Járműspecifikus teljesítmény

A járműspecifikus teljesítmény (angolul vehicle-specific power, továbbiakban VSP) egy jármű pillanatnyi teljesítményigényének és tömegének hányadosa. Mértékegysége Watt/kg vagy pedig kiloWatt/tonna.

Fő alkalmazása az üzemanyagfogyasztás és a szén-dioxid-kibocsátás megbecsülése belső égésű motorral (benzin-, dízelüzem) rendelkező járműveknél. A VSP segítségével kiszámolt fogyasztás és kibocsátás viszonylag pontos értékeket ad, így használható például egy adott úton tapasztalt környezetszennyezés megbecsüléséhez, vagy útvonaltervező alkalmazásoknál a leginkább környezetkímélő útvonal kiszámolásához.

A képletet J. L. Jiménez vezette be a Massachusetts Institute of Technology-n 1998-ban tartott doktori disszertációjában; később finomították, továbbá megközelítéseket is bevezettek. A VSP-t használják elsődleges mérőszámként például az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége által fejlesztett MOVES (MOtor Vehicle Emissions Simulator) járműkibocsátási modelljében.

Meghatározása

Jiménez eredeti képlete:

${VSP}={\frac {P}{m}}={\frac {{\operatorname {d} \over \operatorname {d} t}(E_{m}+E_{h})+(F_{g}+F_{a}+F_{b})\cdot v}{m}}$

Ahol P a teljesítményt (W), m a jármű tömegét (kg), v a sebességét (m/s) jelöli; E_m és E_h a mozgási és helyzeti energiát, F_g, F_a, F_b a gördülési, aerodinamikai, belső erőket.

Kifejtve:

${VSP}=[(C_{g}+sin{\alpha })\cdot {g}+(1+C_{f})\cdot {a}]\cdot {v}+0.5{\rho }{\frac {C_{a}\cdot {A}}{m}}\cdot {v}\cdot ({v}+v_{m})^{2}$

Ahol v a sebesség, v_m a szélkomponens, a a gyorsulás, α az út meredeksége (pozitív = emelkedő, negatív = lejtő), g a gravitációs állandó (9,81 m/2²), C_g a gördülési ellenállás együtthatója, C_f a belső súrlódási együttható (általában 0,1), C_a a légellenállási együttható, A a jármű szél felőli oldalának felülete, ρ a légsűrűség.

Megközelítések

Az alábbi képleteket szokták használni a VSP megközelítésére:

Személygépkocsi

${VSP}=(1,1\cdot {a}+9,81\cdot {r}+0,132)\cdot {v}+0,000302\cdot {v}^{2}$

Ahol a a gyorsulás, v a sebesség, r az út meredeksége (emelkedés/hossz).

Teherautó, busz

${VSP}=({k_{1}}\cdot {m}\cdot {a}+9,81\cdot {r}+0,132)\cdot {v}+{k_{2}}\cdot {m}\cdot {v}^{2}$

Ahol m a jármű tömege kilogrammban, k₁ = 4·10^-4, k₂ = 2,67·10^-7.

Üresjáratban a VSP általában 0-1. A személygépkocsik legfennebb kb. 30-40 W/kg VSP-re képesek, a nagyjárművek akár több százra. Lejtőn haladva a VSP negatív is lehet.

Alkalmazása

Kiszámítva a VSP-t (W/kg), megbecsülhető az egységnyi idő (másodperc) alatt elégetett fosszilis üzemanyag mennyisége (liter) a következő táblázattal:

VSP (W/kg)	fogyasztás (l/s)
	benzin	dízel
< -2	0,00012440	0,00011160
-2...0	0,00018660	0,00016740
0...1	0,00020526	0,00018414
1...4	0,00062200	0,00055800
4...7	0,00083970	0,00075330
7...10	0,00115070	0,00103230
10...13	0,00143060	0,00128340
13...16	0,00167940	0,00150660
16...19	0,00199040	0,00178560
19...23	0,00227030	0,00203670
23...28	0,00273680	0,00245520
> 28	VSP × 0,0000977	VSP × 0,0000877

Az elfogyasztott üzemanyag mennyiségéből kiszámítható a kibocsátott szén-dioxid mennyisége:

• Benzinmotornál 1 liter benzin elégetésével 2390 gramm CO₂ szabadul fel
• Dízelmotornál 1 liter gázolaj elégetésével 2640 gramm CO₂ szabadul fel

Példa

Ha egy személyautó egy r = 10%-os emelkedőn megy felfelé v = 50 km/h (14 m/s) állandó sebességgel (gyorsulás nélkül), akkor az autókra alkalmazott megközelítés alapján:

VSP = (1,1 × 0,0 + 9,81 × 0,1 + 0,132) × 14 + 0,000302 × 14² = 15,64 W/kg

Ha benzinüzemű, akkor ez az eset (13 és 16 közötti VSP) 0,00167940 liter/másodpercnek felel meg, tehát egy óra alatt 6,05 liter benzint éget el (vagyis a pillanatnyi fogyasztás 100 km-n 12,1 liter) és 14,5 kg CO₂-t bocsát ki. Emelkedő nélküli, vízszintes úton a VSP 1,9, vagyis a pillanatnyi fogyasztás 100 km-n 4,5 liter lenne.

Egy útvonalon elhasznált üzemanyag (és a kibocsátott CO₂) kiszámítható, ha az útvonalat kis részekre osztjuk (konstans meredekség, konstans sebesség és gyorsulás), majd összeadjuk az értékeket.

Környezettudatos útvonal tervezéséhez úgy használható fel, hogy egy Dijkstra-algoritmus gráfjának minden éléhez az optimális utazási sebességből kiszámított üzemanyagfogyasztást rendeljük hozzá (távolság vagy idő helyett).