ผ้าใบกันน้ำช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของรถปิกอัพหรือไม่?

ผ้าคลุมกระบะท้ายช่วยปรับปรุงสมรรถนะด้านแอโรไดนามิกส์และลดแรงต้านได้อย่างไร

บทบาทของสัมประสิทธิ์แรงต้านในการประหยัดน้ำมันของรถปิคอัพ

สัมประสิทธิ์แรงต้าน (Cd) ของรถปิคอัพส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง โดยการลดค่า Cd ลง 10% จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงบนทางหลวงประมาณ 5% กระบะท้ายที่เปิดโล่งมักมีค่า Cd อยู่ระหว่าง 0.4–0.6 ซึ่งสูงกว่ารถที่มีโครงสร้างปิดสนิทมาก ซึ่งมีค่า Cd อยู่ในช่วง 0.3 ถึง 0.35

เหตุใดกระบะท้ายที่ไม่มีฝาปิดจึงเพิ่มแรงต้านลม

กระบะท้ายที่ไม่มีการปกคลุมจะทำให้การไหลของอากาศเกิดความปั่นป่วน ส่งผลให้เกิดการหมุนวนของอากาศที่มีแรงดันต่ำภายในกระบะขณะขับด้วยความเร็วบนทางหลวง แรงดันแบบนี้ทำให้แรงต้านแอโรไดนามิกส์เพิ่มขึ้น ส่งผลให้เครื่องยนต์ต้องทำงานหนักขึ้น 12–17% เมื่อเทียบกับกรณีที่มีฝาปิดกระบะ

ผ้าคลุมกระบะท้ายและอิทธิพลต่อพฤติกรรมการไหลของอากาศ

ฝาครอบกระบะแบบแข็งช่วยให้การไหลของอากาศเหนือกระบะรถเรียบเนียนขึ้น ลดการปั่นป่วนของอากาศลง 34–52% จากผลการจำลองด้วยพลศาสตร์ของของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ขณะที่รุ่นเปลือกนิ่มสามารถลดการปั่นป่วนได้ 22–31% ทั้งสองประเภทช่วยส่งเสริมการไหลที่เป็นระเบียบมากขึ้น และลดการเกิดกระแสลมวนที่สิ้นเปลืองพลังงานด้านหลังแค็บ

การวัดปริมาณการปรับปรุงด้านแอโรไดนามิก: การศึกษาด้วย CFD และข้อมูลจากอุโมงค์ลม

ผลการทดสอบล่าสุดจากอุโมงค์ลมแสดงให้เห็น:

*ที่ความเร็วคงที่ 65 ไมล์ต่อชั่วโมง (ตามมาตรฐานการทดสอบ SAE J1252) ผลลัพธ์อาจแตกต่างกันไปตามความยาวของกระบะรถและรูปแบบของแค็บ

การประหยัดน้ำมันในโลกความเป็นจริงเมื่อติดตั้งฝาครอบกระบะ

การเปรียบเทียบอัตราการประหยัดน้ำมันก่อนและหลังการติดตั้งฝาครอบกระบะ

ย้อนกลับไปในปี 1997 SEMA ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับสิ่งนี้และพบว่าการติดตั้งผ้าคลุมกระบะ (tonneau covers) บนรถปิคอัพสามารถลดแรงต้านลมได้ประมาณ 11.8% ส่งผลให้อัตราประหยัดน้ำมันดีขึ้นด้วย โดยผู้ขับขี่จะได้รับเพิ่มขึ้นประมาณ 1.8 ไมล์ต่อแกลลอน (MPG) เมื่อขับบนทางหลวง ทำให้เพิ่มจากเดิมประมาณ 16 เป็น 17.8 MPG อีกครั้งในปี 2007 พวกเขาได้ตรวจสอบเพิ่มเติมและพบผลลัพธ์ที่คล้ายกัน โดยรูปแบบผ้าคลุมต่างๆ ยังคงช่วยลดแรงต้านลมได้อย่างน้อย 6.5% เมื่อมองดูสถานการณ์ในอุตสาหกรรมปัจจุบัน ข้อมูลส่วนใหญ่ชี้ว่าการติดตั้งผ้าคลุมเหล่านี้สามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ระหว่าง 1% ถึง 2% ซึ่งถือเป็นการปรับปรุงที่ค่อนข้างดีสำหรับสิ่งที่ไม่ต้องใช้เงินลงทุนมากนักในตอนแรก

การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงจริงจากการใช้ผ้าคลุมกระบะ

การปรับปรุงด้านแอโรไดนามิกจะเริ่มเห็นผลชัดเจนเมื่อรถบรรทุกวิ่งด้วยความเร็วเกิน 55 ไมล์ต่อชั่วโมงบนทางหลวง เนื่องจากผ้าใบคลุมกระบะช่วยให้อากาศไหลเรียบขึ้นบริเวณกระบะท้ายรถ สำหรับผู้ที่ขับขี่บนทางหลวงประมาณ 10,000 ไมล์ต่อปี การใช้ผ้าใบคลุมเหล่านี้สามารถประหยัดค่าเชื้อเพลิงได้ระหว่าง 150 ถึง 300 ดอลลาร์ต่อปี ซึ่งจำนวนเงินที่ประหยัดได้นี้มักจะครอบคลุมต้นทุนของผ้าใบคลุมคุณภาพปานกลางภายในเวลาประมาณสองถึงสามปี โดยผู้ที่ใช้เวลาส่วนใหญ่ในการขับขี่บนทางด่วนมักได้รับประโยชน์จากการใช้ผ้าใบคลุมเหล่านี้มากกว่าผู้ที่ติดอยู่ในสภาพการจราจรในเมืองตลอดทั้งวันถึงประมาณ 78 เปอร์เซ็นต์

ความแปรปรวนของการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงตามรุ่นและโครงสร้างของรถบรรทุก

รถบรรทุกขนาดเต็มทั่วไปสามารถประหยัดน้ำมันได้มากกว่ารถรุ่นขนาดกลางถึง 40% เนื่องจากพื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่าและการเคลื่อนอากาศที่แตกต่างกัน

การขับขี่บนทางด่วนเทียบกับในเมือง: เมื่อใดที่ฝาครอบกระบะบรรทุกให้ประโยชน์สูงสุด

การประหยัดน้ำมันจากการใช้ฝาครอบกระบะบรรทุกบนทางด่วน

ฝาครอบกระบะบรรทุกจะให้ประสิทธิภาพดีที่สุดในการขับขี่บนทางด่วนอย่างต่อเนื่อง ที่ความเร็วเกิน 55 ไมล์ต่อชั่วโมง กระบะเปิดจะเพิ่มแรงต้านถึง 15–20% (SAE International 2022) โดยการเรียบเรียงการไหลของอากาศ ฝาครอบแบบแข็งสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงบนทางด่วนได้ 5–7% ในรถปิคอัพไซซ์ใหญ่ ตามรายงานการศึกษาด้านพลศาสตร์ของยานพาหนะในปี 2023

เหตุใดฝาครอบกระบะบรรทุกจึงมีผลกระทบจำกัดในสภาพการขับขี่ในเมือง

ในการจราจรในเมืองที่ต้องหยุดและออกตัวบ่อย ซึ่งความเร็วแทบไม่เกิน 45 ไมล์ต่อชั่วโมง แรงต้านทางอากาศคิดเป็นน้อยกว่า 10% ของปริมาณการใช้พลังงานทั้งหมด การเร่งและชะลอความเร็วบ่อยๆ ทำให้การลดแรงต้านมีผลน้อยลง ส่งผลให้การประหยัดน้ำมันเพิ่มขึ้นเพียง 0.5–1.2% เท่านั้นในการขับขี่ในเมือง

เกณฑ์ความเร็วที่เริ่มเห็นประโยชน์ด้านพลศาสตร์อย่างชัดเจน

การประหยัดน้ำมันที่วัดได้จะเริ่มต้นที่ความเร็ว 45–50 ไมล์ต่อชั่วโมง แต่คนขับส่วนใหญ่จะสัมผัสประโยชน์อย่างชัดเจนเมื่อขับเกิน 65 ไมล์ต่อชั่วโมง เนื่องจากแรงต้านเพิ่มขึ้นตามกำลังสามของความเร็ว การเพิ่มความเร็วอีก 10 ไมล์ต่อชั่วโมงหลังจาก 50 ไมล์ต่อชั่วโมง จะทำให้ผลการประหยัดน้ำมันจากฝาปิดกระบะรถเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่า

ฝาปิดกระบะแบบผ้าใบอ่อน (Soft-Shell) กับแบบแข็ง (Hard-Top): อันไหนมีประสิทธิภาพมากกว่ากัน?

สมรรถนะด้านอากาศพลศาสตร์ของฝาปิดกระบะแบบผ้าใบอ่อน (Soft-Shell)

ฝาปิดแบบผ้าใบอ่อนมักทำจากวัสดุเช่นไวนิลหนาพิเศษหรือผ้าแคนวาส และมักเรียบไปกับพื้นที่กระบะรถ การทดสอบในอุโมงค์ลมแสดงให้เห็นว่าสามารถลดแรงต้านได้ประมาณ 5% ถึง 10% ฝาชนิดนี้ไม่เพิ่มน้ำหนักให้กับรถมากนัก แม้ว่าบางครั้งอาจมีการสะบัดที่ความเร็วสูง ซึ่งจะรบกวนรูปแบบการไหลของอากาศ ราคาไม่แพงและติดตั้งง่ายบนรถกระบะส่วนใหญ่ แต่เนื่องจากความยืดหยุ่นของวัสดุ จึงไม่สามารถเทียบสมรรถนะด้านอากาศพลศาสตร์กับฝาปิดที่มีโครงสร้างแข็งแรงและคงทนได้

ข้อดีของฝาปิดแบบแข็ง (Hard-Top) ในการลดสัมประสิทธิ์แรงต้าน

ผ้าคลุมกระบะที่ทำจากอลูมิเนียมหรือไฟเบอร์กลาสสามารถลดแรงต้านลมได้ประมาณ 15% ตามผลการทดสอบด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ พื้นผิวเรียบของหลังคาแข็งชนิดนี้ช่วยให้อากาศไหลผ่านได้อย่างเหมาะสมขณะขับด้วยความเร็วสูง ซึ่งจะป้องกันการเกิดการไหลเวียนของอากาศแบบไม่เป็นระเบียบที่ทำให้สิ้นเปลืองน้ำมัน เช่นเดียวกัน โมเดลส่วนใหญ่มีขอบลาดเอียงและกลไกปิดแบบเรียบที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อปรับปรุงการไหลของอากาศรอบบริเวณกระบะรถบรรทุก ผู้ขับขี่ที่ใช้เวลาบนทางหลวงบ่อยครั้งสังเกตเห็นถึงการปรับปรุงอย่างแท้จริงในอัตราสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงในการเดินทางไกล โดยเฉพาะเมื่อขนส่งสินค้าที่อาจรบกวนการไหลของอากาศโดยธรรมชาติรอบตัวรถ

ประสิทธิภาพของการปิดผนึกและผลกระทบต่อแรงต้านลมในรถปิกอัพ

เมื่อมีช่องว่างระหว่างผ้าใบคลุมรถบรรทุกกับกระบะด้านหลัง ช่องเปิดเหล่านี้จะสร้างรูปแบบการไหลเวียนของอากาศที่เรียกว่า ไวย์ออร์ติซ (vortices) ซึ่งทำให้ความเร็วลดลงโดยเพิ่มแรงต้าน โครงสร้างฝาครอบแบบแข็งส่วนใหญ่มักมาพร้อมกับซีลยางอัดแน่นพิเศษ หรือจอยน์ต์ยาง EPDM ที่เราได้ยินพูดถึงกันบ่อยในช่วงหลัง องค์ประกอบเหล่านี้สามารถลดการรั่วของอากาศผ่านช่องว่างได้ประมาณ 90% ตามผลการทดสอบจากองค์กรต่างๆ เช่น SAE International ในทางกลับกัน ผ้าใบคลุมกระบะแบบนิ่ม (soft tonneau covers) มักพึ่งพาตัวล็อกแบบดึงตึงในการยึดตำแหน่ง อย่างไรก็ตาม การติดตั้งแบบนี้บางครั้งอาจทิ้งช่องว่างเล็กๆ ไว้ตามข้างของกระบะรถ โดยเฉพาะเมื่อเผชิญกับลมขวางที่แรง ซีลที่แน่นหนากว่าของฝาครอบแบบแข็งน่าจะเป็นเหตุผลที่ทำให้ฝาครอบประเภทนี้สามารถลดแรงต้านลมได้มากกว่าฝาครอบแบบนิ่มถึง 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ ในสภาวะที่มีลมแรง อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่แท้จริงอาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติเฉพาะของรุ่นและระดับความพอดีของการติดตั้ง

กรณีศึกษา: การเปรียบเทียบประหยัดน้ำมันระหว่างประเภทผ้าคลุมกระบะ

การศึกษาในปี 2023 เปรียบเทียบผ้าคลุมกระบะสามประเภทบนรถปิคอัพที่เหมือนกันตลอดระยะทาง 1,000 ไมล์ในการขับขี่แบบผสม:

การออกแบบแบบแข็งมีประสิทธิภาพเหนือกว่าผ้าคลุมแบบนิ่มอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะที่ความเร็วเกิน 55 ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งแรงต้านอากาศมีผลต่อการสิ้นเปลืองน้ำมันมากที่สุด

คำถามที่พบบ่อย

ผ้าคลุมกระบะมีจุดประสงค์เพื่ออะไร?

ผ้าคลุมกระบะช่วยทำให้การไหลของอากาศเหนือกระบะท้ายเรียบเนียนขึ้น ลดแรงต้านทางอากาศ และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง โดยเฉพาะเมื่อขับขี่บนทางหลวง

ผ้าคลุมกระบะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้มากแค่ไหน

ขึ้นอยู่กับประเภท ผ้าคลุมกระบะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้โดยเฉลี่ยประมาณ 1% ถึง 2% โดยรุ่นที่เป็นแบบแข็งมักจะให้ประหยัดได้มากกว่า

ผ้าคลุมกระบะทุกประเภทให้ระดับการลดแรงต้านทางอากาศเท่ากันหรือไม่

ไม่เท่ากัน โดยทั่วไปผ้าคลุมกระบะแบบแข็งจะช่วยปรับปรุงด้านแอโรไดนามิกได้ดีกว่าแบบผ้าอ่อน โดยเฉพาะที่ความเร็วสูง

คุ้มค่าหรือไม่ที่จะลงทุนซื้อผ้าคลุมกระบะสำหรับการขับขี่ในเมือง

ประโยชน์จะเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นในการขับขี่บนทางหลวงเนื่องจากความเร็วที่สูงกว่า แต่ยังคงมีการประหยัดบางส่วนในการขับขี่ในเมือง โดยทั่วไปการประหยัดเชื้อเพลิงจะน้อยกว่า 1.2%