บทความ

กดปุ๊บ มาปั๊บ ?


ในยุคสมัยที่เป็นช่วงรอยต่อ ระหว่างการคงอยู่ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน กับการเกิดขึ้นแห่งยานยนต์พลังไฟฟ้า ที่หลายคนเชื่อว่า จะยังไม่กลายเป็นคลื่นยักษ์ที่กวาดเอาเครื่องยนต์ที่เรารู้จักกันในทุกวันนี้ หายวับไปอย่างสิ้นเชิง เราจะได้เห็นถึงการพัฒนาเครื่องยนต์ให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทั้งด้านสมรรถนะ การบริโภคเชื้อเพลิง และการปล่อยมลพิษ

ส่วนเครื่องยนต์เทอร์โบ ตัวเลือกอันดับ ต้นๆ ของรถยนต์ในปัจจุบัน ที่ต้องการประสิทธิภาพสูงขึ้นด้วยขนาดความจุกระบอกสูบลดลง แต่ให้พละกำลังทัดเทียมกับเครื่อง-ยนต์ขนาดใหญ่ ด้วยการใช้กังหันเทอร์ไบน์ที่ถูกขับดันให้หมุนด้วยไอเสียของเครื่องยนต์ โดยมีเพลาต่อไปยังฝั่งคอมเพรสเซอร์ ซึ่งมีหน้าที่สร้างแรงอัดไอดี หรืออากาศที่มีแรงดันสูงกว่าปกติ เพื่อเพิ่มการเผาไหม้ในกระบอกสูบ และมีกำลังเพิ่มขึ้น

 

แต่นับจนถึงทุกวันนี้ ก็ยังมีสิ่งหนึ่งที่เป็นปัญหาคาใจคนใช้รถยนต์เครื่องยนต์เทอร์โบ นั่นคือ อาการตอบสนองช้าของเทอร์โบ หรือเทอร์โบแลก (TURBO LAG) ซึ่งสามารถอธิบายได้ว่า รถเทอร์โบในขณะที่เรากดคันเร่งลงไปแบบฉับพลัน แต่เทอร์โบยังไม่สามารถทำงานได้ทันที เพราะต้องรอเวลาที่เครื่องยนต์สะสมแรงดันไอเสียให้มากพอ ก่อนที่แรงดันจะปั่นเทอร์ไบน์ในโข่งไอเสียให้เร็วพอที่จะทำให้คอมเพรสเซอร์สามารถอัดอากาศเข้าไปในระบบไอดี ซึ่งหลายท่านพบว่า ในรถเทอร์โบนั้น การกระทืบคันเร่งลงไปทันทีทันใดนั้น ไม่ได้เกิดผลดีเท่ากับการค่อยๆ บรรจงกดคันเร่ง หรือใช้คำว่า ค่อยๆ “ริน” ที่จะเห็นการเพิ่มขึ้นของพลังได้อย่างชัดเจนกว่า

 

Sequential Turbo copy

  • ระบบซีคเวนเชียลเทอร์โบ หรือระบบทวินเทอร์โบ ซึ่งในทางทฤษฎีถือได้ว่าทำงานได้ค่อนข้างดี แต่ก็ยังไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้หมดสิ้นเสียทีเดียว

 

ทีมวิศวกรมีความพยายามมากมาย ที่จะแก้ไขปัญหานี้ ไม่ว่าจะเป็นการใช้เทอร์โบที่มีขนาดต่างกันเป็นลูกเล็ก และลูกใหญ่ โดยให้ลูกเล็กที่มีความเฉื่อยต่ำเริ่มทำงานที่รอบต่ำ ก่อนที่จะส่งต่อให้ลูกใหญ่ทำงานที่รอบสูง ที่เรารู้จักกัน คือ ระบบซีคเวนเชียลเทอร์โบ หรือระบบทวินเทอร์โบ ซึ่งในทางทฤษฎีถือได้ว่าทำงานได้ค่อนข้างดี แต่ก็ยังไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้หมดสิ้นเสียทีเดียว และยังพบว่ามีรอยต่อการทำงานของเทอร์โบลูกเล็กกับลูกใหญ่ให้ได้รู้สึก และเกิดเป็นปัญหาที่ 2 ให้ต้องแก้ไข

 

อีกวิธีหนึ่งที่นิยมใช้กัน ก็คือ การใช้ระบบทวินสกรอลล์ ซึ่งในโข่งเทอร์โบฝั่งไอเสีย จะมีการแบ่งช่องการไหลผ่านไอเสียเข้าไปยังกังหันเทอร์ไบน์ ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ส่วน โดยเป็นการแบ่งให้ไอเสียของแต่ละกระบอกสูบไหลเข้าไปยังกังหันได้สะดวก และสอดคล้องกับจังหวะการจุดระเบิด เช่น ไอเสียของลูกสูบที่ 1 และ 4 จะส่งเข้าไปยังโข่งไอเสียที่ 1 ส่วนไอเสียจากลูกสูบที่ 2 และ 3 จะส่งไปยังโข่งไอเสียที่ 2 จากแต่เดิมที่มีเพียงโข่งเดียว การแบ่งเป็น 2 ส่วนนี้ ช่วยให้การไหลของไอเสียทำได้สะดวกยิ่งขึ้น การตอบสนองกระฉับกระเฉงมากขึ้น แต่การออกแบบท่อไอเสียก็จะซับซ้อนมากขึ้น

PowerPulse Spool up

  • ระบบเพาเวอร์พัลส์ ที่แต่เดิมนั้น ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลกับรถบรรทุก ได้ถูกนำมาติดตั้งใน โวลโว รุ่น เอส 90 รหัส ดี 5 เครื่องยนต์ดีเซล

 

เราจะเห็นว่า ต้นตอของปัญหาการตอบสนองที่ช้าของเทอร์โบนั้น คือ การที่ต้องรอให้ไอเสียมีปริมาณมากพอนั่นเอง ด้วยไอเดียนี้จึงทำให้เกิดการประดิษฐ์ตัวช่วยสร้างแรงดัน “เสริม” ในฝั่งไอเสียก่อนที่จะป้อนเข้าสู่เทอร์โบ นั่นคือ แนวคิดที่มีชื่อว่า “เพาเวอร์พัลส์” (POWER PULSE) ทางค่าย โวลโว ที่แต่เดิมนั้น ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลกับรถบรรทุกของพวกเขา จนทุกวันนี้ได้ถูกนำมาติดตั้งในรถรุ่น เอส 90 รหัส ดี 5 เครื่องยนต์ดีเซล

 

ระบบเพาเวอร์พัลส์ ทำงานด้วยอากาศที่ถูกอัดเก็บไว้ในถังความดัน ที่อัดอากาศภายนอกเข้ามาเก็บไว้ภายในถังด้วยการใช้คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้า เละเมื่อผู้ขับกดคันเร่งอย่างฉับพลัน อากาศแรงดันสูงที่เก็บไว้ในถังจะถูกยิงออกไปสู่ระบบไอเสียที่จะเข้าไปยังกังหันเทอร์ไบน์ของเทอร์โบ ช่วยทำให้เทอร์โบสร้างกำลังอัดได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องรอไอเสียจำนวนมากที่เครื่องยนต์จะต้องปั่นออกมา ด้วยแนวคิดนี้ทำให้การตอบสนองคันเร่งได้ว่องไวมากขึ้น

Screen Shot 2018-02-20 at 3.51.09 PM copy

  • ระบบอีบูสเตอร์ เป็นการติดตั้งคอมเพรสเซอร์ที่หมุนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ที่ใช้ระบบไฟ 48 โวลท์

 

อีกแนวคิดหนึ่ง มองไปที่ไอดีโดยตรง ถ้าเราสามารถอัดไอดีลงไปในระบบจุดระเบิดได้อย่างรวดเร็ว มันก็คือพลังโดยตรง ด้วยแนวคิดนี้ บอร์ก วอร์เนอร์ (BORG WARNER) ผู้ผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์ชั้นนำสัญชาติอเมริกัน ได้นำเสนอแนวคิดของคอมเพรสเซอร์เทอร์โบที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ที่เรียกว่า ระบบอีบูสเตอร์ (EBOOSTER) ให้เราได้รู้จักกัน

 

ระบบอีบูสเตอร์ เป็นการติดตั้งคอมเพรสเซอร์ที่หมุนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ที่ใช้ระบบไฟ 48 โวลท์ ด้วยสาเหตุที่ในช่วงพีคที่ระบบ อีบูสเตอร์ ต้องหมุนถึง 70,000 รตน. มอเตอร์แบบกระแสตรง จึงต้องการกำลังไฟฟ้ามากถึง 5 กิโลวัตต์ ระบบไฟ 12 โวลท์เดิมๆ จึงไม่พอเพียง

 

รถยนต์ที่ติดตั้งระบบนี้ จะต้องมาพร้อมระบบไฟฟ้า 48 โวลท์ ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว กำลังจะกลายเป็นระบบมาตรฐานในอนาคต เนื่องจากระบบอีเลคทรอนิคส์จำนวนมากในรถต้องการพลังงานไม่น้อย ดังนั้นระบบไฟฟ้า 48 โวลท์ คือ อนาคตของรถยนต์นั่นเอง โดยรถรุ่นแรกที่ได้รับการติดตั้งระบบ อีบูสเตอร์ ได้แก่ รถยนต์ เมร์เซเดส-เบนซ์ เอส-คลาสส์ ที่ใช้เครื่องยนต์ รหัส M256 แบบ 6 สูบแถวเรียง ซึ่งประจำการอยู่ใน เอส 500 และในปี 2018 ทาง เมร์เซเดส-เบนซ์ เรียกระบบนี้ว่า EZV และรถยนต์อีกรุ่นหนึ่ง คือ เอาดี เอส คิว 7 ทีดีไอ ปี 2018 เครื่องยนต์ดีเซลแบบ วี 8 สูบ โดย เอาดี เรียกระบบนี้ว่า คอมเพรสเซอร์ไฟฟ้า (ELECTRIC POWERED COMPRESSOR)

 

ส่วนเรื่องการติดตั้งระบบอีบูสเตอร์ จะถูกวางในระบบไอดีของรถยนต์ โดยจะทำงานในย่านที่กำลังอัดของคอมเพรสเซอร์จากชุดเทอร์โบยังไม่มีประสิทธิภาพมากพอ นั่นคือ ในช่วงของการเร่งเครื่องที่รอบต่ำ โดยจะดักเอาไอดีส่วนหนึ่งมาอัดให้มีความหนาแน่นสูง ก่อนส่งผ่านไปยังวาล์วบายพาสส์ที่อยู่ในท่อร่วมไอดี แต่เมื่อกังหันเทอร์ไบน์ “ไอเสีย” ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพแล้ว ระบบอีเลคทรอนิคส์จะสั่งงานให้ระบบอีบูสเตอร์ หรือ เทอร์โบ “ไฟฟ้า” หยุดการทำงาน ปล่อยให้กลไกของเทอร์โบที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสไอเสียร้อนทำงานตามปกติ

 

จุดเด่นของระบบอีบูสเตอร์ของ บอร์ก วอร์เนอร์ คือ “เวลาสู่แรงบิด” หรือ TTT (TIME TO TORQUE) ที่ฉับพลันกว่าระบบเทอร์โบทั่วไปมาก โดยช่วงรอบต่ำสามารถสร้างแรงบิดได้มากกว่าปกติ ตัวอย่างเช่น ที่ 1,500 รตน. จะให้แรงบิดมากกว่าเครื่องยนต์บลอคเดียวกันที่ไม่ได้ติดตั้งระบบนี้ถึง 85 % และที่ 2,000 รตน. จะให้แรงบิดมากกว่าถึง 55 % ซึ่งนอกจากจะมอบสมรรถนะที่ดีแล้ว ยังลดอัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง รวมถึงช่วยลดมลภาวะอีกด้วย

 

สุดท้ายแล้ว ทั้ง 2 แนวคิดนี้ ก็ยังต้องการเวลาพิสูจน์ถึงความทนทานการใช้งานในชีวิตจริง และถ้ามันมีความเป็นไปได้ จะคุ้มค่า กับการลงทุน สักวันหนึ่งรถยนต์ที่มีราคา ย่อมเยา คงได้มีโอกาสพบเจอกับเทคโนโลยีเหล่านี้ได้ แต่เมื่อถึงวันนั้นแล้วเทคโนโลยีของรถไฟฟ้าก็คงจะเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจด้วยเช่นเดียวกัน



------------------------------
เรื่องโดย : ภัทรกิติ์ โกมลกิติ
นิตยสาร FORMULA ฉบับเดือน พฤษภาคม ปี 2561
คอลัมน์ : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/CgrdA
อัพเดทล่าสุด
18 Jul 2019

Buyer's Guide | คู่มือซื้อรถ

Model Start Price (THB)
  • MAIN SEARCH
  • EASY SEARCH
Make
Model
Price
Engine
More Option >
วัตถุประสงค์ในการใช้รถ (ประเภทรถ)
งบประมาณ
พฤติกรรมการขับรถ

Follow autoinfo.co.th