บทความ

สกายแอคทีฟ


บริษัทรถยนต์ขนาดกลางๆ จากเมืองฮิโรชิมา อย่างค่าย มาซดา จะสามารถเข้าแข่งขันกับขาใหญ่ในวงการรถยนต์ได้ จำเป็นต้องอาศัย “นวัตกรรม” และแนวคิดที่ไม่ติดกรอบมาเป็นเครื่องมือ และนวัตกรรมที่ มาซดา คิดค้นขึ้นมาในครั้งนี้ ไม่ได้เป็นเพียงนวัตกรรมเดี่ยวๆ โดดๆ แต่มาแบบเต็มๆ ทั่วทั้งคันเลยก็ว่าได้ โดย มาซดา เรียกชื่อแนวคิดนวัตกรรมของพวกเขาว่า “สกายแอคทีฟ” (SKYACTIV)

 

ขณะนี้ตลาดยานยนต์มีการแข่งขันสูง เวลาได้ยินชื่อของเทคโนโลยีใหม่ๆ ต้องฟังหูไว้หู เพราะบ่อยครั้งเป็นแค่ “ราคาคุย” หรือ “โวหารทางการตลาด” ซะมาก แต่สำหรับแนวคิดของค่าย มาซดา ดูจะห่างจากคำว่า “โวหารทางการตลาด” ไปไกล เพราะนี่เป็นอีกครั้งที่ มาซดา จะขอบุกเบิกแนวคิดใหม่ๆ สำหรับโลกรถยนต์ หลังจากที่เป็นผู้นำเอาเครื่องยนต์แบบโรตารี มาทำให้มีชื่อเสียงโด่งดัง เสียยิ่งกว่าที่ผู้ให้กำเนิดเทคโนโลยีจากเมืองเบียร์ได้ทำ จนหลายคนนึกว่า มาซดา เป็นคนคิดระบบโรตารีด้วยซ้ำไป แต่ถึงจะไม่ได้คิดเอง มาซดา ก็ได้พัฒนาเครื่องยนต์โรตารี จนกลายเป็นเครื่องยนต์ที่ทนทานใช้งานได้ดี

 

แนวคิด สกายแอคทีฟ นี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่เรื่องของ “เครื่องยนต์” หรือ “ช่วงล่าง” แต่มันเป็นความคิดหลักโดยรวมของการพัฒนารถยนต์ให้วิ่งได้สนุก ประหยัด และสะอาด มากขึ้น โดยการพัฒนานั้นแบ่งออกเป็น 4 ส่วน คือ เครื่องยนต์ เกียร์ ช่วงล่าง และตัวถัง นั่นเอง

 

เครื่องยนต์สกายแอคทีฟ

จากที่เราอาจจะเคยได้ยินมาก่อนว่า การสันดาปภายในนั้นให้ประสิทธิภาพทางพลังงาน อันเปลี่ยนเป็นพลังขับเคลื่อนออกมาได้เพียง 30 % เท่านั้น ที่เหลือจะเปลี่ยนไปเป็นความร้อนและเสียงเสียเปล่าๆ เครื่องยนต์สกายแอคทีฟจึงมีแนวคิดหลัก คือ ทำอย่างไรจึงจะรีดเอาประสิทธิภาพออกจากน้ำมัน 1 หยดให้ได้มากที่สุด และยังปล่อยมลภาวะน้อยที่สุดในเวลาเดียวกัน ซึ่งเครื่องยนต์สกายแอคทีฟนั้น แบ่งออกเป็น 2 แนวทาง ก็คือ เครื่องยนต์เบนซิน และ เครื่องยนต์ดีเซล ซึ่งทั้ง 2 แบบต่างก็มีแนวคิดที่สวนทางกันอย่างสิ้นเชิง แต่ผลลัพธ์ที่ได้ต่างน่าประหลาดใจไม่แพ้กัน

 

สกายแอคทีฟ-จี
เครื่องยนต์เบนซินแนวคิดใหม่

แนวคิดของเครื่องยนต์สกายแอคทีฟ-จี (SKYACTIV-G) ที่ใช้น้ำมันเบนซิน ก็คือ การสร้างเครื่องยนต์เบนซินที่มี “กำลังอัดสูงที่สุดในโลก” ในอัตราส่วน อากาศต่อเชื้อเพลิงที่ 14.0:1 ในขณะที่เครื่องยนต์เบนซินสมัยใหม่ทั่วๆ ไปทำกันอยู่ที่ ราวๆ 10:1 ถึง 12:1 เท่านั้น เหตุผลของการเพิ่มกำลังอัดขึ้นไปสูงขนาดนั้น ก็เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพจากเชื้อเพลิง และได้แรงบิดรอบต่ำกับรอบปานกลางเพิ่มขึ้นถึง 15 % แต่การที่จู่ๆ จะเพิ่มกำลังอัดขึ้นไปสูงขนาดนั้น มันต้องมีการพัฒนาแนวคิดอื่นๆ มารองรับด้วย และทั้งหมดนี้เป็นที่มาของเครื่องยนต์ที่เรียกว่า สกายแอคทีพ-จี

 

การเพิ่มกำลังอัดนั้น วิศวกรรู้ดีว่า ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นราว 9 % แต่สิ่งที่เป็นปัญหาตามมา คือ “การนอค” หรือการจุดระเบิดผิดจังหวะ หรือเชื้อเพลิงเกิดระเบิดขึ้นด้วยตัวเอง เนื่องจากอุณหภูมิให้ห้องเผาไหม้สูงเกินไป ทางแก้อาจจะใช้เชื้อเพลิงที่มีค่าออคเทนสูงมากๆ เพื่อป้องกันการชิงจุดระเบิด แต่หาเชื้อเพลิงที่มีราคาเหมาะสมมาใช้งานได้ด้วยยาก ซึ่ง มาซดา ก็เลือกที่จะใช้วิธีที่บรรดาเหล่า “นักซิ่ง” ที่ต้องการตกแต่งเครื่องยนต์ให้มีรอบไหลดีที่รอบสูงๆ ใช้แก้ปัญหา นั่นก็คือ การใช้ “เฮเดอร์” หรือท่อไอเสียที่มีรูปแบบการไหลของไอเสียดีเป็นพิเศษ เพราะวิศวกรรู้ดีว่า ในระบบท่อไอเสียแบบ “บ้านๆ” ทั่วไปชุดท่อไอเสียที่ออกจากเครื่องยนต์นั้น มักจะทำจากเหล็กหล่อแบบง่ายๆ หรือที่เรียกกันว่า 4-1 นั่นคือ ไอเสียออกมา 4 ท่อ แล้วก็รวบเข้าเป็น 1 ท่อ ซึ่งวิธีการนี้ ในขณะเครื่องยนต์ทำงานไอเสียร้อนๆ ที่ปล่อยออกมาจากลูกสูบหนึ่งๆ จะมีโอกาสที่ไหลเข้าไปอั้นการไหลออกของสูบอื่นได้ แถมการอั้นนี้ยังทำให้อุณหภูมิของลูกสูบไหลออกได้ไม่ดี ทำให้มีอุณหภูมิในห้องเผาไหม้สูงตามไปด้วย แต่การอั้นการไหลในรูปแบบนี้หากคำนวณดีๆ เครื่องยนต์ก็จะทำงานได้ดี เพราะช่วยเพิ่มกำลังอัดในห้องกระบอกสูบได้เช่นกัน

 

แต่ในกรณีนี้ หากมีการไหลย้อน ผลที่ได้ก็คือ ไอเสียที่กักอั้นจะทำให้อุณหภูมิในห้องเผาไหม้สูง และไม่สามารถเพิ่มกำลังอัดได้มาก ดังนั้นวิศวกรของ มาซดา จึงนำระบบเฮเดอร์เข้ามาช่วย ในรูปของระบบ 4-2-1 ซึ่งก็คือ การค่อยๆ รวบท่อ จาก 4 มา 2 แล้วค่อยรวบเป็น 1 การไหลย้อนของไอเสียจึงเกิดยาก เนื่องจากทางเดินไอเสียจากสูบหนึ่งย้อนไปอีกสูบหนึ่งไกลกว่าเดิมมาก ทำให้ไอเสียไหลได้ราบรื่น ส่งผลให้อุณหภูมิในห้องเผาไหม้ลดลงได้มากกว่า จึงสามารถเพิ่มกำลังอัดได้ตามที่ต้องการ

 

แต่ขณะเดียวกัน การที่ทางเดินไอเสียยาวมาก อาจทำให้อุณหภูมิไอเสียลดลงมากก่อนจะเดินทางไปถึงตัวกรองมลพิษหรือ แคทาไลทิค คอนเวอร์เตอร์ (CATALYTIC CONVERTER) ทำให้ตัวกรองมลพิษทำงานผิดพลาดได้ ซึ่งวิศวกรของ มาซดา ได้ใช้ประโยชน์จากระบบไดเรคท์อินเจคชัน และหัวลูกสูบแบบหลุมมาแก้ปัญหานี้ โดยการทำงานระบบไดเรคท์อินเจคชันจะใช้ในรูปแบบของระบบเผาไหม้แบบเบาบาง หรือ ลีนเบิร์น (LEAN BURN/STRATIFIED) ซึ่งจะเผาไหม้แบบ “จำกัดบริเวณ” คือ จุดระเบิดเชื้อเพลิงในพื้นที่ปริมาตรแคบๆ ของหลุมในหัวลูกสูบในจังหวะระเบิดเท่านั้น เปลวเพลิงจากการเผาไหม้จะไม่ไปกระทบกับผนังกระบอกสูบ ทำให้สามารถรักษาอุณหภูมิของไอเสียให้อยู่ในอุณหภูมิที่ต้องการได้ โดยไม่เสียอุณหภูมิไปกับการระบายความร้อนจากระบบระบายความร้อนรอบๆ ผนังกระบอกสูบ

 

นอกจากนี้ลดการนอค ทีมวิศวกรได้ออกแบบให้เครื่องยนต์สกายแอคทีฟ สามารถเผาไหม้ได้ในจังหวะเวลาที่สั้นที่สุด และลดช่วงเวลาที่ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่ยังไม่เผาไหม้ต้องเจอความร้อนในห้องเผาไหม้ให้สั้นที่สุด โดยอาศัยการรวมกันของเทคโนโลยีไดเรคท์อินเจคชันแรงดันสูง พร้อมหัวฉีดแบบหลายรู (MULTI-HOLE INJECTORS) การออกแบบท่อทางเดินไอดีที่ช่วยเรื่องการไหลของกระแสอากาศ ซึ่งทำงานประสานกับหัวลูกสูบแบบหลุม ในการควบคุมรูปแบบการกระจายตัวของเปลวเพลิงจากการระเบิดในห้องเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพ

 

สกายแอคทีฟ-จี คือ เครื่องยนต์เบนซินที่ใช้แนวคิดกำลังอัดสูงพิเศษ เพื่อดึงเอาพลังงานออกมาจากเชื้อเพลิงทุกหยดให้ได้มากที่สุด แต่ในยุคที่เครื่องยนต์จากค่ายยุโรปเริ่มใช้แนวคิด “ลดความจุและเพิ่มเทอร์โบ” (DOWNSIZING+TURBOCHARGING) ซึ่งสามารถลดการบริโภคเชื้อเพลิงและมอบพลังการขับเคลื่อนได้อย่างดี อย่าง โวลโว วี 60 ที่ใช้เครื่องยนต์ขนาด 1.6 ลิตร แต่ให้กำลังถึง 180 แรงม้า เทียบกับเครื่องยนต์ สกายแอคทีฟ-จี ขนาด 2.0 ลิตร ที่ให้กำลัง 165 แรงม้า

 

อย่างไรก็ตามวิศวกรของ มาซดา เคลมว่า หากขับดีๆ แบบนุ่มนวลแล้วสามารถมอบความประหยัดได้ระดับน้องๆ อีโคคาร์ จึงทำให้เครื่องยนต์แบบ สกายแอคทีพ-จี ต้องพิสูจน์ตัวเอง แต่ที่แน่ๆ คือ ปฏิเสธไม่ได้ว่านี่เป็นหนึ่งในเครื่องยนต์ที่มีนวัตกรรมล้ำหน้าที่สุดเครื่องหนึ่ง แต่จะดีแค่ไหนคงต้องรอการทดสอบ
เมื่อกล่าวถึงเครื่องยนต์สกายแอคทีพ-จี แล้วคงจะแปลกถ้าไม่พูดถึงเครื่องยนต์ตระกูลสกายแอคทีพอีกสายพันธุ์หนึ่ง ซึ่งต่างกันอย่างสุดขั้ว นั่นคือ เครื่องยนต์ สกายแอคทีฟ แบบดีเซล หรือที่เรียกว่า “สกายแอคทีฟ-ดี”

 

สกายแอคทีฟ-ดี
ดีเซลสายพันธุ์ใหม่

ที่บอกว่าต่างกันอย่างสุดขั้วเมื่อเทียบกับ สกายแอคทีฟ-จี ก็คือขณะที่รุ่นเครื่องเบนซินนั้น ยกกำลังอัดในกระบอกสูบขึ้นไปสูงกว่าปกติ แต่สกายแอคทีฟ-ดี นั้นกลับทำตรงข้าม คือ “ลดกำลังอัดลง” แต่ที่น่าแปลกใจ คือ ทั้ง สกายแอคทีฟเบนซินและดีเซล ใช้กำลังอัดในกระบอกสูบ “14:1” เท่ากัน !?!

 

ทำไมต้องลดกำลังอัด ? เป็นสิ่งที่ทุกคนสงสัย เพราะเครื่องยนต์ดีเซลนั้นจุดระเบิดด้วยตัวเองโดยไม่ต้องอาศัยหัวเทียนเหมือนเครื่องยนต์เบนซิน อาศัยเพียงแค่กำลังอัดในห้องเผาไหม้ที่สูงพอก็จะก่อให้เกิดอุณหภูมิ และความดันที่ทำให้เกิดการสันดาปขึ้น แต่สิ่งที่ตามมาจากกำลังอัดที่สูงกับการฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปอย่างรุนแรงขณะเร่งเครื่อง คือ เขม่าควันดำ ที่เราเห็นคุ้นชินตาเวลาที่รถดีเซลเร่งเครื่อง อันเกิดจากการเผาไหม้ในขณะที่อากาศและเชื้อเพลิงยังผสมกันไม่ทั่วพอจากพื้นที่ และเวลาในห้องเผาไหม้ไม่เอื้อกับการผสมผสานอากาศกับเชื้อเพลิง ซึ่งโดยทั่วไปเครื่องยนต์ดีเซลนั้นจะฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในจังหวะที่กระบอกเริ่มเคลื่อนที่หนี “ลง” จากตำแหน่งศูนย์ตายบนเล็กน้อย เนื่องจากความดันและอุณหภูมิที่สูงมากทำให้หากฉีดเชื้อเพลิงในตำแหน่งศูนย์ตายบน ก็จะทำให้เผาไหม้ได้ไม่หมดและเกิดมลพิษตามมา เนื่องจากอากาศและเชื้อเพลิงผสมกันไม่ลงตัวพอ

 

ดังนั้น การฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในจังหวะที่ลูกสูบเริ่มเคลื่อนลงนั้นจึงเพิ่มโอกาสในการเผาไหม้ได้หมดจดกว่า แต่ก็ลดโอกาสการขยายตัวของแกสที่ได้จากการเผาไหม้ด้วยเช่นกัน ทำให้ประสิทธิภาพไม่สูงนัก

 

การลดกำลังอัดลงจาก 16.3:1 มาเป็น 14.0:1 ทำให้อุณหภูมิและความดันในกระบอกสูบลดลง วิศวกรของ มาซดา ได้เปลี่ยนจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงมาเป็นตำแหน่งศูนย์ตายบนแทน ซึ่งจะทำให้เกิดพื้นที่การขยายตัวของแกสจากการเผาไหม้ได้มากขึ้น รวมถึงความดันที่ลงทำให้การคลุกเคล้าของอากาศและเชื้อเพลิงทำได้ทั่วถึง ควันดำและเขม่าก็ลดลงอย่างชัดเจน นอกจากนั้นการลดความดันในห้องเผาไหม้ลง ส่งผลให้สามารถลดน้ำหนักของเครื่องยนต์ลงได้อีกด้วย เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีความแข็งแรงเท่ากันเครื่องยนต์ดีเซลแบบเก่า สามารถลดความหนาของผนังกระบอกสูบ ทำให้เครื่องยนต์ดีเซล สกายแอคทีพ-ดี สามารถใช้อลูมินั่มมาเป็นวัสดุในการทำเครื่องยนต์ ซึ่งมีน้ำหนักและแรงเสียดทานลดลงจนแทบจะมีไม่แตกต่างไปจากเครื่องยนต์เบนซินเลยก็ว่าได้

 

แต่แน่นอนว่า ถ้าทำกันง่ายๆ ก็ทำกันไปนานแล้ว เพราะปัญหาที่เกิดขึ้นของการลดกำลังอัดคือ ที่อุณหภูมิต่ำเครื่องยนต์มักเดินไม่เรียบ และสตาร์ทติดยาก ซึ่งวิศวกรของมาซดาได้แก้ไขโดยการใช้ หัวฉีดเชื้อเพลิงพิเศษแบบ เพียโซ (PIEZO INJECTOR) ซึ่งสามารถปรับรูปแบบการจ่ายเชื้อเพลิง รวมถึงจังหวะการฉีดได้หลากหลาย โดยในการเผาไหม้ 1 ครั้งสามารถฉีดเชื้อเพลิงได้ถึง 9 จังหวะ และเมื่อทำงานร่วมกับวาล์วไอเสียอัจฉริยะแบบ VVL (VARIABLE VALVE LIFT) ที่สามารถดึงเอาไอเสียกลับเข้ามาอุ่นห้องเผาไหม้ขณะเครื่องเย็นได้ ก็สามารถปรับสภาพของเครื่องยนต์ในขณะเครื่องเย็น ให้ร้อนขึ้นสู่อุณหภูมิใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว ยิ่งกว่านั้นระบบเทอร์โบคู่ แบบทำงานต่อเนื่อง (TWO-STAGE TURBOCHARGER) ในรอบเครื่องยนต์ที่ต่างกัน โดยลูกเล็กทำงานในรอบเครื่องยนต์ต่ำ ส่วนลูกใหญ่ จะปั่นอากาศปริมาณที่สมดุลให้แก่เครื่องยนต์ ยังช่วยให้การตอบสนองราบเรียบและให้แรงบิดต่อเนื่อง รวมถึงลดเขม่า และไอเสียอีกด้วย เนื่องจากปริมาณอากาศที่ป้อนเข้าห้องเผาไหม้นั้นมีเพียงพอเสมอ

 

นับว่าเครื่องยนต์ในระบบสกายแอคทีฟ ทั้ง 2 รูปแบบ ต่างก็มีนวัตกรรมที่น่าทึ่ง และไม่ยึดติดกับกรอบแนวคิดเดิมๆ

 

ในฉบับหน้าเราจะมาดูกันต่อว่า สกายแอคทีฟ ยังมีอะไรอีกบ้าง รับรองว่า “ไม่ธรรมดา” แน่นอน



------------------------------
เรื่องโดย : ภัทรกิติ์ โกมลกิติ
นิตยสาร FORMULA ฉบับเดือน สิงหาคม ปี 2556
คอลัมน์ : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/FlCu0

บทความที่เกี่ยวข้อง

ก้าวต่อไปของพลังแห่งการ “หยุด”
ทีเด็ดของ เอาดี เอ 8 ใหม่
ฮอนดา เอนเอสเอกซ์ 2017 ซูเพอร์คาร์แห่งอนาคต
ขุมพลังใหม่จากแดนมังกร
อัพเดทล่าสุด
18 Nov 2017

Buyer's Guide | คู่มือซื้อรถ

Model Start Price (THB)
1.
3,699,000
2.
2,930,000
3.
679,000
4.
1,290,000
5.
21,890,000
6.
24,900,000
7.
3,090,000
8.
75,000,000
10.
1,545,000
11.
1,465,000
12.
2,390,000
13.
489,000
14.
1,199,000
16.
2,490,000
17.
479,000
18.
939,000
19.
24,500,000
20.
34,000,000
  • MAIN SEARCH
  • EASY SEARCH
Make
Model
Price
Engine
More Option >
วัตถุประสงค์ในการใช้รถ (ประเภทรถ)
งบประมาณ
พฤติกรรมการขับรถ

Follow autoinfo.co.th