บทความ

เฮือกสุดท้ายของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ?


ในยุคที่ข่าวสารรถยนต์นั้นประโคมข่าวการเกิดใหม่ของทเรนด์ยานยนต์แห่งอนาคต ไม่ว่าจะเป็นระบบยานยนต์ไร้คนขับ (AUTONOMOUS VEHICLES) แนวคิดรถยนต์ที่ไม่มีใครเป็นเจ้าของ (CAR SHARING) และที่แรงที่สุดก็คือ ยานยนต์พลังไฟฟ้า (ELECTRIC VEHICLES) ซึ่งเรามักได้ยินคำทำนายว่า “เครื่องยนต์สันดาปภายในนั้นใกล้ถึงจุดจบแล้ว” หรือ “เยอรมนีในปี 2030 จะมีแต่รถไฟฟ้า” กันถี่ขึ้นทุกวัน จนอาจจะคิดว่า เครื่องยนต์สันดาปภายในไม่น่าจะมี นวัตกรรมใหม่ใดๆ ออกมาให้เราได้เห็นกันอีก

แต่ผิดถนัด เพราะบริษัทรถยนต์บางค่ายยังมีหมัดเด็ดที่รอการเปิดเผยสู่สาธารณชนให้ได้ตื่นเต้นกัน อาทิ ค่ายรถยนต์ “อินฟินิที” ผลพวงของค่าย นิสสัน ประเทศญี่ปุ่นร่วมกับ เรอโนลต์ จากฝรั่งเศส ได้เปิดเผยนวัตกรรมล่าสุดที่มีชื่อว่า ระบบ วีซี-ที (ย่อมาจาก VC-T: VARIABLE COMPRESSION TURBO CHARGED) หรือเครื่องยนต์แปรผันกำลังอัด และอัดอากาศด้วยเทอร์โบ ซึ่งเป็นผลลัพธ์ของการวิจัยที่ถูกพัฒนายาวนานกว่า 20 ปี และสิทธิบัตรการประดิษฐ์กว่า 300 ชิ้นของพวกเขา

日産自動車株式会社(本社:神奈川県横浜市西区、社長:カルロス ゴーン)は9日、2017年北米国際自動車ショーにて、インフィニティの次世代中型プレミアムSUVのビジョンを示す「QX50コンセプト」を世界初公開しました。

ความต้องการหลักของแนวคิดนี้ ก็คือ การได้มาซึ่งสองบุคลิกภาพที่แตกต่างกัน คือ พละกำลัง และความประหยัด ซึ่งหากจะเปรียบเทียบให้เห็นภาพ คือ ภาพของนักวิ่งสปรินเตอร์ลมกรดระยะสั้น ที่มีกล้ามเนื้อที่แข็งแกร่ง และพร้อมจะระเบิดพลัง กับนักวิ่งมาราธอนที่ตัวผอมเพรียวและจัดการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพนั่นเอง ที่เป็นการยากที่จะนำเอาจุดเด่นของคนสองคนมารวมเป็นคนเดียวกันได้

 

วิศวกรของ อินฟินิที ได้ขบคิดปัญหานี้และค้นพบแนวทางที่จะสร้างเครื่องยนต์ที่สามารถแปรเปลี่ยนกำลังอัดกระบอกสูบ โดยเครื่องยนต์เบนซินทั่วไปมักมีกำลังอัดอยู่ที่ 9.5:1-11.0:1 แต่เครื่องยนต์แบบใหม่ของ อินฟินิที สามารถแปรเปลี่ยนได้ระหว่าง 8.0:1 เพื่อรับการบูสต์ของเทอร์โบ จนสามารถสร้างกำลังอัดได้สูงถึง 14.0:1 เพื่อประสิทธิภาพในการเผาไหม้และความประหยัดในระดับสูง ซึ่งเปรียบได้กับนักวิ่งมาราธอน โดยพวกเขาเปิดตัวเครื่องยนต์ขนาด 2.0 ลิตร เทอร์โบ รหัส MR 20 DDT ที่ใช้ในรถแนวคิดนี้ในงานมหกรรมยานยนต์ปารีส 2016 ครั้งที่ผ่านมา

日産自動車株式会社(本社:神奈川県横浜市西区、社長:カルロス ゴーン)は9日、2017年北米国際自動車ショーにて、インフィニティの次世代中型プレミアムSUVのビジョンを示す「QX50コンセプト」を世界初公開しました。

ทำไมถึงต้องนำเอาเรื่องวัฏจักรแอทคินสัน ที่แพร่หลายในยุคปัจจุบันมาอธิบาย นั่นก็เพราะ อินฟินิที ไปไกลกว่าแนวคิดของวัฏจักรแอทคินสันมากนั่นเอง

 

ระบบ “กำลังอัดแปรผัน” นั้นเกิดจากการทำงานร่วมกันของ “ข้อต่อ” (LINKAGE) 4 ชุด ที่พวกเขาเรียกว่า กลไกมัลทิลิงค์ โดยถูกควบคุมตำแหน่งจากมอเตอร์ไฟฟ้าที่เรียกว่า “ฮาร์โมนิคดไรฟ” (HARMONIC DRIVE) มุมที่เปลี่ยนไปจากการหมุนตัวของฮาร์โมนิคดไรฟ จะส่งผลให้ตำแหน่งของหัวลูกสูบ (PISTON HEAD) สูงสุดนั้นเปลี่ยนไปนั่นเอง อันเป็นที่มาของกำลังอัดที่ไม่เท่ากัน นั่นคือ หากต้องการความประหยัด และไม่มีการบูสต์ของเทอร์โบ กลไกฮาร์โมนิค ดไรฟจะสั่งงานให้ลูกสูบสามารถเคลื่อนที่ขึ้นสูงที่สุด เพื่อสร้างกำลังอัด 14.0:1 (ใกล้เคียงกับเครื่องยนต์สกายแอคทีฟของ มาซดา) และจะปรับเปลี่ยนการฉีดเชื้อเพลิงไปเป็นระบบฉีดตรงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ หรือไดเรคท์อินเจคชัน เพื่อควบคุมจังหวะจุดระเบิดให้สมบูรณ์แบบ ไม่มีการชิงจุดระเบิด เนื่องจากกำลังอัดสูงมาก แน่นอนว่า เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดการทำงานในช่วงกำลังสูง วาล์วไอดีจะเปิด/ปิดในจังหวะวัฏจักรแอทคินสันร่วมด้วยเช่นกัน

 

แต่เมื่อต้องการกำลังจากระบบเทอร์โบ กลไกฮาร์โมนิคดไรฟจะหมุน และเปลี่ยนตำแหน่งให้หัวลูกสูบอยู่ห่างจากจุดยอดของห้องเผาไหม้มากขึ้น อันเป็นที่มาของกำลังอัดต่ำเพียง 8.0:1 (ต่ำกว่าของ เมร์เซเดส-เอเอมจี ซีแอลเอ 45 ที่มีกำลังอัด 8.6:1 แต่ยังไม่ต่ำเท่ารถเทอร์โบยุคเก่าอย่าง โพร์เช 930 เทอร์โบ ที่ลงไปถึงระดับ 7.0:1) และขณะเดียวกันก็เปลี่ยนจากหัวฉีดไดเรคท์อินเจคชัน ไปเป็นการฉีดเข้าไปในท่อร่วมไอดี และเปลี่ยนจังหวะการเปิด/ปิดวาล์วไอดีไปเป็นวัฏจักร อตโตตามปกติอีกด้วย

 

การที่มีกลไกต่างๆ มากขึ้น เครื่องยนต์จึงหนักขึ้นประมาณ 10 กก. เท่านั้น อันเป็นผลจากการลดน้ำหนักหลายๆ ส่วน อาทิ การหล่อท่อร่วมไอเสียเป็นส่วนหนึ่งกับเครื่องยนต์ ซึ่งนอกจากจะมีขนาดกะทัดรัด ยังช่วยร่นระยะเวลาในการทำให้เครื่องกรองมลพิษขึ้นสู่อุณหภูมิใช้งานได้อีกด้วย และสมรรถนะที่ได้จากเครื่องยนต์ แบบ 4 สูบ ความจุ 2.0 ลิตร เทอร์โบ ให้กำลัง 268 แรงม้า แรงบิดสูงสุด 39.8 กก.-ม. ก็ถือว่ามีสมรรถนะดีไม่น้อย อีกทั้งทีมวิศวกรของ อินฟินิที แจ้งว่าเครื่องยนต์บลอคนี้มีความสั่นสะเทือนเพียง 1 ใน 3 ของเครื่องยนต์แบบ 4 สูบทั่วไป ในขณะที่มีอัตราสิ้นเปลืองดีกว่าเครื่องยนต์ที่มีกำลังเท่ากันถึงกว่า 27 %

 

พวกเขาอ้างว่า ในอนาคตเครื่องยนต์ตัวนี้ไม่ได้เป็นเพียงตัวเดียวที่จะใช้เทคโนโลยีใหม่ แต่จะมีเครื่องยนต์ที่ใช้แนวคิดนี้ตามออกมาอีกหลายรุ่น ส่วนเรื่องความทนทานนั้นพวกเขาได้ทดสอบระยะทางโดยรวมกว่า 3,200,000 กม. ในห้องทดลองไปเรียบร้อยแล้ว พร้อมตั้งเป้าจะติดตั้งใน อินฟินิที คิวเอกซ์ 50 ครอสส์โอเวอร์ เอสยูวี เป็นรุ่นแรกที่จะออกจำหน่ายปลายปีนี้

 

เครื่องยนต์สันดาปภายใน ยังคงไม่ยอมลงหลุมง่ายๆ และเชื่อได้เลยว่าในบั้นปลายอายุไขของมัน เราจะได้เห็นนวัตกรรมใหม่ๆ ทยอยออกมา จนกว่าระบบเครือข่ายพลังงานไฟฟ้าและแบทเตอรีของรถไฟฟ้าจะสมบูรณ์แบบ และมีราคาที่ผู้บริโภคสามารถจับต้องได้

 

ภาพตัดขวาง copy

 

ก่อนจะไปต่อ ต้องขอเท้าความสักนิดถึงอีกเทคโนโลยีหนึ่ง ซึ่งประหยัดและได้พลังงานจากการจุดระเบิดที่ดี นั่นคือ ระบบ “วัฏจักรแอทคินสัน” หรือ “แอทคินสัน-ไซเคิล” (ATKINSON-CYCLE) ซึ่งเป็นระบบที่ได้รับความนิยมในรถยนต์ที่ต้องการความประหยัดและรถไฮบริด อันเกิดจากความสามารถในการปรับเปลี่ยนระยะเวลาของจังหวะการสันดาปในการ ดูด อัด ระเบิด คาย ของเครื่องยนต์ 4 จังหวะมาตรฐาน หรือ “วัฏจักรอตโต” หรือ “อตโต-ไซเคิล” (OTTO-CYCLE)

 

การทำงานของวัฏจักรแอทคินสัน ในยุคปัจจุบันเกิดจากการใช้ระบบวาล์วไอดี (INTAKE VALVE) แปรผันช่วงเวลาการยกได้ (เวลาในการเปิด/ปิดไม่เท่ากันได้) หรือ VARIABLE INTAKE VALVE-TIMING โดยในวัฏจักรแอทคินสันนั้นเป็นเครื่องยนต์ที่จะมีช่วงชักยาว จะมีช่วงคายยาวกว่าช่วงอัด หากเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ระบบวัฏจักรอตโตทั่วไปที่ช่วงชักของ จังหวะ ดูด อัด ระเบิด คาย เท่ากันหมด

 

การทำงานของวัฏจักรแอทคินสันนั้นเกิดขึ้นในจังหวะดูด เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงมาถึงศูนย์ตายล่าง (ลงไปลึกกว่าวัฏจักรอตโตที่มีจังหวะอัดเท่ากัน) และกำลังจะเคลื่อนที่ขึ้นไปด้านบนในจังหวะอัดนั้น วาล์วไอดีจะยังเปิดค้างอยู่ช่วงหนึ่ง ทำให้ไอดีที่เป็นส่วนผสมของอากาศและน้ำมัน ไหลย้อนกลับไปในท่อร่วมไอดีอีกครั้ง ก่อนวาล์วไอดีจะปิดเพื่อเกิดจังหวะอัด (ในจุดนี้จะมีปริมาตรอากาศและน้ำมันเท่ากับของวัฏจักรอตโตที่มีช่วงชักสั้นกว่า แต่มีจังหวะอัดเท่ากัน)

 

เมื่อถูกจุดระเบิดด้วยหัวเทียน เกิดเป็นจังหวะ “ระเบิด” อันเป็นช่วงของการสร้างพลังงานนั้น ลูกสูบจะถูกผลักให้เคลื่อนที่ลง ลูกสูบของเครื่องยนต์ วัฏจักรแอทคินสันจะถูกผลักไปได้ “ไกลกว่า” เนื่องจากช่วงชักยาวกว่า เป็นการนำพลังงานจากการระเบิดมาใช้ได้สมบูรณ์กว่า และอุณหภูมิความดันของกระบอกสูบเมื่อเคลื่อนที่ลงมาสุดนั้น จะต่ำกว่าของวัฏจักรอตโตอีกด้วย เป็นการใช้พลังงานอย่างคุ้มค่า

 

หากจะเปรียบ ก็คือ เครื่องวัฏจักรแอทคินสัน ขนาด 1.8 ลิตร (คิดจากช่วงชัก) จะบริโภคเชื้อเพลิงเท่าๆ กับเครื่องยนต์ 1.4 ลิตร (เนื่องจากช่วงการอัดมีปริมาตรเท่ากับเครื่องยนต์ 1.4 ลิตร) แต่จะสร้างกำลังได้เท่ากับเครื่องยนต์ 1.5 ลิตร



------------------------------
เรื่องโดย : ภัทรกิติ์ โกมลกิติ
นิตยสาร FORMULA ฉบับเดือน กันยายน ปี 2560
คอลัมน์ : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/nE72y

บทความที่เกี่ยวข้อง

ฮอนดา เอนเอสเอกซ์ 2017 ซูเพอร์คาร์แห่งอนาคต
ขุมพลังใหม่จากแดนมังกร
เคล็ดลับความประหยัดของ เชฟโรเลต์ ครูซ 2018
อัพเดทล่าสุด
22 Sep 2017

Buyer's Guide | คู่มือซื้อรถ

Model Start Price (THB)
1.
2,549,000
3.
1,749,000
4.
2,249,000
5.
4,590,000
6.
1,999,000
7.
3,990,000
8.
3,065,000
9.
2,790,000
10.
5,490,000
11.
1,354,000
12.
3,399,000
13.
750,000
14.
1,129,000
  • MAIN SEARCH
  • EASY SEARCH
Make
Model
Price
Engine
More Option >
วัตถุประสงค์ในการใช้รถ (ประเภทรถ)
งบประมาณ
พฤติกรรมการขับรถ

Follow autoinfo.co.th