हाइब्रिड मोटरवे पर किस गति में कम ईंधन खर्च होता है?

संक्षिप्त उत्तर: 130 किमी/घंटा, 110 किमी/घंटा से काफी अधिक ईंधन खर्च करती है और यह अंतर हाइब्रिड में पेट्रोल इंजन वाली गाड़ियों की तुलना में अधिक स्पष्ट महसूस होता है; क्योंकि हाइब्रिड का असली हथियार इलेक्ट्रिक मोटर हाईवे की गति पर काम करना बंद कर देता है, और अकेले रह जाने वाला आंतरिक दहन इंजन बढ़ते हवाई प्रतिरोध के खिलाफ संघर्ष करता है। व्यावहारिक रूप से हर 10-20 किमी/घंटा की गति वृद्धि का मतलब प्रति लीटर मापने योग्य अतिरिक्त खपत है और 110 से 130 तक की वृद्धि एक लंबी यात्रा में कुल खपत को आसानी से दसियों प्रतिशत तक बदल सकती है। नीचे मैं इस अंतर के कारणों, किस गति सीमा में कितनी खपत होती है, और लंबी यात्रा करने वाले हाइब्रिड उपयोगकर्ता को किन बातों का ध्यान रखना चाहिए, इन्हें आंकड़ों के साथ विश्लेषण कर रहा हूं।

गति बढ़ने पर खपत इतनी तेजी से क्यों बढ़ती है? भौतिकी का सरल उत्तर

एक वाहन को हाईवे पर जिन दो मुख्य प्रतिरोधों का सामना करना पड़ता है: रोलिंग प्रतिरोध और हवाई प्रतिरोध। रोलिंग प्रतिरोध गति पर बहुत अधिक निर्भर नहीं करता; पहिए हर गति पर सड़क के साथ लगभग समान घर्षण उत्पन्न करते हैं। हवाई प्रतिरोध गति के वर्ग के अनुपात में बढ़ता है। गति को 18% बढ़ाना (110 से 130) प्रतिरोध बल को लगभग 40% बढ़ा देता है। इंजन इस बल के विरुद्ध जो शक्ति देता है, वह गति से गुणा होने के कारण गति के घन के अनुपात में बढ़ता है। यानी हवा का प्रतिरोध रैखिक नहीं, बल्कि तेजी से बढ़ने वाली एक लागत है।

खपत में इस लागत का हिस्सा भी तेजी से बढ़ता है। शहर की गति पर हवाई प्रतिरोध ईंधन अर्थव्यवस्था को सीमित स्तर पर प्रभावित करता है, जबकि उच्च हाईवे गति पर प्रतिरोध वाहन की खपत के आधे से अधिक हिस्से का निर्माण कर सकता है। इसी कारण 90-110 किमी/घंटा की सीमा में महसूस न होने वाला यह प्रभाव 130 किमी/घंटा से ऊपर जाने पर लीटर के रूप में दिखाई देने लगता है।

इस विश्लेषण से एक व्यावहारिक नियम भी मिलता है: हवाई प्रतिरोध में प्राप्त दस प्रतिशत की कमी, हाईवे ईंधन अर्थव्यवस्था में लगभग 5% सुधार करती है। गति को स्वयं कम करना भी उसी यांत्रिकी को विपरीत दिशा में चलाता है; गति कम करना, वाहन की बॉडी बदलने से कहीं अधिक आसान हवाई सुधार है।

हाइब्रिड सिस्टम हाईवे पर क्या करता है? इलेक्ट्रिक मोटर कहां चुप हो जाती है?

हाइब्रिड की डिजाइन का तर्क इस पर आधारित है: जब आंतरिक दहन इंजन अक्षम रूप से काम करता है तो इलेक्ट्रिक मोटर सक्रिय हो जाती है, और जब इंजन कुशलता से काम करता है तो उसे पेट्रोल इंजन के हवाले कर देती है। इलेक्ट्रिक मोटर आमतौर पर कम गति पर, आमतौर पर प्रति घंटा लगभग 50 किलोमीटर तक (बैटरी चार्ज स्थिति के आधार पर) या कम शक्ति की मांग पर काम करती है। स्टॉप-स्टार्ट ट्रैफिक इसीलिए हाइब्रिड का मुख्य क्षेत्र है: कम गति, बार-बार रुकना और त्वरण इलेक्ट्रिक मोड के लिए आदर्श परिस्थितियां हैं।

स्थिर हाईवे ड्राइविंग में हालांकि तस्वीर उलट जाती है। उच्च गति पर आवश्यक शक्ति, इलेक्ट्रिक मोटर और बैटरी जो कुशलता से दे सकते हैं, उससे कहीं अधिक होती है; सिस्टम मुख्य रूप से आंतरिक दहन इंजन पर भरोसा करता है। इंजन निरंतर उच्च गति पर सबसे कुशलता से काम करता है, इसलिए यह असल में बुरी खबर नहीं है, लेकिन शहर में हाइब्रिड का योगदान यहां बड़े पैमाने पर समाप्त हो जाता है। इलेक्ट्रिक मोटर हाईवे की गति पर लगभग कोई ऊर्जा नहीं देती; केवल त्वरण और ओवरटेक करने के क्षणों में संक्षिप्त सहायता देती है।

एक उल्लेखनीय बात: उच्च गति ड्राइविंग हाइब्रिड बैटरी के लिए असल में कम थकाऊ होती है। चूंकि बैटरी बार-बार चार्ज/डिस्चार्ज चक्र में नहीं जाती, हाईवे उपयोग बैटरी स्वास्थ्य के लिहाज से शहर के उपयोग की तुलना में कम दबाव डालने वाला है। यानी हाईवे पर हाइब्रिड का फायदा कम हो जाता है, लेकिन सिस्टम को नुकसान नहीं होता।

एटकिंसन चक्र और कुशल संचालन बैंड

अधिकांश हाइब्रिड में उपयोग किया जाने वाला एटकिंसन चक्र वाला इंजन, ऑटो चक्र से काफी अधिक कुशल होता है; यह कम आरपीएम टॉर्क का त्याग करके ऐसा करता है। हाईवे की गति पर इंजन मध्यम आरपीएम पर, अपने कुशल बैंड में घूमता है, इसलिए एटकिंसन इंजन खुद काफी कुशलता से काम करता है। समस्या यह है कि वायुगतिक प्रतिरोध गति के साथ चुनौती के रूप में तेजी से बढ़ता है, इसलिए अधिक कुशल इंजन भी गति से आने वाले अतिरिक्त भार को पूरी तरह पूरा नहीं कर सकता। परिणाम: हाइब्रिड की हाईवे खपत अभी भी पेट्रोल से बेहतर है, लेकिन अंतर हर गति स्तर पर थोड़ा और सिकुड़ता जाता है।

110 या 130: उपलब्ध माप क्या कहते हैं?

हाइब्रिड कार के साथ किया गया गति-चरणबद्ध परीक्षण, अंतर की सीमा को स्पष्ट रूप से दिखाता है: 100 किमी/घंटा पर 5,14 एल/100 किमी की खपत करने वाला वाहन, गति केवल 10 किमी/घंटा बढ़ाने पर 5,44-5,78 एल/100 किमी तक पहुंच जाता है। 100 से 110 के संक्रमण पर प्रति अतिरिक्त लीटर बात करें, तो सौ किलोमीटर पर आधा लीटर तक की वृद्धि होती है। महत्वपूर्ण बात यह है: 110 किमी/घंटा पर 6-12% की खपत में वृद्धि, वायुगतिकी के वर्ग नियम के अनुसार 130 किमी/घंटा पर बहुत अधिक कठोर वक्र पर बैठती है; क्योंकि ड्रैग 130 पर 110 की तुलना में लगभग 40% अधिक होता है। सीधे हाइब्रिड के साथ किया गया नियंत्रित 110 बनाम 130 माप आमतौर पर नहीं मिलता, लेकिन भौतिकी और उपलब्ध गति स्तर के डेटा एक ही दिशा में परिणाम देते हैं: 130 किमी/घंटा, 110 की तुलना में स्पष्ट रूप से अधिक महंगी यात्रा गति है।

हाइब्रिड का फायदा गति बढ़ने पर कैसे घटता है?

शहर के भीतर की ड्राइविंग में हाइब्रिड संस्करणों का पेट्रोल समकक्षों की तुलना में अंतर मापा गए परीक्षणों से सामने आया है: एक हाइब्रिड कैमरी पेट्रोल वेरिएंट से 50.2% कम ईंधन खर्च करती है; कोरोला 49.4% और क्लूगर 44.4% बचत प्रदान करती है। ये आंकड़े दिखाते हैं कि स्टॉप-स्टार्ट ट्रैफिक में रीजनरेटिव ब्रेकिंग और इलेक्ट्रिक मोड कितने शक्तिशाली हैं। लेकिन जब यही अनुपात स्थिर हाईवे गति पर ले जाया जाता है तो यह तेजी से घटने लगता है: लंबी यात्राओं में स्थिर त्वरण हाइब्रिड को ऊर्जा पुनर्प्राप्ति का अवसर नहीं देता और सिस्टम की शहर में लाभ की प्रक्रियाएं निष्क्रिय हो जाती हैं।

हाईवे पर ड्राइवरों द्वारा बताए गए मूल्य मॉडल और गति के अनुसार बदलते हैं, लेकिन सामान्य तस्वीर यह है: हाइब्रिड आमतौर पर पेट्रोल की तुलना में ईंधन खपत लगभग 40% कम करते हैं, और यह अनुपात मुख्य रूप से शहर और मिश्रित उपयोग से आता है। पूर्ण लोड के तहत लगातार उच्च गति पर चलने वाला एक हाइब्रिड, निर्माता के अपने ही कथन के अनुसार, गैर-हाइब्रिड वाहन जितना ईंधन खर्च कर सकता है। इसका मतलब यह नहीं कि हाइब्रिड लंबी दूरी की यात्रा के लिए एक बुरा वाहन है; इसका सिर्फ यह मतलब है कि बचत के गणित को गति के साथ दोबारा गणना करने की आवश्यकता है।

इसके अलावा माप पाठ का मुद्दा भी है: कैटलॉग मूल्य हर ड्राइविंग प्रोफाइल में वास्तविक दुनिया की खपत को पकड़ नहीं पाते। उदाहरण के लिए, वास्तविक उपयोग में प्लग-इन हाइब्रिड औसतन लगभग 6 L/100 km खर्च कर सकते हैं, और यह विज्ञापित मूल्य से अधिक है। हाईवे-प्रधान वास्तविक दुनिया के परीक्षणों में देखा गया कि कुछ हाइब्रिड्स के मूल्य कैटलॉग आंकड़े तक नहीं पहुंचते और 500 मील की यात्राओं में स्पष्ट रूप से पीछे रह जाते हैं। यानी 130 km/s स्थिर गति की यात्रा में इंस्ट्रूमेंट क्लस्टर को देखकर अपेक्षा बनाने से पहले, इस तरह के वास्तविक विचलनों को ध्यान में रखना जरूरी है।

लंबी दूरी की यात्रा करने वाले हाइब्रिड उपयोगकर्ता के लिए व्यावहारिक सुझाव

अब जब आंकड़े स्पष्ट हो गए हैं, सवाल यह है: हाईवे पर हाइब्रिड के साथ सबसे कुशल ड्राइविंग कैसे की जाए? लागू करने योग्य तकनीक को पांच बिंदुओं तक सीमित किया जा सकता है।

• लक्ष्य गति कम करें। CVT वाले हाइब्रिड्स में धीमी गति स्पष्ट रूप से बेहतर दक्षता प्रदान करती है; सर्वोत्तम मूल्य 50-70 km/s की सीमा में देखे गए हैं, लेकिन हाईवे पर व्यावहारिक परिणाम उसी दिशा में है: 110 पर यात्रा, 130 की तुलना में मापने योग्य बचत का मतलब है।
• एडेप्टिव क्रूज़ कंट्रोल का उपयोग करें। सुरक्षित फॉलो दूरी और सहज गति परिवर्तनों के साथ यह हाईवे इको-ड्राइविंग की प्रमुख तकनीक है; यह अनावश्यक त्वरण-मंदी को समाप्त करता है।
• गति को सहज रखें और जल्दी छोड़ें। ओवरटेक न करना और ढलान पर या चौराहे के पास पहुंचते समय जल्दी गैस काटना रीजनरेटिव ब्रेकिंग से अधिकतम लाभ उठाने का मूल तरीका है।
• सही ड्राइविंग मोड चुनें। सामान्य ड्राइविंग में D मोड, आवश्यकतानुसार B/E मोड उपयुक्त है; छोटे, कम गति वाले खंडों में (लगभग 40 km/s से नीचे) शांत इलेक्ट्रिक मोड का उपयोग किया जा सकता है।
• Eco मोड से चमत्कार की अपेक्षा न करें। डेटा-आधारित ड्राइवर परीक्षणों में मिश्रित ड्राइविंग में कुछ उपयोगकर्ताओं ने रिपोर्ट किया कि Normal मोड बेहतर खपत देता है; मोड चयन को दिखावट के अहसास के बजाय असली रीडिंग से सत्यापित करना ही सबसे भरोसेमंद तरीका है।

इसमें दूरी के आयाम को भी जोड़ना ज़रूरी है: प्लग-इन हाइब्रिड में ईंधन दक्षता यात्रा की दूरी के अनुसार नाटकीय रूप से बदलती है। 25 किमी की यात्राओं में 2-4 एल/100 किमी तक गिरने वाली खपत, 200 किमी की यात्राओं में दो-तीन गुना तक बढ़ सकती है; बिजली की रेंज (ज़्यादातर मॉडलों में 24-50 किमी) खत्म होने के बाद वाहन फिर से मुख्य रूप से इंजन पर चलने लगता है। पारंपरिक, एकल-ईंधन वाले हाइब्रिड में दक्षता यात्रा की दूरी के अनुसार इतनी तेज़ी से नहीं बदलती; निर्णायक कारक गति और ट्रैफिक प्रोफ़ाइल होती है।

निष्कर्ष: किस गति से चलना चाहिए?

हाइब्रिड कार के साथ हाईवे का गणित एक सरल समीकरण में समझाया जा सकता है: जितनी कम स्थिर गति, उतना कम ईंधन; हाइब्रिड का अतिरिक्त लाभ गति बढ़ने के साथ घटता चला जाता है। 110 किमी/घंटा की गति से यात्रा करना, 130 की तुलना में वायुगतिक प्रतिरोध और कुल खपत दोनों को स्पष्ट रूप से कम करता है; समय की हानि ज़्यादातर लंबी यात्राओं में आश्चर्यजनक रूप से छोटी होती है। यह जानने वाला चालक कि बिजली का मोटर हाईवे पर ज़्यादा सक्रिय नहीं होता, बैटरी को नुकसान नहीं पहुँचाता और उच्च गति पर असली काम एटकिंसन चक्र वाला इंजन अकेला ही करता है, अपने हाइब्रिड से लंबी यात्रा में कैटलॉग मूल्यों के सबसे निकट परिणाम प्राप्त कर सकता है।

स्रोत

• 100, 110, 120 और 130 किमी/घंटा पर ईंधन खपत
• ईंधन खपत कम करने के लिए वायुगतिक ड्रैग बल का कम होना - Journal of Applied Fluid Mechanics
• ईंधन अर्थव्यवस्था पर वायुगतिक ड्रैग का प्रभाव | ARC
• वाहन की वायुगतिकी ईंधन दक्षता को कैसे बदलती है?
• क्या हाइब्रिड कार काम करती है? - Consumer Reports
• क्या हाइब्रिड लंबी दूरी की ड्राइविंग के लिए अच्छे हैं? - Car and Driver
• हाइब्रिड वाहन चुनने से पहले अपनी तैयारी करें - AAA
• हाइब्रिड वाहन की ईंधन दक्षता को समझना - Mazda USA
• PHEV विज्ञापित से अधिक ईंधन खर्च करते हैं, बड़े अध्ययन में पाया गया
• प्लग-इन हाइब्रिड वाहन लंबी यात्राओं की तुलना में छोटी यात्राओं में कहीं अधिक ईंधन-दक्ष होते हैं - Canada Energy Regulator
• हाइब्रिड कार का उपयोग कैसे करें - Rohrich
• सर्वोत्तम ईंधन दक्षता के लिए हाइब्रिड ड्राइविंग सुझाव - Toyota UK Magazine
• अपनी हाइब्रिड कार का MPG कैसे अधिकतम करें - Brogden Honda
• ECO मोड ON/OFF प्रयोग (डेटा के साथ) - Maverick Truck Club
• अच्छी हाइब्रिड कार ईंधन दक्षता के लिए यात्रा का सर्वोत्तम प्रकार - PriusChat
• हाईवे पर हाइब्रिड कारों की ईंधन दक्षता - Team-BHP
• हमारे हाइब्रिड ने हमें धोखा दिया: वास्तविक दुनिया के MPG परिणाम