的舊軸承

光看油都覺得順滑

在給軸承添加潤(rùn)滑油的前后，風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng)速度明顯有區(qū)別。（為了讓風(fēng)車轉(zhuǎn)速更慢、對(duì)比效果明顯，我們將風(fēng)車放在了離風(fēng)扇約2m處）

軸承潤(rùn)滑前

軸承潤(rùn)滑后

車內(nèi)程序

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車雖然又小又輕，但內(nèi)部卻更應(yīng)該五臟俱全以滿足極限的比賽要求，所以設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該關(guān)注小車的軟件、硬件和算法。對(duì)于電動(dòng)車來說，通過設(shè)計(jì)控制模塊以及使用簡(jiǎn)單的輪轂電機(jī)，電動(dòng)車的續(xù)航也可以得到提升。

而且還有專門的智能交互系統(tǒng)，通過各種可擴(kuò)展性程序，可以更好地輔助“躺平了”的車手駕駛，還能實(shí)時(shí)儲(chǔ)存行駛數(shù)據(jù)，方便團(tuán)隊(duì)分析比賽結(jié)果。

不僅要贏，而且要躺贏 | 殼牌

駕駛策略

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相比現(xiàn)實(shí)生活中的汽車，SEM參賽車輛的零部件都進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)和調(diào)整，即使是大油門后的空檔滑行也不會(huì)帶來過高的油耗，或?qū)α悴考�造成損傷，所以像空檔滑行這種平時(shí)不能玩的騷操作在SEM中也將成為慣常。

滑到最后的才是王者 | reddit.com

因此，在SEM上我們將會(huì)看到一個(gè)比較有意思的地方：大多數(shù)小車在比賽剛開始會(huì)使勁加速，達(dá)到高速時(shí)就會(huì)熄火并滑行一段距離，等到速度慢慢降下來后，再次點(diǎn)火加速。滑行期間駕駛員就安安靜靜地調(diào)整心態(tài)，觀察路況并見機(jī)調(diào)整駕駛策略即可。

什么樣的老司機(jī)

會(huì)熱衷于這場(chǎng)瘋狂的能源游戲？

要想獲得好成績(jī)，參賽團(tuán)隊(duì)必須每年都不斷精進(jìn)自己的設(shè)計(jì)。這要追溯到1939年一群殼牌的工程師的一個(gè)玩笑，他們打賭看誰能讓汽車更省油，當(dāng)時(shí)勝出的那位工程師勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)了21 km/L的成績(jī)，雖然放到現(xiàn)在也就普通的家用車水平，但在當(dāng)時(shí)卻是難上加難。

而正是這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的玩笑，卻慢慢演變?yōu)橐粓?chǎng)更有組織性的賽事——鼓勵(lì)年輕人持續(xù)進(jìn)行能源科技創(chuàng)新，讓大學(xué)生通過造車來“用最少的能源跑最遠(yuǎn)的路”，爭(zhēng)當(dāng)最優(yōu)秀、會(huì)開車的“好司機(jī)”。到了1985年，世界上有了第一場(chǎng)SEM比賽。

1985年獲勝原型車合影，當(dāng)年原型車所創(chuàng)下的最佳紀(jì)錄為680 km/L | 殼牌

在今年，剛剛結(jié)束了歐洲站的SEM，將于8月25日-28日抵達(dá)北京金港國(guó)際賽車場(chǎng)，來自17所高校的22支車隊(duì)會(huì)在此一決高下。選手在報(bào)名比賽的時(shí)候會(huì)被分成原型車和城市概念車兩組，每組下都能選擇不同的能源類型：內(nèi)燃機(jī)（汽油、乙醇、柴油）、電動(dòng)。競(jìng)爭(zhēng)有多激烈，讓我們稍微回顧一下2018年的最佳戰(zhàn)績(jī)來感受一下：泰國(guó)的一支隊(duì)伍打造出僅用1升乙醇就能跑2341.1公里的原型車，這相當(dāng)于從北京直接沖到廣州市中心還能順便去趟大梅沙。

2018年乙醇組奪冠的泰國(guó)車隊(duì) | 殼牌

從1985年第一屆SEM在法國(guó)正式啟動(dòng)，到2019年SEM首次來到北京，每一次比賽，都會(huì)有許多燃油高效的創(chuàng)新技術(shù)讓人眼前一亮，背后與青年學(xué)生們積極的參賽熱情密不可分�；蚴擒嚿碓O(shè)計(jì)、或是動(dòng)力系統(tǒng)、或是中控系統(tǒng)，通過舉辦SEM，極限挑戰(zhàn)下產(chǎn)生的設(shè)計(jì)方案也給這群未來的汽車工程師們以啟發(fā)和靈感。

到了2050年，全球能源需求將增長(zhǎng)至現(xiàn)在的2倍，全世界的車輛總數(shù)會(huì)變成現(xiàn)在的3倍，而這樣的壓力，僅靠個(gè)人或單個(gè)組織是沒有辦法有效緩解的。所以從更加廣泛的意義上來說，殼牌每年舉辦SEM這樣的大型比賽，為未來的汽車領(lǐng)域創(chuàng)新者們提供一個(gè)提前與行業(yè)前端連接的平臺(tái)，共同關(guān)注節(jié)能環(huán)保，探討如何滿足不斷增長(zhǎng)的能源需求。殼牌更希望以SEM為契機(jī)，鼓勵(lì)年輕人從不同視角看待能源使用方式，并探索能源創(chuàng)新以應(yīng)對(duì)未來的能源挑戰(zhàn)。

世界主要能源消耗量 | University of Utah

參考文獻(xiàn)

[1] Stodolsky, F., Gaines, L., & Vyas, A. (2000). Analysis of technology options to reduce the fuel consumption of idling trucks (No. ANL/ESD-43). Argonne National Lab., IL (US).

[2] Gaines, L., Vyas, A., & Anderson, J. L. (2006). Estimation of fuel use by idling commercial trucks. Transportation research record, 1983(1), 91-98.