一升油最多可以跑多少公里？你可能都不相信这个数量级

人们为了让加了油的车跑更多路程

到底可以多努力？

停车熄火的玄学

以前手动档车盛行的时候，遇到堵车或是等红绿灯，很常看到老司机一顿操作然后将车熄火在路中间——为了省油。

确实， 汽车 在怠速（发动机空转）时的汽油消耗量因车而异，但是最多可以达到每怠速10分钟消耗0.1到0.4升汽油。同时，如果 汽车 怠速10秒以上，那么将 汽车 熄火再点燃能节省更多的燃油。[1][2]所以， 如果停车时间够长，而且你对熄火再点火这一套动作并不陌生的话，就值得将发动机熄火 。

开手动档的我 | giphy .com

开车不左转的神逻辑

在城里开车，如果碰到“怎么转弯”这种小问题，当然是怎么方便怎么来了。但是常年在路上跑的老司机们却不这么认为。

某全球快递巨头早在几年前就规定， 为了节省时间和燃油，自家的货车全都不许左转 （？？？）。不左转不是就更加绕圈圈还费油了吗？但人家的数据表示：“不左转”的政策让货车每年多送了超过30万件货物。

密歇根州也有规定，等灯的时候都要左转，也被称为Michigan Left | 360.here .com

这是因为世界上大多数国家都是左舵，货车在红绿灯左转时会在车道上长时间等待，不但增加油耗，而且由于增加了和他车交汇的次数，车祸的几率也大幅提升。通过判断路况和不左转的时机，二级省油成就立即get。

用最少的油跑最远的路

总共分几步？

不论是停车计时熄火还是永不左转，放在现实生活中还是有些夸张。但是我们知道，效率=有用功率/驱动功率，要想让开车的效率最大化，除了减少分母（用油）以外，其实大可以从分子上下功夫。

壳牌每年都在举办一个能源创新比赛—— 壳牌 汽车 环保马拉松（Shell Eco-marathon，下文用SEM代替） ，号召一众大中学生团队们挑战极限，挑战用一单位燃料究竟能够跑多远。也不卖关子了，直接报个数字——说出来你可能不信，在SEM的欧洲赛场上， 1升油可以跑3000多公里 。 虽然做到1升油跑如此远的方式五花八门，但有几项参赛窍门一定是万变不离其宗的。

壳牌 汽车 环保马拉松开幕仪式 | 壳牌

车身设计 - 流线型减低风阻

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不难理解，在买车时，大家都会倾向于买那些看起来 更顺滑，流线型更好 的车型。虽然这样的车看起来拉风，但更多的是因为流线型更好的车风阻系数更小， 汽车 受空气阻力影响也更小，自然更省油。所以在SEM的车型设计环节，减小 汽车 的风阻系数是首先考虑的因素。

等重量胡萝卜小车和马铃薯小车同时从斜坡上滑下

我们给相等重量的胡萝卜和土豆安上轮子，从相同高度和坡度的小坡上滑下，胡萝卜微微先抵达终点。 梭形的胡萝卜和椭圆形的土豆相比，胡萝卜的风阻系数更小 ，相信设计飞机的大佬也明白这个道理，所以飞机都没有土豆形的。同样，在SEM中，大多数的车身也都被设计成了梭形或水滴形，仅仅是这样一个形状的变化，就 能让风阻系数降低10%乃至更低 。

不同外形 汽车 的风阻系数 | researchgate .com

不仅是形状， 汽车 行驶时还会受到来自地面的滚动阻力，这与车身重量密不可分。大部分车为了追求省油，会尽量减轻底盘、发动机、车身甚至司机的重量。就车身来说，学生们会巧妙地选择造车材料来减轻重量，甚至有用纸糊车这样的硬核操作；也会使用预浸布烘烤和3D打印，或是打造全碳纤维车身，总之将整车重量尽量控制在45kg以下。

减轻重量的效果是立竿见影的，比如我们对比了鸡蛋在新鲜状态下与被掏空以后， 处于同样风力下的移动情况，“空壳车”明显走的更轻松 。

新鲜鸡蛋车（上）和空鸡蛋车（下）在同样风力作用下的运动情况

车内构造－高燃烧效率

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所以对于SEM的赛车来说，设计师往往会尽量同步减轻一些内部构造的重量，比如发动机。但是发动机作为车的“心脏”，更重要的还是起到供能作用。

燃油车的发动机的做功过程可以简单地总结为——油气在发动机气缸里混合，气缸被压缩到一定体积后被点燃，产生动力。我们用了两个大小不同的气球分别代表低压缩比（大气球）和高压缩比（小气球）的气缸，向其中加入等量泡沫小球来模拟燃料。 等量的燃料条件下，气球越大，燃料密度越低，空气燃烧不充分，也就是燃烧效率低 。 因此高压缩比的发动机在SEM中广受欢迎，大家都致力于把每一滴燃料都有效地用在多开1km的目标上。

模拟低压缩比环境，燃烧效率低

模拟高压缩比环境，燃烧效率高

同时，车上变速器的换档元件也可以被去除，只剩下一个传动比仅为一的发动机，可以直接将动力传送给后轮；润滑油在这样的位置就非常关键，因为 好的润滑油可以使其传动效率将得到大幅度提升 。我们在实验室找了一堆老旧的轴承，用它们做了一只风车。

都是实验室角落里扒来的旧轴承

光看油都觉得顺滑

在给轴承添加润滑油的前后，风车的转动速度明显有区别 。 （为了让风车转速更慢、对比效果明显，我们将风车放在了离风扇约2m处）

轴承润滑前

轴承润滑后

车内程序

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而且还有专门的智能交互系统，通过各种可扩展性程序，可以更好地辅助“躺平了”的车手驾驶，还能实时储存行驶数据，方便团队分析比赛结果。

不仅要赢，而且要躺赢 | 壳牌

驾驶策略

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相比现实生活中的 汽车 ，SEM参赛车辆的零部件都进行了专门的设计和调整，即使是大油门后的空档滑行也不会带来过高的油耗，或对零部件造成损伤，所以像空档滑行这种平时不能玩的骚操作在SEM中也将成为惯常。

滑到最后的才是王者 | re dd it .com

因此，在SEM上我们将会看到一个比较有意思的地方：大多数小车在比赛刚开始会使劲加速，达到高速时就会熄火并滑行一段距离，等到速度慢慢降下来后，再次点火加速。滑行期间驾驶员就安安静静地调整心态，观察路况并见机调整驾驶策略即可。

什么样的老司机

会热衷于这场疯狂的能源 游戏 ？

要想获得好成绩，参赛团队必须每年都不断精进自己的设计。这要追溯到1939年一群壳牌的工程师的一个玩笑，他们打赌看谁能让 汽车 更省油， 当时胜出的那位工程师勉强实现了21 km/L的成绩 ，虽然放到现在也就普通的家用车水平，但在当时却是难上加难。

而正是这样一个简单的玩笑，却慢慢演变为一场更有组织性的赛事——鼓励年轻人持续进行能源 科技 创新，让大学生通过造车来“用最少的能源跑最远的路”，争当最优秀、会开车的“好司机”。 到了 198 5年，世界上有了第一场SEM比赛。

198 5年获胜原型车合影，当年原型车所创下的最佳纪录为680 km/L | 壳牌

在今年，刚刚结束了欧洲站的SEM，将于 8月25日-28日 抵达 北京金港国际赛车场 ，来自 17所高校的22支车队 会在此一决高下。选手在报名比赛的时候会被分成原型车和城市概念车两组，每组下都能选择不同的能源类型：内燃机（汽油、乙醇、柴油）、电动。竞争有多激烈，让我们稍微回顾一下2018年的最佳战绩来感受一下：泰国的一支队伍打造出仅用1升乙醇就能跑2341.1公里的原型车，这 相当于从北京直接冲到广州市中心还能顺便去趟大梅沙 。

2018年乙醇组夺冠的泰国车队 | 壳牌

从 198 5年第一届SEM在法国正式启动，到2019年SEM首次来到北京，每一次比赛，都会有许多燃油高效的创新技术让人眼前一亮，背后与青年学生们积极的参赛热情密不可分。或是车身设计、或是动力系统、或是中控系统，通过举办SEM，极限挑战下产生的设计方案也给这群未来的 汽车 工程师们以启发和灵感。

世界主要能源消耗量 | University of Utah

参考文献

[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, 198 3(1), 91-98.

分类: 外语/出国

问题描述:

SEM的原理是什么？

解析:

(SEM)扫描电子显微镜的设计思想和工作原理，早在1935年便已被提出来了。1942年，英国首先制成一台实验室用的扫描电镜，但由于成像的分辨率很差，照相时间太长，所以实用价值不大。经过各国科学工作者的努力，尤其是随着电子工业技术水平的不断发展，到

1956年开始生产商品扫描电镜。近数十年来，扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中，促进了各有关学科的发展。

一．扫描电镜的特点

和光学显微镜及透射电镜相比，扫描电镜具有以下特点：

(一) 能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。

(二) 样品制备过程简单，不用切成薄片。

(三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。

(四) 景深大，图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。

(五) 图象的放大范围广，分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。

(六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。

(七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。

二．扫描电镜的结构和工作原理

(一) 结构

1．镜筒

镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。

2．电子信号的收集与处理系统

在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至

几十nm的区域，其产生率主要取决于样品的形貌和成分。通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。检测二次电子的检测器(图15(2)的探头是一个闪烁体，当电子打到闪烁体上时，1就在其中产生光，这种光被光导管传送到光电倍增管，光信号即被转变成电流信号，再经前置放大及视频放大，电流信号转变成电压信号，最后被送到显像管的栅极。

3．电子信号的显示与记录系统

扫描电镜的图象显示在阴极射线管(显像管)上，并由照相机拍照记录。显像管有两个，一个用来观察，分辨率较低，是长余辉的管子；另一个用来照相记录，分辨率较高，是短余辉的管子。

4．真空系统及电源系统

扫描电镜的真空系统由机械泵与油扩散泵组成，其作用是使镜筒内达到 10(4～10(5托的真空度。电源系统供给各部件所需的特定的电源。

(二) 工作原理

从电子枪阴极发出的直径20(m～30(m的电子束，受到阴阳极之间加速电压的作用，射向镜筒，经过聚光镜及物镜的会聚作用，缩小成直径约几毫微米的电子探针。在物镜上部的扫描线圈的作用下，电子探针在样品表面作光栅状扫描并且激发出多种电子信号。这些电子信号被相应的检测器检测，经过放大、转换，变成电压信号，最后被送到显像管的栅极上并且调制显像管的亮度。显像管中的电子束在荧光屏上也作光栅状扫描，并且这种扫描运动与样品表面的电子束的扫描运动严格同步，这样即获得衬度与所接收信号强度相对应的扫描电子像，这种图象反映了样品表面的形貌特征。第二节 扫描电镜生物样品制备技术大多数生物样品都含有水分，而且比较柔软，因此，在进行扫描电镜观察前，要对样品作相应的处理。扫描电镜样品制备的主要要求是：尽可能使样品的表面结构保存好，没

有变形和污染，样品干燥并且有良好导电性能。

[Last edit by SeanWen]

空气过滤器的预防性维护并不夸张。在进气与燃油混合之前，空气滤清器的作用是过滤掉灰尘、碳、部分水蒸气等杂质。以确保干净的空气进入气缸。那么汽车空气滤清器的检查就可以避免很多隐患。你知道为什么吗？

大气中含有三种密度不同的基本颗粒污染物，即灰尘、残渣和碳颗粒。在开放的高速公路上，灰尘含量低于农村地区和建筑地区。在粉尘浓度较高的地区，如建筑工地、沙尘暴地区，空气过滤器的检查和更换频率较高。另一方面，由于汽车尾气排放集中，高速公路和人流密集区空气中的碳含量明显偏高。对于过滤器的检查，我们应该仔细检查褶皱的内部深度。有时过滤器的外面看起来很干净，但里面已经很脏了，所以必须立即更换。

当我们更换它时，我们发现价格变化很大，从5元到50元不等。有些会脱落。最重要的是，油网的螺栓孔要相当规则，螺丝要有三圈以上。别看密封圈，BOM密封圈100%无油。它是由特殊的宝拉茶制成的。凡士林通常用于在离开SEM毛刺工厂之前进行保护。泄漏的劣质油很容易得到。首先，注意检查时间，检查发动机何时静止。因为发动机运转时油位的测量会不准确。

正确的时间是发动机关闭后静置2-3分钟，然后检查油尺。停止卖车。如今，汽车的价格竞争非常激烈。所有制造商都压低价格以获得市场竞争力。尤其是在北京、天津等一线城市的X店，新车的价格基本上是国内最低的，必然会变质、失败。电话的维护包括通过提前检查和及时升级部件来降低由于部件故障而导致车辆突然故障的概率。

安装机油滤清器可以有效保护内燃机。滤油器在使用过程中可以防止一些杂质进入和污染机油，同时还可以防止附件的磨损和贬值程度以及油路堵塞。可见，滤油器能有效提高机油的使用效果，延长机械设备的使用寿命。一般更换机油滤清器和机油的周期在5000公里左右(视路况和车型而定)。

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