เทอร์โบชาร์จเจอร์และซูเปอร์ชาร์จเจอร์ต่างก็ไล่ล่ารางวัลเดียวกัน นั่นคือพละกำลังที่มากขึ้น แต่พอเรื่อง “ความประหยัดน้ำมัน” เข้ามาในบทสนทนา ก็มีตัวหนึ่งที่ได้เปรียบอย่างชัดเจน และความได้เปรียบนั้นเองที่เปลี่ยนแปลงตลาดรถยนต์ยุคใหม่
ทำไมเทอร์โบชาร์จเจอร์ถึงชนะศึกด้านประสิทธิภาพ
เทอร์โบชาร์จเจอร์ทำงานด้วยพลังงานจากไอเสีย ซึ่งโดยปกติแล้วจะถูกทิ้งให้สูญเปล่า ไอร้อนหมุนกังหัน (ทอร์ไบน์) จากนั้นกังหันจะขับคอมเพรสเซอร์และทำให้มีอากาศภายนอกถูกอัดเข้าไปในเครื่องยนต์มากขึ้น อากาศที่มากขึ้นหมายถึงการเผาไหม้ที่หนาแน่นขึ้น และนั่นก็แปลว่าจะได้พละกำลังเพิ่มขึ้นจากปริมาตรกระบอกสูบพื้นฐานชุดเดิม
แนวคิดนี้คือความลับที่อยู่เบื้องหลังการเติบโตของ เครื่องยนต์เทอร์โบสมรรถนะสูงขนาดเล็กลง (downsized turbo engines) ผู้ผลิตรถยนต์สามารถคงสมรรถนะให้ยังแรงอยู่ได้ ขณะเดียวกันก็ลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและปฏิบัติตามกฎการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดขึ้น กล่าวง่ายๆ คือ เทอร์โบช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานได้มากขึ้น โดยไม่ต้องให้เพลาข้อเหวี่ยงเป็นคนแบกรับภาระหนักๆ ทั้งหมด
ทำไมซูเปอร์ชาร์จเจอร์ถึงเสียเปรียบด้าน MPG
ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ก็อัดอากาศให้เข้าไปในเครื่องยนต์มากขึ้นเหมือนกัน แต่เส้นทางไปสู่แรงอัดของมันต่างออกไป ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ถูกขับด้วยกลไกจากตัวเครื่องยนต์เอง โดยมักส่งกำลังผ่านสายพานหรือพูลเลย์ที่เชื่อมกับเพลาข้อเหวี่ยง นั่นหมายความว่าเครื่องยนต์ต้องใช้พลังงานส่วนหนึ่งของตัวเองเพื่อขับลมอัด (โบลเวอร์)
สิ่งนี้เรียกว่า การสูญเสียจากปรสิต และเป็นเหตุผลหลักที่โดยทั่วไปแล้วซูเปอร์ชาร์จเจอร์มักไม่สามารถเทียบกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ในด้านประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ให้การตอบสนองได้ทันที แต่แรงกระแทกในพริบตานั้นมาพร้อมกับต้นทุนด้านพลังงาน ซึ่งจะปรากฏให้เห็นที่ปั๊มน้ำมัน
“เทอร์โบจะนำพลังงานไอเสียที่สูญเปล่ากลับมาใช้ใหม่ ส่วนซูเปอร์ชาร์จเจอร์จะดึงพลังงานจากเครื่องยนต์โดยตรง ความแตกต่างนั้นเปลี่ยนทุกอย่าง”
| ระบบ | ทำให้เกิดแรงอัดได้อย่างไร | ผลกระทบต่อการประหยัดเชื้อเพลิง |
|---|---|---|
| เทอร์โบชาร์จเจอร์ | ใช้ไอเสียเพื่อหมุนชุดคอมเพรสเซอร์ | โดยทั่วไปมีประสิทธิภาพมากกว่า |
| ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ | ขับด้วยสายพานจากเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ | โดยทั่วไปทำให้ประสิทธิภาพลดลง |
หลักฐานในโลกจริงจาก Honda และ Land Rover
ลองดู 2024 Honda Civic เวอร์ชันเทอร์โบของเครื่องยนต์ 1.5 ลิตร ถูกประเมินไว้ที่ 180 แรงม้า และ 34 mpg combined ตามการทดสอบของ EPA ส่วนเครื่องยนต์ 2.0 ลิตร แบบดูดอากาศธรรมชาติในรุ่นที่สูงกว่า ให้กำลัง 158 แรงม้า และ 33 mpg combined เครื่องยนต์เทอร์โบให้กำลังมากกว่าในขณะที่ยังคงความประหยัดไว้หรือปรับดีขึ้นเล็กน้อย
ทีนี้ลองเทียบกับ 2009 Land Rover Range Rover Sport เครื่องยนต์ 4.4 ลิตร V8 แบบดูดอากาศธรรมชาติให้กำลัง 300 แรงม้า และถูกจัดเรตไว้ที่ 15 mpg ส่วนเครื่องยนต์ 4.2 ลิตร V8 แบบเทอร์โบที่ขับด้วยซูเปอร์ชาร์จเจอร์ให้กำลัง 390 แรงม้า แต่ตัวเลขลดลงเหลือ 14 mpg แรงขึ้น ใช่ไหม แต่ประหยัดกว่า? ไม่ใช่
นั่นแหละคือเหตุผลว่าทำไมตลาดถึงพูดได้ชัดเจนขนาดนี้ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์มักไปอยู่ในรถที่เน้นสมรรถนะ ซึ่งการตอบสนองแบบทันทีสำคัญกว่าประสิทธิภาพ เทอร์โบชาร์จเจอร์กลับครองตลาดเครื่องยนต์เบนซินทั่วไป เพราะมันให้ความสมดุลที่ดีกว่าในด้านกำลัง การปล่อยมลพิษ และการประหยัดน้ำมัน
ถ้าคุณชอบเรื่องเล่าเชิงวิศวกรรมแบบลงลึกถึงขนาดนี้ คุณอาจจะสนใจ บทความเกี่ยวกับ Range Rover Sport คันนี้, การแยกย่อยผล dyno ของ Ford Mustang Dark Horse และ การขยับเชิงวิศวกรรมที่ชาญฉลาดของ Honda แบบเน้นคุณค่า ด้วยเช่นกัน
สิ่งที่ผู้ขับขี่ควรจำไว้
- เทอร์โบชาร์จเจอร์นำพลังงานจากไอเสียกลับมาใช้ซ้ำ ซึ่งทำให้โดยธรรมชาติแล้วมีประสิทธิภาพมากขึ้นในหลายสถานการณ์การใช้งานจริง
- ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ให้แรงหนุนทันที แต่ต้องใช้กำลังจากเครื่องยนต์เพื่อสร้างแรงดังกล่าว
- มาตรฐานประหยัดเชื้อเพลิงผลักดันให้อุตสาหกรรมหันไปทำเครื่องยนต์เล็กลงแบบเทอร์โบ (downsizing) ที่เทอร์โบชาร์จ
- งานด้านสมรรถนะยังคงให้ความนิยมกับซูเปอร์ชาร์จเจอร์อยู่เสมอเมื่อการตอบสนองของคันเรือคือสิ่งที่ต้องมาก่อน
สำหรับการขับขี่ในชีวิตประจำวัน เทอร์โบชาร์จเจอร์ยังคงเป็นตัวเลือกที่ชาญฉลาดกว่าเมื่อประเด็นคือประสิทธิภาพ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ยังมีบทบาทในงานประกอบที่ให้กำลังสูงและงานสายคนชอบเครื่องยนต์ แต่ถ้าคำถามคือเทคโนโลยีใดที่จะทำให้ประหยัดเชื้อเพลิงได้ดีที่สุด คำตอบก็คืออยู่บนท้องถนนแล้ว