Tại sao khí động học lại quan trọng với hoạt động kinh doanh đường bộ

Lực cản khí động học có tác động lớn đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu của xe tải, đặc biệt khi xe di chuyển ở tốc độ vượt quá 50 km/h. Chìa khóa để giảm tác động này và giảm chi phí nhiên liệu của bạn là hiểu cách hoạt động của khí động học xe tải.

Khí động học ảnh hưởng đến hiệu suất nhiên liệu như thế nào?

Khi một chiếc xe tải di chuyển trong không khí, nó gặp phải lực cản khí động học đáng kể – lực tác dụng của không khí. Mặc dù lực cản không khí xảy ra ở bất kỳ tốc độ nào của xe nhưng mối quan hệ của nó với tốc độ không tỷ lệ thuận. Vì vậy, khi tốc độ tăng gấp đôi, lực cản không khí tăng gấp bốn lần. Nếu tốc độ tăng gấp ba lần thì lực cản tăng gấp chín lần, v.v.

Điều này có tác động đáng kể đến hiệu quả sử dụng năng lượng của xe tải hạng nặng, đặc biệt khi nó di chuyển ở tốc độ cao trên đường cao tốc. Trên thực tế, lực cản của không khí có thể chiếm tới 1/3 tổn thất nhiên liệu khi vận hành động cơ diesel đường dài thông thường. Đối với xe tải điện chạy pin, tổn thất năng lượng có thể lên tới 50%. Do đó, tính khí động học của xe tải có một trong những ảnh hưởng trực tiếp lớn nhất đến hiệu quả sử dụng nhiên liệu và sau đó là tác động đến môi trường.

Hiểu luồng không khí của xe tải và cách giảm lực cản khí động học

Để giảm tác động của lực cản không khí, điều quan trọng là phải trì hoãn hoặc giảm thiểu sự phân tách luồng không khí. Đây là khi một lớp luồng không khí tách ra khỏi bề mặt xe tải và trở nên rất hỗn loạn. Nó tách ra càng sớm thì vệt phía sau xe tải càng lớn và do đó lực cản của áp suất càng cao.

Một cách để giảm sự phân tách luồng không khí là bịt kín các khoảng trống ở phía trước xe tải nếu có thể. Đặc biệt, các góc phía trước là khu vực nhạy cảm mà ngay cả những khe hở nhỏ cũng có thể khiến không khí thoát ra, tạo ra tác động đáng kể đến luồng không khí tổng thể.

“Khi luồng không khí đến gần một góc xe tải, hãy tưởng tượng nó giống như một chuyến đi vòng quay trong hội chợ. Bạn cần phải bám chặt để đi trên con đường cong. Luồng không khí cũng vậy, ngoại trừ việc nó không có tay để bám vào bề mặt như chúng ta. Để duy trì sự gắn kết, không khí phải sử dụng áp suất thấp,” Anders Tenstam, Chuyên gia Công nghệ Khí động học, Volvo Trucks, cho biết.

“Khi luồng không khí đến gần một góc xe tải, hãy tưởng tượng nó giống như một chuyến đi vòng quay trong hội chợ. Bạn cần phải bám chặt để đi trên con đường cong. Luồng không khí cũng vậy, ngoại trừ việc nó không có tay để bám vào bề mặt như chúng ta. Để duy trì sự gắn kết, không khí phải sử dụng áp suất thấp,” Anders Tenstam, Chuyên gia Công nghệ Khí động học, Volvo Trucks, cho biết.

Việc lấp đầy những khoảng trống ở phía trước xe tải cũng mở ra những lĩnh vực khác cần cải thiện, chẳng hạn như mở rộng cửa dài hơn để giảm khoảng trống ở ô để chân. Điều này làm trì hoãn việc phân tách dòng chảy vì không khí có bề mặt phẳng để bám vào.

Nguyên tắc tương tự cũng áp dụng cho các tấm chắn bùn giúp giảm khoảng cách phía trên bánh xe. Gương xe tải cũng có thể được cải tiến với những đường cong và lỗ đỉnh nhỏ hơn, đồng thời cam gương thay vì gương thực sẽ làm giảm diện tích phía trước của xe tải dẫn đến lực cản khí động học ít hơn.

“Khi chúng ta nhìn về tương lai, điều cần thiết là xe tải phải tiết kiệm năng lượng nhất có thể và những tiến bộ về khí động học sẽ đóng vai trò quan trọng.” Anders Tenstam Chuyên gia công nghệ Khí động lực học, Volvo Trucks

Tầm quan trọng của việc xác định xe tải của bạn có mui cabin và bộ phận làm lệch bên

Bộ làm lệch hướng mái là thiết bị khí động học quan trọng nhất để giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Nó phụ thuộc vào loại hình hoạt động, nhưng nhiều doanh nghiệp kinh doanh xe tải sẽ được hưởng lợi từ bộ làm lệch hướng trên mái, miễn là nó được lựa chọn và lắp phù hợp với cấu hình rơ-moóc. Đảm bảo chiều cao tối ưu là rất quan trọng – những phát hiện gần đây dựa trên mô phỏng tại Volvo Trucks cho thấy rằng nó có thể tiết kiệm từ 2 đến 6%* nhiên liệu nếu được đặt đúng.

Loại rơ moóc được sử dụng trong hoạt động hàng ngày của bạn cũng sẽ có tác động đến cách hoạt động của các phụ kiện khí động học và lượng nhiên liệu hoặc năng lượng bạn có thể tiết kiệm. Ví dụ: khi kết hợp, các mô phỏng cho thấy bộ điều hướng trên mái cabin và bộ điều hướng bên trong cabin có thể giảm mức tiêu thụ nhiên liệu từ 4 đến 5%* khi vận hành đường dài thông thường.

Đối với hoạt động với các loại cấu hình rơ-moóc khác nhau, lượng nhiên liệu bạn có thể tiết kiệm sẽ khác nhau, nhưng mui cabin và các tấm chắn bên vẫn sẽ có tác động tích cực. Điều này là do khi luồng không khí thoát ra từ phía sau cabin, nó sẽ bị hút vào khe hở giữa cabin và hàng hóa, tạo ra lực cản không khí đáng kể. Để che chắn tải trọng phi khí động học khỏi kiểu không khí này, cần phải có các bộ phận làm lệch hướng bên và mái nhà được định vị chính xác.

Tương lai của khí động học xe tải

Những tiến bộ trong mô phỏng ảo đã mở ra những khả năng mới để hình dung và phân tích hành vi luồng không khí và khí động học của xe tải. Các thông số mô phỏng có thể dễ dàng được điều chỉnh và chạy đi chạy lại trong khoảng thời gian ngắn. Điều này đã đẩy nhanh quá trình xác minh và thời gian đưa các cải tiến khí động học ra thị trường.

“Đây là một lĩnh vực có tốc độ phát triển nhanh và ngày càng phát triển. Giờ đây, bạn có thể đi sâu vào bất kỳ chi tiết nào bạn muốn trên xe tải để có kiến thức về luồng không khí và nâng cao hiệu suất khí động học,” Mattias Hejdesten, Chuyên gia Kỹ thuật Khí động lực học, Volvo Trucks cho biết.

Bản cập nhật gần đây về luật về trọng lượng và kích thước của EU đối với xe tải, loại bỏ giới hạn tổng chiều dài là 16,5 mét, cũng mang lại nhiều tự do hơn khi tối ưu hóa hình dạng khí động học ở bên ngoài xe tải.

Mattias Hejdesten cho biết: “Tất cả những điều này đã thay đổi cách các nhà sản xuất xe tải làm việc với khí động học và các doanh nghiệp xe tải có thể mong đợi sẽ thấy nhiều thay đổi về thiết kế hơn trong tương lai”.

Hơn nữa, khí động học không còn chỉ là giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Đó là về việc tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, bất kể xe tải đang chạy bằng loại nhiên liệu nào, để giảm tác động đến môi trường.

Khí động học nâng cao đặc biệt quan trọng đối với xe tải chạy pin, vốn có ít năng lượng hơn. Do đó, việc đưa ra những lựa chọn đúng đắn về phụ kiện và xem xét thiết kế khí động học khi chỉ định xe tải của bạn với nhà cung cấp là một trong những cách quan trọng nhất để tối ưu hóa các tuyến đường và tăng phạm vi hoạt động.

Anders Tenstam cho biết: “Khi chúng ta nhìn về tương lai, điều cần thiết là xe tải phải tiết kiệm năng lượng nhất có thể và những tiến bộ về khí động học sẽ đóng vai trò quan trọng”.

“Khi luồng không khí đến gần một góc xe tải, hãy tưởng tượng nó giống như một chuyến đi vòng quay trong hội chợ. Bạn cần phải bám chặt để đi trên con đường cong. Luồng không khí cũng vậy, ngoại trừ nó không có tay để bám vào bề mặt như chúng ta.” Anders Tenstam Chuyên gia công nghệ Khí động lực học, Volvo Trucks

6 cách cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu bằng cách tối ưu hóa khí động học xe tải

1. Đảm bảo bộ làm lệch mái ở độ cao chính xác cho cấu hình xe moóc.
2. Hãy cân nhắc việc bổ sung các bộ phận làm lệch hướng bên trong cabin để giảm lực cản khí động học.
3. Nếu có thể, hãy điều chỉnh bộ phận làm lệch mái cho phù hợp với tải trọng bạn đang mang.
4. Khi lực cản khí động học tăng theo tốc độ, hãy cân nhắc việc giảm tốc độ trung bình của xe tải nếu có thể.
5. Hãy xem xét các phụ kiện khí động học khác có thể giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu, chẳng hạn như tấm cản va, khung gầm và tấm chắn bùn.
6. Tránh các phụ kiện xe tải, chẳng hạn như thanh bò, còi hơi và đèn phụ vì những thứ này sẽ làm tăng lực cản khí động học.

*Dựa trên hoạt động sử dụng động cơ diesel đường dài điển hình và cấu hình xe moóc tiêu chuẩn cũng như các nghiên cứu và mô phỏng ảo mở rộng do Volvo Trucks thực hiện. Mức tiết kiệm nhiên liệu thực tế có thể khác nhau tùy thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như tốc độ lái xe, việc sử dụng hệ thống kiểm soát hành trình, thông số kỹ thuật của xe, tải trọng xe, địa hình thực tế, kinh nghiệm lái xe của người lái, bảo dưỡng xe và điều kiện thời tiết.