ในระหว่างการขับขี่ในช่วงฤดูหนาวเจ้าของรถหลายคนจะต้องเผชิญกับทางเลือกที่ขัดแย้งกัน: จะใช้ก เครื่องทำความร้อนรถ เพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง? เบื้องหลังคำถามนี้คือการโต้ตอบที่ซับซ้อนของหลักการอุณหพลศาสตร์การออกแบบวิศวกรรมยานพาหนะและพฤติกรรมพฤติกรรมผู้ใช้
1. หลักการทำงานและลักษณะการใช้พลังงานของระบบฮีตเตอร์
ระบบฮีตเตอร์ของยานพาหนะเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมนั้นเป็น "อุปกรณ์กู้คืนความร้อนเสีย" เป็นหลัก แหล่งความร้อนหลักมาจากสารหล่อเย็นเครื่องยนต์ เมื่ออุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์ถึงเกณฑ์ 80-90 ℃สารหล่อเย็นจะไหลผ่านถังเก็บน้ำเครื่องทำความร้อนและเครื่องเป่าลมจะส่งอากาศอุ่นเข้าไปในรถ ในทางทฤษฎีกระบวนการนี้ไม่ได้ใช้เชื้อเพลิงเพิ่มเติมโดยตรง อย่างไรก็ตามการวิจัยโดยกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) แสดงให้เห็นว่าในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำของลบ 6 ℃เวลาที่ต้องใช้สำหรับเครื่องยนต์ในการเข้าถึงอุณหภูมิการทำงานปกตินั้นยาวกว่า 40% ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิปกติ ในช่วงเวลานี้การเพิ่มขึ้นของการฉีดเชื้อเพลิงนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของการใช้เชื้อเพลิง หากเครื่องทำความร้อนเปิดเร็วเกินไปในเวลานี้เวลาทำความร้อนของเครื่องยนต์จะถูกขยายออกไปซึ่งจะส่งผลกระทบทางอ้อมต่อการประหยัดเชื้อเพลิง
2. การวิเคราะห์เชิงปริมาณของการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
SAE (Society of Automotive Engineers) ข้อมูลการทดสอบในปี 2021 แสดงให้เห็นว่าในสภาพแวดล้อม -10 ℃ยานพาหนะจะเปิดเครื่องทำความร้อนทันทีหลังจากการเริ่มต้นเย็นและการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น 1.2-1.8 ลิตรต่อ 100 กิโลเมตร เมื่อเครื่องยนต์อุ่นอย่างเต็มที่และใช้เครื่องทำความร้อนการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจะเพิ่มขึ้นเพียง 0.3-0.5 ลิตร ความแตกต่างนี้เกิดจากกลยุทธ์การชดเชยอุณหภูมิของชุดควบคุมเครื่องยนต์ (ECU): ที่อุณหภูมิต่ำ ECU จะเพิ่มปริมาณการฉีดเพื่อรักษาเสถียรภาพที่ไม่ได้ใช้งานในขณะที่ภาระความร้อนของระบบฮีตเตอร์จะชะลอการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น
เป็นที่น่าสังเกตว่าระบบการจัดการความร้อนของยานพาหนะไฟฟ้า (EVs) นำเสนอลักษณะที่แตกต่างกัน การทดสอบรุ่น Y ของเทสลาในปี 2023 แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้เครื่องปรับอากาศปั๊มความร้อนเพื่อให้ความร้อนช่วงการล่องเรือจะลดลงประมาณ 18%; หากขึ้นอยู่กับการให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าของ PTC การสูญเสียช่วงการล่องเรืออาจถึง 30% สิ่งนี้เตือนให้เราแยกแยะความแตกต่างระหว่างประเภทระบบพลังงานเมื่อพูดถึงการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง
3. การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้กลยุทธ์เทคโนโลยี
จากการวิเคราะห์ข้างต้นขอแนะนำให้ใช้กลยุทธ์การจัดการอุณหภูมิที่แบ่งเป็นระยะ: ในช่วงเริ่มต้นของยานพาหนะอุปกรณ์ทำความร้อนในท้องถิ่นเช่นความร้อนที่นั่งและความร้อนพวงมาลัย (พลังงานมักจะใช้น้อยกว่า 100W) ก่อน การทดลองโดย Bosch ในประเทศเยอรมนีได้แสดงให้เห็นว่าวิธีนี้สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงที่ครอบคลุมในฤดูหนาว 7-12%
การบำรุงรักษาปกติก็มีความสำคัญเช่นกัน ตัวกรองเครื่องปรับอากาศที่อุดตันจะเพิ่มภาระของเครื่องเป่าลมขึ้น 15%ส่งผลให้ความเร็วสูงขึ้นเพื่อรักษาปริมาณอากาศ ประสิทธิภาพการนำความร้อนของสารหล่อเย็นอายุ (ไม่ได้เปลี่ยนมานานกว่า 5 ปี) ลดลง 20% ปัจจัยที่ซ่อนอยู่เหล่านี้จะเพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง คู่มือการขับขี่ฤดูหนาวของกรมการขนส่งของแคนาดาแนะนำให้ตรวจสอบระบบการไหลเวียนของถังเก็บน้ำเครื่องทำความร้อนทุก ๆ 20,000 กิโลเมตรเพื่อให้แน่ใจว่าการไหลของสารหล่อเย็นไม่น้อยกว่า 85% ของมูลค่าการออกแบบ
4. นวัตกรรมทางเทคโนโลยีและแนวโน้มในอนาคต
ระบบการจัดการความร้อนใหม่กำลังผ่านข้อ จำกัด ดั้งเดิม เทคโนโลยี "การจัดการความร้อนอัจฉริยะ" ของ BMW สามารถลดเวลาอุ่นเครื่องของเครื่องยนต์ได้ 30% ผ่านปั๊มน้ำอิเล็กทรอนิกส์และการควบคุมอุณหภูมิโซน อุปกรณ์กู้คืนความร้อนไอเสียของโตโยต้าสามารถให้พลังงานความร้อนเพิ่มอีก 5kW และระบบหลังคาพลังงานแสงอาทิตย์ของ Hyundai สามารถให้พลังงานเสริม 40% สำหรับระบบทำความร้อนในวันที่มีแดด นวัตกรรมเหล่านี้พิสูจน์ว่าความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีกำลังปรับเปลี่ยนขอบเขตประสิทธิภาพการใช้พลังงานของการขับขี่ในฤดูหนาว