省エネ運転

エネルギー効率の良い運​​転技術は、燃料消費を減らして燃費を最大化したいドライバーによって使用されています。多くのドライバーは燃費を大幅に改善する可能性があります。^[1]タイヤの空気圧を適切に保つ、車両を整備しておく、アイドリングを避けるなどの単純なことで燃費を劇的に改善できます。^[2]加速と減速を慎重に使用し、特に高速の使用を制限すると効率が向上します。このような技術を複数使用する方法は「ハイパーマイリング」と呼ばれます。^[3]

大型車の追突など、違法かつ危険な極端な燃料節約技術に頼ることなく、シンプルな燃料効率化技術で燃料消費量を削減できます。

自動車の燃料エネルギー損失のほとんどは、エンジンの熱力学的損失で発生します。具体的には、平均時速60キロメートル（37マイル）で走行する場合、エネルギーの約33％が排気され、29％がエンジンの冷却に使用され、エンジン摩擦がさらに11％を占めます。残りの21％は、タイヤの転がり摩擦（11％）、空気抵抗（5％）、ブレーキ（5％）に分割されます。^{[6]アイドリング中またはエンジンが}スタンバイ状態のときは走行距離が稼げないため、車が停止したときにエンジンを停止すると効率が向上します。

市街地速度での効率限界の最大95%は車両の構造に固有のものですが、^[6]さまざまな技術がエネルギー効率の高い運転に貢献しています。

空気圧が低いタイヤは摩耗が早くなり、タイヤの変形による転がり抵抗でエネルギーを失います。自動車の場合、4つのタイヤすべての圧力が2psi（0.1バール、10kPa）低下するごとに約1.0％の損失になります。^[7]不適切なホイールアライメントとエンジンオイルの動粘度が高い場合も燃費が低下します。

ドライバーは、輸送質量、つまり車両に積載する人数や貨物、工具、機器の量を最小限に抑えることで、燃費を向上させることができます。ルーフラック、ブラシガード、ウィンドデフレクター（ダウンフォース用で流れの分離強化用でない場合は「スポイラー」）、ランニングボード、プッシュバーなどの不要なアクセサリを取り外し、幅が狭くロープロファイルのタイヤを使用すると、重量、空気抵抗、転がり抵抗が軽減され、燃費が向上します。^[8]一部の車は、重量/コスト/スペースを節約するために、ハーフサイズのスペアタイヤも使用しています。一般的な車両では、重量が55ポンド（25kg）増えるごとに、燃料消費が1％増加します。^[7] ルーフラック（およびアクセサリ）を取り外すと、燃費が最大20％向上します。^[7]車載燃料を低い値（50％～75％）に減らすことも、市街地交通環境での燃料削減に役立ちます（「VW Golf 8オンラインヘルプ」）。）。

効率的な速度を維持することは、燃費効率の重要な要素です。^{[9] [10]}一定の速度で巡航し、トランスミッションを最高ギアにしたとき、最適な効率が期待できます（以下のギアの選択を参照）。最適速度は車両の種類によって異なりますが、通常は時速 35 ～ 50 マイル（56 ～ 80 km/h）の間であると報告されています。たとえば、2004 年式のシボレー インパラは時速 42 マイル（68 km/h）で最適であり、時速 29 ～ 57 マイル（47 ～ 92 km/h）ではその 15% 以内でした。

速度が上がると、風の抵抗が自動車の燃費を低下させる役割が増大します。世界平均速度である時速60kmでは、化石燃料車の空気抵抗によるエネルギー損失は、総エネルギー損失の約5％です。残りは摩擦（33％）、排気（29％）、エンジン冷却（33％）です。^[12]時速60kmを超えると、風の抵抗は速度のほぼ2乗で増加し、高速では支配的な要因になります。^{[11] ：256}

ハイブリッド車は通常、このモデルに依存する閾値速度以下で最高の燃費を実現します。車はバッテリー駆動モードとエンジン駆動モードのいずれかに自動的に切り替わり、バッテリーを再充電します。テスラモデルSなどの電気自動車は、時速39km（24mph）で最大1,080km（670マイル）走行できます。^[13]

道路の容量は速度に影響し、したがって燃費にも影響します。研究によると、道路が混雑しているときは、時速 45 マイル (72 km/h) を少し超える速度で最大の処理能力が得られます。^[14]個々のドライバーは、交通が時速 45 マイル (72 km/h) 以下に低下する道路や時間を避けることで、自分や他のドライバーの燃費を改善できます。地域社会は、速度制限^[15]や、時速 45 マイル (72 km/h) 以下に低下する地点にドライバーが進入するのを防止または阻止するポリシーを採用することで、燃費を改善できます。混雑料金はこの原則に基づいています。混雑時に道路アクセス料金を値上げすることで、車が交通に加わって効率的なレベル以下に速度が低下するのを防ぎます。

研究によれば、義務付けられた速度制限を変更することで、より低い速度制限の遵守に応じて、エネルギー効率を2～18パーセント改善できることが示されています。^[16]

エンジン効率は速度とトルクによって変わります。一定速度で運転する場合、エンジンの動作点を選ぶことはできません。むしろ、選択した速度を維持するために必要な特定の量のパワーがあります。マニュアルトランスミッションでは、ドライバーはパワーバンド上のいくつかのポイントから選択できます。ターボディーゼルの場合、ギアが低すぎると、エンジンは高回転、低トルク領域に移動し、効率が急速に低下するため、最高の効率はより高いギアの近くで達成されます。^[17]ガソリンエンジンでは、スロットル損失のため、ディーゼルよりも効率が急速に低下するのが一般的です。^[18]効率的な速度で巡航すると、エンジンの最大出力よりもはるかに少ない電力が使用されるため、低出力で巡航する場合の最適な動作点は通常、非常に低いエンジン速度、ガソリンエンジンの場合は約 1500 rpm (またはそれよりわずかに低い)、ディーゼルエンジンの場合は 1200 rpm です。これは、高速道路での巡航に非常に高い「オーバードライブ」ギアが役立つことを説明しています。たとえば、小型車が時速 60 マイル (97 km/h) で巡航するには、10～15 馬力 (7.5～11.2 kW) しか必要ありません。この速度では 2500 rpm 程度にギアが調整されている可能性が高いですが、そのエンジンで可能な限り効率的にそのパワーを生成するには、エンジンを約 1500 rpm (ガソリン) または 1200 rpm (ディーゼル) で稼働させる必要があります (実際の数値はエンジンと車両によって異なります)。^[要出典]

燃費は車両によって異なります。加速時の燃費は、一般的に回転数がピークトルク（ブレーキ比燃料消費量^[17]）付近まで上昇するにつれて向上します。しかし、前方に注意を払わずに必要以上に加速すると、ブレーキをかけた後にさらに加速が必要になる場合があります。2001年のある研究では、マニュアル車ではシフトチェンジする前に素早く、しかしスムーズに加速することを推奨しています。^[19]

一般的に、加速とブレーキを最小限に抑えると、燃費が最大になります。したがって、燃費効率を高める戦略は、前方で何が起こるかを予測し、加速とブレーキを最小限に抑え、惰性走行時間を最大化するように運転することです。

ブレーキが必要になるのは、予期しない出来事が原因となる場合があります。速度が速い場合、惰性走行で車両を減速させる時間は短くなります。運動エネルギーが高いため、ブレーキをかける際に失われるエネルギーが多くなります。中速の場合、ドライバーは加速、惰性走行、減速のどれを選択するか選択する時間が多くなり、全体的な燃費効率を最大化できます。

赤信号に近づくと、ドライバーは信号前にアクセルを緩めて「信号のタイミングを計る」ことができます。早めに車を減速させて惰性走行させることで、到着前に信号が青に変わるまでの時間を確保でき、停止によるエネルギーの損失を防ぐことができます。

渋滞のため、ラッシュアワー時の運転は燃料効率が悪く、有毒ガスも多く発生します。^[20]

従来のブレーキは運動エネルギーを熱として消散させ、これは回収不可能である。ハイブリッド車や電気自動車で使用されている回生ブレーキは、ブレーキをかけるたびに車のエネルギーの約50％を回収し、市街地走行のエネルギーコストを約20％削減する。^[11]

加速やブレーキの代わりとなるのが惰性走行、つまり推進力なしで滑走することです。惰性走行では、移動中に車両が常に克服しなければならない空気抵抗と転がり抵抗に対して、蓄積されたエネルギー (運動エネルギーと重力位置エネルギー)が消散します。上り坂で惰性走行する場合、蓄積されたエネルギーも勾配抵抗によって消費されますが、このエネルギーは、後で使用する可能性がある重力位置エネルギーとして蓄えられるため、消散しません。これらの目的に蓄積されたエネルギー (惰性走行による) を使用する方が、摩擦ブレーキで消散するよりも効率的です。

エンジンが作動し、マニュアルトランスミッションがニュートラル、またはクラッチが踏まれた状態で惰性走行している場合でも、エンジンはアイドリングエンジン速度を維持する必要があるため、燃料はいくらか消費されます。

ギアを入れずに惰性走行することは、米国のほとんどの州で法律で禁止されており、特に下り坂では禁止されている。例としては、メイン州改正法典第29-A編第19章第2064条^[21]「運転者は、下り坂を走行しているとき、ギアをニュートラルにして惰性走行してはならない」がある。商用車は下り坂でクラッチを切ってはいけないが、乗用車はトランスミッションをニュートラルにしなければならないという規制が異なる。これらの規制は、運転者が車両を操作する方法を示している。長くて急な下り坂の道路でエンジンを使用しない、またはブレーキを過度に使用すると、ブレーキの過熱による故障の原因となる可能性がある。

アイドリングの代わりにエンジンをオフにすると、燃料を節約できます。信号は予測可能で、信号がいつ青に変わるかを予測できる場合がよくあります。サポートとして、停止中にエンジンを自動的にオフ/オンするスタートストップ システムがあります。一部の信号にはタイマーが付いており、ドライバーがこの戦術を使用するのに役立ちます。

一部のハイブリッド車は、車両が走行中およびトランスミッションが作動中は常にエンジンを作動させておく必要がありますが、車両が停止すると作動して無駄を省く自動停止機能も備えています。これらの車両では、アイドリングにより瞬間燃費効率が 1 ガロンあたり 0 マイルまで大幅に低下し、平均 (または累積) 燃費効率が低下するため、自動停止を最大限に活用することが重要です。

ドライバーは、他の車両の動きやドライバーの現在の状況の突然の変化を予測することで、燃費を改善できます。たとえば、急停止したり、方向指示器を出さずに曲がったりするドライバーは、他のドライバーがパフォーマンスを最大化するための選択肢を減らします。ドライバーは、道路利用者に自分の意図についてできるだけ多くの情報を常に提供することで、他の道路利用者の燃料消費量を削減できます (安全性も向上します)。同様に、信号などの道路の特徴を予測することで、過度のブレーキや加速の必要性を減らすことができます。ドライバーは、周囲の歩行者や動物の行動も予測して、自分たちに関係する状況の進展に適切に対応できるようにする必要があります。

エアコンを使用すると、一定の速度を維持するために最大 5 hp (3.7 kW) の追加電力を生成する必要があります。^[要出典]エアコンシステムは、乗員の必要に応じてオンとオフを切り替えたり、出力を変えたりするため、連続してフルパワーで動作することはめったにありません。エアコンをオフにして窓を下ろすと、このエネルギー損失を防ぐことができますが、抗力が増加するため、コスト削減は一般に予想されるよりも少なくなる可能性があります。^[22]助手席側の暖房システムを使用すると、エンジンの動作温度の上昇が遅くなります。キャブレターを装備した車 (1970 年代以前) のチョークまたは現代の車の燃料噴射コンピューターは、通常の動作温度に達するまで燃料と空気の混合物に燃料を追加し、燃費を低下させます。^[23]

高オクタン価ガソリン燃料を、それを必要としない車両で使用することは、一般的に不必要な出費であると考えられていますが、 ^[24]トヨタは、ノッキングが問題にならない場合でも、オクタン価による効率のわずかな違いを測定しています。 ^[25] 1996年以降に米国で製造されたすべての車両には、OBD-IIオンボード診断装置が装備されており、ほとんどのモデルには、ノッキングが検出されるとタイミングを自動的に調整するノックセンサーが搭載されているため、高オクタン価用に設計されたエンジンで低オクタン価燃料を使用できますが、効率と性能が多少低下します。エンジンが高オクタン価用に設計されている場合、特定の負荷と混合条件下では、高オクタン価燃料の方が効率と性能が高くなります。

電気自動車は100km走行するのに約20kWhのエネルギー（3マイル/kWhに相当）を消費し、化石燃料自動車の約4分の1のエネルギーです。^{[11] : 127}

パルスアンドグライド（PnG）運転戦略は、所定の速度（「パルス」または「バーン」）への加速、その後の惰性走行または低速へのグライド期間で構成され、その時点でバーン-惰性走行シーケンスが繰り返されます。^[26]この運転戦略は、長い間、ドライバーによって燃料を節約するために発見され、経験されており、いくつかの実験でもその燃料節約能力が検証されています。^[27] PnG操作では、エンジンが作動していないときに惰性走行が最も効率的ですが、エンジンをオンにして（ブレーキ、ステアリング、および補機への電力を維持するため）、車両をニュートラルにすると、いくらかの利点が得られます。^[26]現代のガソリン車のほとんどは、ギアを入れた惰性走行（オーバーラン）時に燃料供給を完全に遮断しますが、動いているエンジンは相当な摩擦抵抗を加え、エンジンをドライブトレインから切り離した場合よりも速度が早く低下します。

パルスアンドグライド戦略は、車両追従走行^[26]と自由走行^[28]の両方のシナリオにおいて、最大20%の燃料節約が可能な効率的な制御設計であることが証明されています。PnG戦略では、エンジンとトランスミッションの制御によって燃料節約性能が決まり、最適制御問題（OCP）を解くことで得られます。離散ギア比、強い非線形エンジン燃料特性、およびパルス/グライドモードの異なるダイナミクスにより、OCPはスイッチング非線形混合整数問題です。^{[29] [30]}

一部のハイブリッド車は、パルスアンドグライドを実行するのに適しています。^[31]シリーズパラレルハイブリッド（ハイブリッド車のドライブトレインを参照）では、アクセルを操作するだけで、内燃エンジンと充電システムを停止してグライドを行うことができます。ただし、シミュレーションに基づくと、非ハイブリッド車の方が経済性が向上します。^{[27] [26]}

この制御戦略は車両プラトーンにも使用でき（自動運転車両のプラトーン化は道路輸送の燃料効率を大幅に向上させる可能性がある）、この制御方法は従来の線形二次制御器よりもはるかに優れた性能を発揮します。^[32]

ハイブリッド車の燃焼エンジンの脈動比と滑空比は、消費マップのギア比、バッテリー容量、バッテリーレベル、負荷、加速度、風の抵抗、速度の係数によって決まります。

多くの場合、自動車のエンジンは最大効率のほんの一部でしか動作せず、^[33]結果として燃料効率が低下します（または、同じことですが、燃料消費率（SFC）が高くなります）。^{[34]トルク（またはブレーキ平均有効圧力）と回転数のあらゆる可能な組み合わせに対するSFCを示すチャートは}、ブレーキ比燃料消費マップと呼ばれます。このようなマップを使用すると、回転数、トルクなどのさまざまな組み合わせでのエンジン効率を見つけることができます。^[26]

パルス・アンド・グライドのパルス（加速）段階では、高トルクのため効率が最大に近く、このエネルギーの多くは移動車両の運動エネルギーとして蓄えられる。この効率的に得られた運動エネルギーは、次にグライド段階で転がり抵抗と空気抵抗を克服するために使用される。言い換えれば、効率的な加速とグライドの期間を行き来することで、一定速度で巡航しているときよりも通常は全体的な効率が上がる。コンピュータ計算では、まれに（一定速度で巡航するために必要なトルクが低い低速の場合）燃費が2倍（または3倍）になる可能性があると予測されている。^[27]他の交通を考慮したより現実的なシミュレーションでは、20％の改善がより可能性が高いことが示唆されている。^[26]つまり、現実世界では燃費が2倍や3倍になることはまずない。このような失敗は、信号、一時停止標識、および他の交通への配慮によるもので、これらすべての要因がパルス・アンド・グライド技術を妨害する。しかし、燃費を20％程度改善することはまだ可能である。^{[27] [26] [35]}

ドラフティングまたはスリップストリームとは、小型車両が前方の車両のすぐ後ろを走行（または惰性走行）して風から保護される技術です。多くの管轄区域で違法であるだけでなく、多くの場合危険です。^[36]大型トラックの10フィート後ろに車を走らせた実際のテストでは、風の力（空気抵抗）が90％以上減少し、効率は39％と報告されています。^[37]

燃料節約と衝突防止の間にはトレードオフが生じる場合がある。^[9]

米国では、燃費が最大になる速度は、通常、制限速度以下の時速35～50マイル（56～80km/h）であることが多いが、交通の流れはこれよりも速い場合が多い。車間の速度差により衝突の危険性が高まる。^[9]

ドラフティングは、先行車両との車間距離が3秒未満の場合、衝突の危険性を高めます。^[38]

惰性走行は、燃費を向上させるもう 1 つのテクニックです。ギアをシフトしたり、エンジンを再始動したりすると、加速を伴う回避操作に必要な時間が長くなります。そのため、惰性走行に伴う制御の低下は許容できないリスクであると考える人もいます。

しかし、他の道路利用者や交通信号を予測して効率を最大化することに熟練した運転者は、周囲の状況にもっと注意を払い、結果的に安全になる可能性も高いです。効率的な運転者はブレーキの使用を最小限に抑え、前方に大きな車間距離を残す傾向があります。予期せぬ出来事が発生した場合、そのような運転者は通常、習慣的に強くブレーキをかける運転者よりも大きなブレーキ力を使用できます。

安全性とハイパーマイリングの主な問題は、ブレーキ システムの温度不足です。これは、冬季の古い車両に特に関係します。ディスク ブレーキ システムは、温度が高いほど効率が上がります。高速道路でブレーキが凍結して緊急ブレーキをかけると、停止距離が長くなることから車が片側に引っ張られることまで、さまざまな問題が発生します。

人工知能（AI）と機械学習（ML）モデルは、燃料消費と運転行動の関係に適用されている。運転行動を表し、影響を与える主な要因には、速度、加速度、ギア、道路パラメータ、天候などがある。^[39]

^{ハイパーマイラー[3]}と呼ばれる愛好家は、燃費を向上させ消費量を減らす運転技術を開発し実践しています。ハイパーマイラーは燃費記録を更新しており、例えばプリウスでは1ガロンあたり109マイルを達成しています。非ハイブリッド車でもこれらの技術は有益であり、ホンダアコードでは最大59 mpg _-US（4.0 L/100 km） 、アキュラMDXでは30 mpg _-US（7.8 L/100 km）の燃費を実現しています。^[40]

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