In che modo il diametro e la larghezza di un pneumatico influiscono sul risparmio di carburante?

Sui camion 4WD sollevati che utilizzano pneumatici molto più grandi, i proprietari affermano di vedere spesso una riduzione del consumo di carburante. Questo mi porta a chiedermi: in che modo le dimensioni degli pneumatici (in particolare il diametro esterno) influiscono sull'efficienza?

Secondo il mio modo di pensare, una ruota / pneumatico con un diametro esterno maggiore rispetto allo stock comporterebbe un minor numero di giri del motore a una determinata velocità (diciamo 60 mph). Al contrario, l'uso di una ruota / pneumatico con un diametro esterno inferiore rispetto allo stock aumenterebbe gli RPM del motore alla stessa velocità, portando quindi a un maggiore consumo di carburante.

Sono sulla buona strada?

Ha a che fare con la fisica.

Una ruota più grande e più pesante equivale a più inerzia rotante, massa non sospesa e resistenza al rotolamento contro cui il motore deve lavorare durante l'accelerazione.

Più lavoro → più carico → più carburante.

Ripartizione degli effetti

• L'inerzia e la massa rotanti di un pneumatico sono:

  • linearmente proporzionale alla sua larghezza
  • proporzionale al quadrato del suo diametro esterno

• La resistenza al rotolamento aumenta con il peso di un pneumatico.

• Le ruote più grandi aumentano l'area frontale del veicolo, aumentando le forze di resistenza contro le quali il motore deve lavorare. Inoltre, una maggiore altezza da terra causata da un diametro maggiore della ruota aumenta i vortici d'aria sotto l'automobile, causando un coefficiente di resistenza dell'aria più elevato.

Mentre è vero che il diametro esterno influisce sul regime del motore a una determinata velocità (e marcia), l'impatto sul risparmio di carburante è secondario all'impatto del cambiamento di inerzia. Vedere questa domanda sul consumo di carburante specifico per freni BSFC per ulteriori informazioni.