คอมมอนเรล VS ยูนิท อินเจคเตอร์ ใครเจ๋งกว่า !

ทุกวันนี้เรามักจะรู้จักแต่เทคโนโลยีคอมมอนเรล ว่าเป็นเทคโนโลยีเครื่องยนต์ดีเซลที่ทันสมัย แต่หลายคนไม่รู้ว่าแท้ที่จริงแล้วมันจะเป็นเทคโนโลยีอะไรก็ได้ เพียงแค่ขอให้สามารถจ่ายน้ำมันได้เป็นฝอยละอองมากที่สุด ซึ่งการจ่ายน้ำมันดังกล่าวจะทำได้โดยอาศัยแรงดันในการฉีดน้ำมันที่สูงมาก เพราะแรงดันที่สูง ย่อมทำให้น้ำมันในปริมาณน้อยๆ ถูกฉีดออกไปเป็นฝอยละอองได้ดีกว่า ทำไมน้ำมันยิ่งเป็นฝอยละอองมากเท่าไร จึงส่งผลดีต่อเครื่องยนต์ดีเซลมากเท่านั้น ? นั่นก็เพราะว่า การฉีดน้ำมันเป็นฝอยละอองละเอียด ยิ่งทำให้การคลุกเคล้ากับอากาศทำได้ดี เช่นเดียวกับเวลาเรารีดผ้าแล้วฉีดน้ำลงไปบนผ้า ยิ่งฉีดเป็นฝอยละอองมากเท่าไร ละอองน้ำก็จับบนพื้นที่ของเสื้อผ้าได้มาก เวลาโดนความร้อน ก็จะระเหยอย่างรวดเร็ว ผ้าก็จะเรียบในเวลาอันสั้น และไม่ทิ้งคราบบนเสื้อ ตรงกันข้าม ถ้าน้ำที่ฉีดออกไปเป็นละอองเม็ดใหญ่ๆ มันจะจับบนผ้าได้ไม่ดี เวลารีดแล้วจะมีบางจุดที่ไม่แห้งในทันที ไม่เชื่อถามแม่บ้านดูก็ได้ แม่บ้านก็จะบอกว่า “เพราะมันทิ้งให้เห็นเป็นคราบดวงๆ ต้องรีดซ้ำหลายครั้ง และอาจทำให้เสื้อผ้าเป็นรอยด่างได้ง่าย ก็ต้องเหนื่อยเพิ่มขึ้นไงเล่า” เปรียบได้กับหัวฉีดที่ฉีดน้ำมันได้ ไม่เป็นฝอยละเอียดเท่าที่ควร การคลุกเคล้ากับอากาศจะทำได้ไม่ดี การเผาไหม้ ก็จะกินเวลานาน ในรอบเครื่องสูงๆ ก็จะทำให้เกิดการเผาไหม้ไม่หมดจด ผลก็คือ มีควันดำ ไม่ก็สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยไม่จำเป็น การทำให้เครื่องยนต์ดีเซลเผาไหม้ได้สะอาด คือ การฉีดน้ำมันได้เป็นฝอยละเอียดมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ แน่นอนมันจะเกิดขึ้นได้ด้วยการฉีดน้ำมันแรงดันสูง ปัจจุบันมีอยู่ 2 เทคโนโลยี ที่สามารถทำได้ นั่นก็คือ คอมมอนเรล กับยูนิท อินเจคเตอร์   แตกต่างกันอย่างไร ? ทั้ง 2 เทคโนโลยีนี้ มีเป้าหมายในหลักการเหมือนกัน คือ การฉีดน้ำมันให้เป็นฝอยละอองมากที่สุด แต่กรรมวิธีอาจแตกต่างกัน สุดแท้แต่การออกแบบ แต่มีเป้าหมาย หรือผลลัพธ์เดียวกัน คือ การฉีดน้ำมันให้เป็นฝอยละอองละเอียดสุดๆ เวลาดูสเปคของระบบจ่ายเชื้อเพลิง เห็นตัวเลขแล้วจะตกใจมาก นั่นก็เพราะว่าแรงดันในการฉีดเชื้อเพลิงนั้นสูงกว่าน้ำมันเบนซินจนน่าตกใจ น้ำมันดีเซลมีความข้นใส หรือความหนืดมากกว่า การแตกตัวของน้ำมันทำได้ยากกว่า มันจึงต้องใช้เทคโนโลยีที่สูงกว่าเป็นเงาตามตัว น้อยคนนักจะรู้ว่าต้นทุนของเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่นี้เครื่องหนึ่งๆ สูงกว่าเครื่องยนต์เบนซินเป็นเท่าตัว พื้นฐานของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นมีแรงดันในห้องเผาไหม้สูงกว่า มีแรงเค้นและแรงบิดมากกว่า จึงต้องการชิ้นส่วนที่มีความทนทานเหนือกว่ากันมาก และเทคโนโลยีหลายๆ อย่างนั้นมันน่าทึ่งมาก เนื่องจากคิดค้นมานานหลาย 10 ปี เพียงแต่ติดในเรื่องของเทคโนโลยีในการผลิต ที่ยังไม่ก้าวหน้าพอในการผลิตเพื่อใช้งานจริง เทคโนโลยีคอมมอนเรล ที่เรารู้จักกันดี ไม่ใช่เทคโนโลยีที่คิดค้นใหม่เลย มันถูกคิดค้นมานานหลาย 10 ปีแล้ว เพียงแต่ติดในเรื่องของชิ้นส่วนที่ไม่สามารถผลิตได้สำหรับการใช้งานจริง เนื่องจากในสมัยนั้น เทคโนโลยีโลหะวิทยายังต่ำมาก จึงอยู่แค่บนแผ่นกระดาษ แต่หลังจากนั้นไม่นาน เทคโนโลยีนี้ได้ถูกนำไปใช้ในเครื่องยนต์ของเรือเดินสมุทร เนื่องจากเครื่องยนต์เรือมีการเปลี่ยนแปลงรอบเครื่องยนต์ช้า และใช้รอบคงที่ จึงสามารถใช้งานได้ แต่ในรถยนต์ยังไม่สามารถนำมาใช้ได้ เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงรอบเครื่องยนต์ตลอดเวลา   คอมมอนเรล ยอดฮิท เทคโนโลยีคอมมอนเรล หรือระบบเชื้อเพลิงแรงดันสูงแบบท่อร่วม สามารถสร้างแรงดันในการฉีดน้ำมันได้สูงถึงประมาณ 1,250 บาร์ หรือราวๆ 18,000 ปอนด์/ตารางนิ้ว ด้วยการสะสมความดันไว้ในท่อร่วม ก่อนที่จะจ่ายให้กับหัวฉีดในแต่ละสูบตามจังหวะการทำงานของเครื่องยนต์ โดยการใช้ระบบอีเลคทรอนิคควบคุมปริมาณการจ่ายน้ำมัน ซึ่งช่วยลดปัญหาการเผาไหม้ที่ไม่หมดจดจนทำให้เกิดควันดำ แรงดันสูงที่ถูกส่งไปสะสมที่ท่อร่วม ต้องใช้ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิงแรงดันสูงเป็นตัวสร้างแรงดันเริ่มต้นเพื่อส่งไปสะสมไว้ที่ท่อสะสมแรงดัน โดยรับกำลังมาจากแคมชาฟท์ หรือไม่ก็รับกำลังมาจากข้อเหวี่ยงโดยตรง ถ้าเป็นเครื่องยนต์ดีเซลสมัยเก่า แรงดันของปั๊มก็อยู่ในราวๆ 5,000-7,000 ปอนด์/ตารางนิ้ว ก็น่าจะเพียงพอต่อการใช้งานแล้วไม่ใช่หรือ ถ้าต้องการให้เครื่องยนต์ทำงานได้แค่นั้นมันก็เหลือเฟือแล้ว แต่ที่ต้องใช้แรงดันสูงๆ ขนาดนั้นก็เพราะว่าน้ำมันดีเซล ยิ่งแตกตัวเป็นฝอยละเอียดมากเท่าไร ก็จะยิ่งเผาไหม้ได้สะอาดหมดจดอย่างที่กล่าวไปข้างต้น ในกรณีที่กำลังเครื่องยนต์เท่ากัน เช่น เครื่องรุ่นเก่ามี 170 แรงม้า เครื่องยนต์คอมมอนเรล 170 แรงม้าเท่ากัน เครื่องยนต์คอมมอลเรลจะมีความประหยัดที่แตกต่างจนเห็นได้ชัดเจน รวมถึงแรงบิดที่ต่างกันมาก เราจะเห็นได้จากเครื่อง 2.5 ลิตรในสมัยก่อน กับปัจจุบัน แรงม้าแตกต่างกันเกือบเท่าตัว ทำไมเครื่องดีเซลสมัยใหม่ถึงมีควันดำน้อยลง นั่นก็เพราะว่า พื้นฐานคุณลักษณะเฉพาะตัวของน้ำมันดีเซลแตกต่างจากน้ำมันเบนซินเยอะ น้ำมันดีเซลต้องการปริมาณอากาศที่มากกว่า และต้องการเวลาในการเผาไหม้นานกว่า ดังนั้นจึงต้องพัฒนาให้หัวฉีดน้ำมันดีเซลฉีดให้เป็นฝอยละอองละเอียดที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพราะฝอยละอองที่ละเอียดนั้นจะสามารถคลุกเคล้ากับอากาศได้เพียงพอที่จะทำให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ถ้าไม่เชื่อก็ลองทดสอบดูง่ายๆ โดยหากระบอกฉีดน้ำที่เราใช้พรมน้ำเวลารีดเสื้อนั่นแหละ เติมน้ำให้เต็มแล้วปรับให้เป็นฝอยละอองละเอียดสุด แล้วฉีดจนกว่าน้ำจะหมด แล้วลองนับครั้งดูว่าฉีดไปกี่ครั้ง จากนั้นปรับให้ฝอยละอองหยาบ หรือเป็นเม็ดใหญ่ขึ้น แล้วฉีดจนกว่าน้ำจะหมด แล้วลองนับครั้งดู จะเห็นว่าจำนวนครั้งน้อยกว่ากันชัดเจน   ยูนิท อินเจคเตอร์ อีกหนึ่งเทคโนโลยีที่ถูกพัฒนามาควบคู่ ได้รับความนิยมไม่แพ้กัน ให้ผลลัพธ์ที่เหมือนๆ กัน เพียงแต่แตกต่างที่วิธีการ หรือหลักการทำงาน นั่นก็คือ ระบบ ยูนิท อินเจคเตอร์ เทคโนโลยีนี้ ใช้แรงดันสูงในการจ่ายน้ำมันเช่นกัน แต่ลักษณะการสร้างแรงดันจะแตกต่างกัน ระบบนี้สามารถสร้างแรงดันได้ถึง 2,050 บาร์ หรือราวๆ 30,000 ปอนด์/ตารางนิ้ว ตัวปั๊มและหัวฉีด จะรวมเป็นหน่วยเดียวกัน การสร้างแรงดันจะใช้แคมชาฟท์เป็นตัวสร้างแรงดัน โดยจะมีลูกเบี้ยวเพิ่มขึ้นมา เพื่อให้แรงจากข้อเหวี่ยงที่มาขับแคมชาฟท์สร้างแรงดันสูงไปในตัว ไม่ต้องมีปั๊มแรงดันสูง คอยสร้างแรงดันสะสมเอาไว้ ระบบสามารถใช้น้ำมันแรงดันต่ำได้จนมาถึงหัวฉีดเลย แรงดันสูงจะถูกสร้างขึ้นที่หัวฉีดนั่นเอง แต่ต่างจากระบบ คอมมอนเรล ที่ต้องใช้ปั๊มแรงดันสูงสร้างแรงดันสะสมเอาไว้ก่อน ข้อดีของระบบบนี้ คือ สามารถสร้างแรงดันได้สูงกว่า ทำให้การฉีดน้ำมันเป็นฝอยละอองละเอียดกว่า ผลดีที่ตามมามีหลายประการด้วยกัน รวมถึงเรื่องของชิ้นส่วนที่น้อยกว่าส่งผลในเรื่องของการดูแลรักษาที่ต่ำกว่าด้วย ทั้ง 2 เทคโนโลยีนี้ เป็นเทคโนโลยีที่ใช้อยู่ในปัจจุบันนี้ แม้ว่าเทคโนโลยี ยูนิท อินเจคเตอร์ จะมีความโดดเด่นเหนือกว่า ด้วยแรงดันที่สูงกว่า แต่ระยะหลังเทคโนโลยี คอมมอนเรล ก็ได้หัวฉีดแบบ PIEZO ที่มีความเหนือกว่าในการจ่ายน้ำมันได้หลายครั้งต่อหนึ่งจังหวะการจุดระเบิด เข้ามาแย่งบทบาทไปเนื่องจากประสิทธิภาพในการจ่ายน้ำมัน ทำได้ดีกว่า และหลายๆ ค่ายก็หันมาให้ความสนใจอย่างจริงจัง ความสามารถในการสร้างฝอยละอองได้ละเอียดมากขึ้นของเทคโนโลยีหัวฉีด PIEZO นั้น ผลิตจากผลึกของเซรามิค ผลึกของเซรามิคนี้ จะนำมาใช้แทนโซลินอยด์เดิม การทำงานใช้หลักการ การยืดและหดตัวของผลึกแร่ควอทซ์ที่มีขนาดบางมาก ทำงานร่วมกับเซรามิค เพื่อรับการกระตุ้นจากกระแสไฟฟ้า ในการยืดและหดตัวซึ่งปฏิกิริยาดังกล่าว เกิดขึ้นภายในเศษเสี้ยววินาที หัวฉีดใหม่นี้ มีประสิทธิภาพในการฉีดน้ำมันได้เร็วและมีความถี่ในการฉีด ในจังหวะฉีดสูงกว่าเดิมมากๆ สามารถฉีดน้ำมันได้ต่อเนื่องตั้งแต่ 2-5 ครั้ง ส่งผลให้การเผาไหม้หมดจด เนื่องจากมีความต่อเนื่องในการเผาไหม้ดีกว่า และที่สำคัญสามารถลดแรงกระแทกที่เกิดจากการจุดระเบิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ หัวฉีดเดิมนั้นสามารถฉีดได้อย่างมากที่สุด 2 ครั้ง ในจังหวะฉีด 1ครั้ง ทำให้สามารถเพิ่มแรงม้าและแรงบิดได้ไม่น้อยกว่า 10-15 % อย่างที่กล่าวไป ทั้ง 2 เทคโนโลยีนี้ เปลี่ยนโฉมหน้าของเครื่องยนต์ดีเซล จากหน้ามือเหมือนเป็นหลังมือเลยทีเดียว เครื่องยนต์มีแรงบิดสูงมาก เสียงจากการทำงานก็เบาลง อัตราเร่งก็ดีขึ้นอย่างน่าตกใจ แถมสมรรถนะโดยรวมแทบไม่ต่างจากเครื่องยนต์เบนซินเลย เห็นได้จากรถหรูหลายๆ รุ่น บรรจุเครื่องยนต์ดีเซลเข้าประจำการและพัฒนาอย่างต่อเนื่องเสมอมา ข้อดีของเครื่องยนต์สมัยใหม่ สามารถใช้น้ำมันได้อย่างคุ้มค่า เครื่องยนต์ดีเซลยุคใหม่ 2.5 ลิตร คอมมอนเรล สามารถทำอัตราสิ้นเปลืองได้ถึง 16-20 กม./ลิตร ในความเร็วเดินทางเฉลี่ย 100 กม./ชม. สภาพถนนโล่ง และใช้คันเร่งอย่างนุ่มนวลได้สบายๆ ถ้าตั้งใจแบบแข่งประหยัดน้ำมัน สามารถทำได้มากกว่า 20 กม./ลิตร อย่างไม่ยากเย็น นั่นแสดงให้เห็นว่า ความประหยัดน้ำมันนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะการขับขี่โดยตรง ถ้าดูตามหลักการแล้ว จะเห็นว่า ยูนิท อินเจคเตอร์ นั้นมีแรงดันสูงมาก ถือว่าเป็นระบบในฝันเลยก็ว่าได้ แต่ทว่ามันต้องแลกมาด้วยกลไกที่ซับซ้อนและต้นทุนที่สูงกว่า ทำให้รถหลายรุ่นที่ราคาไม่แพงนัก ไม่กล้าเลือกใช้ ระบบนี้จึงไม่ค่อยเป็นที่นิยมสักเท่าไรนัก แต่ในรถยุโรปหลายๆ รุ่น เลือกใช้เพราะสามารถลดทอนชิ้นส่วนที่ไม่จำเป็นได้เยอะ ดังนั้นทั้ง 2 ระบบ ถือว่าดีทั้งคู่ เพียงแต่ผู้ผลิตรายใดจะลงทุนและกล้าเลือกใช้แบบไหนเท่านั้นเอง