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對于開車的人來說，油錢無疑是日常開車最主要的花銷之一。油價的波動，總是牽扯着老司機們的神經。是以，“怎麼開車省油”總是司機們交流時津津樂道的話題。
撰文 | 李詩源
審校 | 王昱
影響開車油耗的因素非常多。例如，減輕車上不必要的載重、避免頻繁加減速的侵略性駕駛行為、長時間停車等待的時候熄火，這些簡單的做法都可以節約油耗。
相比這些瑣碎的因素，隻讨論“開多快最省油”似乎要簡單一些，尤其是在勻速行駛的情況下。那麼有沒有一個所謂的“最适車速”或者最經濟的車速，能夠讓油耗最小呢？
這個問題有一個簡單的回答：不快不慢是最好的，車速太快或者太慢都會增加油耗，油耗和車速之間大緻呈U形關系。不過具體到要開多少時速是最省油的，不同的車會有一定的差别。
不快不慢最好
對于最常見的燃油汽車來說，在發動機内燃燒的油料釋放出的化學能提供了全部的動力來源。通過層層傳動系統之後，能量最終傳遞到車輪上，轉化為車輛行駛的動能。
圖檔來源：現代汽車官網
在行駛過程中，車輛傳動系統内的效率損失、車輪與地面的滾動摩擦力、車輛行駛時的空氣阻力（風阻）等環節都會不斷地消耗能量，這也是為什麼即便在勻速行駛時汽車依然會耗油。如果把複雜的模型簡化，在以速度v勻速行駛、無坡度的情況下，汽車的道路載荷（road load，也就是汽車受到的阻力）可以用一個二次函數來表示：
F對應的便是汽車受到的阻力，同時也是勻速行駛所需要的牽引力。其中，系數A、B、C都是車輛的特征屬性，不同的車之間存在差異。A對應的是車輪的滾動摩擦力、制動系統和車輪軸承的摩擦力，B對應的是車輪的滾動摩擦力和各種泵裝置，而C對應的則是我們最為熟悉的風阻。
很顯然，由于風阻的存在，道路載荷與車速之間存在着二次函數關系，當車速很快時，行駛的阻力就會急劇增大。是以，高速行駛本身是非常耗油的。曾經有研究對15款不同的汽車進行了實驗，發現相比90千米/小時的車速，以120千米/小時行駛時車輛的燃油經濟性（機關體積的油料可以行駛的距離）降低了15%~44%；換句話說，開同樣的路途，120千米比90千米的時速要多花18%~79%的油。美國能源部的建議也指出，高速駕駛會使燃油經濟性降低15%~30%。
反過來，為什麼開得太慢也會更費油呢？這與機械系統的能量傳遞效率有關。實際上，燃油中儲藏的化學能，最終隻有一小部分能夠真正傳遞到車輪上，用于維持汽車行駛的動能。有研究發現，在低速行駛時，發動機、變速箱和離合器的效率都明顯低于中高速行駛，因為檔位（也就是齒比）影響了機械系統的效率。
其中，發動機是效率損失最大的部件，在低速行駛時效率隻有10%左右，而在高速行駛狀态下也不過隻有30%左右。而傳動系統中的變速箱和離合器的效率受檔位的影響更大，尤其是變速箱的效率随着換擋呈現明顯的階梯式變化，在有的車型中，低檔位時的變速箱效率不到50%，而高檔位時效率接近100%。
福特福克斯機械系統的效率（%）随車速（千米/小時）的變化曲線。（圖檔來源：https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/58392）
是以，在低速行駛時，雖然汽車受到的外部阻力小，但是内部效率的降低不僅抵消了這種差異，還導緻油耗飙升。車速增加，阻力略微增大，效率顯著提升，整體的油耗反而會降低，這時汽車就處在經濟速度範圍内。一旦速度太高，風阻就會急劇增加，同時效率達到瓶頸甚至會略微下降，是以油耗也會增加。
開多快最省油？
前面提到，不同的車型最省油的車速并不相同。1988年的一項研究對15款不同的車進行了測試，發現它們的最适車速在28~78千米/小時之間，其中最适車速最低的是1982年産的豐田卡羅拉，最高的則是1982年産的雪佛蘭Citation。大體上看，有10款車的最适車速在40~70千米/小時之間。
更近一些的研究得到的結果也大同小異。2008年，清華大學的一項研究對10輛不同的車進行了測試，發現最适車速在50~70千米/小時之間。這些車涵蓋了一些較為常見的車型，包括大衆桑塔納、捷達、帕薩特等，結果對于普通人來說也比較有參考性。例如，2001年産的大衆捷達的最适車速是65千米/小時。
不過在實際駕駛中，要想把車速總是控制在一個特定的數值幾乎是不可能的。好在當車速相對最适速度在一定範圍内上下浮動時，燃油經濟性的損失并不會很大。1988年的那項研究就發現，平均而言，如果浮動的幅度在8千米/小時以内，那麼燃油經濟性的損失不超過5%；如果浮動的幅度在19千米/小時以内，燃油經濟性損失不超過15%。
本田雅閣（方形）、本田思域（三角形）、福特探險者（菱形）和福特福克斯（圓形）的百公裡油耗量（升）随車速（千米/小時）的變化曲線。（圖檔來源：https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/58392）
2010年的一項研究對本田思域、福特福克斯、本田雅閣和福特探險者進行了模拟，發現在一定的速度區間内，百公裡油耗值可以控制在比最适車速下的油耗高出不到5%——對于福特福克斯，這個區間最窄，是63-70千米/小時；對于本田雅閣，這個區間最寬，為48-63千米/小時。
一般規律
由于不同研究中的車型、測試方法和條件等各種因素都不同，是以這些研究中得到的結果差别也比較大，但總體上看，最适車速大緻上都在四五十到七八十千米/小時的範圍内，和平時在路況暢通的城市主幹道、外環路、二級路等道路行駛的速度差不多。
另外，研究也發現了與最适車速有關的一些普遍規律。例如，大型車的最适車速似乎要高于小型車，使用4缸、6缸和8缸發動機的車，最适車速分别平均為44千米/小時、59千米/小時和68千米/小時；下坡時，坡度每增加1%，最适車速大緻會增加5~10千米/小時。2010年的那項研究則總結出了風阻、功重比和檔位數對油耗量的影響（見下表）。
随相應列的名額增大，表示相應行的名額增大，表示減小。（資料來源：https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/58392）
你可能會覺得前面的許多結果都是零星的資料，看起來既不具有普遍的意義也不容易記憶。建立一個關于油耗和車速之間的純理論模型确實非常困難，但還是有研究通過大量測試進行了近似的估計。在美國橡樹嶺國家實驗室2013年發表的一項研究中，研究人員使用了74款車，在50~80英裡/小時（約80~129千米/小時）的範圍内進行了勻速行駛測試，并建構了幾個模型來拟合車輛的燃油經濟性。
其中，最簡單的一個模型隻用到了2個變量：除了車速之外，還有車輛标稱的MPG值，後者是依照美國環境保護署（EPA）的規定評估的一個燃油效率名額，其數值并不等于車輛真實的燃油效率，而是在一定程度上反映了車輛的燃油效率。這個模型的公式也較為簡單：
等号左邊的MPG就是實際的燃油效率，機關是英裡/加侖；而右邊的X是标稱的MPG，v則是車速，機關是英裡/小時。如果把變量都換成以常用的米制機關來表示，公式就近似變成：
以最新款的豐田卡羅拉為例，它在高速路工況下的标稱MPG是40，代入公式後把變量轉換為以米制機關表示，就得到
也就是說，在研究所考慮的速度範圍内，時速越高，燃油經濟性越差。考慮到研究的時速範圍已經超出了我們前面說的通常的最适範圍，出現這種單調變化的趨勢也是正常的。從公式可以看出，時速每增加1千米，1升油料能行駛的裡程就要減少超過200米；相比80千米/小時的百公裡油耗（3.88升），100千米/小時的百公裡油耗（4.65升）高出了20%，120千米/小時的百公裡油耗（5.81升）則高出了50%。
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假設你生活在一座大城市中，每天的通勤裡程為50千米，按一年250天法定工作日、油價9元/升計算，相比120千米的時速，以80千米的時速駕駛這款豐田卡羅拉，一年能省下将近2200元，足夠買一部性能還不錯的手機。
時間就是金錢？
也許有的讀者會覺得，開得快雖然費油，但是可以節省自己寶貴的時間，而這些時間可以用在打工掙錢上，說不定最後還能抵消多花的油錢，甚至倒賺一筆。美國東南路易斯安那大學的副教授Rhett Allain也料想到了這一點。于是他提出，不妨把油價和個人的收入水準也考慮在内，綜合計算車開多快是最經濟的。
假設從在交通工具上省下的時間可以完全轉化為自己正常工作的收入，那麼駕車通勤的總成本就可以表示為：
換言之，機關通勤距離的總成本為：
其中，Δx是行駛的距離，G是油價，R是機關時間内的收入。推導後可以得出，G和R的比值越大，也就是說油價越高、收入水準越低，最經濟車速就越慢。
Allain教授還提供了簡單的Python代碼，可以友善地計算出最經濟的車速（精确到1千米/小時）。比如，假設油價為9元/升，若時薪為30元，則最經濟車速為90千米/小時；若時薪為60元，最經濟車速會達到107千米/小時；若時薪為150元，最經濟時速會達到128千米/小時。
當然需要強調的是，這樣的模型畢竟是過度簡化的，文中的許多前提假設在現實生活中也并不成立。無論結果如何，最重要的都是遵守交通法規、切勿超速駕駛。如果真的想要省油，不妨改變一些個人的駕駛習慣，或者在可行的情況下，換為乘坐公共交通工具、騎自行車或者步行通勤，抑或是住在離工作地更近的地方。
或者換一份高薪的工作，不用再想這個問題。
參考連結：
https://www.wired.com/story/is-there-an-optimal-driving-speed-that-saves-gas-and-money/
https://www.fueleconomy.gov/feg/driveHabits.jsp
https://doi.org/10.4271/2013-01-1113
https://doi.org/10.1016/0191-2607(88)90036-2
https://doi.org/10.1016/j.trd.2008.09.002
https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/58392
https://www.fueleconomy.gov/feg/Find.do?action=sbs&id=44074
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