Suponiendo que la alta economía de combustible y un tiempo rápido de 0 a 60 son igualmente importantes, ¿puede crear una fórmula matemática que muestre qué automóviles tienen el mejor equilibrio entre un buen mpg y una buena aceleración?

El consumo de combustible específico de base ofrece una forma de comparar la eficiencia del motor. Echa un vistazo a la página de Wikipedia: Consumo de combustible específico del freno – Wikipedia.

En resumen, divida la tasa de consumo de combustible por caballos de fuerza y ​​termine con un número generalmente de 0,40 a 0,65. Cuanto más bajo es el número, menos combustible se usa.

Si comienza con el caudal máximo del inyector de combustible y trabaja hacia atrás, puede comenzar a obtener una buena estimación basada en su potencia o curva de torque.

Supongamos que tiene inyectores de 19 lb que nunca ven más del 85% de “ciclo de trabajo” o el 85% del flujo total, terminan con una tasa de flujo de 16 lb a un pico de rpm de hp.

Si lo multiplica por la cantidad de inyectores de combustible que tiene (8) obtiene 128 lb / h, divídalo por su potencia, digamos 250 y obtendrá un consumo de combustible específico de base de 0.512.

Mientras que si tuviera el mismo flujo de inyectores e hiciera 300 caballos de fuerza, usaría menos combustible por caballo de fuerza y ​​obtendría un BSFC de 0.426. Eso sería a máxima velocidad máxima rpm. Si solo se necesita un 30% de rpm para alcanzar 75 mph, multiplíquelo por 0.30 para obtener un BSFC de 0.128 en la carretera.

Debe conocer la cantidad mínima de inyectores de combustible (generalmente la cantidad de cilindros) y, con suerte, la velocidad de flujo y / o al menos la potencia, las rpm máximas y las rpm de crucero. Tampoco incluye la aceleración, pero puede estimar 1/4 de milla de caballos de fuerza, peso y un coeficiente de tracción o arrastre para comparar si cada motor estaba en el mismo vehículo.

El clima y la elevación desempeñan un papel en la potencia y, por lo tanto, en el consumo de combustible, si necesita más rpm para correr la misma velocidad cuesta arriba debido a la alta elevación, usará más combustible que subir la misma colina a la misma velocidad a menor altura.

El mundo real y el mundo nominal son diferentes y el acelerador total frente al acelerador de uso real es difícil de estimar, pero le brinda una forma de comparar la eficiencia del motor.

O si se conocen 1/4 de milla veces, compare eso y el mpg. Puede dividir 1/4 de milla por mpg y obtener un número y hacer eso con todos los vehículos que desea comparar. Terminarás con un número similar para cada uno y al menos algo con lo que trabajar.

Si tuviera varios tipos de combustible, podría estimar la potencia necesaria para obtener el tiempo de 1/4 de milla de los automóviles y trabajar hacia atrás. Si se tratara de un hipercoche o tuviera una potencia como nitroso, compárelo si ambos funcionaran con gasolina. El etanol e85 toma un inyector de combustible de velocidad de flujo diferente, por lo que 300 hp para e85 toma un inyector de flujo más grande que el normal o sin plomo, lo que genera 300 hp. El tipo de combustible establece la potencia soportada por lb / h.

Último ejemplo si tuviera un EV de 3800 lb que corra 10.44 segundos en un cuarto de milla, podría estimar que necesitaría 800 hp a 5000 rpm si fuera un V8 en el mismo vehículo y desde allí adivinar un bsfc de 0.587 si tuviera 60 lb / inyector de hora (mínimo para soportar la potencia).

Ok, divertido! Primero, un descargo de responsabilidad enorme: esta “fórmula” es completamente arbitraria y se basa en los supuestos que estoy haciendo (que expondré en la parte inferior y el razonamiento detrás de ellos). En otras palabras, la fórmula solo es buena para comparar vehículos, y realmente no tiene ningún significado fuera de eso. Además, siéntase libre de modificar la fórmula si no le gustan mis suposiciones; Sin embargo, lo importante es asegurarse de mantener las suposiciones y, por lo tanto, la fórmula consistente al comparar vehículos, de lo contrario, la comparación tampoco tendrá significado (bueno, incluso menos significado de lo que ya tiene).

Y con eso, primero la fórmula !!

[matemáticas] R = \ Large \ frac {(\ frac {MPG_c – MPG_i} {MPG_x – MPG_i}) + (\ frac {\ frac {1} {S} – S_i} {S_x – S_i})} {2} [/matemáticas]

Variables:

[matemáticas] R [/ matemáticas] = “Calificación” del vehículo, un número entre 0.0 y 1.0, donde cuanto más cercano a 1.0, mejor

[math] MPG_c [/ math] = El MPG / MPGe combinado del vehículo. Si solo conoce el MPG de Ciudad y Carretera, puede calcular el Combinado de esta manera: [math] MPG_c [/ math] [math] = (City * 0.55) + (Highway * 0.45) [/ math]

[matemática] MPG_i [/ ​​matemática] = 4 = La MPG mínima posible, utilizada para la normalización (suposición se explica a continuación)

[math] MPG_x [/ math] = 120 = El máximo MPG posible, utilizado para la normalización (suposición se explica a continuación)

[matemática] S [/ matemática] = El tiempo 0–60 del vehículo, en segundos

[matemática] S_i [/ ​​matemática] = 0.05 = El mínimo tiempo inverso 0-60 posible, utilizado para la normalización (suposición se explica a continuación)

[matemática] S_x [/ matemática] = 1.00 = El máximo tiempo inverso 0-60 posible, utilizado para la normalización (suposición se explica a continuación)

NOTA: tanto el MPG / MPGe normalizado como el tiempo inverso 0-60 normalizado se promedian, ya que la pregunta especifica que son igualmente importantes.


El tiempo 0–60

Como 0-60 veces van en el orden de menor es mejor, pero MPG va en el orden de mayor es mejor, se toma el inverso del tiempo 0-60 (1 / (tiempo)) para “convertir” el tiempo en Número “más grande es mejor”. No tiene otro significado aparte de esto.


El [math] MPG_i [/ ​​math] (min) y [math] MPG_x [/ math] (max)

Para normalizar el MPG, se deben establecer un mínimo y un máximo. Estos son números arbitrarios. Usé 4 como lo peor; El peor MPG de un automóvil que pude encontrar es el Camaro de 1966, que tenía un Combinado 5.4 MPG. Pensé que realmente no habría nada peor que esto. Para el máximo, obtuve la mejor calificación que un Tesla tiene al momento de escribir este artículo, 104, y agregué algo más para tener en cuenta las mejoras en los próximos años. Siéntase libre de ajustar este mínimo y máximo como mejor le parezca.


El [math] S_i [/ ​​math] (min) y [math] S_x [/ math] (max)

Para normalizar el tiempo inverso 0-60, se eligió un valor mínimo de 20 segundos (que es un automóvil lento), que es 1/20 o 0.05 y un valor máximo de 1 segundo (que es un automóvil * realmente * rápido), que es 1/1 o 1.00. Nuevamente, este mínimo y máximo se eligen arbitrariamente.


Una nota sobre MPGe

Los autos eléctricos no usan gasolina (obviamente), por lo que tendrá que usar los números MPGe publicados, que es esencialmente un cálculo de “qué pasa si funciona con gasolina” que se realiza. La EPA lo calcula de tal manera que 33.7 kilovatios-hora es equivalente a 1 galón de gasolina. Además, hablando de electricidad, esta fórmula NO tiene en cuenta la distancia que el automóvil puede recorrer. Simplemente se compara en función del tiempo 0-60 y MPG, los dos criterios especificados en la pregunta.


Por último, ¿funciona?

Bien, hagamos algunas comparaciones para ver qué números obtenemos y cuál termina siendo “mejor”. Recuerde, un número más alto es mejor y el rango es de 0.0 a 1.0. Enchufando …

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2011 STi (auto rápido, terrible consumo de combustible)

0–60 → 4.9 segundos; 19.7 MPG combinado

[matemáticas] R = \ Large \ frac {(\ frac {19.7 – 4} {116}) + (\ frac {\ frac {1} {4.9} – 0.05} {0.95})} {2} \ normalsize = 0.15 (redondeado) [/ matemáticas]

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2017 Tesla Model S 60D (automóvil rápido, excelente “consumo de combustible”)

0–60 → 5.0 segundos; 104 MPGe combinado

[matemáticas] R = \ Large \ frac {(\ frac {104 – 4} {116}) + (\ frac {\ frac {1} {5.0} – 0.05} {0.95})} {2} \ normalsize = 0.51 (redondeado) [/ matemáticas]

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Honda Civic EX Sedan 2016 (automóvil lento, excelente consumo de combustible)

0–60 → 8.3 seg; 27.4 MPG combinado

[matemáticas] R = \ Large \ frac {(\ frac {27.4 – 4} {116}) + (\ frac {\ frac {1} {8.3} – 0.05} {0.95})} {2} \ normalsize = 0.14 (redondeado) [/ matemáticas]

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Resumen: entonces, el Tesla, con su rápido 0-60 y loco MPGe, se destaca (como era de esperar). El STi, con mucho mejor 0-60 y un MPG un poco peor, supera al Honda Civic, pero no mucho. Creo que los resultados están dentro del ámbito de la razón, por lo que sospecho que la fórmula es adecuada. Tómalo por lo que quieras 😉

¿Pero qué significa todo eso?

Bueno, para dar sentido a los posibles valores, creo que tendrías que establecer un par de puntos de referencia. Encuentre un automóvil que tenga una gran aceleración y MPG (el Tesla es un buen candidato), y un automóvil que tenga una aceleración y un consumo de combustible terribles (¿tal vez un VW Beetle de los años 70?), Calcule estos valores para establecer “puntos de referencia”. ejecuta más autos a través de la ecuación, puedes saber dónde se apilan y cómo se comparan entre sí.

Para responder a la pregunta real, el modelo S de Tesla es probablemente el mejor consumo de combustible 0 y buena aceleración.

Si realmente quisiera construir un modelo, aunque tendría que definir mejor “igualmente”, ¿significa igualmente que una mejora de .1 segundo en 0-60 es tan buena como un 1mpg adicional? ¿Significa que una mejora de 1 segundo es tan buena como 20mpg? Quién sabe que estamos trabajando con diferentes unidades, por lo que no puede decir lo mismo sin definir un método de conversión entre ellas.