บทความ

เปรียบมวยเครื่องยนต์ดีเซล


ย้อนหลังกลับไป 10 ปีที่แล้ว เครื่องยนต์ดีเซล ค่อนข้างจะได้รับความนิยมมากเนื่องจากใช้เทคโนโลยีใหม่ ที่ไม่ต้องพึ่งการจุดระเบิดจากหัวเทียนเหมือนในเครื่องยนต์เบนซิน อาวุธสำคัญของเครื่องยนต์ดีเซลก็คือการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยตรงแล้วเสริมกำลังอัดด้วยเทอร์โบชาร์จเพื่อเพิ่มกำลังม้าและแรงบิดให้สูงขึ้นแต่ข้อเสียของเครื่องยนต์ดีเซล คือ มลพิษทางอากาศหลังจากการเผาไหม้ปัจจุบันรถที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล ในยุโรปมีมากถึง 40 เปอร์เซนต์ ในอังกฤษ 38 เปอร์เซนต์ และ 26 เปอร์เซนต์ของรถที่ขายในเมืองผู้ดีล้วนเป็นเครื่องยนต์ดีเซล ทั้งสิ้น

ด้วยการคิดค้น และพัฒนาเพื่อให้เครื่องยนต์ดีเซล มีการเผาไหม้ได้สมบูรณ์แบบขึ้นได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีของเครื่องยนต์ดีเซล ขึ้นมาใหม่ 2 อย่างคือ คอมมอนเรล (COMMONRAIL)ที่ปัจจุบันผู้ผลิตรถยนต์หลายยี่ห้อนำมาใช้ และระบบหัวฉีดยูนิท อินเจคเตอร์ (UNIT INJECTOR) ที่พัฒนาโดย โฟล์คสวาเกน

ก่อนหน้านี้ ช่วงปี 1989 มีการนำเอาระบบไดเรคท์อินเจคชัน มาใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลเพื่อแทนที่ระบบพรีแชมเบอร์หรือสเวิร์ลแชมเบอร์ ที่จะฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้เล็กก่อนเข้าสู่ห้องเผาไหม้ใหญ่ระบบไดเรคท์อินเจคชันช่วยให้เผาไหม้ได้ดีขึ้นและได้กำลังจากเครื่องยนต์มากขึ้น มลพิษน้อยลง ประหยัดน้ำมันมากขึ้นแต่เทคโนโลยีก็ยังมีการพัฒนาต่อไป

เมื่อวิศวกรของ โฟล์คสวาเกน มีความคิดที่จะปรับปรุงเครื่องยนต์ดีเซล โดยทดสอบเครื่องยนต์ทั้งแบบ 2 วาล์ว และ 4 วาล์ว กับทั้งระบบคอมมอนเรล และยูนิท อินเจคเตอร์

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อเสียของระบบยูนิท อินเจคเตอร์ ที่วิศวกรของ บีเอมดับเบิลยู ทำการทดสอบปรากฏว่าขาดความยืดหยุ่น ทั้งนี้เพราะคอมมอนเรล มีอิสระในจังหวะของการฉีดเชื้อเพลิงมากกว่า เชื้อเพลิงที่ถูกฉีดออกมานั้นได้รับการควบคุมปริมาณแรงดันในการฉีดด้วยระบบอีเลคทรอนิค ด้วยจังหวะของการฉีดที่มีมากถึง 6:1รอบการทำงานของเครื่องยนต์ ทำให้เสียงเครื่องยนต์เบากว่าและมลพิษหลังการเผาไหม้น้อยกว่า ในขณะที่ยูนิท อินเจคเตอร์ต้องอาศัยกลไกที่เชื่อมต่อกับแครงค์ชาฟท์ ในการควบคุมการฉีด 1 หรือ 2 หัวฉีดทำให้มีความยืดหยุ่นน้อยกว่า

การแก้ปัญหา

สามจุดหลักๆ ที่แบ่งลักษณะของทั้งสองระบบก็คือ แรงดัน, ความยืดหยุ่นในจังหวะของการฉีดและเสียงคอมมอนเรลในยุคแรกมีแรงดันในการฉีดเพียง 1,350 บาร์ และยุคที่สอง 1,600 บาร์ ในขณะที่ยูนิทอินเจคเตอร์ สามารถฉีดได้มากถึง 2,000 บาร์ ได้อย่างสบายๆ แต่คอมมอนเรลรุ่นใหม่ล่าสุดสามารถทำแรงดันในการฉีดได้ใกล้เคียงกับยูนิท อินเจคเตอร์ มาก

โฟล์คสวาเกน มั่นใจว่า เสียงดังของเครื่องยนต์ยูนิท อินเจคเตอร์ สามารถลดลงได้โดยลดเสียงดังของกลไกภายในเครื่องยนต์ 4 วาล์วลงได้ ถึงอย่างไรก็ตามยังมีอีกหลายฝ่ายยืนยันว่า ยูนิท อินเจคเตอร์ยังเติบโตต่อไปได้อีก แม้ว่าจะยังสู้คอมมอนเรล ไม่ได้นอกจากนี้ในส่วนของอุตสาหกรรมการผลิตก็ยังติดในเรื่องค่าใช้จ่ายของการประกอบฝาสูบและความยากในการใส่หัวฉีดขนาดใหญ่ลงไปในช่องบนฝาสูบที่มีเนื้อที่คับแคบ

โลกสะอาดขึ้น

ปัจจัยที่สำคัญในการชี้แนวโน้มอนาคตของเครื่องยนต์ดีเซล ก็คือการวัดค่ามลพิษทางอากาศหลังการเผาไหม้ในการแก้ปัญหาเรื่องมลพิษ ผู้ผลิตรถยนต์หลายยี่ห้อไม่เลือกที่จะแก้ปัญหาโดยการใช้ตัวกรองฟิลเตอร์แต่เลือกแก้ที่ตัวเครื่องยนต์มากกว่า มลพิษที่สำคัญของเครื่องยนต์ดีเซล ก็คือ แกสไนโตรเจนออกไซด์และบรรดาอนุภาคฝุ่นละอองเล็กๆ (เขม่า)

ปัจจุบัน โฟล์คสวาเกน ได้ร่วมมือกับซีเมนส์ หลังจากปิดฉากกับโบช ที่เคยร่วมงานมากว่า 10 ปีโดยให้ซีเมนส์ เป็นผู้จัดหาระบบยูนิท อินเจคเตอร์ เพื่อทำการทดสอบ วิจัย และพัฒนาต่อไป

ทุกวันนี้ผู้ผลิตรถยนต์หลายยี่ห้อ ไม่ว่าจะเป็น ฟอร์ด ฮอนดา โตโยตา มาซดา โวลโว ซาบและวอกซ์ฮอลล์ ยังคงเลือกที่จะใช้คอมมอนเรลกับเครื่องยนต์ดีเซลของตัวเองเนื่องจากให้การตอบสนองทุกอย่างในแบบที่ผู้บริโภคต้องการ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของสมรรถนะ ความประหยัดและที่สำคัญช่วยลดมลพิษที่จะมีผลต่อสิ่งแวดล้อมรอบตัวเรา

ยูนิท อินเจคเตอร์ (UNIT INJECTOR)ในเครื่องยนต์ดีเซลเป็นการทำงานร่วมกันระหว่างปั๊มและชุดหัวฉีด ลองหลับตานึกภาพที่สูบลมรถจักรยานที่ภายในบรรจุของเหลวเมื่ออัดด้ามสูบเข้าไปในขณะที่ปลายของหัวฉีดถูกปิดไว้ด้วยปลายนิ้วอยู่ ของเหลวที่ถูกอัดฉีดออกมาจะกระจายเป็นละอองฝอยการทำงานของหัวฉีดก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน ในเครื่องยนต์ดีเซล 2 วาล์ว ของ โฟล์คสวาเกน นั้นแคมชาฟท์เดี่ยวจะทำงานทั้งการควบคุมการเปิด/ปิดวาล์วไอดีไอเสียและยังควบคุมชุดหัวฉีดอีก



------------------------------
เรื่องโดย : วิโชค ควรรักษ์เจริญ
ภาพโดย : AUTOCAR
นิตยสาร 4WHEELS ฉบับเดือน พฤศจิกายน ปี 2546
คอลัมน์ : เทคนิคตีนโต
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/bNhL4

Follow autoinfo.co.th