Fogyaszt kevesebbet a kisebb motor? A kis hengerürtartalom és a turbó valósága

A kismotor csak akkor fogy keveset, ha egyáltalán nincs igénybe véve; városban, tele terheléssel vagy nagyobb tengerszint feletti magasságban többet fogyaszthat, mint egy nagy szívómotor.
A kismotor csak akkor fogy keveset, ha egyáltalán nincs igénybe véve; városban, tele terheléssel vagy nagyobb tengerszint feletti magasságban többet fogyaszthat, mint egy nagy szívómotor.

Az oldal megosztása

A kis motor nem mindig keveset fogyaszt. A lekicsinyített motorok azon az elven alapulnak, hogy a motor csökkenti a saját munkája során felhasznált energiát: kisebb hengerürtartalom kevesebb levegő-üzemanyag keveréket jelent ciklusonként. Ez a nyereség azonban csak akkor valósul meg, ha a motort egyáltalán nem terhelik meg. Városi forgalomban, teljes terheléssel vagy magashegyi terepen egy turbófeltöltéses kis motor a vártnál többet fogyaszthat; sőt, akár többet is égethet, mint egy azonos teljesítményű nagy szívómotor.

Kiemelt tényezők

  • Ha a motor hengerürtartalmát 60%-kal csökkentik, elméletben akár 35%-os fogyasztásnyereség várható.
  • Sorozatgyártásban a turbós lekicsinyítés a üzemanyag-gazdaságosságot átlagosan körülbelül 20%-kal javítja; azonos teljesítmény mellett a nyereség a 2-6%-os sávra zsugorodik.
  • Európában a hivatalos értékek és a valós fogyasztás közötti különbség benzinmotornál elérheti a 16-24%-ot, az általános átlagban pedig a 40%-ot is.
  • A turbófeltöltéses modellek gyakrabban és nagyobb eltéréssel hibázzák el a megadott üzemanyag-gazdaságossági értékeket, mint a szívómotoros modellek.
  • 15 000 láb magasságban a szívómotor teljesítményének körülbelül 45%-át elveszíti; a turbó ezt a veszteséget kompenzálja.

A kis motor keveset fogyaszt, de melyik körülmények között valós ez az előny?

A downsizing ötletének matematikája egyértelmű: csökkentsd a hengerürtartalmat, a turbófeltöltővel hozd vissza ugyanazt a nyomatékot, így a motor a legtöbb esetben alacsonyabb terhelésen és hatékony tartományban működik. A végzett mérnöki tanulmányok azt mutatják, hogy a hengerürtartalom 60%-os csökkentésével akár 35%-os fogyasztáscsökkenés és hasonló nyomatékértékek tűnnek lehetségesnek. Sorozatgyártású járműveknél azonban a lekicsinyítés és a turbófeltöltés által nyújtott javulás körülbelül 20%-os szinten mérhető. Az azonos járműteljesítményre leszűkítve a nyereség egy szerény 2-6%-os sávra csökken.

A különbség itt kritikus: a laboratóriumi nyereség és az a szám, amit a vezető a benzinkút előtt lát, nem ugyanaz. Ha a kis motornak egy adott cél (például gyorsulás) eléréséhez magas fajlagos teljesítményt kell produkálnia, a hatékonysági előny jelentős része elpárolog. A nyereség valósága teljesen a terhelési profilodtól függ.

A katalógusérték és a benzinkútnál mért valóság közötti olló

A hivatalos fogyasztási értékeket szabványosított tesztciklusokban mérik; a valós forgalom ennél sokkal változatosabb, és sokszor sokkal megterhelőbb. Európában az új járműveknél a hivatalos üzemanyag-gazdaságosság és a valós világ közötti rés 40%-ra is szélesedett. Benzines és dízelmotoros járműveknél a WLTP és a valódi fogyasztás közötti különbség átlagosan körülbelül 20%; benzines modelleknél ez a különbség eléri a 23,7%-ot. Ha figyelembe vesszük, hogy Törökországban széles körben használt fogyasztási adat is a WLTP-n alapul, világossá válik, miért félrevezető a katalógusszámhoz való abszolút feltétel nélküli ragaszkodás.

Sőt, a mérési módszertan is szerepet játszik a különbség magyarázatában. A WLTP az előző NEDC ciklushoz képest a hivatalos és a valós értékek közötti szakadékot 22-24%-kal szűkítette; vagyis a tesztek javulnak, de a valós forgalom még mindig kegyetlenebb, mint a tesztkamra. A vezetési ciklus fogyasztásra gyakorolt hatása járművenként eltérő: ugyanazon a cikluson az egyik járműnél csökkenhet a fogyasztás, a másiknál pedig nőhet. Ezért nem egyetlen hivatalos értékre kell hagyatkozni, hanem meg kell nézni, hogy az értékek mit nem képviselnek.

Miért fordul meg a turbó előnye a stop-and-go forgalomban?

Dur-kalk trafikte 1.0 turbo motor, tam gazda soğutmaya ve zengin karışıma geçtiği için vaat edilenin aksine beklenmedik ölçüde fazla yakar.

A turbómotor hatékonysági állítása arra épül, hogy a motor alacsony terhelésnél hatékonyabban működik, mint egy atmoszferikus megfelelője. Városi stop-and-go forgalomban ez a feltételezés érvényét veszti. A gyakori gyorsítási és fékezési ciklusok a kis űrtartalmat arra kényszerítik, hogy folyamatosan nagy fajlagos teljesítményt termeljen; a fojtószelep kinyílik, a töltőnyomás emelkedik, a hengeren belüli hőmérséklet nő, és a dúsított keverék helyett a hűtés lép működésbe. Az eredmény: egy 1.0-ás turbómotor többet fogyaszt, mint amennyire várnád.

A független tesztes adatok ezt a képet igazolják. Egy nagy autós magazin összehasonlító tesztjeiben a turbófeltöltött járművek gyakrabban és nagyobb mértékben tértek el a hirdetett üzemanyag-gazdaságossági értékektől, mint az atmoszferikus járművek. Ugyanezekben a tesztekben a turbós modelleknek csak 65%-a volt képes teljesíteni az EPA országúti értékeket. Ami érdekes: a stop-and-go forgalom az atmoszferikus motorokat is hátrányosan érinti, de a turbómotor vesztesége általában keményebben érezhető; mert míg az atmoszferikus motor fogyasztása terhelésnél jóval kiszámíthatóbban nő, a turbómotornál a növekedés a kis űrtartalomba rejti magát, és hirtelen jelentkezik.

Röviden: a turbó az autópályás állandó tempónál a katalógus felé közelíti a benzinfogyasztást; de taxiként, délutáni csúcsforgalomban, rövid távolságú használatnál ellenkező irányba tér el. Ha a turbómotort üzemanyagtakarékosság miatt választottad, hibridhez hasonlóan kell vezetned - gyengéd gáz, korai fokozatváltás; különben nyereség helyett veszteséget érsz el.

Teljes terhelés és tengerszint feletti magasság: a kis atmoszferikus motor aránytalan igénybevétele

A kis motor legsebezhetőbb forgatókönyve a teljesen megrakott járművel tett hosszú emelkedő vagy a magas tengerszint feletti magasság. A magasság maga csökkenti az atmoszferikus motor által beszívott levegőt: 15 000 láb magasságban egy atmoszferikus motor a teljesítményének körülbelül 45%-át veszíti el - egy 100 lóerős motor gyakorlatilag 55 lóerőre esik vissza. 10 000 láb magasságban a tengerszint menti légnemű molekulasuresűségnek körülbelül 70%-a marad meg; a motor is a teljesítménye körülbelül 70%-át tudja produkálni. Amikor a teljesítmény csökken, a motor ugyanazon sebesség fenntartásához nagyobb terheléssel dolgozik, és a fogyasztás elkerülhetetlenül nő.

Itt a turbófeltöltés meghatározó előny: a kipufogógáz energiájából táplálkozó turbó összenyomásával sűrűvé teszi a ritka levegőt, és a magassági teljesítményveszteséget akár 1000 láb -onként körülbelül 1%-ra is le tudja szorítani. Hegyvidéki használatban a kis turbómotor következetesebb teljesítményt nyújt, mint a levegőhöz méretezett atmoszferikus megfelelője.

A terhelés kérdése árnyaltabb. Egy adott állandó terhelés szállítására tervezési határon működő túl kicsi motor több üzemanyagot fogyaszthat, mint egy nagyobb motor, amely ugyanazt a munkát könnyebb terhelésnél végzi el; mert a kis motor a nagy terhelési tartományban hatékonytalan, a nagy motor viszont a még mindig hatékony közepes terhelési tartományban működik. Bár a kisebb motor ciklusonkénti kevesebb levegő-üzemanyag cseréje általános előny, nem univerzális szabály. Ha az út nagy része emelkedő és tele van, ezért mondjuk, hogy ne a hengerűrtartalom, hanem a motor karaktere alapján döntsön.

Gyújtási rend, alacsony fordulatszámú nyomaték és a fogyasztás összefüggése

A fogyasztás számításánál a motor karaktere - vagyis hogy a nyomatékgörbe hol telik el, és hogyan van megkonstruálva a gyújtás/időzítés - ugyanolyan hatékony tényező, mint a hengerűrtartalom. Két azonos lóerős motor között lehet fogyasztásbeli különbség; mert ugyanazt a teljesítményt alacsony fordulatszámon magas nyomatékkal előállító motor kevesebb üzemanyagot fogyaszt, mint az, amelyik magas fordulatszámon hosszan van igénybe véve. Ha egy állandó terhelés leküzdéséhez szükséges teljesítmény azonos, akkor az döntő, hogy ezt a teljesítményt milyen fordulatszámon és hatásfokon állítja elő. Mivel mindkét motor képes üzemelni az elméleti sztochiometrikus keverékkel (benzin esetén 14,7:1), a plusz teljesítmény feleslege arányosan növeli a fogyasztást - ezt a turbó nem változtatja meg, csak egy kisebb hengerűrtartalomban korábban és szélesebb fordulatszámtartományban teszi elérhetővé.

A gyakorlatban ez a vezetési stílusra fordítható le: egy széles nyomatékplatóval rendelkező kisteljesítményű turbómotor alacsony fordulatszámon tartva hatékony marad; egy felpörgetett vezetési stílusnál viszont mind a töltőnyomás, mind a hengerhőmérséklet gyorsan megnöveli a fogyasztást. A gyújtási rend és az időzítés meghatározza a terepet ebben a képben; nagy terhelésnél, a kopogási határ közelében a motor biztonsági ráhagyásból dúsítja a keveréket, vagy késlelteti a gyújtást, és mindkettő csökkenti a hatásfokot.

A hibrid támogatás pótolja-e a kis turbómotor valós világbeli gyengeségét?

A gyártók a probléma gyökeres megoldását az electrifikációban találták meg. A 48V mild-hibrid rendszerek e-gépe induláskor és gyorsításkor plusz nyomatékot szolgáltatva (torque-boost) felszabadítja a belső égésű motort a magas, hatékonyszegény terhelésekből, és javítja a fogyasztást. Ez éppen az a technológia, amely a lekicsinyített turbómotor stop-start forgalom gyengeségét orvosolja: a megállás-indulás forgalmának hirtelen teljesítményigényét az elektromos áram fedezi, a turbó ritkán lép működésbe.

A továbbmenő hibrid turbófeltöltő megoldások a turbótöltést magasabb feszültséggel gyorsabbá és kontrollálhatóbbá teszik, ezáltal javítják mind az üzemanyag-gazdálkodást, mind a nehéz terhelés alatti vezetési minőséget. A hibrid megközelítés általános logikája is ugyanez: ugyanaz a teljesítmény kisebb hengerűrtartalommal és kevesebb üzemanyaggal. Ebből a szempontból a teljes hibrid rendszerek - amelyek az elektromos motort a belső égésű motorral egyesítve gyakran 50 MPG feletti hatásfokot kínálnak - részben értelmetlenné teszik a hengerűrtartalom-vitát; egy hibrid támogatással rendelkező nagy szívómotor a valós világban hatékonyabb lehet, mint egy hibrid nélküli kis turbómotor. Valóban, a legtöbb hibrid modell turbó helyett szívómotorral való megjelenése is ennek a kiegyensúlyozó logikának a következménye.

A vevő számára a döntés: mennyire meghatározó a hengerűrtartalom, és benzin vagy dízel?

Vásárlási döntésnél a hengertérfogat önmagában téves mutató. A helyes értékelési készlet a következő kérdésekből áll:

  • Használati profil: Ha rövid távok és sok a stop-and-go, a turbó előnye gyengül; ha tartós autópálya-haladás vagy hegyvidéki terep van, a kis turbómotor logikus választás.
  • Terhelési állapot: Ha rendszeresen teli autóval, lakóautóval vagy afterodekkal közlekedik, a motor tartalékerejét ne a térfogat, hanem a nyomatéksáv és a hibrid támogatás alapján értékelje.
  • Hibrid hozzájárulás: Ha van 48V-os mild-hibrid vagy teljes hibrid változat, a fogyasztási becslést ne a katalógus, hanem ennek a rendszernek a hozzájárulása alapján kell felállítani.
  • Üzemanyagtípus: A dízel hosszú távon és magas futásteljesítménynél térfogattól független előnyt biztosít; a kis benzines turbó viszont városon kívüli használatban kiegyensúlyozott választás. A WLTP-különbség benzinesnél 16%, dízelnél 10% szintűnek mérhető; azaz a dízel értékek közelebb maradnak a valósághoz.
Használati profilVálasztandó konstrukcióIndoklás
Stop-and-go városi forgalomAtmoszférikus vagy teljes hibridA turbó nem terhelődik, az e-gép elvégzi az elindulásokat
Tartós autópálya-haladásKis turbóAlacsony terhelésnél hatékony, a katalógusértékhez közeli fogyasztás
Nagy tengerszint feletti magasság / hegyi útTurbóAz atmoszférikus teljesítmény a magassággal csökken, a turbó ezt kompenzálja
Teli terhelés / afterodNagy atmoszférikus vagy hibrid turbóA túl kis motor nagy terhelésnél hatástalan tartományban működik
Magas éves futásteljesítményDízelA valós-hivatalos különbség benzinesnél kisebb

A következtetés mondata egyszerű: a kis motor, helyes használatban keveset fogyaszt; rossz profilban a katalógus által ígértnél érezhetően többet fogyaszt. Ne a térfogatot olvassa, hanem a motor jellemzőjét, a hibrid támogatást és az Ön napi útvonalprofilját együtt.

Források