เครื่องยนต์เบนซินเข้ามาทำงานเมื่อไหร่ในรถไฮบริด?

ในรถยนต์ไฮบริด จุดที่เครื่องยนต์เบนซินจะเข้ามาทำงานนั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยความเร็ว แต่กำหนดโดยระดับการชาร์จแบตเตอรี่ ความต้องการคันเร่ง และเกณฑ์อุณหภูมิ
ในรถยนต์ไฮบริด จุดที่เครื่องยนต์เบนซินจะเข้ามาทำงานนั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยความเร็ว แต่กำหนดโดยระดับการชาร์จแบตเตอรี่ ความต้องการคันเร่ง และเกณฑ์อุณหภูมิ

แชร์หน้านี้

พฤติกรรมของรถยนต์ไฮบริดที่เคลื่อนที่เงียบ ๆ เมื่อไฟแดง แล้วปลุกเครื่องยนต์เบนซินขึ้นด้วยแรงสั่นสะเทือนที่คุ้นเคยเป็นอย่างยิ่งหลังจากนั้น ยังคงเป็นปริศนาสำหรับคนขับส่วนใหญ่ บางครั้งเครื่องยนต์ไม่ทำงานแม้แต่ที่ 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง บางครั้งก็เข้ามาทำงานก่อนที่จะไปถึงปลายถนนอีกฟากหนึ่ง แล้วระบบตัดสินใจด้วยตรรกะแบบไหน และพิจารณาจากตัวแปรใดบ้าง? คำตอบของคำถามนี้ไม่ใช่เกณฑ์ความเร็วเพียงจุดเดียวอย่างที่หลายคนคิด แต่เป็นห่วงโซ่การตัดสินใจที่สร้างขึ้นจากระดับแบตเตอรี่ ความต้องการของผู้ขับ และอุณหภูมิ

ความเข้าใจที่แพร่หลายคือ ไฮบริดจะบังคับให้เครื่องยนต์เบนซินทำงานเมื่อความเร็วเกินกว่าระดับหนึ่ง แต่ในความเป็นจริง ไม่มีเกณฑ์ "เครื่องยนต์จะทำงานเมื่อเกิน X กม./ชม." ที่ได้รับการยืนยันในคู่มือของผู้ผลิตเลย ระบบสอบถามข้อมูลจากความเร็วมากกว่านั้นมาก: บูตเหยียบลึกแค่ไหน มีพลังงานเหลือในแบตเตอรี่เท่าไร น้ำหล่อเย็นมีอุณหภูมิกี่องศา? เมื่อคำตอบของสามคำถามนี้เปลี่ยนไป การตัดสินใจก็เปลี่ยนตาม ในส่วนที่เหลือของบทความนี้ เราจะอธิบายตรรกะการตัดสินใจนี้ทีละขั้นตอน พร้อมข้อมูลที่วัดผลได้

ระบบส่งกำลังถูกแบ่งเป็นสามโหมด: แบบอนุกรม แบบขนาน และแบบไฟฟ้าล้วน

Seri modda benzinli motor tekerlekleri değil jeneratörü döndürür; asıl çekiş gücü, üretilen elektrikle çalışan motordan gelir.

เพื่อทำความเข้าใจตรรกะการสลับโหมด จำเป็นต้องรู้ก่อนว่าระบบมีไพ่อะไรในมือบ้าง ในไฮบริดแบบอนุกรม-ขนาน ระบบส่งกำลังทำงานในสามโหมดพื้นฐาน ในโหมดอนุกรม เครื่องยนต์สันดาปภายในไม่ได้หมุนล้อโดยตรง แต่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยไฟฟ้าที่ผลิตได้จะจ่ายให้แบตเตอรี่และมอเตอร์ไฟฟ้า ในโหมดขนาน เครื่องยนต์เบนซินและมอเตอร์ไฟฟ้าจ่ายกำลังให้ล้อพร้อมกัน โหมดที่สามคือโหมดไฟฟ้าล้วน ซึ่งเครื่องยนต์ปิดสนิท และการขับเคลื่อนอยู่ในความรับผิดชอบของแบตเตอรี่เพียงลำพัง - นี่คือสภาพทั่วไปในช่วงออกตัว

โครงสร้างนี้ช่วยให้เครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนได้ทั้งแยกกันและพร้อมกัน โดยการสลับโหมดเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจนผู้ขับไม่รู้สึก เงื่อนไขการสลับจากโหมดไฟฟ้าไปเป็นโหมดไฮบริดก็คือดุลกำลังอย่างง่ายดายหนึ่ง: เมื่อแบตเตอรี่ไม่สามารถรับหน้าที่ทั้งขับเคลื่อนยานพาหนะและตอบสนองความต้องการของระบบอื่น ๆ ได้พร้อมกัน ระบบจะเรียกเครื่องยนต์เบนซินมาทำงาน กล่าวคือ เกณฑ์ตัดสินไม่ได้อยู่ที่จำนวนรอบเครื่องยนต์ แต่อยู่ที่ช่องว่างกำลังในขณะนั้น

การตัดสินใจสั่งเปิดเครื่องยนต์อาศัยตัวแปรสามตัวใดบ้าง?

การตัดสินใจปิดและเปิดของระบบเกิดขึ้น ณ จุดตัดของตัวแปรสามตัว: สถานะการชาร์จแบตเตอรี่ (SOC), ความต้องการของผู้ขับ และอุณหภูมิ แต่ละตัวทำหน้าที่เหมือนตัวกระตุ้นแยกกัน และแต่ละตัวจุดชนวนสถานการณ์ที่แตกต่างกัน

สถานะการชาร์จแบตเตอรี่: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อระยะทางไฟฟ้าหมดลง?

ในไฮบริดแบบชาร์จจากภายนอก (PHEV) เมื่อระยะทางไฟฟ้าหมดลง ระบบจะสลับไปทำงานแบบไฮบริดโดยอัตโนมัติ หลังการสลับนี้ แบตเตอรี่จะไม่ถูกปล่อยประจุจนหมดสนิท ระดับประจุจะถูกรักษาไว้ในขอบเขตที่จำเป็นต่อการทำงาน และในระหว่างการขับขี่จะมีช่วงไฟฟ้าสั้น ๆ กลับมาเป็นครั้งคราว ตราบใดที่ยังมีเบนซินในถัง ก็ยังสามารถเคลื่อนที่ในโหมดไฟฟ้าล้วนได้ แต่ระบบนี้ไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทำงานโดยไม่มีเบนซิน

ความต้องการของผู้ขับ: เรียกเครื่องยนต์มาทำงานในช่วงเหยียบคันเร่งสุด

เมื่อเหยียบคันเร่งเต็มที่ จะเกิดความต้องการกำลังที่มอเตอร์ไฟฟ้าไม่สามารถรองรับได้ด้วยตัวเอง ในกรณีนี้ระบบสามารถสั่งเครื่องยนต์เบนซินเข้ามาทำงานทันที เมื่อปล่อยคันเร่ง รถจะกลับเข้าสู่โหมดไฟฟ้าอีกครั้ง นี่คือเงื่อนไขการสลับที่เร็วที่สุดและชัดเจนที่สุด: อยู่ที่ตำแหน่งคันเร่ง ไม่ใช่ที่รอบความเร็ว

อุณหภูมิ: เหตุผลที่เครื่องยนต์เย็นทำงานเร็วกว่าปกติ

ในอากาศเย็น ระบบจะสตาร์ทเครื่องยนต์อย่างมีแผน ไม่ใช่แบบสุ่ม บางรุ่นมีโหมดพิเศษที่เครื่องยนต์ถูกใช้งานน้อย โหมดนี้จะสั่งเครื่องยนต์ทำงานเป็นระยะเพื่อให้เครื่องยนต์ได้อุณหภูมิที่เหมาะสมและหล่อลื่นได้ดี ยิ่งอุณหภูมิแวดล้อมต่ำลง เวลาที่ใช้ในการอุ่นเครื่องยิ่งนาน และโหมดนี้จะทำงานบ่อยขึ้น กล่าวคือ ในฤดูหนาวที่เครื่องยนต์ทำงานเร็วกว่าที่คุณคาดไว้ ไม่ใช่ความผิดปกติ แต่เป็นพฤติกรรมป้องกันที่ระบบตั้งใจทำ

สิ่งที่น่าสนใจ

  • การตัดสินใจสั่งเครื่องยนต์ทำงานอ้างอิงจากตัวแปรสามตัว: สถานะการชาร์จแบตเตอรี่ ความต้องการของผู้ขับ และอุณหภูมิ
  • ไม่มีเกณฑ์ความเร็วคงที่ที่ได้รับการยืนยันในคู่มือผู้ผลิต เกณฑ์ถูกกำหนดด้วยเงื่อนไข
  • รถไฮบริดแบ่งกำลังขับสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ถึง 53.6% รถไฮบริดแบบขนานสามารถประหยัดได้ถึง 25.5%
  • ในฤดูหนาว เจ้าของรถไฮบริดมักสังเกตเห็นอัตราสิ้นเปลือง MPG ลดลง 15-25%

การออกตัว ความเร็วกลาง และภาระสูง: ใครลากจูงในแต่ละช่วง?

เมื่อแบ่งการขับขี่ปกติออกเป็นช่วงต่าง ๆ ตรรกะการตัดสินใจก็จะชัดเจน ในการออกตัวและความเร็วต่ำ แบตเตอรี่ให้แรงขับเคลื่อนเพียงลำพัง เครื่องยนต์ปิดอยู่ ที่ความเร็วกลางและเขตการเปลี่ยนผ่าน จะมีการสร้างสมดุลระหว่างโหมดอนุกรมและโหมดขนาน: เครื่องยนต์ผลิตไฟฟ้าในฐานะเจนเนอเรเตอร์เมื่อจำเป็น และเข้าร่วมขับเคลื่อนในโหมดขนานเมื่อความต้องการเพิ่มขึ้น ที่ความเร็วสูงและภาระสูง เครื่องยนต์เบนซินจะเข้ามาทำงานโดยตรง เพราะในช่วงนั้นเครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับภาระกำลังที่มอเตอร์ไฟฟ้าไม่สามารถรองรับได้ด้วยตัวเอง

ส่วนตัวเลขความเร็ว: จากการสังเกตของผู้ใช้ มีรายงานว่ารถไฮบริดบางรุ่นสามารถขับในโหมดไฟฟ้าได้ถึง 120 กม./ชม. แต่ค่าเหล่านี้เป็นการแบ่งปันประสบการณ์ ไม่ใช่ข้อมูลจากผู้ผลิต ผู้ผลิตเลือกควบคุมระบบตามเงื่อนไข มากกว่าการระบุขีดจำกัดความเร็วคงที่ ในทางปฏิบัติ ช่วงความเร็วที่ประหยัดที่สุดสำหรับระยะทางสูงสุดคือประมาณ 20-50 กม./ชม. ในช่วงนี้แรงต้านอากาศต่ำ และรถสามารถอยู่ในโหมดไฟฟ้าได้นาน กล่าวคือ คำตอบที่ซื่อตรงสำหรับคำถามว่า "เครื่องยนต์ทำงานที่ความเร็วเท่าไร" คือ: ความเร็วเพียงอย่างเดียวไม่ใช่ตัวกำหนด แต่กำลังที่ความเร็วนั้นต้องการต่างหากคือตัวกำหนด

การสิ้นเปล่าเปลี่ยนแปลงอย่างไรในเมืองและบนทางด่วน? ตัวเลขที่เป็นรูปธรรม

ผลของตรรกะการตัดสินใจนี้ปรากฏชัดเจนในตารางการสิ้นเปล่าเชื้อเพลิง รถไฮบริดมักแสดงประสิทธิภาพที่ดีกว่าในการจราจรในเมืองแบบหยุด-เคลื่อนที่ เพราะการเบรกแบบรีเจเนอเรทีฟทำงานทุกครั้งที่หยุด และการออกตัวทำได้ด้วยไฟฟ้า ผู้ผลิตมักสัญญาว่ารถไฮบริดจะมีอัตราสิ้นเปล่าระดับ 48-60 MPG และรถไฮบริดใน SUV ส่วนใหญ่มีค่า 35+ MPG และในรถเก๋งส่วนใหญ่ระดับ 45+ MPG ซึ่งดีขึ้นประมาณ 40% เมื่อเทียบกับรถเบนซินรุ่นเทียบเท่า ส่วนบนทางด่วนสถานการณ์จะกลับด้าน: เพราะการรักษาความเร็วสูงต้องใช้พลังงานมากขึ้น ข้อได้เปรียบของรถไฮบริดจึงแคบลง

สถานการณ์การใช้งานพฤติกรรมของระบบไฮบริดผลที่วัดได้
การจราจรในเมืองแบบหยุด-แล่นโหมดไฟฟ้าทำงานเป็นหลัก การเบรกสร้างพลังงานกลับทำงานหนักประหยัดได้ 10-40% เมื่อขับขี่อย่างมีประสิทธิภาพ
ทางด่วน ความเร็วสูงคงที่เครื่องยนต์เบนซินทำงานต่อเนื่องเป็นเวลานานประหยัดได้ 15-30% เมื่อขับขี่อย่างมีประสิทธิภาพ
การเร่งเต็มสปีดฉับพลันเครื่องยนต์เข้ามาทำงานทันทีการสิ้นเปลืองเพิ่มขึ้น เมื่อปล่อยคันเร่งจะกลับสู่โหมด EV
อากาศเย็น (ธันวาคม-มีนาคม)เครื่องยนต์ทำงานบ่อยขึ้นเพื่อให้ความอบอุ่นประสิทธิภาพ MPG ลดลง 15-25%

การวัดในเชิงวิชาการก็ยืนยันภาพเดียวกัน: ระบบไฮบริดแบบขนานสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ ถึง 25.5% ระบบแบ่งกำลังประหยัดได้ ถึง 53.6% ในทางกลับกัน การสิ้นเปลืองจริงบนถนนวัดได้สูงกว่าค่าในห้องแล็บ 44-100% สำหรับรถไฮบริด และ 30-82% สำหรับรถทั่วไป สำหรับรถไฮบริดแบบปลั๊กอิน ความต่างยิ่งมากกว่า: แคตตาล็อก WLTP ระบุการสิ้นเปลืองประมาณ 1.57 L/100 กม. แต่การใช้งานจริงคาดว่าการสิ้นเปลืองจะสูงถึงระดับ 6 L/100 กม. กล่าวคือคลาดเคลื่อนได้เกือบสามเท่า คำอธิบายทางเทคนิคก็ง่าย: ค่าในแคตตาล็อกตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าแบตเตอรี่ได้รับการชาร์จอย่างสม่ำเสมอ หากวินัยการชาร์จเสียหาย รถจะสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในทางปฏิบัติเหมือนรถเบนซินที่ไม่มีระบบไฮบริด

สถานการณ์ใดบ้างที่ลดข้อได้เปรียบของระบบไฮบริด?

ตรรกะการตัดสินใจของระบบไม่ได้ทำงานเพื่อคุณในทุกสถานการณ์ การลดลงที่ชัดเจนที่สุดเกิดขึ้นในอากาศเย็น: ในความเย็นประสิทธิภาพแบตเตอรี่ลดลง ส่วนผสมเบนซินสำหรับฤดูหนาวมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่าเล็กน้อย และวงจรการอบอุ่นเครื่องยนต์ก็เผาผลาญเชื้อเพลิงเพิ่มเติม การสังเกตในสนามแสดงให้เห็นว่าการลดลงตามปกติในช่วงธันวาคม-มีนาคมอยู่ที่ระดับ 15-25% - เช่น รถที่วิ่งได้ 20-22 mpg ในฤดูร้อนจะถดถอยลงไปที่ระดับ 17-19 mpg ในฤดูหนาว

การลากพ่วงและการบรรทุกหนักเป็นข้อจำกัดที่สอง คู่มือผู้ผลิตเตือนอย่างชัดเจน: ระบบไฟฟ้าของรถไฮบริดแบบปลั๊กอินไม่ได้รับการออกแบบมาสำหรับงานลากจูง และไม่ควรใช้โหมดไฟฟ้าเมื่อลากพ่วง การบรรทุกหนัก การเร่งความเร็วอย่างรุนแรง และการบำรุงรักษาที่ไม่ดี ล้วนลด MPG ลงในทิศทางเดียวกัน แม้จะไม่มีอัตราการสูญเสียที่วัดโดยตรงสำหรับถนนบนภูเขา แต่ตรรกะก็เหมือนกัน: การปีนขึ้นที่ยาวนานและต่อเนื่อง การบรรทุกหนัก และความเร็วสูง ซึ่งเป็นทุกสถานการณ์ที่เครื่องยนต์ต้องทำงานเป็นเวลานาน ล้วนทำให้ข้อได้เปรียบของระบบไฮบริดแคบลง ความต้องการกำลังแบบเต็มสปีดก็เรียกเครื่องยนต์ให้ทำงานเร็วขึ้นด้วยกลไกเดียวกัน

วิธีทำให้การตัดสินใจของเครื่องยนต์เป็นประโยชน์ต่อคุณ

พฤติกรรมของระบบเปลี่ยนไม่ได้ แต่ตัวกระตุ้นสามารถจัดการได้ เทคนิคต่อไปนี้เข้าไปแทรกแซงตัวแปรทั้งสามนี้โดยตรง เพื่อลดความถี่และระยะเวลาการทำงานของเครื่องยนต์:

  • เบรกให้เร็วและนุ่มนวล: การเพิ่มผลของการเบรกสร้างพลังงานกลับให้สูงสุด แทนการเบรกแรง โดยเพิ่มระยะเวลาการลดความเร็ว จะช่วยเสริมพลังให้แบตเตอรี่และยืดระยะทางการขับขี่ไฟฟ้า
  • ใช้โหมด Eco: รถจะปรับการตอบสนองคันเร่งให้เน้นประสิทธิภาพ; ความต้องการคันเร่งแบบฉับพลันลดลง การเรียกใช้เครื่องยนต์อย่างกะทันหันก็เกิดขึ้นน้อยลง
  • สำรองแบตเตอรี่ไว้สำหรับทางด่วน: บางระบบมีโหมดพิเศษสำหรับสิ่งนี้ โดยแบตเตอรี่จะถูกสำรองไว้โดยเจตนาเพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานในช่วงทางด่วนความเร็วสูง และใช้ไฟฟ้าในช่วงเมืองที่ความเร็วต่ำ
  • ลดน้ำหนักที่ไม่จำเป็นและแรงต้านของยาง: นำของที่ไม่จำเป็นออกจากท้ายรถ ตรวจสอบแรงดันลมยาง ความต้องการที่ต่ำลงหมายความว่าเครื่องยนต์จะทำงานน้อยลง

ขอเพิ่มหมายเหตุด้านวิศวกรรมเกี่ยวกับเรื่องอากาศเย็นด้วย: การขึ้นรถเครื่องยนต์เย็นแล้วเร่งเต็มคันเร่งทันทีเป็นนิสัยที่มีความเสี่ยง เมื่อเครื่องยนต์เริ่มทำงาน การขับขี่อย่างช้าๆ ในกิโลเมตรแรกๆ และปล่อยให้เครื่องยนต์อุ่นที่รอบเดินเบา จะให้เวลาสำหรับการหล่อลื่นที่เข้าที่ อย่าลืมว่ารถไฮบริดมีวินัยในการอุ่นเครื่องยนต์แทนคุณ โหมดคล้าย Low Engine Use ที่ทำงานบ่อยขึ้นก็ทำหน้าที่นี้โดยตรง

แล้วคณิตศาสตร์ของการประหยัดทำงานอย่างไร?

การเข้าใจตรรกะการทำงานของเครื่องยนต์เป็นพื้นฐานของการตัดสินใจซื้อด้วย วิธีคำนวณพื้นฐานนั้นง่าย: หารราคาเชื้อเพลิงต่อลิตร/แกลลอนด้วยค่าการใช้เชื้อเพลิงแบบผสมของยานพาหนะ หากพิจารณาจากตัวอย่างที่เป็นรูปธรรม ระยะทางขับขี่ต่อปีของคนขับทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 13,500 ไมล์ และตัวอย่างการประหยัดเชื้อเพลิงต่อปีในกลุ่มนี้คำนวณได้ที่ระดับ 759 ดอลลาร์ สำหรับรถไฮบริดที่มีการใช้เชื้อเพลิงแบบผสมราว 52 mpg ที่ 15,000 ไมล์/ปี คาดว่าจะประหยัดได้ มากกว่า 800 ดอลลาร์ต่อปี ส่วนตัวอย่างที่อยู่ในช่วง 40 mpg คาดการณ์การประหยัดที่ 700-900 ดอลลาร์ ในการเปรียบเทียบ ค่าเชื้อเพลิงต่อปีของรถเบนซินอยู่ที่ 1,434 ดอลลาร์ เพื่อหาว่าส่วนต่างราคาของไฮบริดคืนทุนในเวลาเท่าใด เพียงทำการคำนวณจุดคุ้มทุนที่เปรียบเทียบสองคอลัมน์นี้ และการคำนวณนี้เปลี่ยนแปลงโดยตรงตามระยะทางขับขี่ ผู้ที่ใช้รถระยะสั้นและส่วนใหญ่ในเมืองจะไปถึงจุดคุ้มทุนได้อย่างรวดเร็ว ส่วนผู้ที่ใช้ทางด่วนเป็นหลักจะคืนทุนส่วนต่างเดียวกันนี้ในเวลาที่นานกว่า

บทสรุป: ซ่อนอยู่ที่เงื่อนไข ไม่ใช่ที่ความเร็ว

คำตอบที่ชัดเจนและสั้นกระชับสำหรับคำถามว่าเครื่องยนต์เบนซินของไฮบริดจะทำงานเมื่อใดคือ: เมื่อพลังงานจากแบตเตอรี่ไม่เพียงพอต่อความต้องการของการขับขี่และระบบ เมื่อคนขับต้องการเร่งเต็มที่ หรือเมื่ออุณหภูมิต้องการให้เครื่องยนต์อุ่นขึ้น นั่นคือ เกณฑ์นี้ไม่ได้ถูกกำหนดที่ค่าความเร็วคงที่ แต่ถูกกำหนดด้วยเงื่อนไขที่วัดได้สามประการ คนขับที่รู้จักตัวแปรทั้งสามนี้ จะไม่มองการขึ้นลงของมาตรวัดการใช้พลังงานว่าเป็นเรื่องบังเอิญอีกต่อไป แต่จะตีความการถดถอย 15-25% ในฤดูหนาว ข้อได้เปรียบที่ลดลงบนทางด่วน และการปรับปรุงที่สูงถึง 40% ในเขตเมือง ว่าเป็นการอ่านค่าที่แตกต่างกันของห่วงโซ่การตัดสินใจเดียวกัน การเข้าใจระบบคือก้าวแรกของการเจรจาต่อรองกับมัน

แหล่งอ้างอิง