إرسال استفسار
الصفحة الرئيسيةNewsكيف يؤثر تصميم وأداء عجلات السيارات على معدل استهلاك الوقود في السيارات؟
كيف يؤثر تصميم وأداء عجلات السيارات على معدل استهلاك الوقود في السيارات؟
21-11-2024
-
تأثير وزن العجلة
- الشرح المبدئي
- يعتبر وزن عجلات السيارة أحد العوامل الرئيسية المؤثرة على الاقتصاد في استهلاك الوقود. فوفقًا لمبادئ الفيزياء، عندما تكون السيارة في حالة حركة، فإنها تحتاج إلى التغلب على مقاومات مختلفة، بما في ذلك المقاومة بالقصور الذاتي الناتجة عن كتلة السيارة نفسها. والعجلات، باعتبارها جزءًا مهمًا من الكتلة غير المعلقة للسيارة، لها تأثير كبير على الكتلة الكلية للسيارة مع تغير وزنها. فعندما يزداد وزن العجلات، تزداد الكتلة غير المعلقة للسيارة، وتحتاج السيارة إلى التغلب على قوى القصور الذاتي الأكبر أثناء التسارع والتباطؤ والقيادة. وهذا يعني أن المحرك يحتاج إلى استهلاك المزيد من الطاقة لدفع السيارة إلى الأمام، مما يؤدي بالتالي إلى زيادة استهلاك الوقود.
- مثال توضيحي
- على سبيل المثال، لنفترض أن العجلات الأصلية لسيارة تزن 10 كيلوغرامات، وأن استهلاك الوقود لكل 100 كيلومتر في ظل ظروف القيادة العادية هو 8 لترات. وإذا تم استبدال العجلات بنموذج يزن 12 كيلوغرامًا، مع بقاء الظروف الأخرى دون تغيير، بسبب زيادة الكتلة الإجمالية للسيارة، فإن السيارة تتطلب من المحرك إخراج المزيد من الطاقة للتغلب على القصور الذاتي المتزايد أثناء القيادة. في هذه الحالة، قد يرتفع استهلاك الوقود لكل 100 كيلومتر لهذه السيارة إلى حوالي 8.2 - 8.3 لترًا. وهذا يوضح أن زيادة وزن العجلة لها تأثير سلبي على الاقتصاد في استهلاك الوقود.
- الشرح المبدئي
-
تأثير مطابقة حجم العجلة والإطار
- تأثير الحجم على مقاومة التدحرج
- سيؤثر وضع المطابقة بين حجم العجلة والإطارات على مقاومة التدحرج للإطارات، وبالتالي يؤثر على الاقتصاد في استهلاك الوقود. بشكل عام، عادة ما تحتاج العجلات الأكبر إلى إقرانها بإطارات ذات نسبة عرض إلى ارتفاع أقل. تشير نسبة العرض إلى الارتفاع إلى الارتفاع إلى النسبة المئوية لارتفاع الإطار إلى عرضه. عندما يزيد حجم العجلة، ينخفض ارتفاع الجدار الجانبي للإطار، وستتغير الخصائص المرنة للإطار. أثناء القيادة، بسبب التغيير في شكل منطقة التلامس مع الأرض وتوزيع الضغط، قد تزداد مقاومة التدحرج للإطارات ذات نسبة العرض إلى الارتفاع المنخفضة. كلما زادت مقاومة التدحرج، زادت المقاومة التي يحتاج المحرك للتغلب عليها عندما تكون السيارة في حالة حركة، وسيزداد استهلاك الوقود.
- تأثير عرض الإطارات
- سيؤثر تغيير حجم العجلة أيضًا على عرض الإطار. تتمتع الإطارات الأعرض بمساحة تماس أكبر مع الأرض. على الرغم من أنها يمكن أن توفر قبضة واستقرارًا أفضل، إلا أنها ستزيد أيضًا من مقاومة التدحرج. وذلك لأن الجزء من الإطار الذي يلامس الأرض سيتشوه أثناء القيادة، وكلما كانت مساحة التلامس أكبر، زاد فقدان الطاقة بسبب التشوه. على سبيل المثال، إذا تم استبدال عجلات سيارة عائلية عادية مجهزة في الأصل بإطارات بعرض 195 مم بعجلات مناسبة لإطارات بعرض 215 مم، في ظل نفس ظروف القيادة، بسبب زيادة عرض الإطار مما يؤدي إلى زيادة مقاومة التدحرج، فقد ينخفض معدل استهلاك الوقود لهذه السيارة بنحو 5% - 8%.
- تأثير الحجم على مقاومة التدحرج
-
تأثير التصميم الديناميكي الهوائي للعجلات
- مبدأ مقاومة الهواء
- عندما تتحرك السيارة، فإنها سوف تتعرض لمقاومة الهواء، وسوف يؤثر تصميم العجلات على الأداء الديناميكي الهوائي للسيارة. وعندما لا يتوافق تصميم العجلات مع مبادئ الديناميكية الهوائية، فإن العجلات سوف تعطل تدفق الهواء حول السيارة أثناء الدوران. وسوف يؤدي هذا الاضطراب في تدفق الهواء إلى زيادة مقاومة الهواء للسيارة. ووفقًا للصيغة الديناميكية الهوائية، فإن مقاومة الهواء تتناسب مع مربع سرعة السيارة وترتبط بعوامل مثل المساحة الأمامية للسيارة. وسوف تتطلب مقاومة الهواء الإضافية التي تسببها العجلات من المحرك إخراج المزيد من الطاقة للحفاظ على سرعة السيارة، مما يؤدي بالتالي إلى زيادة استهلاك الوقود.
- مثال على التصميم الأمثل
- تتبنى بعض عجلات السيارات الحديثة تصميمات انسيابية، مثل وضع أخاديد توجيه خاصة على حافة العجلات أو استخدام تصميمات ذات أضلاع مغلقة. يمكن لهذه التصميمات توجيه تدفق الهواء ليمر عبر العجلات بسلاسة أكبر، وتقليل اضطراب تدفق الهواء، وبالتالي تقليل مقاومة الهواء للسيارة. تظهر التجارب أنه مقارنة بالعجلات التقليدية ذات التصميم البسيط، يمكن للعجلات ذات التصميمات الديناميكية الهوائية المحسنة تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود للسيارة بنحو 3% - 5% عندما تسير السيارة بسرعات عالية (مثل سرعة 100 - 120 كيلومترًا في الساعة).
- مبدأ مقاومة الهواء