【空気抵抗】最も燃費良く走れる速度は時速なんkm?【転がり抵抗】

2020年6月13日燃費

ガソリン代が高い昨今、燃費の良い車や走り方は運転主にとって気になる所です

車はどのくらいの速度で走るのが最も燃費が良いのか、を紹介します

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車に襲いかかる抵抗は主に2つ

車が走る上で、様々な抵抗が発生します

エンジン内部のピストンが動くことによって発生する抵抗、発電機が回ることによって発生する抵抗など

それらは車を動かす上で避けることができません

そのほかの主に車が走行する時に発生する抵抗は主に2つあります

タイヤの転がり抵抗

タイヤが路面と接触することによって発生する抵抗です

その抵抗は速度にはあまり影響がなく、低速でも高速でも比較的一定の抵抗値となります

空気抵抗

車が走行すると、空気が車に当たり車を押しもどそうとする抵抗が発生します

空気抵抗は速度の二乗に比例し、低速ではほとんどありませんが速度が上がるに連れて指数関数的に増加します

ちなみに空気抵抗の計算式は以下のようになります

(1/2)×Cd×空気密度[kg/m3]×前面投影面積[m2]×走行速度[m/s]2

空気密度が高いほど空気抵抗が高くなるわけですから、冬場に車の燃費が悪いのも納得できます

CdとはConstant Dragの略で、空気の流れを表す空気抵抗係数のことです

よく新車のニュースで、

「この車はcd値が0.25に改善し・・・」なんて話をよく聞きます

このCd値は低ければ低いほど空気抵抗が少ないことになります

車の速度と抵抗の関係

グラフを見てわかる通り、タイヤの転がり抵抗は速度に関係なくほとんど一定値を保っているのに対し、

空気抵抗は時速20km程度から徐々に増え始め、タイヤの転がり抵抗に比べて急激に抵抗が大きくなっていることがわかります

例えば時速80kmから時速100kmまで速度を上げたとします

80kmから100kmなので、速度的には25%早くなっただけですが、空気抵抗は500Nから680Nまで上昇し、約36%抵抗が強くなっています

これが速度の二乗に比例するという意味です

前面投影面積

前方投影面積とは、車を正面から見たときの車の面積のことです

つまり車高が高いほど、全幅が大きいほど前方投影面積は広くなります

前方投影面積が広いほど、風の当たる面積が大きくなり空気抵抗も大きくなります

カタログ燃費には現れない空気抵抗

カタログでよく見かける燃費には、実は空気抵抗が関係ありません

シャシダイナモと呼ばれるローラーに車を乗せて、一定の走行ルールに従ってアクセルブレーキを交互に操作するため、風の影響を受けません

つまり、バンの様な前方投影面積が大きな車でもスポーツカーの様な前方投影面積の小さな車でも、空気抵抗を考慮しない計測になります

仮にこのバンとスポーツカーが計測上、同じ燃費だったとします

そうなると当然、この2台の車はカタログ燃費は同じになります

しかし、例えば高速道路を走行するとバンの方はカタログ燃費から大きく燃費を落とす結果になります

カタログ燃費を計測する時点では空気抵抗を考慮しないためにカタログ燃費と実測燃費の乖離が発生します

何kmが最も燃費が良いのか?

それでは何kmで走行するのが最も燃費が良いのでしょうか?

先ほどの「車の速度と抵抗の関係」グラフを見てみると、速度が低いほど抵抗値が低いために燃費が良さそうです

ただ、あまり速度が低いと今度はエンジンの効率が良くありません

低いギアより高いギアで走った方が消費燃料に対する走行距離が長いからです

つまり、できるだけ高いギア(トップギア)かつ、空気抵抗の少ない時速80km以下の範囲が良いということになります

最近の乗用車であれば時速60km〜時速70kmでトップギアに入る車が多いでしょうから、そういった車は時速80kmが最も燃費の良い速度になります

ただ、古い車などでは3AT、4ATで、時速50kmですでにトップギアに入ってしまう様な車は、もう少し低めの時速50km〜時速60km程度になるかと思います

高速道路では最低速度が時速80kmですから、必然的に時速80kmで走行することが最も燃費良く走れる速度となります

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