เครื่องยนต์ขนาดเล็กประหยัดน้ำมันจริงหรือ? ความจริงเรื่องเครื่องยนต์ความจุต่ำและเทอร์โบ

เครื่องยนต์ขนาดเล็กจะประหยัดน้ำมันก็ต่อเมื่อไม่ถูกเร่งเครื่องเลยเท่านั้น ในเมือง การบรรทุกเต็มคัน หรือการขึ้นที่สูง มันอาจกินน้ำมันมากกว่าเครื่องยนต์ธรรมชาติขนาดใหญ่ด้วยซ้ำ
เครื่องยนต์ขนาดเล็กจะประหยัดน้ำมันก็ต่อเมื่อไม่ถูกเร่งเครื่องเลยเท่านั้น ในเมือง การบรรทุกเต็มคัน หรือการขึ้นที่สูง มันอาจกินน้ำมันมากกว่าเครื่องยนต์ธรรมชาติขนาดใหญ่ด้วยซ้ำ

แชร์หน้านี้

เครื่องยนต์ขนาดเล็กไม่ได้ประหยัดน้ำมันเสมอไป เครื่องยนต์ที่ลดขนาดลง อ้างอิงจากหลักการลดพลังงานที่เครื่องยนต์ใช้ในการทำงานของตัวเอง: ปริมาตรที่น้อยลง หมายถึงส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงที่น้อยลงต่อรอบ แต่ผลประโยชน์นี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเครื่องยนต์ไม่ถูกบังคับให้ทำงานหนักเท่านั้น ในการจราจรในเมือง เมื่อบรรทุกเต็มที่ หรือบนที่สูง เครื่องยนต์ขนาดเล็กแบบเทอร์โบอาจบริโภคน้ำมันมากกว่าที่คาดไว้ และอาจกินน้ำมันมากกว่าเครื่องยนต์ธรรมดาขนาดใหญ่ที่มีกำลังเท่ากันเสียด้วยซ้ำ

ประเด็นสำคัญ

  • เมื่อลดปริมาตรเครื่องยนต์ลง 60% ทางทฤษฎีคาดการณ์ว่าจะประหยัดการบริโภคได้ถึง 35%
  • ในการผลิตจริง การลดขนาดแบบเทอร์โบชาร์จช่วยปรับปรุงประหยัดน้ำมันโดยเฉลี่ยประมาณ 20% เมื่อเทียบที่สมรรถนะเท่ากัน ผลประโยชน์จะลดลงเหลือช่วง 2-6%
  • ในยุโรป ความต่างระหว่างค่าทางการกับการบริโภคจริงในรถเบนซินอยู่ที่ 16-24% และในค่าเฉลี่ยโดยรวมสูงถึง 40%
  • รุ่นเทอร์โบชาร์จพลาดค่าประหยัดน้ำมันที่ประกาศไว้บ่อยครั้งและมีส่วนต่างมากกว่ารุ่นธรรมดา
  • ที่ระดับความสูง 15,000 ฟุต เครื่องยนต์ธรรมดาจะสูญเสียกำลังประมาณ 45% เทอร์โบช่วยชดเชยการสูญเสียนี้

เครื่องยนต์ขนาดเล็กประหยัดน้ำมันจริงหรือ ข้อได้เปรียบเป็นจริงในเงื่อนไขใด?

คณิตศาสตร์ของแนวคิด downsizing นั้นชัดเจน: ลดปริมาตรลง แล้วใช้เทอร์โบชาร์จนำแรงบิดเดิมกลับมา เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานที่ภาระต่ำและในช่วงที่มีประสิทธิภาพเป็นส่วนใหญ่ งานวิจัยทางวิศวกรรมชี้ว่า การลดปริมาตรลง 60% ดูเป็นไปได้ที่จะลดการบริโภคได้ถึง 35% พร้อมค่าแรงบิดที่ใกล้เคียงกัน ส่วนในยานพาหนะที่ผลิตจริง การปรับปรุงจากการลดขนาดและเทอร์โบชาร์จถูกวัดได้ประมาณระดับ 20% แต่เมื่อลดทอนเป็นสมรรถนะของยานพาหนะที่เท่ากัน ผลประโยชน์จะลดลงเหลือช่วงที่ถ่อมตัวเพียง 2-6%

ความต่างตรงนี้สำคัญมาก: ผลประโยชน์ในห้องแล็บกับตัวเลขที่คนขับเห็นหน้าปั๊มน้ำมันไม่ใช่สิ่งเดียวกัน หากเครื่องยนต์ขนาดเล็กต้องผลิตกำลังเฉพาะสูงเพื่อให้บรรลุเป้าหมายหนึ่ง (เช่น การเร่งความเร็ว) ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพจำนวนมากจะระเหยหายไป ความเป็นจริงของผลประโยชน์นี้ขึ้นอยู่กับโปรไฟล์ภาระการใช้งานของคุณทั้งหมด

ช่องว่างระหว่างค่าในแคตตาล็อกกับความจริงหน้าปั๊ม

ค่าการบริโภคทางการถูกวัดในวงจรทดสอบมาตรฐาน แต่การจราจรจริงนั้นหลากหลายกว่ามากและมักท้าทายกว่า ในยุโรป ช่องว่างระหว่างประหยัดน้ำมันทางการกับโลกจริงในรถใหม่ได้ขยายกว้างถึง 40% ในรถเบนซินและดีเซล ความต่างระหว่าง WLTP กับการบริโภคจริงอยู่ที่ประมาณ 20% โดยเฉลี่ย ในรุ่นเบนซิน ความต่างนี้สูงถึง 23.7% เมื่อพิจารณาว่าข้อมูลการบริโภคที่ใช้กันแพร่หลายในตุรกีก็อ้างอิงจาก WLTP เช่นกัน จึงเห็นชัดว่าทำไมการเชื่อแคตตาล็อกอย่างไม่ต้องสงสัยจึงทำให้เข้าใจผิด

ยิ่งไปกว่านั้น วิธีการวัดก็มีบทบาทในการอธิบายความต่างนี้ WLTP ช่วยลดช่องว่างระหว่างค่าทางการกับค่าจริงลงได้ 22-24% เมื่อเทียบกับวงจร NEDC เดิม กล่าวคือ การทดสอบดีขึ้น แต่การจราจรจริงยังคงโหดร้ายกว่าห้องทดสอบ ผลของรอบการขับขี่ต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงแตกต่างกันไปในแต่ละรุ่น: ในรอบการขับขี่เดียวกัน รถหนึ่งคันอาจสิ้นเปลืองน้อยลงขณะที่อีกคันกลับสิ้นเปลืองมากขึ้นได้ ด้วยเหตุนี้ จึงไม่ควรมองแค่ค่าทางการเพียงตัวเดียว แต่ต้องดูว่าค่าเหล่านั้นไม่ได้แทนอะไร

ทำไมข้อได้เปรียบของเทอร์โบจึงกลับด้านในการจราจรแบบหยุด-เคลื่อน?

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

ข้ออ้างเรื่องประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เทอร์โบ ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าเครื่องยนต์ทำงานได้มีประสิทธิภาพกว่าเครื่องยนต์ธรรมดาที่รับภาระต่ำ ในการจราจรแบบหยุด-เคลื่อนในเมือง สมมติฐานนี้ก็พังทลาย วงจรการเร่งและเบรกที่ถี่ๆ บีบให้ปริมาตรเล็กทั้งหมดต้องผลิตกำลังเฉพาะสูงต่อเนื่อง ปีกผีเสื้อเปิด แรงดันไอเสียเข้าสูงขึ้น อุณหภูมิในกระบอกสูบเพิ่มขึ้น และแทนที่จะใช้แรงอัดของลูกสูบ การระบายความร้อนก็เข้ามาทำงานพร้อมส่วนผสมที่เข้มข้นขึ้น ผลลัพธ์คือ: เครื่องยนต์ 1.0 เทอร์โบกินเชื้อเพลิงมากกว่าที่คุณคาดไม่ถึง

ข้อมูลการทดสอบอิสระยืนยันภาพนี้ ในการทดสอบเปรียบเทียบของนิตยสารยานยนต์ชั้นนำ รถที่ติดเทอร์โบพลาดค่าประหยัดเชื้อเพลิงที่ประกาศไว้บ่อยครั้งและมีส่วนต่างมากกว่ารถเครื่องยนต์ธรรมดา ในการทดสอบชุดเดียวกัน มีเพียง 65% ของรุ่นเทอร์โบเท่านั้นที่ผ่านค่า EPA ทางหลวง ที่น่าสนใจคือ: การจราจรแบบหยุด-เคลื่อนส่งผลเสียต่อเครื่องยนต์ธรรมดาเช่นกัน แต่การสูญเสียในเครื่องยนต์เทอร์โบมักรู้สึกรุนแรงกว่า เพราะเมื่อเครื่องยนต์ธรรมดารับภาระ การสิ้นเปลืองจะเพิ่มขึ้นอย่างคาดเดาได้ ขณะที่ในเครื่องยนต์เทอร์โบ การเพิ่มขึ้นถูกซ่อนไว้ด้วยปริมาตรที่เล็กและเกิดขึ้นอย่างกะทันหัน

โดยสรุป เทอร์โบทำให้การสิ้นเปลืองเบนซินใกล้เคียงสเปกในการขับขี่ด้วยความเร็วคงที่บนทางหลวง แต่ในรถแท็กซี่ การจราจรช่วงเที่ยง หรือการใช้งานระยะสั้น มันเบนออกไปในทิศทางตรงข้าม หากคุณเลือกเครื่องยนต์เทอร์โบเพื่อประหยัดเชื้อเพลิง คุณต้องขับเหมือนรถไฮบริด - เหยียบคันเร่งเบาๆ เข้าเกียร์เร็ว - มิฉะนั้นคุณจะได้การสูญเสียแทนกำไร

ภาระเต็มที่และระดับความสูง: การถูกบีบอย่างไม่เป็นสัดส่วนของเครื่องยนต์ธรรมดาขนาดเล็ก

สถานการณ์ที่เครื่องยนต์ขนาดเล็กเปราะบางที่สุดคือการไต่ลาดยาวด้วยรถบรรทุกเต็มที่ หรือการใช้งานบนที่สูง ความสูงเองเป็นตัวลดอากาศที่เครื่องยนต์ธรรมดาได้รับ: ที่ระดับความสูง 15,000 ฟุต เครื่องยนต์ธรรมดาจะสูญเสียกำลังราว 45% - เครื่องยนต์ 100 hp จะลดลงเหลือจริงเพียง 55 hp ที่ระดับ 10,000 ฟุต ความหนาแน่นของโมเลกุลอากาศเหลือเพียงราว 70% ของระดับน้ำทะเล เครื่องยนต์จึงผลิตกำลังได้เพียงประมาณ 70% ของเดิม เมื่อกำลังลดลง เครื่องยนต์ต้องทำงานหนักขึ้นเพื่อรักษาความเร็วเดิม และการสิ้นเปลืองก็เพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

เทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นข้อได้เปรียบที่ชี้ขาดในจุดนี้: เทอร์โบที่ได้รับพลังงานจากไอเสียโดยการอัดอากาศ ช่วยทำให้อากาศที่บางเบามีความหนาแน่นขึ้น และสามารถลดการสูญเสียกำลังตามระดับความสูงได้เหลือไม่เกินประมาณ 1% ต่อ 1000 ฟุต ในการใช้งานในพื้นที่ภูเขา เครื่องยนต์เทอร์โบขนาดเล็กให้ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอกว่าเครื่องยนต์ธรรมดาที่ผลลัพธ์แปรผันตามอากาศ

เรื่องภาระนั้นละเอียดอ่อนกว่านั้น เครื่องยนต์ที่เล็กเกินไปซึ่งทำงานที่ขีดจำกัดการออกแบบเพื่อแบกภาระคงที่หนึ่ง อาจใช้เชื้อเพลิงมากกว่าเครื่องยนต์ที่ใหญ่กว่าซึ่งทำงานเดียวกันได้อย่างสบายกว่า เพราะในโซนภาระสูงที่เครื่องยนต์ขนาดเล็กไม่มีประสิทธิภาพ เครื่องยนต์ขนาดใหญ่ยังคงทำงานอยู่ในโซนภาระปานกลางที่มีประสิทธิภาพ แม้ว่าการสลับอากาศ-เชื้อเพลิงต่อรอบที่น้อยกว่าของเครื่องยนต์ขนาดเล็กจะเป็นข้อได้เปรียบโดยทั่วไป แต่ก็ไม่ใช่กฎสากล หากเส้นทางส่วนใหญ่เป็นทางชันและมีรถติด นั่นคือเหตุผลที่เราบอกว่าให้ตัดสินใจจากลักษณะของเครื่องยนต์ ไม่ใช่จากปริมาตรของเครื่องยนต์

ความสัมพันธ์ระหว่างรูปแบบการจุดระเบิด แรงบิดที่รอบต่ำ และการสิ้นเปลือง

ในการคำนวณการสิ้นเปลือง ลักษณะของเครื่องยนต์ - นั่นคือช่วงที่เส้นโค้งแรงบิดเต็มที่และวิธีการออกแบบการจุดระเบิด/จังหวะเวลา - มีอิทธิพลเท่ากับปริมาตร เครื่องยนต์สองตัวที่มีกำลังม้าเท่ากันอาจมีอัตราการสิ้นเปลืองต่างกันได้ เพราะเครื่องยนต์ที่ผลิตกำลังเท่ากันด้วยแรงบิดสูงที่รอบต่ำ จะใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าเครื่องยนต์ที่ต้องทำงานหนักเป็นเวลานานที่รอบสูง หากกำลังที่จำเป็นในการเอาชนะภาระคงที่เท่ากัน สิ่งที่เป็นตัวกำหนดคือคุณผลิตกำลังนั้นที่รอบและจุดประสิทธิภาพใด เนื่องจากทั้งสองเครื่องยนต์สามารถทำงานด้วยส่วนผสมสโตอิชิโอเมตริกตามทฤษฎี (สำหรับเบนซินคือ 14,7:1) ส่วนเกินของกำลังเพิ่มเติมจะเพิ่มการสิ้นเปลืองตามสัดส่วน - เทอร์โบไม่ได้เปลี่ยนสิ่งนี้ เพียงแต่ทำให้กำลังดังกล่าวสามารถเข้าถึงได้เร็วขึ้นและในช่วงรอบที่กว้างกว่าในปริมาตรที่เล็กกว่าเท่านั้น

ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้แปลเป็นสไตล์การขับขี่: เครื่องยนต์เทอร์โบขนาดเล็กที่มีแพลตตอแรงบิดกว้างจะยังคงมีประสิทธิภาพเมื่อถูกคุมไว้ที่รอบต่ำ แต่ในการขับขี่แบบเร่งรอบ ทั้งแรงดันป้อนและอุณหภูมิกระบอกสูบจะเพิ่มการสิ้นเปลืองอย่างรวดเร็ว รูปแบบการจุดระเบิดและจังหวะเวลาเป็นตัวกำหนดพื้นฐานในภาพรวมนี้ ที่ภาระสูงซึ่งใกล้ถึงขีดจำกัดการระเบิด เครื่องยนต์จะเพิ่มความมั่งคั่งของส่วนผสมเพื่อเป็นระยะปลอดภัยหรือเลื่อนการจุดระเบิด ซึ่งทั้งสองอย่างลดประสิทธิภาพลง

การสนับสนุนจากระบบไฮบริดช่วยปิดจุดอ่อนในโลกจริงของเครื่องยนต์เทอร์โบขนาดเล็กได้หรือไม่?

ผู้ผลิตพบทางแก้ปัญหาจากรากฐานในระบบไฟฟ้า เครื่องจักรไฟฟ้าในระบบ 48V mild-hibrit ให้แรงบิดเพิ่มเติมระหว่างการออกตัวและการเร่งความเร็ว (torque-boost) ช่วยปลดปล่อยเครื่องยนต์สันดาปภายในจากภาระสูงที่ไม่มีประสิทธิภาพ และปรับปรุงการสิ้นเปลือง นี่คือเทคโนโลยีที่แทรกแซงจุดอ่อนของเครื่องยนต์เทอร์โบขนาดเล็กในการจราจรแบบหยุด-ออกตัวโดยตรง: ความต้องการกำลังที่เฉียบพลันในการจราจรแบบหยุด-ออกตัวถูกตอบสนองด้วยไฟฟ้า เทอร์โบจึงเข้าทำงานนานๆ ครั้ง

ส่วนโซลูชัน เทอร์โบชาร์จเจอร์ไฮบริดที่ก้าวไปอีกขั้น ทำให้การเพิ่มกำลังเทอร์โบเร็วขึ้นและควบคุมได้ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น จึงปรับปรุงทั้งเศรษฐศาสตร์เชื้อเพลิงและคุณภาพการขับขี่ภายใต้ภาระหนัก ตรรกะทั่วไปของแนวทางไฮบริดก็เหมือนกัน: ปริมาตรที่เล็กลงและเชื้อเพลิงที่น้อยลงสำหรับกำลังเท่ากัน เมื่อมองจากมุมนี้ ระบบไฮบริดแบบเต็มรูปแบบ - โครงสร้างที่รวมมอเตอร์ไฟฟ้ากับเครื่องยนต์สันดาปภายในและมอบประสิทธิภาพเกิน 50 MPG ในหลายครั้ง - ทำให้การถกเถียงเรื่องปริมาตรลดความสำคัญลงบางส่วน เครื่องยนต์แบบดูดอากาศธรรมชาติขนาดใหญ่ที่มีระบบไฮบริดช่วย อาจมีประสิทธิภาพในโลกจริงมากกว่าเครื่องยนต์เทอร์โบขนาดเล็กที่ไม่มีระบบไฮบริด อันที่จริง ข้อเท็จจริงที่ว่ารุ่นไฮบริดส่วนใหญ่มาพร้อมเครื่องยนต์แบบดูดอากาศธรรมชาติแทนเทอร์โบ ก็เป็นผลมาจากตรรกะการปรับสมดุลนี้

สำหรับผู้ซื้อ: การตัดสินใจ: ปริมาตรสำคัญแค่ไหน และควรเลือกเบนซินหรือดีเซล?

การพิจารณาตัดสินใจซื้อ ปริมาตรกระบอกสูบเพียงอย่างเดียวเป็นตัวชี้วัดที่ผิดพลาด ชุดเกณฑ์การประเมินที่ถูกต้องประกอบด้วยคำถามดังนี้:

  • โปรไฟล์การใช้งาน: หากเน้นระยะทางสั้นและการสตาร์ท-หยุดบ่อยครั้ง ข้อได้เปรียบของเทอร์โบจะลดลง; หากวิ่งบนทางด่วนเป็นหลักหรือพื้นที่มีระดับความสูง เทอร์โบกับเครื่องยนต์ขนาดเล็กจึงสมเหตุสมผล
  • สภาพการรับน้ำหนัก: หากบรรทุกเต็มคันเป็นประจำ ใช้รถบ้านหรือลากพ่วง ควรประเมินกำลังสำรองของเครื่องยนต์จากแรงบิดและการช่วยของระบบไฮบริด ไม่ใช่จากปริมาตร
  • การช่วยของระบบไฮบริด: หากมีเวอร์ชัน 48V mild-hybrid หรือไฮบริดเต็มรูปแบบ การประมาณการใช้พลังงานควรยึดตามการช่วยของระบบนี้ ไม่ใช่ตัวเลขจากสเปก
  • ชนิดเชื้อเพลิง: ดีเซลให้ข้อได้เปรียบในการวิ่งทางไกลและระยะไมล์สูงโดยไม่ขึ้นกับปริมาตร; เครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบขนาดเล็กเป็นตัวเลือกที่สมดุลสำหรับการใช้งานนอกเมือง ความแตกต่าง WLTP วัดได้ที่ระดับ 16% สำหรับเบนซิน และ 10% สำหรับดีเซล; นั่นคือตัวเลขดีเซลยังคงใกล้เคียงความจริงมากกว่า
โปรไฟล์การใช้งานรูปแบบที่ควรเลือกเหตุผล
การจราจรแบบสตาร์ท-หยุดในเมืองดูดอากาศธรรมชาติหรือไฮบริดเต็มรูปแบบเทอร์โบไม่ได้รับภาระ มอเตอร์ไฟฟ้าช่วยในการออกตัว
การวิ่งทางด่วนเป็นหลักเทอร์โบขนาดเล็กประสิทธิภาพที่ภาระต่ำ การใช้พลังงานใกล้เคียงค่าสเปก
ระดับความสูงสูง / ถนนภูเขาเทอร์โบกำลังของเครื่องดูดอากาศธรรมชาติลดลงตามความสูง เทอร์โบช่วยทดแทน
บรรทุกเต็มคัน / ลากพ่วงดูดอากาศธรรมชาติขนาดใหญ่หรือเทอร์โบไฮบริดเครื่องยนต์เล็กเกินไปจะทำงานในช่วงไม่มีประสิทธิภาพเมื่อรับภาระสูง
ระยะไมล์ต่อปีสูงดีเซลความแตกต่างระหว่างค่าจริง-ค่าสเปกของเบนซินมีขนาดเล็กกว่า

บทสรุปง่าย ๆ ก็คือ: เครื่องยนต์ขนาดเล็กใช้เชื้อเพลิงน้อยเมื่อใช้ถูกวิธี; แต่ในโปรไฟล์ที่ผิดจะใช้เชื้อเพลิงมากกว่าที่สเปกสัญญาอย่างชัดเจน อ่านทั้งลักษณะเฉพาะของเครื่องยนต์ การช่วยของระบบไฮบริด และโปรไฟล์เส้นทางรายวันของคุณเข้าด้วยกัน แทนที่จะดูแค่ปริมาตร

แหล่งอ้างอิง