2.8.2 การคำนวณการประหยัดเชื้อเพลิงของยานยนต์

      การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงสามารถคำนวณออกมาได้โดยการหาโหลดกำลังงาน และความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะของเครื่องยนต์ กำลังงานขาออกของเครื่องยนต์มักจะมีค่าเท่ากับ การต้านกำลังงานของยานยนต์นั้น ตามสมการด้านล่าง

P_e =V/h_t (F_f + F_w + F_g + M_vddv/dt)                    (2.60)

สมการที่ 2.60 สามรถเขียนใหม่ได้ดังนี้

P_e =V/1000h_t (M_vgf_r cosa + ½r_aC_DA_fV² + M_vg sina + M_vddv/dt) (kW)                  (2.61)

ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ สัมพันธ์กันกับความเร็วของยานยนต์ และอัตราทดเกียร์ ซึ่งสามารถอธิบายเป็นสมการได้ดังนี้

N = (30Vi_g i₀)/(pr_d)                             (2.62)

      หลังจากได้คำนวณกำลังงาน และรอบของเครื่องยนต์ จากสมการ 2.60 และ 2.61 ค่าของความสิ้นเปลืองจำเพาะ g_e สามารถหาในกราฟของการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดังแสดงในรูปด้านล่าง

กราฟตัวอย่างการประหยัดเชื้อเพลิง (ซ้ำ)

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

อัตราเวลาของการเผาผลาญเชื้อเพลิงสามารถคำนวณได้จากสมการด้านล่าง

Q_fr = (P_e.g_e)/(1000g_f)                          (2.63)

กำหนดให้ g_e = ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะของเครื่องยนต์ (g/kWh)

              g_f = ความหนาแน่นของเชื้อเพลิง (kg/l)

ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยรวมก็อยู่ในระยะทาง (S) ที่ยานยนต์เคลื่อนที่ทั้งหมด ที่ความเร็วในการขับขี่ (V) คงที่ ซึ่งหาได้จากสมการด้านล่าง

Q_s = (P_e.g_e)/(1000g_f)´ S/V                    (2.64)

รูปกราฟการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์

      ในรูปด้านบน แสดงให้เห็นถึงตัวอย่างของกราฟการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์ที่ใช้แก๊สโซลีนที่ความเร็วขับขี่คงที่ไปบนพื้นถนนราบ ตัวเลขนี้บ่งชี้ว่าที่ความเร็วสูง การใช้เชื้อเพลิงมีเพิ่มขึ้น เพราะว่ามีความต้านทานทางอากาศพลศาสตร์มากขึ้น

      จากยานยนต์ที่วิ่งเร็วขึ้น ตัวเลขนี้แสดงให้เห็นว่ามีการใช้เกียร์สูงที่ความเร็วสูง (อัตราทดเกียร์น้อย)  การประหยัดพลังงานของยานยนต์สามารถทำได้ โดยการลดความเร็วรอบของเครื่องยนต์ที่ให้ความเร็วของรถยนต์ และอัตราทดเกียร์เพิ่ม

รูปจุดทำงานของเครื่องยนต์

      รูปด้านบน แสดงให้เห็นถึงจุดทำงานของเครื่องยนต์ขณะความเร็วของรถยนต์คงที่ ด้วยการใช้เกียร์สูงและเกียร์ที่รองลงมา บ่งบอกถึงว่าเครื่องยนต์มีประสิทธิภาพการทำงานต่ำที่ใช้ในเกียร์ต่ำกว่าในเกียร์สูง

      นี้คือเหตุผลที่ว่าทำไมการประหยัดเชื้อเพลิงของยานยนต์สามารถปรับปรุงได้ ด้วยการออกแบบระบบการส่งกำลังให้มีจำนวนเกียร์ที่มาก และการส่งกำลังแบบแปรผันต่อเนื่อง

      เป็นสิ่งที่ควรต้องสังเกต เพราะว่าความซับซ้อนของการทำงานของยานยนต์ ในการนำไปใช้ในโลกความเป็นจริง การใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่ความเร็วคงที่ (แสดงในรูปด้านล่าง)

รูปกราฟการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์ (ซ้ำ)

ซึ่งอาจไม่ถูกต้องแน่นอนเสมอไป หมายถึงการบริโภคน้ำมันเชื้อสำหรับยานยนต์ภายใต้สภาพการขับขี่จริง รอบการขับขี่ต่าง ๆ มีการเปลี่ยนไปตามสภาพการขับขี่จริง รอบการขับขี่มักจะแสดงโดยความเร็วของยานยนต์ตลอดเวลาที่ทำการขับขี่สัมพันธ์กันกับ รูปด้านล่าง

รูปกราฟขับขี่ในเมือง

รูปการขับขี่บนทางหลวง

แสดงถึงรถยนต์ที่ขับที่ในเมือง และทางหลวง ตามลำดับ

      การคำนวณการใช้เชื้อเพลิงในแต่ละการขับขี่ ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยรวมสามารถรับการรวมของความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในแต่ละช่วงเวลา Dt_i

รูปสมการที่ 2.65

กำหนดให้   P_ei = กำลังงานเฉลี่ยของเครื่องยนต์ในขณะช่วงเวลาทำงาน (kW)

                 g_ei = ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเฉลี่ยของเครื่องยนต์ ในช่วงเวลาทำงาน (g/kWh)

                Dt_i = ช่วงเวลาขณะทำงาน (hr)

การคำนวณนี้สามารถใช้วิธีการเชิงตัวเลข คำนวณโดยใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยคำนวณได้  

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“พายุ ไม่ว่ามันจะรุนแรงแค่ไหน

แต่สุดท้าย ก็ต้องสงบ

เปรียบดัง

ปัญหาที่เราต้องประสบพบเจอ

ไม่นานก็จบ และผ่านพ้นไป”