บทความ

เครื่องยนต์ประหลาด ที่ “อาจ” เปลี่ยนโลก


คุณคงเคยได้ยินมาไม่มากก็น้อยว่า เครื่องยนต์ที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้ มันมีประสิทธิภาพต่ำมาก พลังงานที่ได้จากเชื้อเพลิงถูกใช้ไปเพื่อการขับเคลื่อนเพียงไม่เกิน 20 % ที่เหลือสูญเสียไปในรูปแบบอื่นๆ เช่น ความร้อน และสูญเสียให้กับแรงเสียดทานต่างๆ มากมาย แต่กว่าจะก้าวเข้าสู่ยุคพลังงานไฟฟ้าล้วนๆ เราคงต้องใช้เครื่องยนต์แบบลูกผสมไฮบริดกันไปอีกพักใหญ่ และคุณเคยสงสัยบ้างไหมว่า มีเครื่องยนต์แบบใดไหมที่สามารถเข้ามาแทนที่เครื่องยนต์แบบลูกสูบ หรือแบบโรตารีที่เราคุ้นเคยกันได้

ฉบับนี้ขอนำเสนอ เทคโนโลยีเครื่องยนต์แหวกแนวที่คุณอาจไม่เคยเห็นมาก่อน แต่มันอาจเข้ามาแทนที่เครื่องยนต์แบบที่เรารู้จักก็เป็นไปได้

 

1. เครื่องยนต์จานหมุนคลื่นกระแทก
(WAVE DISK ENGINE)

เทคโนโลยีนี้ถูกคิดค้นขึ้นจากการทำงานร่วมกันของมหาวิทยาลัย มิชิแกน สเตท ประเทศสหรัฐอเมริกา ร่วมกับสถาบันเทคโนโลยีแห่งวอร์ซอ ประเทศโปแลนด์ ด้วยทุนสนับสนุน 2.5 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ฯ จากรัฐบาลสหรัฐอเมริกา

หลักการ คือ การใช้จานหมุนที่มีครีบ “ทรงโค้ง” ตั้งฉากกับตัวจาน เมื่อจานหมุนจะส่งส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศเข้าไปตรง “แกนกลาง” ของระบบ แล้วส่วนผสมก็จะถูกดูดเข้าไป จานหมุน และ “คลื่นกระแทก” หรือ SHOCKWAVES ที่เกิดขึ้นจากครีบที่หมุนด้วยความเร็วสูงและไม่มีทางออก ทำให้ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศถูกผสม และอัดเข้าด้วยกันจนเกิดการจุดระเบิด แกสร้อนที่เกิดจากส่วนผสมที่เผาไหม้จะขยายตัว ดันให้ครีบหมุนไปอย่างต่อเนื่อง โดยไอเสียจะถูกผลักออกไป เมื่อหมุนผ่านช่องไอเสีย โดยกรูฟ (GROOVE) แบบการหมุนที่ต่อเนื่องนั้น ทำให้รูปแบบการทำงานของระบบไอเสีย และไอดีทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องใช้วาล์ว คล้ายคลึงกับรูปแบบของเครื่องยนต์โรตารีนั่นเอง

จุดเด่นของเครื่องยนต์จานหมุนคลื่นกระแทกนี้ คือ ประสิทธิภาพด้านความร้อน เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์แบบกระบอกสูบแล้ว ระบบจานหมุนคลื่นกระแทกจะทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า ทำให้มีประสิทธิภาพสูงกว่า นอกจากนั้นยังไม่ต้องการระบบระบายความร้อนอีกด้วย ทำให้มีน้ำหนักเบากว่า มีความซับซ้อนต่ำ และเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์กังหันเทอร์ไบน์ ระบบจานหมุนคลื่นกระแทกมีรอบหมุนที่ต่ำกว่า และมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่า ทำให้มีความเครียดในเครื่องยนต์น้อยกว่า สามารถใช้วัสดุที่มีราคาย่อมเยากว่าได้ และยังมีต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำกว่า

ขณะนี้ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยให้สามารถนำมาใช้งานได้จริง โดยต้นแบบนั้นมีขนาดกะทัดรัดพอๆ กับหม้อหุงข้าวใบย่อมๆ เท่านั้น ผลิตพลังงานได้ 25 กิโลวัตต์ หรือราว 33 แรงม้า เป้าหมายในการใช้งานจะเข้ามาทดแทนเครื่องยนต์ที่ใช้ในรถยนต์ไฮบริดแบบซีเรียลไฮบริด ชนิดขยายระยะ (SERIAL HYBRID RANGE EXTENDER) โดยเครื่องยนต์แบบจานหมุนคลื่นกระแทกจะทำหน้าที่ปั่นไฟเท่านั้น สามารถลดน้ำหนักรถยนต์ลงได้ถึง 450 กก. เนื่องจากไม่ต้องมีระบบระบายความร้อน และตั้งเป้าไว้ว่าจะต้องประหยัดเชื้อเพลิงได้มากกว่าเครื่องยนต์แบบลูกสูบถึง 60 % และมีน้ำหนักเบาลงกว่า 30 % มีต้นทุนการผลิตต่ำกว่าเดิมถึง 30 % และลดการปล่อยไอเสียลงได้กว่า 90 % อีกด้วย เรียกได้ว่า ประสิทธิภาพ “ขั้นเทพ” น่าลุ้นให้ทำสำเร็จจริงๆ

 

2. เครื่องยนต์ดุค (DUKE)

ผลงานของบริษัทพัฒนาเครื่องยนต์ชื่อ ดุค จากประเทศนิวซีแลนด์ มีเป้าหมายที่จะลดข้อด้อยของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เราคุ้นเคย ด้วยการนำแนวคิดเครื่องยนต์แบบแอกเซียล หรือ ระบบ “ลูกสูบ” ทำงานในแนวแกนเดียวกับเพลาส่งกำลังมาพัฒนาใช้ หรือบางคนเรียกเครื่องยนต์แบบนี้ว่า “บาเรล” ที่แปลว่า ถัง เพราะดูๆ ไปหน้าตาภายนอกก็เหมือนถัง หรือเหมือนห้องเกียร์ ส่วนการเรียงตัวของลูกสูบภายในให้นึกถึงรังเพลิงของปืนลูกโม่ ซึ่งนับว่าคล้ายคลึงกัน

แนวคิดการทำงาน คือ การกำจัดแนวคิดลูกสูบที่ติดตั้งกับเพลาข้อเหวี่ยงที่หนักและสั่นสะเทือนแบบดั้งเดิมไปเสีย นำรูปแบบการเรียงลูกสูบเหมือนกับลูกโม่ของปืน และยึดก้านสูบทั้ง 5 ชุดเข้ากับอุปกรณ์รูปดาวห้าแฉกที่เรียกว่า รีซิพโรเคเตอร์ (RECIPROCATOR) มาใช้แทน โดยการจุดระเบิดนั้นจะทำงานต่อเนื่องกันทั้ง 5 ลูกสูบ ส่งผ่านให้เกิดเป็นการหมุนของเพลาไปยังฟลายวีล ในรูปแบบการทำงานนี้ ลูกสูบไม่เพียงจะเดินหน้าและถอยหลังเท่านั้น แต่ยังเคลื่อนที่หมุนเป็นวงโดยรอบอีกด้วย เหมือนลูกโม่ปืน ทำให้รูปแบบการเคลื่อนที่ของลูกสูบหากนำมาพลอทเป็นกราฟจะเห็นเป็นรูปไซน์เวฟ สมบูรณ์ แต่ความแปลกของระบบของ ดุค คือ เพลาข้อเหวี่ยง (CRANKSHAFT) นั้นจะหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของชุดรีซิพโรเคเตอร์

ในขณะที่ลูกสูบหมุนวนไปนั้น มันจะวิ่งผ่าน พอร์ทไอดี หัวเทียน และพอร์ทไอเสีย (เหมือนกับรูปแบบของเครื่องโรตารี) วิธีการนี้ช่วยลดการทำงานของวาล์ว แคมชาฟท์ และลดความซับซ้อนลงได้อย่างมาก นอกจากนั้นยังไม่มีการสูญเสียกำลังจากระบบแคมชาฟท์และวาล์วเหมือนในเครื่องยนต์ทั่วไป โดยในเครื่องยนต์แบบ 5 สูบ ใช้หัวฉีดและหัวเทียนเพียงแค่ 3 ชุดเท่านั้น

จุดเด่นที่เห็นได้ชัดเจน คือ ความกะทัดรัด เพราะขนาดของมันใหญ่กว่าห้องเกียร์ของรถขับเคลื่อนล้อหลังเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และมีจุดศูนย์ถ่วงต่ำ ทำให้เหมาะกับการใช้งานในรถที่ต้องการสมรรถนะในการเข้าโค้ง นอกจากนั้น ขนาดที่กะทัดรัดยังส่งผลกับการออกแบบรูปทรงของรถอีกด้วย เพราะการทำให้รถลู่ลมขึ้นก็จะกลายเป็นเรื่องง่าย

แม้จะมีเพียง 5 สูบ แต่ก็ทำงานได้ทัดเทียมเครื่องยนต์แบบ 6 สูบในเครื่องยนต์ปกติ เพราะสามารถทำกำลังอัดได้มากถึง 14 ต่อ 1 ในการใช้เชื้อเพลิงออคเทน 91 และเบากว่าถึง 30 % รวมถึงมีชิ้นส่วนน้อยกว่าอีกด้วย

จุดเด่นอีกประการ คือ ความสั่นสะเทือนที่ต่ำมาก ขนาดที่สามารถวางเหรียญตั้งไว้แล้วเร่งเครื่องได้ โดยที่เหรียญไม่ล้ม !

ต้องลุ้นกันว่า จะได้เห็นรถยนต์จริงๆ เมื่อใด เพราะมีความเหมาะสมกับรถยนต์ไฮบริดแบบขยายระยะ (RANGE EXTENDED) เป็นอย่างยิ่ง หรือไม่เช่นนั้นก็อาจจะได้เห็นในยานพาหนะชนิดอื่น อาทิ เครื่องบินเล็ก กระทั่งยานบินไร้คนขับแบบ (DRONE) หรือเครื่องติดท้ายเรือ (OUTBOARD MOTOR) นี่นับว่าเหมาะเหม็ง
ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ https://www.dukeengines.com/

ไม่น่าเชื่อว่าแม้เราจะใช้งานเครื่องยนต์ชนิดสันดาปภายในมานานกว่า 100 ปีแล้ว แต่เราก็ยังมีหนทางให้พัฒนาต่อไปได้ไม่รู้จบ ถ้ากล้าที่จะคิดนอกกรอบ

ดังนั้น ใครที่คิดว่าจะขายหุ้น ปตท. ทิ้ง ก็ยังไม่ต้องรีบนะครับ เพราะเรายังคงต้องใช้น้ำมันไปอีกนานเลยทีเดียว



------------------------------
เรื่องโดย : ภัทรกิติ์ โกมลกิติ
นิตยสาร FORMULA ฉบับเดือน ธันวาคม ปี 2557
คอลัมน์ : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/BKssv
อัพเดทล่าสุด
10 Apr 2018

Buyer's Guide | คู่มือซื้อรถ

Model Start Price (THB)
1.
3,299,000
2.
5,399,000
3.
6,799,000
4.
3,249,000
6.
53,500,000
8.
3,600,000
9.
4,539,000
10.
13,339,000
11.
2,999,000
12.
1,749,000
13.
1,800,000
15.
499,000
16.
979,000
17.
990,000
18.
4,090,000
19.
1,699,000
20.
13,500,000
  • MAIN SEARCH
  • EASY SEARCH
Make
Model
Price
Engine
More Option >
วัตถุประสงค์ในการใช้รถ (ประเภทรถ)
งบประมาณ
พฤติกรรมการขับรถ

Follow autoinfo.co.th

บทความที่เกี่ยวข้อง

รู้สักนิด ก่อนจะขับรถ “คลัทช์คู่”
มิติใหม่ของเกียร์สายพาน
กดปุ๊บ มาปั๊บ ?
รอยต่อแห่งยุคสมัย
แรงตก ไม่ต้องตกใจ
แนวคิดที่เปลี่ยนไปของเทคโนโลยียานยนต์