เทคโนโลยีจาก ฟอร์มูลา 1 แข่งไปแล้วได้อะไร ?

ในอดีตเรามักได้ยินคำโฆษณาในวงการยานยนต์อยู่เสมอว่า “พัฒนาจากเทคโนโลยีที่ใช้ในสนามแข่ง” ซึ่งปัจจุบันก็ซากันไปแล้วกับวลีนี้ อาจเป็นเพราะนักการตลาดพบว่า ผู้บริโภคไม่ได้ใส่ใจเรื่องเทคโนโลยีจากสนามแข่ง หรือไม่ก็รถรุ่นใหม่ๆ ไม่ได้ใช้เทคโนโลยีจากสนามแข่งสักเท่าไร ส่วนใหญ่กลับไปให้ความสำคัญกับเรื่องมลภาวะ และความประหยัดมากกว่าความแรง แถมตลาดที่เติบโตก็เป็นกลุ่มรถ เอสยูวี ซึ่งดูห่างไกลเทคโนโลยีจากสนามแข่งรถ

รถรุ่นที่สร้างชื่อเสียงการนำเทคโนโลยีจากสนามแข่งรถสูตร 1 มาใช้ เท่าที่จำได้ก็เห็นจะเป็น บีเอมดับเบิลยู เอม 5 และเอม 6 รหัสตัวถัง E60/61 และ E63/64 ใช้เครื่องยนต์แบบ วี 10 สูบ รหัส S85 ที่ได้แนวคิดมาจากเครื่องยนต์รถแข่งสูตร 1 ที่ใช้เครื่องยนต์แบบ วี 10 สูบ ในยุคนั้น ไม่มีระบบอัดอากาศรวมไปถึงเครื่องยนต์ รหัส S65 แบบ วี 8 สูบ ในรถรุ่น เอม 3 รหัส E92 ที่เอาเครื่องยนต์ รหัส S85 ซึ่งแผดเสียงคำรามได้แสบโสตประสาท ใกล้เคียงเสียงเครื่องยนต์รถแข่งสูตร 1 มากที่สุดเครื่องหนึ่งโดยเฉือนลูกสูบออกไป 2 ลูก   อีกคันหนึ่ง คือ เลกซัส แอลเอฟเอ ที่ใช้เครื่องยนต์ รหัส 1LR-GUE แบบ วี 10 สูบ ที่พัฒนาร่วมกับ ยามาฮา ซึ่งเป็นที่เลื่องลือว่าให้เสียงไพเราะราวกับเสียงคำรามของเทวดา (ROAR OF AN ANGEL) เร่งรอบได้รวดเร็ว และจัดจ้าน โดยหมุนได้ถึง 9,500 รตน.   เรื่องการเร่งรอบนั้นถือเป็นมรดกมาจากรถแข่งสูตร 1 ชัดเจน เพราะเครื่องรุ่นนี้สามารถเร่งรอบถึงจุดสูงสุดได้ในเวลาเพียง 0.6 วินาที เท่านั้น ถือเป็นสถิติโลก จึงทำให้ เลกซัส ต้องใช้มาตรวัดรอบแบบดิจิทอล เนื่องจากเข็มแบบแอนาลอกไม่สามารถตอบสนองได้เร็วพอ   อีกเทคโนโลยีหนึ่งที่มีบทบาทไม่น้อยในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาก็คือ ระบบ KERS หรือ KINETIC ENERGY RECOVERY SYSTEM ที่เก็บเกี่ยวพลังงานจลน์มาใช้ภายหลัง ซึ่งในยุคแรกมี 2 แบบ ได้แก่ แบบฟลายวีล และเก็บในรูปแบบพลังงานไฟฟ้าในแบทเตอรี หรือซูเพอร์คาพาซิเตอร์ ซึ่งได้จุดประกายให้เทคโนโลยีด้านนี้กับรถถนนหลายรุ่นในเวลาต่อมา   ในวงการรถยนต์ รถแข่งสูตร 1 นับตั้งแต่ปี 2014 เราได้เห็นความพยายามที่จะผสมผสานเทคโนโลยีไฮบริดมาใช้กับตัวรถเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานที่เคยสูญเปล่ากลับมาใช้ให้มากที่สุดเท่าที่ทำได้ แม้แนวคิดจะแตกต่างกับรถไฮบริด และระบบพลัก-อิน ไฮบริด ที่เราคุ้นเคย แต่โดยหลักการมีความใกล้เคียงกัน นั่นคือ พยายามจะลดขนาดของความจุเครื่องยนต์ลง แล้วใช้เทคโนโลยีพลังงานไฟฟ้าเข้ามาเสริมอัตราเร่ง เพื่อรักษาสมรรถนะที่เร้าใจในการแข่งขัน   เทคโนโลยีปัจจุบัน รถแข่งสูตร 1 มีกติกาให้ใช้เครื่องยนต์แบบ วี 6 สูบ ความจุ 1.6 ลิตร พ่วงระบบอัดอากาศด้วยเทอร์โบ ติดตั้งระบบ “เก็บเกี่ยวพลังงาน” หรือ ERS (ENERGY RECOVERY SYSTEMS) โดยแนวคิดนี้มุ่งลดการบริโภคเชื้อเพลิงระหว่างการแข่งขัน โดยมีเทคโนโลยี 2 รูปแบบที่ใช้ นั่นคือ MGU-H และ MGU-K   MGU-H ย่อมาจาก MOTOR GENERATOR UNIT-HEAT หรือมอเตอร์ปั่นไฟจากระบบความร้อน ส่วน MGU-K ย่อมาจาก MOTOR GENERATOR UNIT-KINETIC หรือมอเตอร์ปั่นไฟจากพลังงานจลน์   MGU-H หรือมอเตอร์ปั่นไฟจากระบบความร้อน แม้ชื่อดูเหมือนจะเปลี่ยนพลังงานความร้อนมาเป็นพลังงานไฟฟ้า แต่ในความเป็นจริงมันทำงานเรียบง่ายกว่านั้นมาก โดยพลังงานความร้อนที่ว่านี้ไม่ได้เป็นความร้อนที่ปล่อยออกมาแบบสะเปะสะปะ แต่เป็นพลังงานจากการไหลของกระแส “ไอเสียร้อน” ผ่านทางท่อร่วมไอเสีย   อ่านถึงตรงนี้ผู้อ่านสงสัยว่า “นี่มันไม่ใช่ระบบเทอร์โบหรือ ?” ต้องบอกว่า เกือบใช่ครับ เพราะในระบบ MGU-H วิศวกรเครื่องยนต์เขาได้นำเอา ไดนาโม เข้าไปพ่วงร่วมแกนเพลากับชุดเทอร์โบ โดยการผลิตกระแสไฟฟ้าจะเกิดทุกครั้งที่เทอร์โบบูสต์   ในทางกลับกันไดนาโมนอกจากจะทำงานในลักษณะเครื่องปั่นไฟ ป้อนกระแสไฟฟ้าไปเก็บไว้ในคาพาซิเตอร์ หรือแบทเตอรีก็ยังสามารถจะทำงานในลักษณะ “มอเตอร์ไฟฟ้า” โดยการทำงานของมันจะเกิดขึ้นได้เมื่อนักขับยกคันเร่งขณะเข้าโค้ง ซึ่งตามปกติแล้วบูสต์จะตก เนื่องจากกระแสไอเสียลดลง และถ้าต้องการที่จะเร่งให้เทอร์โบบูสต์อีกครั้ง เราจะพบว่ามีการหน่วงรอรอบของระบบเทอร์โบ ที่เรียกว่า “เทอร์โบแลก” (TURBO LAG) อันเกิดจากแรงดันของระบบไอเสียไม่เพียงพอ ซึ่งการจะสร้างแรงอัดให้ได้อีกก็ต้องเร่งจากรอบต่ำสู่รอบสูงให้เร็วที่สุด เพื่อรวบรวมกระแสแรงดันจากระบบไอเสียไปหมุนกังหันเทอร์ไบน์     ระบบ MGU-H จะเข้ามาช่วยแก้ปัญหานี้ โดยการทำงานของมัน มอเตอร์จะดึงพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ มาปั่นกังหันส่วนคอมเพรสเซอร์ เพื่ออัดอากาศเข้าไปในท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์ โดยไม่ต้องรอการหมุนของกังหันด้านไอเสีย รูปแบบนี้ได้เป็นต้นแบบให้กับระบบ เทอร์โบไฟฟ้า หรือ อี-เทอร์โบ (บางรายใช้ชื่อว่า อี-ชาร์เจอร์) ของรถสมรรถนะสูงบางรุ่นในปัจจุบัน มอเตอร์ไฟฟ้าของระบบ MGU-H ที่ช่วยลดเวลาในการบูสต์สามารถลดอาการเทอร์โบ-แลก ทำให้เครื่องยนต์มีการตอบสนองรวดเร็วจากการบูสต์ต่อเนื่อง ลดเวลาต่อรอบลงชัดเจน     ส่วนอีกระบบ คือ MGU-K หรือมอเตอร์ปั่นไฟจากพลังงานจลน์ คล้ายคลึงกับระบบ ไฮบริดทั่วไป นั่นคือ มีการติดตั้งมอเตอร์ไฟฟ้าพ่วงกับเพลาข้อเหวี่ยง โดยจะทำงานเป็น “ไดนาโม” เวลาที่นักแข่งยกคันเร่ง   ใครที่เคยปั่นจักรยานแม่บ้านที่มีไดนาโมปั่นไฟติดไว้ที่ล้อหน้า คงนึกภาพออก ทุกครั้งที่เราเอาไดนาโมตัวจิ๋วแนบกับแก้มยาง เพื่อปั่นไฟให้ไฟหน้าอันแสนริบหรี่ของรถจักรยานแม่บ้านรุ่นเก่า แม้มันจะตัวเล็กกระจ้อยร่อย เรายังสามารถรับรู้ได้ถึงความหน่วงที่เกิดขึ้น เช่นเดียวกัน เมื่อนักแข่งยกคันเร่ง ระบบจะสั่งให้ไดนาโมตัวเขื่องของระบบ MGU-K ปั่นไฟทันที ซึ่งความหน่วงที่เกิดขึ้นนี้จะช่วยชะลอความเร็วลงทันทีเช่นกัน ระบบไฟฟ้าที่ปั่นได้ก็จะถูกนำไปเก็บไว้ที่แบทเตอรี หรือคาพาซิเตอร์ ตามความเหมาะสม   แน่นอนว่า เมื่อนักขับต้องการอัตราเร่ง ไดนาโม จะกลายสภาพเป็นมอเตอร์ไฟฟ้า แล้วดึงเอาพลังงานไฟฟ้าที่สะสมไว้เข้ามาช่วยหมุนเพลาข้อเหวี่ยง ทำให้เร่งได้ทันใจ ลดการรอรอบลงได้   เราสามารถเห็นเทคโนโลยี MGU-K ได้ทั่วไป และมีเทคโนโลยีที่คล้ายกับ MGU-H อยู่บ้างในรถบ้าน แต่หารถที่มีทั้ง 2 เทคโนโลยีอยู่รวมกันแบบเดียวกับรถแข่งสูตร 1 คงยาก อาจเป็นเพราะผู้ที่จะติดตั้งเทคโนโลยีทั้ง 2 แบบในรถคันเดียวได้ ต้องมีความรู้จากรถแข่งสูตร 1 นั่นเอง และนี่จึงเป็นข้อจำกัดที่หากจะมีใครทำได้ พวกเขาต้องมีทีมแข่งรถสูตร 1 ด้วย   ดังนั้น จึงไม่น่าแปลกใจที่ ค่าย นิสสัน จะร่วมมือกับ “เรอโนลต์ สปอร์ท เอฟ 1” พันธมิตรในทีมแข่งรถสูตร 1 “อินฟินิที & เรอโนลต์ เอฟ 1” พัฒนารถรุ่น “อินฟินิที คิว 60 พโรเจคท์ บแลค เอส” (INFINITI Q60 PROJECT BLACK S) เพื่อแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของรถที่ใช้เทคโนโลยีจากสนามแข่งรถสูตร 1     อินฟินิที คิว 60 พโรเจคท์ บแลค เอส ใช้เครื่องยนต์รหัส VR30 แบบ วี 6 สูบ ความจุ 3.0 ลิตร เทอร์โบคู่ โดยของเดิมให้กำลัง 400 แรงม้า แต่เมื่อพ่วงเข้ากับระบบไฮบริด MGU-H ที่จะช่วยลดอาการเทอร์โบแลก และ MGU-K จะช่วยส่งกำลังไปยังล้อหลังได้มากขึ้น ส่งผลให้มีกำลังเพิ่มขึ้นเป็น 568 แรงม้า   อย่างไรก็ตาม แม้จะดูแล้วน่าตื่นเต้น แต่อุปสรรคที่มีอยู่ คือ เมื่อเทียบกับระบบที่มีน้ำหนักมากกว่าอย่าง พลัก-อิน ไฮบริด เพราะ 2 ระบบนี้จะถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพได้มากน้อยเพียงใดในโลกแห่งความเป็นจริง ซึ่งแตกต่างจากสภาวะสมบูรณ์แบบของการแข่งขัน รวมไปถึงแนวโน้มของการแข่งขันรถสูตร 1 ก็ดูเหมือนว่าความนิยมใน MGU-H จะค่อนข้างน้อยลง ด้วยเหตุผลว่าระบบมีความซับซ้อนจนน่าจะยกเลิกการใช้ไปในที่สุด และหลายทีมเองก็เชื่อมั่นว่าระบบ MGU-K ที่ตรงไปตรงมาในเรื่องของอัตราเร่งมากกว่า และมีแนวโน้มว่าในการแข่งขันรถสูตร 1 ฤดูกาลปี 2021 อาจมีการติดตั้งระบบ MGU-K เพิ่มเข้ามาอีกชุดหนึ่งที่เพลาหน้าของรถ เพื่อทำงานแบบระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ ช่วยในเรื่องการยึดเกาะ และอัตราเร่งขณะออกจากโค้ง อันเป็นรูปแบบที่สอดคล้องกับวิวัฒนาการของรถยนต์ในอนาคตที่จะมีระบบมอเตอร์ไฟฟ้าแยกส่วนหน้า/หลัง โดยแรงผลักดันนี้มาจาก รถแข่ง โพร์เช 919 ไฮบริด สปอร์ท   หากจะเจาะลึกกันจริงจัง เราอาจพบเทคโนโลยีจากรถแข่งสูตร 1 ได้ในรถหลายๆ รุ่น ถ้ารถคันนั้นมองหาประสิทธิภาพที่เหนือชั้นกว่ารถทั่วไป ไม่ว่าจะเป็นสมรรถนะ การบังคับควบคุม ความประหยัด หรือความสะดวกสบาย (พวงมาลัยแบบมัลทิฟังค์ชันที่เราใช้กันทุกวันนี้ก็เป็นมรดกตกทอดมาจากรถแข่งสูตร 1) ดังนั้น หากใครบอกว่า “แข่งไปแล้วได้อะไร” ก็คงต้องคุยกันยาวครับ