2.8.2 การคำนวณการประหยัดเชื้อเพลิงของยานยนต์
การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงสามารถคำนวณออกมาได้โดยการหาโหลดกำลังงาน และความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะของเครื่องยนต์ กำลังงานขาออกของเครื่องยนต์มักจะมีค่าเท่ากับ การต้านกำลังงานของยานยนต์นั้น ตามสมการด้านล่าง
Pe =V/ht (Ff + Fw + Fg + Mvddv/dt) (2.60)
สมการที่ 2.60 สามรถเขียนใหม่ได้ดังนี้
Pe =V/1000ht (Mvgfr cosa + ½raCDAfV2 + Mvg sina + Mvddv/dt) (kW) (2.61)
ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ สัมพันธ์กันกับความเร็วของยานยนต์ และอัตราทดเกียร์ ซึ่งสามารถอธิบายเป็นสมการได้ดังนี้
N = (30Vig i0)/(prd) (2.62)
หลังจากได้คำนวณกำลังงาน และรอบของเครื่องยนต์ จากสมการ 2.60 และ 2.61 ค่าของความสิ้นเปลืองจำเพาะ ge สามารถหาในกราฟของการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดังแสดงในรูปด้านล่าง
กราฟตัวอย่างการประหยัดเชื้อเพลิง (ซ้ำ)
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
อัตราเวลาของการเผาผลาญเชื้อเพลิงสามารถคำนวณได้จากสมการด้านล่าง
Qfr = (Pe.ge)/(1000gf) (2.63)
กำหนดให้ ge = ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะของเครื่องยนต์ (g/kWh)
gf = ความหนาแน่นของเชื้อเพลิง (kg/l)
ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยรวมก็อยู่ในระยะทาง (S) ที่ยานยนต์เคลื่อนที่ทั้งหมด ที่ความเร็วในการขับขี่ (V) คงที่ ซึ่งหาได้จากสมการด้านล่าง
Qs = (Pe.ge)/(1000gf)´ 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 Dti
รูปสมการที่ 2.65
กำหนดให้ Pei = กำลังงานเฉลี่ยของเครื่องยนต์ในขณะช่วงเวลาทำงาน (kW)
gei = ความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเฉลี่ยของเครื่องยนต์ ในช่วงเวลาทำงาน (g/kWh)
Dti = ช่วงเวลาขณะทำงาน (hr)
การคำนวณนี้สามารถใช้วิธีการเชิงตัวเลข คำนวณโดยใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยคำนวณได้
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“พายุ ไม่ว่ามันจะรุนแรงแค่ไหน
แต่สุดท้าย ก็ต้องสงบ
เปรียบดัง
ปัญหาที่เราต้องประสบพบเจอ
ไม่นานก็จบ และผ่านพ้นไป”