عندما يتحدث الناس عن توفير المال في المضخة، تظهر باستمرار عبارة "الاقتصاد في استهلاك الوقود" و"كفاءة استهلاك الوقود"، وغالبًا ما تستخدم كما لو كانت تعني نفس الشيء. إنها مرتبطة ببعضها البعض، ولكنها تصف أشياء مختلفة، ويساعدك فهم التمييز على فهم الأرقام التي تراها في مراجعات السيارات وتقييمات وكالة حماية البيئة (EPA) ومواصفات الشركة المصنعة بشكل أفضل.
ما هو الاقتصاد في استهلاك الوقود؟
الاقتصاد في استهلاك الوقود هو مقياس على مستوى السيارة. فهو يقيس المسافة التي تقطعها السيارة بكمية معينة من الوقود. في الولايات المتحدة، يتم التعبير عن الاقتصاد في استهلاك الوقود بالأميال لكل جالون (MPG). وفي معظم البلدان الأخرى، يكون المقياس المعادل هو لتر لكل 100 كيلومتر (لتر/100 كيلومتر)، حيث يعني الرقم الأقل أداءً أفضل.
عندما تنشر وكالة حماية البيئة (EPA) تصنيف المدينة أو الطريق السريع أو تصنيف ميلا في الغالون (MPG) للمركبة، فإنها تقيس الاقتصاد في استهلاك الوقود. عندما تستخدم
حاسبة MPG لتتبع مستوى أداء سيارتك في الرحلات الحقيقية، فإنك تقوم بحساب الاقتصاد في استهلاك الوقود. المدخلات بسيطة: المسافة المقطوعة والوقود المستخدم. تخبرك النتيجة، من الناحية العملية، بمدى تكلفة تشغيل تلك السيارة.
يجسد الاقتصاد في استهلاك الوقود أداء السيارة بأكملها، وليس المحرك فقط. وزن السيارة، وشكلها الديناميكي الهوائي، ومقاومة الإطارات للتدحرج، ونوع ناقل الحركة، وحتى حالة مرشح الهواء، كلها تغذي رقم ميلا في الغالون النهائي.
ما هي كفاءة استهلاك الوقود؟
كفاءة استهلاك الوقود هي مقياس على مستوى المحرك. وهو يصف مدى نجاح المحرك في تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة في الوقود إلى حركة ميكانيكية مفيدة. يتم التعبير عن ذلك عادةً كنسبة مئوية ويُعرف بالكفاءة الحرارية.
عند حرق البنزين أو الديزل في المحرك، يتم إطلاق الطاقة. والسؤال هو ما مقدار هذه الطاقة التي تدير العمود المرفقي وتحريك السيارة، مقابل مقدار ما يتم إهداره. تحدث النفايات في عدة أشكال: الحرارة الخارجة من خلال أنبوب العادم، والحرارة المشعة من خلال كتلة المحرك ونظام التبريد، والخسائر الناجمة عن الاحتكاك داخل المحرك.
الكفاءة الحرارية ولماذا يتم إهدار معظم طاقة الوقود
يتمتع محرك الاحتراق الداخلي التقليدي الذي يعمل بالبنزين بكفاءة حرارية تتراوح ما بين 25 إلى 35 بالمائة تقريبًا. وهذا يعني أنه مقابل كل جالون من البنزين تحرقه، فإن ما يتراوح بين 65 إلى 75 بالمائة من الطاقة الموجودة في ذلك الوقود يتم فقدانها، بشكل أساسي كحرارة. فقط نسبة 25 إلى 35 بالمائة المتبقية تقوم بالعمل الفعلي لتحريك السيارة.
وهذا هو أحد القيود الأساسية لمحرك الاحتراق الداخلي، وهو ما يفسر لماذا استثمر صانعو السيارات والباحثون بكثافة في تحسين تصميم المحرك على مدى العقود القليلة الماضية.
كيف يقوم المهندسون بتحسين كفاءة المحرك
تعد المحركات الحديثة أكثر كفاءة بكثير من المحركات التي كانت موجودة قبل 20 أو 30 عامًا، وذلك بفضل العديد من التقنيات التي تقلل من النفايات.
يقوم الحقن المباشر للوقود برش الوقود مباشرة في غرفة الاحتراق بدلاً من خلطه في منفذ السحب. وهذا يسمح بقياس أكثر دقة للوقود، واحتراق أنظف، ونسبة ضغط أعلى، وكل ذلك يستخرج المزيد من العمل من كل قطرة وقود.
يتم ضبط التوقيت المتغير للصمامات عند فتح وإغلاق صمامات السحب والعادم اعتمادًا على سرعة المحرك والحمل. عند السرعات المنخفضة، يمكن للمحرك أن يتصرف بطريقة واحدة لتقليل خسائر الضخ؛ وبسرعات عالية، يتم ضبطه لتحقيق أقصى قدر من القوة والكفاءة.
يسمح الشحن التوربيني لمحرك أصغر بإنتاج قوة محرك أكبر عن طريق دفع المزيد من الهواء إلى الأسطوانات. يمكن لمحرك أصغر يعمل بتعزيز معتدل أن يحقق كفاءة أفضل من محرك السحب الطبيعي ذو الإزاحة الأكبر وينتج نفس خرج الطاقة.
يؤدي إلغاء تنشيط الأسطوانة إلى إيقاف توصيل الوقود إلى بعض الأسطوانات عندما لا يحتاج المحرك إلى الطاقة الكاملة، على سبيل المثال أثناء السير على الطريق السريع بثبات. عدد أقل من الأسطوانات التي تؤدي نفس العمل يعني فقدانًا أقل للضخ وكفاءة أفضل عند الأحمال الخفيفة.
لماذا لا تعني كفاءة المحرك الأفضل دائمًا ميلاً في الغالون أفضل
وهنا يصبح التمييز بين الكفاءة والاقتصاد مهمًا حقًا. إن المحرك الذي يتمتع بكفاءة حرارية بنسبة 35 بالمائة مثبت في سيارة دفع رباعي كبيرة وثقيلة ذات مظهر ديناميكي هوائي غير حاد قد يوفر ميلاً في الغالون في العالم الحقيقي أسوأ من المحرك الأقل كفاءة قليلاً في سيارة سيدان خفيفة ذات ديناميكية هوائية.
الاقتصاد في استهلاك الوقود يعكس النظام برمته. تتطلب المركبة الثقيلة المزيد من الطاقة لتسريعها وللمحافظة على سرعتها في مواجهة مقاومة التدحرج. تؤدي الديناميكيات الهوائية الضعيفة إلى زيادة السحب عند سرعات الطرق السريعة، مما يتطلب المزيد من الوقود بغض النظر عن مدى جودة تحويل المحرك لهذا الوقود داخليًا. إن ناقل الحركة الذي يبقي المحرك في جزء غير فعال من نطاق التشغيل الخاص به سيكلف الاقتصاد في استهلاك الوقود حتى لو كان المحرك نفسه مصممًا بشكل جيد.
ولهذا السبب لا يمكنك ببساطة قراءة الكفاءة الحرارية المعلنة من قبل الشركة المصنعة واستنتاج أن تشغيل سيارة معينة سيكون رخيصًا. تتطلب الصورة الكاملة رقم MPG، الذي يدمج كل هذه العوامل الواقعية.
ميزة الهجين: استعادة الطاقة التي كانت ستختفي لولا ذلك
توضح المركبات الهجينة الفرق بين الكفاءة والاقتصاد بشكل جيد. لا تحتوي مجموعة نقل الحركة الهجينة بالضرورة على محرك أكثر كفاءة من الناحية الحرارية من السيارة التقليدية المماثلة. ما تفعله السيارات الهجينة هو استعادة الطاقة التي كانت ستفقد بالكامل.
عندما تقوم بكبح سيارة تقليدية، تتحول الطاقة الحركية إلى حرارة في تيل الفرامل والدوارات، وتتبدد تلك الحرارة في الهواء. لقد ذهب. يستخدم الهجين الكبح المتجدد لالتقاط بعض من تلك الطاقة الحركية وتخزينها في البطارية، حيث يمكن استخدامها لتشغيل السيارة لاحقًا. أثناء القيادة داخل المدينة، حيث يحدث الكبح بشكل متكرر، يمكن لآلية الاسترداد هذه تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود بشكل كبير حتى بدون تحسين الكفاءة الحرارية للمحرك.
ولهذا السبب أيضًا تظهر السيارات الهجينة فجوة أكبر بين تصنيفات المدن والطرق السريعة مقارنةً بالسيارات التقليدية. أثناء القيادة داخل المدينة، هناك المزيد من الطاقة التي يمكن استعادتها من خلال الكبح المتجدد. على الطريق السريع بسرعة ثابتة، تتقلص ميزة التجديد، ويصبح أداء نوعي المركبات أكثر تشابهًا.
النصائح العملية لمشتري السيارات
إذا كنت تتسوق لشراء سيارة وترغب في مقارنة تكاليف التشغيل، فركز على أرقام MPG أو L/100km، وليس نسب الكفاءة الحرارية. إن MPG موحدة ومنشورة على نطاق واسع وتعكس كيفية أداء السيارة بأكملها في ظروف القيادة الحقيقية. من الصعب العثور على أرقام الكفاءة الحرارية، فهي تختلف باختلاف نقاط تشغيل المحرك، ولا تأخذ في الاعتبار الوزن والديناميكا الهوائية وخصائص ناقل الحركة التي تحدد مقدار الوقود الذي تحرقه بالفعل.
استخدم تصنيفات MPG المدمجة من وكالة حماية البيئة (EPA) كنقطة بداية لإجراء المقارنات بين المركبات. وبعد ذلك، إذا كنت تقود كثيرًا في المدينة، قم بوزن رقم المدينة بشكل أكبر. إذا كنت تقود بشكل أساسي على الطريق السريع، فاتكئ على رقم الطريق السريع. وبمجرد امتلاك سيارة، فإن تتبع استهلاكك الفعلي باستخدام
حاسبة ميلا في الغالون يمنحك الصورة الأكثر دقة لتكاليفك الحقيقية، نظرًا لأن ميلا في الغالون في العالم الحقيقي غالبًا ما يختلف عن تقدير وكالة حماية البيئة (EPA) اعتمادًا على عادات القيادة والمناخ وحالة السيارة.
تعد كفاءة استهلاك الوقود، بالمعنى الحراري، مقياسًا هندسيًا رائعًا يفسر لماذا تستحق بعض تقنيات المحركات المتابعة. لكن الاقتصاد في استهلاك الوقود هو الرقم الذي يخبرك بالمبلغ الذي ستنفقه على البنزين، وهذا هو الرقم الأكثر أهمية عندما تتخذ القرارات في الوكالة أو في مضخة الوقود.