ทำให้เด็กมันดู ! 1,000 แรงม้า ใสๆ ไม่พึ่งเทอร์โบ

เครื่องยนต์เทอร์โบ พละกำลัง 1,000 แรงม้า นับเป็นรถยนต์ระดับหัวแถวของวงการ แต่สำหรับเครื่องยนต์หายใจเอง ที่สามารถรีดกำลังออกมาได้ถึงระดับ 1,000 แรงม้า ต้องถือว่าสุดยอด !

  ความยากลำบาก มันขึ้นอยู่ที่ธรรมชาติของเครื่องยนต์นั่นเอง ในฉบับก่อนหน้านี้ เราได้ลองถอดรหัสกันไปบ้างแล้ว เรื่องกระบอกสูบกับช่วงชัก ที่สัมพันธ์กับรอบหมุนของเครื่องยนต์ และสิ่งที่เป็นตัวแปรหลักอย่างความเร็วในการเคลื่อนที่ของลูกสูบ ซึ่งมีส่วนสำคัญกับพละกำลังของเครื่องยนต์ ที่สามารถสรุปได้ว่า แรงม้านั้นได้มาจากรอบหมุน และในเครื่องยนต์แบบลูกสูบ ยิ่งช่วงชักสั้น (โอเวอร์ สแควร์) ก็จะยิ่งทำรอบหมุนได้สูง จากสูตร   “รอบหมุนสูงสุด = 750 ช่วงชัก (หน่วยเป็นเมตร)” และนำเอารอบหมุนสูงสุดที่ได้ไปคำนวณต่อด้วยสูตร   “แรงม้า = (รอบหมุนxแรงบิด) 5,252” (หน่วยของแรงบิดเป็นปอนด์ฟุต) หรือถ้ามีหน่วยเป็นนิวตัน-เมตร จะต้องใช้สูตรที่ 2   “กำลัง (กิโลวัตต์) = (รอบหมุนxแรงบิด) 9.5488” โดยหน่วยแรงบิดเป็นนิวตัน-เมตร   ซึ่งหากจะต้องการหน่วยเป็นแรงม้าต้องเอากำลังที่เป็นหน่วยกิโลวัตต์ ที่ได้ไปหาร 0.7457 อีกที (1 แรงม้า = 0.7457 กิโลวัตต์)   ดังนั้น เครื่องยนต์ที่ไม่มีระบบอัดอากาศ หากจะให้ผลิตกำลังออกมาได้มาก จะต้องอาศัย ความเร็วรอบ และแรงบิด โดยแรงบิดนั้นแปรผันตรงกับความจุกระบอกสูบ ยิ่งความจุมาก แรงบิดก็ยิ่งมาก จึงยากที่จะผลิตเครื่องยนต์หายใจด้วยแรงดันบรรยากาศธรรมดา (NATURALLY ASPIRATED) ให้มีพละกำลังถึง 1,000 แรงม้า เพราะต้องสร้างเครื่องยนต์ที่มีความจุสูงพอที่จะสร้างแรงบิดได้ แล้วยังต้องสร้างรอบหมุนให้ได้มากพออีกด้วย   แต่ถึงจะยากแค่ไหนทีมงาน COSWORTH (คอสเวิร์ธ) ผู้เชี่ยวชาญด้านการสร้างเครื่อง- ยนต์สมรรถนะสูง แห่งสหราชอาณาจักร ก็ยอมรับโจทย์ที่แสนท้าทายจาก ASTON MARTIN (แอสตัน มาร์ทิน) นั่นคือ การพัฒนาเครื่องยนต์หายใจเอง ได้พละกำลังระดับ 1,000 แรงม้า ซึ่งเป็นเรื่องที่ผู้เขียนเชื่อว่า พวกเขาคงต้องการ สร้างพโรไฟล์ “ทำให้เด็กมันดู”     เครื่องยนต์บลอคนี้ ความจุ 6.5 ลิตร สำหรับ ไฮเพอร์คาร์ ASTON MARTIN VALKYRIE (แอสตัน มาร์ทิน วัลคีรี) แบบ วี 12 สูบ โดยกระบอกสูบแต่ละฝั่งทำมุม 65 องศา ให้พละกำลัง 1,000 แรงม้า ที่ 10,500 รตน. แรงบิดสูงสุด 75.5 กก.-ม. ที่ 7,000 รตน. (546 ปอนด์ฟุต) นับเป็นพโรดัคชันคาร์ ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน แบบไม่มีระบบอัดอากาศ ที่แรงที่สุดในโลก   เครื่องยนต์บลอคนี้ COSWORTH ไม่เปิดเผยขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางกระบอกสูบและช่วงชัก แต่จากการคำนวณของ JASON FENSKE ยูทูเบอร์ ทีมวิศวกรรมยานยนต์แห่งช่อง ENGINEERING EXPLAINED เขาคิดว่า เส้นผ่าศูนย์กลางกระบอกสูบxช่วงชัก น่าจะอยู่ในช่วง 101.0x67.6 มม. หรือไม่ก็ 99.0x70.3 มม. โดยคำนวณจากความเร็วสูงสุดของลูกสูบ 25-26 เมตร/วินาที ตามที่ COSWORTH ให้สัมภาษณ์ไว้ทางช่อง CARFECTION และหากคำนวณจากสูตร “แรงม้า = (รอบหมุนxแรงบิด) 5,252” โดยใช้ค่าแรงบิดสูงสุดที่ได้มา คือ 546 ปอนด์ฟุต ที่ 7,000 รตน. เราจะพบว่า   ที่ 7,000 รตน. มีแรงม้าเท่ากับ (7,000x546) 5,252 = 727 แรงม้า   ที่ 8,000 รตน. มีแรงม้าเท่ากับ (8,000x546) 5,252 = 831 แรงม้า   ที่ 9,000 รตน. มีแรงม้าเท่ากับ (9,000x546) 5,252 = 935 แรงม้า   ที่ 10,000 รตน. มีแรงม้าเท่ากับ (10,000x546) 5,252 = 1,039 แรงม้า   เรียกว่าเมื่อได้แรงบิดสูงสุดที่ 7,000 รตน. ขึ้นไปแล้ว ทุก 1,000 รตน. เครื่องยนต์บลอคนี้จะมีแรงม้าเพิ่มขึ้นถึง 100 แรงม้า ตามทฤษฎี ซึ่งในความเป็นจริงแล้วก็ใกล้เคียงกับสูตรที่คำนวณได้     แน่นอนว่าเครื่องยนต์ตัวนี้แม้จะเป็นเครื่อง V12 สูบ รอบจัด และซุ่มเสียงหวีดหวิวของมันนั้นแทบไม่ได้ต่างไปจากรถแข่งสูตร 1 (สามารถรับฟังได้ทางยูทูบ ช่อง CARFECTION ชื่อตอน HEAR THE FUTURE OF THE SUPERCAR AT 11,000 RPM: THE ASTON MARTIN VALKYRIE’S V12) แต่เนื่องจากการออกแบบให้สามารถจดทะเบียน และวิ่งบนถนนได้อย่างถูกกฎหมาย ซึ่งต้องผ่านมาตรฐานไอเสียของยุโรป จึงมีการติดตั้งชุดกรองไอพิษ (CATALYTIC CONVERTER) ถึง 4 ตัว   นอกจากความพิเศษเรื่องสมรรถนะแล้ว เครื่องยนต์ตัวนี้ยังได้รับการออกแบบให้เบาเป็นพิเศษ โดยมีน้ำหนักเพียง 200 กก. เศษ เท่านั้น ขณะเดียวกัน มันไม่ได้ทำหน้าที่เป็นเพียงเครื่องยนต์ แต่เป็นส่วนหนึ่งของแนวคิดในการออกแบบตัวรถ ที่ให้เครื่องยนต์เป็นหัวใจของระบบโครงสร้าง หรือเครื่องยนต์เป็นส่วนหนึ่งของแชสซีส์   จากแนวคิดดังกล่าวทีมงาน COSWORTH ได้ออกแบบให้เครื่องยนต์มีความแข็งแรง ด้วยการใช้อลูมิเนียมหล่อ เกรดอากาศยาน ซึ่งตามปกติไม่มีใครใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เพื่อให้สามารถทนทานต่อแรงกระทำจากตัวถัง และช่วงล่าง โดยด้านบนของเครื่องจะรับแรงอัดของแชสซีส์ (COMPRESSION LOAD) ส่วนด้านล่างจะรับแรงดึง (TENSION LOAD) การออกแบบให้เครื่องยนต์เป็นส่วนหนึ่งของระบบแชสซีส์นี้ เราสามารถเห็นได้จากโครงสร้างที่งอกออกมาจากเครื่องด้านบนอย่างชัดเจน   ความพิเศษอีกอย่างของเครื่องยนต์ตัวนี้ คือ ไม่มีการใช้สายพานไทมิง หรือโซ่ราวลิ้น (TIMING BELT/CHAIN) เนื่องจากเป็นเครื่องที่มีรอบสูงมาก วิศวกรจึงเลือกใช้ระบบเฟืองเกียร์ขบกันโดยตรงแทน ดังนั้น เราจึงไม่เห็นชุด พูลเลย์ใดๆ บนตัวเครื่อง ซึ่งเป็นแนวทางเดียวกับรถแข่งสูตร 1 รอบจัด แต่ความแตกต่างของมันอยู่ที่การจัดวาง เพราะแทนที่จะจัดวางไว้ด้านหน้าตัวเครื่องเหมือนปกติ ทีมวิศวกรเห็นว่า แม้จะเป็นวิธีการที่สะดวก แต่การเปลี่ยนจากพูลเลย์ และสายพาน มาเป็นเฟืองเกียร์นั้น จะก่อให้เกิดความสั่นสะเทือนจากอากาศที่ถูกอัดออกมาตามช่องว่างของฟันเกียร์ (BACKLASH) ซึ่งเมื่อออกแบบให้เครื่องยนต์เป็นหัวใจของระบบแชสซีส์แล้ว หากหันเอาด้านเฟืองเกียร์ที่ใช้ขับเพลาราวลิ้น/ลูกเบี้ยว เข้าหาด้านหลังของห้องโดยสาร น่าจะก่อให้เกิดความสั่นสะเทือน และเสียงดังที่ไม่น่าพอใจ   วิศวกร จึงย้ายระบบเฟืองเกียร์ที่ทำหน้าที่แทนสายพานไทมิงทั้งหมด มาอยู่ด้านท้ายเครื่องยนต์ในทิศทางเดียวกับที่ต่อเข้ากันกับชุดเกียร์ 7 จังหวะ แบบคลัทช์เดี่ยวกึ่งอัตโนมัติของบแรนด์ RICARDO ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบส่งกำลังของสหราชอาณาจักร ช่วยลดแรง สั่นสะเทือนที่จะเข้ามาภายในห้องโดยสาร   นอกจากแรงม้าที่ผลิตได้จากเครื่องยนต์แล้ว ASTON MARTIN VALKYRIE ยังมีระบบไฮบริดแบบ KERS (KINETIC ENERGY RECOVERY SYSTEMS) ซึ่งเก็บเกี่ยวพลังไฟฟ้าจากพลังงานจลน์ขณะขับขี่ ที่พัฒนาขึ้นโดย บแรนด์ RIMAC ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบไฟฟ้า สำหรับรถไฟฟ้าสมรรถนะสูงจากโครเอเชีย ซึ่งระบบ KERS นี้สามารถเพิ่มกำลังได้ถึง 160 แรงม้า รวมกับที่ผลิตได้จากเครื่องยนต์แล้ว ไฮเพอร์คาร์ คันนี้มีพละกำลังรวม 1,160 แรงม้า และเมื่อคำนวณกับน้ำหนักตัวรถ 1,030 กก. จะมีอัตราส่วนแรงม้า/น้ำหนัก อยู่ที่ 1,126 แรงม้า/ตัน เลยทีเดียว จึงไม่น่าแปลกใจกับอัตราเร่ง 0-100 กม./ชม. ใช้เวลาเพียง 2.5 วินาที   ความพิเศษอีกสิ่งหนึ่ง คือ COSWORTH ได้ทดสอบแล้วว่า เครื่องยนต์ของพวกเขานั้นมีความทนทานเทียบเท่ากับการขับถึง 100,000 กม. ! ซึ่งพวกเราอาจไม่ตื่นเต้น เพราะรถทั่วไปบางคันวิ่งได้ถึง 1,000,000 กม. แต่ต้องอย่าลืมว่า เรากำลังพูดถึงเครื่องยนต์ที่รีดสมรรถนะออกมาได้ใกล้เคียงกับรถแข่งสูตร 1 และการใช้งานรถระดับนี้คงไม่เกินปีละ 2,000 กม. อย่างแน่นอน   แต่เดี๋ยวก่อน เมื่ออ่านถึงตรงนี้ อย่าเพิ่งคิดว่า ASTON MARTIN VALKYRIE กับเครื่องยนต์ COSWORTH คันนี้เจ๋งสุดแล้ว เพราะ GORDON MURRAY บิดาแห่ง McLAREN F1 (แมคลาเรน เอฟ 1) เคลมว่า เครื่องยนต์ของรถรุ่นใหม่ McLAREN T50 (แมคลาเรน ที 50) ซึ่งพัฒนาร่วมกันกับ COSWORTH (อีกเช่นเคย) จะมีรอบหมุนมากถึง 12,000 รตน. แต่มีความจุเพียง 3.9 ลิตร เท่านั้น และแม้จะผลิตพละกำลังได้ 650 แรงม้า และแรงบิด 45.9 กก.-ม. ซึ่งต่ำกว่า แต่เรื่องสมรรถนะกับแรงม้า ไม่ได้แปรผันตรงกันเสมอไป เนื่องจาก GORDON MURRAY ตั้งเป้าว่า T50 ของเขาจะต้องเบากว่า 1 ตัน และยังมีหมัดเด็ดที่พัดลมดูดอากาศขนาด 400 มม. ทำงานด้วยระบบไฟ 48 โวลท์ เพื่อดูดให้รถติดแนบกับพื้นถนน ช่วยให้ระยะเบรคสั้นลง รวมถึงสามารถทำเวลาต่อรอบในสนามแข่งได้เร็วที่สุด   ต้องรอชมกันว่า T50 ที่จะเปิดตัวในปี 2022 พร้อมเครื่องยนต์ที่สามารถเร่งรอบได้ถึง 12,000 รตน. และระบบดาวน์ฟอร์ศแบบแอคทีฟ ทำงานด้วยพัดลมไฟฟ้า จะทำให้เราขนลุกขนพองได้แค่ไหน !?!