-
Odpor vzduchu rôznych kategórii áut
(malé auto, sedan nižšej strednej triedy, MPV, SUV)
V mojom okolí sa v poslednom čase výrazne obmenil autopark. Stretli sa tu rôzne kategórie vozidiel a ako to už býva, majitelia viedli dišputy ohľadom spotreby paliva. Dať na stôl nejaké tie čísla v jednotkách liter na 100 kilometrov nie je až taký problém. Väčším problémom pri odlišných typoch automobilov je zhodnotiť, či tá ktorá spotreba je vysoká, primeraná alebo nízka. Na to treba pozháňať aj ďalšie parametre vozidiel, ktoré majú na spotrebu paliva zásadný vplyv. Získať hodnoty maximálneho výkonu motorov, hmotnosti áut či rozmeru pneumatík je otázkou chvíle. Horšie je to už s dopátraním sa hodnoty odporu vzduchu, ktorý musí ten ktorý automobil pri svojom pohybe prekonávať. Ak uvažujeme v intenciách tej istej triedy, tak s prižmúrením oboch očí sa dá riadiť hodnotou koeficientu aerodynamického odporu vzduchu, ktorú zvyknú výrobcovia uvádzať medzi technickými parametrami vozidla. No v prípade, ak sa vedú rozbroje naprieč triedami, samotný koeficient odporu vzduchu si môžeme strčiť za klobúk. Tu zásadne vstupuje do hry rozdielna čelná plocha vozidiel. A dopátrať sa k tomuto údaju vo voľne dostupných materiáloch je takmer nemožné. Ak však človek vyvinie nejaké to úsilie navyše, dá sa prekonať aj táto nepríjemná prekážka. V prípade, že vás zaujíma, aký veľký je rozdiel v odpore vzduchu malého auta, auta nižšej strednej triedy, MPV a SUV pri jazde v meste, mimo mesto či na diaľnici, tak verím, že nasledujúce riadky vás zaujmú.
Menoslov nováčikov v mojom okolí, ktorí reprezentujú tú ktorú automobilovú kategóriu-
Škoda Fabia III Combi 1,2 TSI (81 kw)- malé auto
VW Jetta 1,2 TSI EA211 (77 kw)- nižšia stredná trieda
Kia Carens 1,7 CRDi (104 kw) s dvojspojkovou prevodovkou DCT a so siedmimi sedadlami na palube- MPVAby bola podchytená aj veľmi obľúbená trieda SUV, tak pre účely tohto článku k spomenutým autám prikvitol aj nový VW Tiguan. Toľko osoby a obsadenie, teraz štipka teórie.
Pokiaľ nepotrebujeme šibrinkovať s tlakom vzduchu a jeho teplotou (čo ovplyvňuje hustotu vzduchu), tak odpor vzduchu (Ov) vypočítame na základe vzorca-
Ov=0,05.cx.Sx.V2 [N]
Kde:
cx – súčiniteľ odporu vzduchu
Sx [m2] – čelná plocha
Vx [km/h] – náporová rýchlosťZo vzorca je hneď jasné, že odpor vzduchu automobilu stúpa s druhou mocninou rýchlosti, teda kvadraticky. Čiže ak sa zvýši rýchlosť dvojnásobne, stúpne odpor vzduchu štvornásobne, ak sa rýchlosť zvýši trojnásobne, stúpne odpor vzduchu deväťnásobne.
A teraz sa už môžeme pozrieť na zúbky našim triednym hrdinom. Ako sa dopracovať k problematickej čelnej ploche spomínaných vozidiel? Napríklad tak, že sa zoberie obrázok, na ktorom výrobca udáva rozmery auta, tento sa vloží do CAD programu a tu sa upraví, aby kóty na výkrese zodpovedali reálnym rozmerom. Potom už zostáva len obklikať obrys vozidla.
Takto sa brali miery v programe MicroStation. Z obrázkov je zjavné, že hrdinovia sú znázornení v základnom obutí.
Obrysy vozidiel bok po boku-
Keďže Fabia Combi má na Slovensku v štandarde strešné lyžiny, aj tieto boli zarátané do čelnej plochy. Na Kii zaujmú obrovské vonkajšie spätné zrkadlá.
Tabuľka s potrebnými údajmi pre výpočet odporu vzduchu-
Z tabuľky je zjavné, že sa nám tu stretli z hľadiska koeficientu odporu vzduchu veľmi vyrovnaní súperi. Pri Fabii Combi výrobca uvádza v technickej dokumentácii hodnotu cx 0,30-0,31 podľa verzie motora. Pre tieto účely bola použitá horšia hodnota. Čo sa týka čelnej plochy, tak tu sa podľa predpokladov vytvorili dve dvojice. Moletky reprezentujú Kia Carens a VW Tiguan, štíhlou líniou sa pýšia Škoda Fabia a VW Jetta. Prekvapivejší je už fakt, že malá Fabia má oproti VW Jetta čelnú plochu len o málo menšiu. Z porovnania šírky vozidiel bez spätných zrkadiel, ktorý uvádzajú výrobcovia, vyplýva, že Fabia je len o 4,6 cm užšia. (Tento nevýrazný rozdiel čiastočne spôsobujú odstávajúce kľučky dverí fešandy z Mladej Boleslavi.)
Na základe získaných vstupných údajov už nie je žiadny problém vypočítať odpor vzduchu toho ktorého automobilu pri ľubovoľnej rýchlosti. Ako sa mení odpor vzduchu s rastúcou rýchlosťou dokumentuje graf-
Najčastejšie vyskytujúce sa rýchlosti v cestnej premávke sú zosumarizované v tabuľke-
Zreteľa hodné je pomerne výrazné zvýšenie odporu vzduchu pri zvýšení rýchlosti jazdy z 90 na 100 km/h. Rovnako tak stojí za pozornosť zrýchlenie z mimomestskej 90-tky na diaľničnú 130-tku. Odpor vzduchu v tomto prípade vzrastie viac ako dvojnásobne. Tak isto stojí za pozornosť fakt, že Fabia, vďaka o stotinu väčšiemu koeficientu odporu vzduchu, prekonáva o niečo väčší aerodynamický odpor ako o triedu väčšia Jetta. (Ak by sa však uvažovalo s hodnotou cx 0,30, situácia by sa otočila.)
Zaujímavá môže byť nielen realita, ale aj fikcia. Skúsme si predstaviť, že by konštruktéri dokázali odieť Fabiu Combi do aerodynamickejších šiat. A keď už snívať, tak poriadne! Čo by sa stalo, keby Fabia dostala do vienka aerodynamiku v tomto smere špičkového nového BMW 5 s karosériou sedan (cx 0,22)? Odpor vzduchu by sa zmenil nasledovne-
Z tabuľky vidieť, že napríklad pri diaľničnej 130-tke s každým jedným znížením koeficientu odporu vzduchu o stotinu, dochádza k zníženiu odporu vzduchu o cca. 18 N. K poslednému riadku tabuľky by nebolo od veci uviesť, že v tomto prípade sa jedná o číre sci-fi. Fabia Combi sa pri svojej dĺžke nemôže pasovať s aerodynamikou BMW radu 5. A niečo o nedosiahnuteľnosti extrémne nízkeho koeficientu odporu vzduchu cx 0,22 v prípade Fabie Combi hovorí aj fakt, že pokým sa takouto hodnotou pýši BMW 5 sedan, tak BMW 5 Touring (kombi) dosahuje už výrazne horšiu hodnotu cx 0,27.
Pre predstavu o tom aké maximálne hnacie sily na kolesách je schopná Fabia vyvinúť, pridávam aj následný graf. Tieto krivky reprezentujú ideálne hnacie sily, teda nie sú tu obsiahnuté straty v hnacom ústrojenstve. Aký je odpor vzduchu pri maximálnej rýchlosti? 1330 Newtonov. A aká je vtedy k dispozícii ideálna hnacia sila na kolesách na piatom prevodovom stupni? Cca. 1470 Newtonov.
Ako sú na tom reálne automobily s reálnou spotrebou paliva (PP)?
Pre zaujímavosť na záver uvediem aj nejaké tie hodnoty v litroch na 100 kilometrov vychádzajúce z praxe. Konkrétne sa jedná o spotrebu v mimomestskej nediaľničnej prevádzke na dlhšie vzdialenosti. Kým pôvodná firemná Jetta 1,2 TSI (EA111) sa pri snahe o úspornú jazdu dokázala uspokojiť s 5,2 l/100km, tak pofaceliftová Jetta 1,2 TSI (EA211) sa hneď pri svojej prvej ceste z autosalónu v Prešove do Zvolena blysla hodnotou 4,9 l/100km. Len o máličko lepšie je na tom Fabia, ktorá pri bežnej jazde v týchto podmienkach zvyčajne spotrebuje 4,8 l/100km. „Exaktné“ porovnanie dvoch našich aktuálnych firemných áut spravili kolegovia na trase Revúca – Zvolen (110 km). Kia Carens a VW Jetta (EA211) túto trasu absolvovali „normálnym tempom“ svorne za sebou. Kia Carens udávala tón, Jetta ju nasledovala. Avšak tak, aby sa neviezla v aerodynamickom tuneli. Vo Zvolene palubný počítač Kie Carens hlásil spotrebu 4,8 l nafty na 100km, VW Jetta sa hrdila hodnotou 4,9 l benzínu na 100km.
Najdôležitejšie parametre áut vplývajúce na spotrebu paliva zobrazuje tabuľka-
============================================================
Príspevky užívateľa Bertold:
Recenzie na moje.auto.cz:
Škoda Fabia III Combi 1,2 TSI 81 kW (+video 1,2TSI 77kW/ 1,2TSI 81kW/ 1,4TSI 92kW)
Škoda Felicia 1,6 (+Škoda Fabia I Combi 1,4 16V)
Blogy:
Spotreba Fabia III 1,2TSI 81kW- Pal. počítač verzus dotankovanie
Volantovanie- „O desať dve“ verzus „trištvrte na tri“
Škoda Fabia 1,0 TSI 81 kW verzus Seat Ibiza 1,0 TSI 85 kW
Škoda Fabia III 1,2 TSI 81 kW verzus 1,0 TSI 81 kW
2,0 Skyactiv- 88 kW verzus 121 kW
1,0 TSI (85 kW) verzus 2,0 Skyactiv
Vplyv teploty vzduchu na aerodynamický odpor automobilu
Odpor vzduchu rôznych kategórii áut (malé auto, nižšia str. trieda, MPV, SUV)
1,4 TSI (110 kW) verzus 2,0 TDI (110 kW) v Seate Ateca
215/45 R16 verzus 185/60 R15 (+ video)
Svetlomety dnes a zajtra- časť 1 (Svetelné zdroje používané v moderných svetlometoch)
Svetlomety dnes a zajtra- časť 2 (Osvetľovacie funkcie moderných svetlometov)
Lektor úspornej jazdy- aplikácia DriveGreen
Kam až vytáčať motor 1,2 TSI (77 kW- EA 111)?
Dvestotisíc kilometrov so slečnou Jettou
Športový podvozok v podaní Škody Fabia III
Ako to vyzerá, keď si 1.2 TSI podá ruku s DSG?
Výrobcom deklarovaná spotreba paliva verzus reálna spotreba
Odpor vzduchu a teplota 1,4 TSI vs. 2,0 TDI v Atece
Bebo
Delicious
Digg
Bleetbox
13 Responses to Odpor vzduchu rôznych kategórii áut
[1]
1. 4. 2017 v 00:08twistedTSD
Velmi poučné.
[2]
2. 4. 2017 v 20:03Ja Prvni 123
Klobouk dolů… tos fakt spočítal sám nebo jsi to odněkud vytahal?
Ale vlastně tak jako tak obdivuji čas, který jsi tomu věnoval…
[3]
3. 4. 2017 v 07:43kyklop
Parádna práca, nemáš chuť založiť nejaký auto server? 🙂
[4]
3. 4. 2017 v 08:51Bertold
to [3]
Keď vidím čítanosť niektorých mojich príspevkov, tak mám práveže chuť už nikdy nič nepísať. Napríklad blogy-
Svetlomety dnes a zajtra- 499 kliknutí.
Lektor úspornej jazdy- aplikácia DriveGreen- 538 kliknutí
215/45 R16 verzus 185/60 R15 (+ video)- 702 kliknutí
Môj priemerný blog má čítanosť medzi 1200-2200 kliknutí. Ale je aj výnimka.
Dvestotisíc kilometrov so slečnou Jettou- 6678 kliknutí.
Z toho, čo má tá Jetta pod prednou kapotou, je hneď jasné prečo.
Autowebmi hýbu články o štvorokej Octavii, prípadne články o pocitoch za volantom. To je čítané a nie je to problém rýchlo napísať. Ak sa ide na koreň veci, to už si žiada istý čas a odozva je minimálna. Ja som týmito blogmi len chcel skúsiť, či je viac takých ako som ja, čo im chýbajú takéto články. Napríklad, aké odstupňovanie má 7 stupňové DSG. Rozdiel oproti šesťstupňovej prevodovke. Ak potom čítam niektoré „pocitové“ testy áut, tak sa nad nimi dá len pousmiať. Ale je jasné, že veľa nás nie je.
[5]
3. 4. 2017 v 09:37iudex
Dobrá práca, je vidieť, že rozumieš tomu, čo píšeš (čo nie je ani u redaktorov ACZ úplne samozrejmé). Možno by to chcelo porovnanie na výrazne rozdielnejších autách, predsalen na pomery triedy B pomerne veľká Fabia kombi je dosť blízko kompaktu a tomu je relatívne blízko kompaktné SUV. Chcelo by to niečo ako Fabia – Passat – Touareg – Sharan. Ale chápem, že berieš, čo máš k dispozícii a k tomu vieš dať i skúsenosti, nielen teoretické čísla.
Čo sa týka čítanosti, je pochopiteľné, že pomerne odborný článok je náročný na „strávenie“ a veľa ľudí tomu úplne nerozumie (vrátane mňa), keďže technické vzdelanie nemá každý a pre nás s humanitným vzdelaním sú tie vzorce španielska dedina. 😉 A pokiaľ viem, ani redaktori ACZ (Mička, Machala…) nemajú technické vzdelanie, takže sa pri opise technických vecí musia uspokojiť s pocitmi. A také veci sa samozrejme ľahšie čítajú, aj keď potom závery sú často pre subjektivitu spochybniteľné.
Na druhej strane by som nechcel čítať testy, ktoré sú strohým a nezáživným opisom použitej techniky a súborom čísel, to by nebavilo okrem technického geeka nikoho, takže by to chcelo niečo medzi, taký správny mix tvrdých faktov a čísel a subjektívnych pocitov.
[6]
3. 4. 2017 v 10:58webpaja
Skvěle vypracované pojednání (nazvat to článkem je škoda). Rád si počtu! 🙂
Btw: kde vidíš počty kliků?
[7]
3. 4. 2017 v 11:32Bertold
to [6]-
Na sledovanie návštevnosti používam služby Toplist. Treba si na http://WWW.TOPLIST.CZ zaregistrovať stránku. Registrácia jej pridelí ID číslo. Dá sa takto sledovať nielen blog ale aj recenzia. Pri recenzii má na toto ID číslo Auto.cz špeciálne políčko. Pri blogu treba do html kódu blogu, najlepšie na koniec, nakopírovať kód, ktorý ti príde mailom. Mail obsahuje aj link, kde si môžeš pozerať podrobné štatistiky návštevnosti. Ja moje štatistiky nemám ošetrené heslom, preto si ich môže ktokoľvek pozrieť. Len ich musí vedieť nájsť, čo je problém.
Ak na http://WWW.TOPLIST.CZ dáš hľadať reťazec„odpor vzduchu“, tak si môžeš pozrieť ako vyzerá štatistika návštevnosti tohto blogu. Ak dáš hľadať reťazec „Fabia“, tak si môžeš pozrieť ako vyzerá štatistika návštevnosti recenzie.
[8]
3. 4. 2017 v 16:12Redmex
Clanok je super, velmi chvalim poctive spracovanie! Je trochu skoda, ze takyto zabavno-poucny clanok je zjavne zlozity na stravenie pre vacsinu uzivatelov. Na druhej strane, to asi nie je prekvapive k neoblubenosti technickeho vzdelania v poslednych rokoch (aspon v SR).
Len mala polemika k Cx a hodnote 0.22. Niede o ziadnu extremnu hodnotu, dokonca by ju vobec nebolo tazke dosiahnut u auta velkosti Fabie kombi. Jedna Prius nie je o vela vacsi a ma odpor 0.2 po druhe po druhe, historia ukazuje, ze je to len vec snahy / penazi. Svojho casu sa Favorit (original s Cx ~ 0.4, neviem presne) zucastnil na pretekoch v NS. Bol to samozrejme upraveny okruhovy special, ale s vykonom cca 150 koni (mozno dokonca len 140) mal maximalku 250km/h. Vies si dopocitat, aka musela byt hodnota Cx nizka a to islo o kratky hatchback, ktory je z podstaty veci nevhodnejsi. Dosiahnut to u produkcnych aut nie je problem, taky VW X1 ukazuje kam sa da zajst, len to nebude ekonomicky rentabilne a zrejme ani dopyt po takto upravenych autach za vyssiu cenu.
[9]
3. 4. 2017 v 21:14Bertold
[8]
Díky za pochvalu. To tvrdenie, že malé auto veľkosti Fabie Combi nemá nárok dosiahnuť Cx 0,22 bolo myslené s prihliadnutím na požadovanú úžitkovú hodnotu auta. Najmä dostatočný priestor pre hlavy zadných pasažierov. Najaerodynamickejší tvar je kvapka (Cx je len 0,05). Preto Prius nie je štedrý k hlavám zadných pasažierov.
[10]
4. 4. 2017 v 08:39iudex
(8) Presne ako píše Bertold, pri rozmeroch Fabie je nemožné dosiahnuť Cx ako Prius. Na dosiahnutie kvapkovitého dizajnu by auto muselo byť oveľa dlhšie, resp. by malo absolútne nepoužiteľné zadné sedadlá (viď o triedu väčšie TT, kde vzadu položíš akurát tak tašku). Niektoré opatrenia na dosiahnutie nízkeho odporu sú síce technicky realizovateľné, ale ekonomicky v danej cenovej hladine neúnosné (komplet zakrytovaná podlaha), príp. by obmedzovali plnú využiteľnosť auta (otázka chladenia bŕzd a motora pri minimalizácii vetracích otvorov, pričom zatvárateľné lamely á la Mondeo by opäť boli pridrahé).
[11]
4. 4. 2017 v 11:56Redmex
[10] Jasne, cele je to o cene resp. setreni nakladov.
Nesuhlasim vsak s technickou strankou, nie je to nemozne. 0.22 by bolo dost narocne, ale zase Fabia Combi nie je zrovna kratka. Mam hatch s Cx 0.28 a ze by bol zrovna dlhsi alebo trpel miestom vzadu sa povedat neda.
Ono je kopec uprav, ktore su realne lacne. Zaciatok je rovna podlaha, zaktrytovanie kolies. Zadne by slo z casti prekryt uplne, kedze sa nenatacaju (jasne design), predne mozu dostat plnoformatove puklice / disky. Uzsie pneumatiky a deflektor pred kolesa (to zrejme ma). Celna maska s regulaciou odporu (lamely ovladane servom). Vyriesenie vyrenia za autom, zrejme vacsia odtrhova hrana na streche, viac kvapkovity tvar strechy.
Ono uz len rovna podlaha, difuzor vzadu, splitter vpredu a minimalizovanie vyrenia za autom plus presunute spatne zrkadla by urobili obrovsky skok v Cx (od boku tak 0.25) a ako bonus by to auto zacalo slusne jazdit, kedze v rychlosti by stratilo velke mnozstvo vztlaku co si generuje pod sebou. Mozno dokonca by vznikol podtlak 🙂
Nieco o teme viem a neide o take zaraky ako sa automobilky snazia prezentovat, len sa na to kasle, kedze prakticky vsade su nizke povolene rychlosti a meracie cykly vobec neriesia spotrebu vo vyssich rychlostiach.
[12]
5. 4. 2017 v 09:08CommonUser
Zaujimave blogy.
Vratim sa k tym svetlam.
Neplati, ze len zdroj svetla ovplyvnuje celkovy vykon/dojem, ale aj kontrukcia svetlometu. Napr. slabe LED svetla u Lexusu IS, ci opacne slusny vykon halogenu u Avensisu. Skus si dohladat testy na nemeckych strankach.
Ani zivotnost vzdy nesedi, moje ziarovky H11 maju 115 tkm, kolegove xenony padli pri 105 tkm. Takze tak.
[13]
5. 4. 2017 v 09:20Bertold
[12]
Samozrejme, žiadne zovšeobecňujúce tvrdenia či údaje neplatia 100 percentne.