根據國際能源署(International Energy Agency, IEA)估算,運輸車輛在行駛過程中,輪胎滾動阻力所需能耗到達總能耗的20%-30%,而每年輪胎滾動阻力所消耗的能量約16億千瓦;若實施輪胎效率標準(歐盟C級)約可改善3%車輛油耗,廣泛使用後,2020年預估每年可節省300億升燃油消耗。

隨著國際原油價格起伏波動,國內的汽柴油終端價格也呈現每周互有漲跌的格局,然而對一般駕駛人來說,當然是希望油資花費愈低愈好。除了買車時,可參考能源局的油耗資料,你知道嗎,買了車之後,還能夠透過輪胎的挑選,再進一步提升油耗表現、減低燃油消耗,而讓這一切成為可能的,就是輪胎產業的節能科技。

滾動阻力是什麼?

普通人看到滾動阻力的字眼,可能會直覺想到是輪胎的摩擦阻力,或許也有人會把滾動阻力和輪胎滾動時發出的熱聯想在一起;不過根據國內外學者研究的結果,輪胎的滾動阻力有90%以上是因為遲滯現象Hysteresis,剩下不到10%則是風阻、輪胎與地面磨擦損失(見註1)。

何謂遲滯現象,用白話文套用在輪胎上解釋,就是輪胎在滾動的過程因為離心力,變形成橢圓形而以非真圓的形狀接觸路面,同時胎內的橡膠分子會由於形變產生摩擦,部分的動能因此轉換成熱能與其他能量形式而被浪費掉。更簡化來說,就是輪胎滾動時候、因變形所損失的能量。這裡要注意的是,滾動過程中產生的熱是「果」,能量損失是「因」,切勿倒果為因。

滾動阻力有90%是因為遲滯現象Hysteresis,用最簡化的語言來說,滾動阻力就是輪胎滾動時、因變形所損失的能量。

先前U-CAR曾經針對歐盟輪胎標籤進行專題報導,而歐盟標籤其中一項指標就是滾動阻力,根據歐盟的規範,C1類輪胎(指一般小客車)的滾動阻力若未達G級要求(12.0 kg/t),是禁止在歐盟市場內販售的,而F級的C1類輪胎在2016年11月之後,歐盟可容許該輪胎於30個月內進行庫存銷售行為,但之後禁止銷售。滾動阻力的測試方式使用ISO 28580規範,於專用的機台上進行測試,測試的結果以公斤/噸(kg/t)的單位顯示,若讀者有興趣,可進一步參考先前的專題報導

節能胎真有這麼神奇?

早在1970年代,歐洲輪胎廠便開始投入滾動阻力的研究與改良,並且陸續推出相關產品;近年來,由於環保意識抬頭、政府能耗法規趨嚴、油價變動等因素,「節能胎」開始出現在主流售後市場Replacement Equipment中,而原廠配胎,則是更早之前就因為更佳油耗的需要,成為各大車廠的主流選擇。

試想,在不更動引擎、車體、電系、底盤、空力套件的前提下,只是更換輪胎的型號,就能減低油耗,讓新車的油耗數字更漂亮,對車廠來說,何樂而不為呢。但,到底節能胎與非節能胎,對於油耗的差異會有多大,我們引述學者的研究結果,若以15吋與16吋的主流規格計算,歐盟滾阻C級的節能胎和非節能胎相比,節能胎可減少17.6%至24.0%的滾動阻力,在時速50公里的節油效益可改善 4.7%至9.4%,時速80公里可改善3.3%至7.0%。換言之,節省下來的燃油差距範圍在3.3%到9.4%之間,差異其實不小!

近來,車廠新車搭配節能胎已經成為新趨勢,原因就在於愈趨嚴格的法規,以及消費者環保意識;而根據學者的實驗,15吋與16吋的節能胎與非節能胎,滾動阻力最高可差距24%、節油效益最高有9.4%。

滾動阻力與安全性

提到輪胎的滾動阻力,就不能不提安全性。

在輪胎研發與製造的領域中,滾動阻力與溼地煞車性能是天秤的兩端,雖然近年來透過膠料科技、製程改善等技術,得以縮短兩者的差距,但這兩項指標依然屬於互斥性質。當然,沒有一條輪胎是完美的,但科技的進展,讓部分廠商已經能夠研發出兼具優秀節能效益、又符合法規(歐盟輪胎標籤)規範溼地煞車性能要求的產品。

基本上,消費者可以透過參考輪胎上的歐盟標籤,得知該輪胎的節能與安全性能,若輪胎本體未標明,歐洲地區進口的輪胎可上網搜尋資訊;若非歐洲地區進口,則可參考製造地或最接近市場的輪胎認證標籤。

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另外,可能有些讀者會以基礎的物理常識,認為降低車輛輪胎的胎寬,也可以達到減低滾動阻力的效果;不過根據學者的研究結果顯示,在實驗室機台測試環境下,以市售30款輪胎,胎寬在175mm至225mm之間,結果顯示,當其他條件不變下,最低滾動阻力並不是落在最窄胎寬,同時若減低輪胎的胎寬,其滾動阻力會上升。

輪胎愈窄滾動阻力愈低? 根據學者實驗所得到的結論:滾動阻力和胎寬沒有絕對關係、最佳滾動阻力可能不會落在最窄胎寬的規格上(指同花紋多規格系列)。

這樣的結果告訴我們兩個重要資訊:滾動阻力和胎寬沒有絕對關係、最佳滾動阻力可能不會落在最窄胎寬的規格上。因此,如果想透過縮小愛車輪胎的規格,來達到省油效果的讀者,可能要再三思。同時,隨意大幅度降低輪胎的胎寬規格,理論上可能會減低車輛輪胎的接地面積,有可能會行車安全造成負面影響。

當然,自己可以透過實驗或統計的方式,分析出適合自己愛車輪胎的規格,不過一昧的縮小胎寬,也會影響輪胎的煞車與接地性能,為了自身的安全,U-CAR不會建議降低輪胎規格。而且,車廠與輪胎廠在原廠胎的開發階段,所耗費的資源、時間、規模、技術,絕非單獨個人所能比擬,由原廠所測試出來的輪胎規格組合,相信已經是符合該車款的最佳選擇。

要節省油錢,除了可以考慮更換節能胎之外,平時也要多留意輪胎狀態,包含外觀、胎壓、花紋等。

最後,在某些新推出的車型中,其建議的胎壓值,會有「ECO」模式,也就是原廠建議的省油胎壓值,如果想提升油耗表現,也可以依照建議值施打胎壓。總結下來,關於輪胎的節能方法,共有:

  1. 1、選用節能胎款,可參考歐盟輪胎標籤,A級為最佳。
  2. 2、如果原廠有建議的ECO胎壓值,可以遵照。
  3. 3、多留意輪胎狀態(外觀、胎壓、花紋),不要隨意大幅變更輪胎規格。

註1: 當輪胎滾動時,輪胎與接地面在行駛中反覆接觸路面,進行屈曲運動,且輪胎的撓度與荷重的關係會呈現非線性的行為,此現象稱之為遲滯現象(Hysteresis)。

參考文獻
《國外輪胎分級標籤實施現況與節能輪胎油耗測試》,廖慶復,2012。
《市售輪胎滾動阻力與濕地抓地力測試研究》,廖慶復,2013。
《市售輪胎滾動阻力、濕地抓地力及行車油耗測試研究》,陳星宇,2013。
《輪胎濕抓地力之研究》,丁元翔,2015。

報導內容、數據、圖片部分取自於上述文獻,特此致謝。

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