Mái che thùng xe có cải thiện hiệu suất nhiên liệu của xe bán tải không?

Cách mái che thùng xe cải thiện khí động học và giảm lực cản

Vai trò của hệ số cản gió trong hiệu suất nhiên liệu của xe bán tải

Hệ số cản gió (Cd) của một chiếc xe bán tải ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất nhiên liệu. Mỗi lần giảm 10% hệ số Cd sẽ cải thiện hiệu quả nhiên liệu trên đường cao tốc khoảng 5%. Thùng xe hở thường có giá trị Cd từ 0,4 đến 0,6 — cao hơn đáng kể so với các phương tiện kín hoàn toàn, vốn dao động từ 0,3 đến 0,35.

Cách thùng xe hở làm tăng lực cản gió

Thùng xe tải hở làm xáo trộn luồng không khí, tạo ra một xoáy khí áp suất thấp bên trong thùng xe khi di chuyển ở tốc độ cao. Lực cản do chênh lệch áp suất này làm tăng lực cản khí động học, buộc động cơ phải hoạt động mạnh hơn từ 12–17% so với khi có nắp đậy thùng.

Ảnh hưởng của nắp thùng xe đến động lực học luồng khí

Nắp thùng cứng giúp luồng không khí lưu thông trơn tru hơn qua thùng xe tải, giảm nhiễu loạn từ 34–52% trong các mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD). Các mẫu nắp mềm giảm nhiễu loạn từ 22–31%. Cả hai loại đều thúc đẩy dòng chảy tầng, giảm thiểu các dòng xoáy tiêu tốn năng lượng phía sau buồng lái.

Định lượng các cải thiện khí động học: Nghiên cứu CFD và dữ liệu hầm gió

Các thử nghiệm gần đây trong hầm gió cho thấy:

*Ở tốc độ ổn định 65 dặm/giờ (giao thức thử nghiệm SAE J1252). Kết quả thay đổi tùy theo chiều dài thùng xe và cấu hình buồng lái.

Tăng Hiệu Suất Nhiên Liệu Thực Tế Với Bạt Che Thùng Xe

So Sánh Mức Tiêu Thụ Nhiên Liệu Trước Và Sau Khi Lắp Bạt Che Thùng Xe

Vào năm 1997, SEMA đã thực hiện một số nghiên cứu về vấn đề này và phát hiện rằng việc lắp bạt che thùng xe bán tải thực sự giảm lực cản khoảng 11,8%. Điều này cũng chuyển thành hiệu suất nhiên liệu tốt hơn, mang lại cho tài xế mức tăng khoảng 1,8 dặm trên mỗi gallon khi chạy trên đường cao tốc, tức là từ khoảng 16 lên 17,8 dặm/gallon. Đến năm 2007, họ tiếp tục kiểm tra thêm và ghi nhận kết quả tương tự, với các loại bạt che khác nhau vẫn giảm lực cản ít nhất 6,5%. Nhìn vào tình hình hiện nay trong ngành công nghiệp, hầu hết dữ liệu chỉ ra rằng mức tiết kiệm nhiên liệu nằm trong khoảng từ 1% đến 2% sau khi lắp những tấm bạt này. Một cải thiện khá tốt đối với một phụ kiện không tốn nhiều chi phí ban đầu.

Cải Thiện Hiệu Suất Nhiên Liệu Thực Tế Với Bạt Che Thùng Xe

Các cải tiến về khí động học thực sự phát huy tác dụng khi xe tải đạt tốc độ trên 55 dặm/giờ trên đường cao tốc, vì nắp thùng giúp làm dịu dòng không khí chảy qua khu vực thùng xe. Đối với người lái khoảng 10.000 dặm trên đường cao tốc mỗi năm, những chiếc nắp này có thể tiết kiệm từ 150 đến 300 đô la tiền nhiên liệu hàng năm. Số tiền tiết kiệm này thường đủ để trang trải chi phí cho một chiếc nắp chất lượng khá trong khoảng hai hoặc ba năm. Những người dành phần lớn thời gian chạy trên các tuyến đường liên bang thường thu được giá trị cao hơn khoảng 78 phần trăm từ những chiếc nắp này so với những người bị kẹt trong giao thông nội thành cả ngày.

Mức độ tiết kiệm nhiên liệu thay đổi tùy theo mẫu và cấu hình xe tải

Xe tải cỡ lớn nói chung đạt mức tiết kiệm nhiên liệu cao hơn 40% so với các mẫu cỡ trung do diện tích bề mặt lớn hơn và lượng không khí bị đẩy ra nhiều hơn.

Lái xe trên đường cao tốc so với trong thành phố: Khi nào nắp thùng xe (Tonneau Covers) mang lại lợi ích nhiều nhất

Tiết kiệm nhiên liệu khi sử dụng nắp thùng xe trên đường cao tốc

Nắp thùng xe mang lại hiệu quả cải thiện lớn nhất trong điều kiện lái xe ổn định trên đường cao tốc. Ở tốc độ trên 55 dặm/giờ, thùng xe hở làm tăng lực cản từ 15–20% (SAE International 2022). Bằng cách làm dịu dòng khí động học, các loại nắp cứng giúp cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu trên đường cao tốc từ 5–7% đối với xe bán tải cỡ lớn, theo một nghiên cứu khí động học phương tiện năm 2023.

Tại sao nắp thùng xe có tác động hạn chế trong điều kiện lái xe trong thành phố

Trong giao thông đô thị thường xuyên dừng và khởi hành, nơi tốc độ hiếm khi vượt quá 45 dặm/giờ, lực cản khí động học chỉ chiếm dưới 10% tổng mức tiêu thụ năng lượng. Việc tăng tốc và giảm tốc liên tục làm giảm hiệu quả của việc giảm lực cản, dẫn đến mức cải thiện hiệu suất nhiên liệu chỉ từ 0,5–1,2% trong các chu kỳ lái xe đô thị.

Ngưỡng tốc độ để nhận thấy lợi ích khí động học rõ rệt

Tiết kiệm nhiên liệu có thể đo đếm được bắt đầu từ tốc độ 45–50 dặm/giờ, nhưng hầu hết tài xế cảm nhận lợi ích rõ rệt hơn khi vận tốc vượt quá 65 dặm/giờ. Vì lực cản tăng theo lập phương của vận tốc, mỗi lần tăng thêm 10 dặm/giờ so với 50 dặm/giờ sẽ làm hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu của nắp thùng xe tăng gấp ba lần.

Nắp Thùng Mềm So Với Nắp Thùng Cứng: Loại Nào Hiệu Quả Hơn?

Hiệu Suất Khí Động Học Của Nắp Thùng Mềm

Nắp thùng mềm thường được làm từ các vật liệu như nhựa vinyl chịu lực hoặc vải bạt, và thường nằm khá phẳng trên khu vực thùng xe. Các thử nghiệm trong hầm gió cho thấy chúng giảm lực cản từ khoảng 5% đến 10%. Những loại nắp này không làm tăng nhiều trọng lượng cho xe, mặc dù đôi khi chúng bị rung lắc ở tốc độ cao, gây xáo trộn dòng khí lưu thông. Chúng có giá thành rẻ và dễ dàng lắp đặt trên hầu hết các dòng xe bán tải, nhưng do tính linh hoạt, chúng không thể đạt được hiệu quả khí động học như những loại nắp cứng và chắc chắn hơn.

Lợi Thế Của Nắp Thùng Cứng Trong Việc Giảm Hệ Số Cản

Các nắp thùng làm bằng nhôm hoặc sợi thủy tinh có thể giảm lực cản gió khoảng 15% theo các thử nghiệm mô phỏng trên máy tính. Bề mặt trơn láng của những loại nắp cứng này giúp duy trì dòng khí lưu thông tốt khi di chuyển với tốc độ cao, từ đó ngăn hiện tượng nhiễu loạn khí gây hao nhiên liệu. Hầu hết các mẫu nắp đều có viền nghiêng và cơ chế đóng phẳng được thiết kế riêng để cải thiện luồng không khí xung quanh thùng xe. Những tài xế thường xuyên di chuyển trên đường cao tốc thường nhận thấy sự cải thiện rõ rệt về mức tiêu thụ nhiên liệu trong các chuyến đi dài, đặc biệt khi chở hàng hóa có thể làm gián đoạn dòng khí tự nhiên đi qua xe.

Hiệu quả kín khí và tác động của nó đến lực cản gió ở xe bán tải

Khi có khoảng trống giữa nắp thùng xe tải và thùng xe thực tế, những khe hở này tạo ra các dòng khí xoáy gọi là vòi rồng, làm chậm tốc độ do tăng lực cản. Hầu hết các thiết kế nắp cứng đều được trang bị gioăng nén đặc biệt hoặc các miếng đệm cao su EPDM mà chúng ta thường nghe gần đây. Theo các thử nghiệm do các tổ chức như SAE International thực hiện, các bộ phận này được cho là giảm khoảng 90% lượng không khí lọt qua khe hở. Mặt khác, các nắp mềm thường phụ thuộc vào kẹp căng để cố định vị trí. Tiếc là cách bố trí này đôi khi để lại các khe nhỏ dọc theo hai bên thùng xe khi gặp gió thổi ngang mạnh. Lớp kín khí tốt hơn của nắp cứng có lẽ là lý do vì sao chúng thường giảm lực cản gió từ 20 đến 30 phần trăm so với loại nắp mềm trong điều kiện gió mạnh. Tất nhiên, kết quả thực tế có thể thay đổi tùy theo các tính năng cụ thể của từng mẫu xe và mức độ khít giữa các bộ phận.

Nghiên cứu điển hình: So sánh mức tiêu thụ nhiên liệu giữa các loại nắp thùng xe

Một nghiên cứu năm 2023 đã so sánh ba loại nắp thùng xe trên các xe bán tải giống hệt nhau trong chu kỳ lái thử 1.000 dặm với điều kiện đường hỗn hợp:

Thiết kế cứng luôn vượt trội hơn so với nắp mềm, đặc biệt ở tốc độ trên 55 dặm/giờ khi lực cản khí động học chi phối mức tiêu thụ nhiên liệu.

Câu hỏi thường gặp

Mục đích của nắp thùng xe là gì?

Một tấm che thùng xe giúp luồng không khí lưu thông trơn tru hơn qua thùng xe, giảm lực cản khí động học và cải thiện hiệu suất nhiên liệu, đặc biệt là khi lái xe trên đường cao tốc.

Tấm che thùng xe có thể cải thiện hiệu suất nhiên liệu bao nhiêu?

Tùy theo loại, tấm che thùng xe có thể cải thiện hiệu suất nhiên liệu trung bình khoảng từ 1% đến 2%, trong đó các phiên bản nóc cứng thường mang lại mức tiết kiệm lớn hơn.

Tất cả các loại tấm che thùng xe đều có cùng mức độ khí động học như nhau không?

Không, các tấm che thùng xe nóc cứng thường mang lại cải thiện khí động học tốt hơn so với các phiên bản vỏ mềm, đặc biệt là ở tốc độ cao.

Có đáng để đầu tư vào tấm che thùng xe khi lái xe trong thành phố không?

Lợi ích sẽ rõ rệt hơn khi lái xe trên đường cao tốc do tốc độ cao hơn, nhưng một mức tiết kiệm nhất định vẫn có thể đạt được trong giao thông đô thị, thường ít hơn 1,2% về cải thiện tiêu thụ nhiên liệu.