เมื่อเครื่องยนต์เบนซิน ไม่พึ่งพา "หัวเทียน"

เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์นั้น เราแยกตามชนิดของน้ำมันเชื้อเพลิงได้ 2 ประเภทด้วยกัน คือ เครื่องยนต์ดีเซล และเครื่องยนต์แกสโซลีน หรือเรียกกันติดปากว่า เครื่องยนต์เบนซิน นั่นเอง

หมุน 2 รอบ 720 องศา

เครื่องยนต์ดีเซล และเครื่องยนต์เบนซินแบบ 4 จังหวะที่นิยมใช้นั้น มีวัฏจักรการทำงานเหมือนกัน คือ "ดูด-อัด-ระเบิด-คาย" การทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะนั้น เครื่องยนต์จะครบวัฏจักรการทำงานได้ต้องหมุน 2 รอบ จังหวะแรก คือ จังหวะดูด เครื่องยนต์จะเคลื่อนที่จากศูนย์ตายบน เคลื่อนที่ลงมา 180 องศา จะเป็นจังหวะดูดอากาศเข้าห้องเผาไหม้ เมื่อเริ่มเคลื่อนที่จากศูนย์ตายล่างขึ้นไปจะเป็นจังหวะอัด ก็คือ อัดอากาศที่ดูดเข้ามาให้มีปริมาตรเล็กลง จังหวะนี้ลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นอีก 180 องศา เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นสุดก็จะเกิดการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง การเผาไหม้จะเกิดอย่างรุนแรง ทำให้ดันลูกสูบเคลื่อนที่ลงไปยังศูนย์ตายล่าง จังหวะนี้เรียกว่า "จังหวะกำลัง" เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นอีกครั้งจะเป็นจังหวะคายไอเสีย ซึ่งหนึ่งวัฏจักรการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะนั้น เครื่องยนต์จะหมุน 2 รอบ หรือ 720 องศา นั่นเอง    

เบนซิน และดีเซล ต่างกันที่หัวเทียน

เครื่องยนต์เบนซิน และดีเซล นั้นมีความแตกต่างกันอยู่บ้าง เครื่องยนต์ดีเซลนั้นในจังหวะ "ดูดและอัด" จะดูดเอาอากาศจากภายนอกเข้าห้องเผาไหม้ล้วนๆ เมื่อถึงจังหวัดอัดสุด อากาศที่ถูกอัดจนเหลือปริมาตรน้อยลงจะเกิดอุณหภูมิสูงมาก จากนั้นหัวฉีดจึงจะฉีดน้ำมันดีเซลที่เป็นฝอยละอองเข้าห้องเผาไหม้ น้ำมันดีเซลที่เป็นฝอยละอองละเอียดเมื่อเจออากาศที่มีอุณหภูมิสูงก็จะเกิดการลุกไหม้ ส่วนเครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะนั้น ในจังหวะดูดลูกสูบจะดูดอากาศเข้ามาพร้อมกับน้ำมันเบนซิน ในจังหวะอัดก็จะเป็นการอัดอากาศพร้อมน้ำมันให้มีปริมาตรเล็กลง และจะเกิดการลุกไหม้ก็ต่อเมื่อ "หัวเทียน" จุดประกายไฟขึ้น ก็จะทำให้เกิดการลุกไหม้ขึ้นได้    

เครื่องยนต์เบนซินแบบฉีดตรง

เครื่องยนต์เบนซินที่ใช้หัวฉีดไฟฟ้าจะฝังหัวฉีดไว้นอกห้องเผาไหม้ ซึ่งก็คือ "ท่อร่วมไอดี" นั่นเอง การที่เครื่องยนต์เบนซินดูดเอาอากาศพร้อมน้ำมันเชื้อเพลิงเข้ามาในห้องเผาไหม้นั้น ในจังหวะดูด หัวฉีดก็จะฉีดน้ำมันที่ท่อร่วมไอดี นั่นก็คือ การฉีดนอกห้องเผาไหม้นั่นเอง มีข้อเสีย คือ จะทำให้เกิดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง และก่อให้เกิดมลพิษสูง เครื่องยนต์เบนซินยุคใหม่จึงถือกำเนิดขึ้น เป็นเครื่องยนต์เบนซินแบบที่ฝังหัวฉีดในห้องเผาไหม้ เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ดีเซล เราจึงเรียกกันติดปากว่า "เครื่องยนต์เบนซินแบบไดเรคท์อินเจคชัน" ข้อดี คือ ทำให้ประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้น หลังเกิดการเผาไหม้แล้วมีมลพิษต่ำลง แต่อย่างไรก็ตาม การเผาไหม้จะเกิดขึ้นได้ต้องอาศัย "หัวเทียน" ในการสร้างประกายไฟอยู่ดี    

เบนซินไร้หัวเทียน อาศัยการจ่ายน้ำมันแรงดันสูง

การออกแบบเครื่องยนต์เบนซินแบบ 4 จังหวะ ที่มีวัฏจักรการทำงานแบบเดียวกับเครื่องยนต์ดีเซลนั้น ไม่ใช่เรื่องง่าย ข้อดีของการไม่ใช้หัวเทียน นั่นก็มีด้วยกันหลายประการ อย่างแรกก็คือ ลดอุปกรณ์ชิ้นส่วนได้มาก เช่น คอยล์จุดระเบิด หัวเทียน จานจ่าย หรือเซนเซอร์ตำแหน่งข้อเหวี่ยง ชุดสายไฟของระบบจุดระเบิด ฯลฯ ในเครื่องยนต์เบนซินนั้น อัตราส่วนกำลังอัดที่จะทำให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ได้ตามอุดมคติคือ 14:1 หมายถึง อากาศ 14 ส่วน กับน้ำมัน 1 ส่วน แต่ในความเป็นจริงนั้นอัตราส่วนกำลังอัดจริงของเครื่องยนต์ในรถใช้งานจะอยู่ที่ราว 9.5-12.5:1 เท่านั้น ยิ่งกำลังอัดสูงเท่าไร โอกาสที่จะเกิดการชิงจุดระเบิดก็มากขึ้น โดยเฉพาะเกิดเขม่าสะสม หรือความร้อนสะสมที่ปลายเขี้ยวหัวเทียน ดังนั้นเทคโนโลยี SKYACTIV-X NEXT-GENERATION ENGINE || จึงเป็นการปฏิวัติการทำงานของเครื่องยนต์เบนซินสันดาปภายในครั้งใหญ่เลยทีเดียว   การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น คือ ใช้ระบบจ่ายน้ำมันแรงดันสูงคล้ายกับระบบคอมมอนเรล ใช้การฉีดน้ำมันเบนซินตรงเข้าห้องเผาไหม้ และมีระบบอัดอากาศอย่างซูเพอร์ชาร์เจอร์ ที่มีการทำงานตั้งแต่รอบต่ำๆ และสิ่งสำคัญ คือ "อัตราส่วนกำลังอัด" ที่น่าจะสูงมากทีเดียว ข้อดีทั้งหมดนี้จะทำให้มีความประหยัดเชื้อเพลิงสูงขึ้น มีแรงบิดเพิ่มขึ้นตั้งแต่รอบต่ำ คล้ายกับเครื่องยนต์ดีเซล แต่ทว่าต้องรอการเปิดตัวในงานมหกรรมยานยนต์โตเกียว 2017 เสียก่อน เราจึงจะทราบข้อมูลทางเทคนิคอย่างละเอียด ในฉบับต่อไปเราจะมาพูดถึงรายละเอียดของ SKYACTIV-X NEXT-GENERATION ENGINE || กันอย่างลึกซึ้ง