5 เทคโนโลยีใน เครื่องเบนซิน วันนี้ .. ที่มาจาก เครื่องดีเซล

เครื่องยนต์เบนซิน เป็นต้นกำลังขับเคลื่อนรถยนต์ที่ได้รับความนิยมทั่วโลก พวกมันมีประสิทธิภาพในการใช้งาน ได้รับการพิสูจน์มาแล้วจากรุ่นสู่รุ่น ความนิยมของขุมพลังนี้ไม่เคยเสื่อมคลาย แต่มันถูกท้าทายด้วย เครื่องยนต์ดีเซล ที่มาแรงในช่วงสิบปีที่ผ่านมา

อันจะเห็นได้ถึงการมีเก๋งดีเซลเพิ่มขึ้นในตลาด โดยเฉพาะจากบรรดารถยนต์แบรนด์ยุโรป  นั่นทำให้บริษัทรถยนต์หลายรายเริ่มจะหันมาให้ความสำคัญพัฒนาเครื่องเบนซินมากขึ้นตามลำดับ และต้องยอมรับว่าหลายอย่างนำมาจากเครื่องยนต์ดีเซล

 

1.Long Stroke

การพัฒนา เครื่องเบนซิน ช่วงแรกๆ เริ่มปรับเข้าสู่การพัฒนาให้มีช่วงชักยาว หรือมีก้านสูบยาว ซึ่งในภาษาทางวิศวกรรเรียกว่า   Long Stroke

เครื่องเบนซิน

การพัฒนาแบบนี้ ทำให้เครื่องยนต์มีแรงถีบลงไปบนข้อเหวี่ยงมากขึ้น เทียบกับเครื่องยนต์ที่มีก้านสูบสั้น พวกมันทำแรงบิดมากขึ้น ช่วยให้รถมีการตอบสนองดีขึ้นเมื่อขับขี่ เนื่องจากแรงบิดเพิ่มขึ้นจากการพัฒนาวิศวกรรมเครื่องยนต์

ในอดีตเครื่องยนต์ดีเซลทุกประเภท ใช้การออกแบบ  Long Stroke   เนื่องจากพวกมันสมควรจะมีแรงบิดมากตอบสนองในการลาดจูงหรือบรรทุก การนำแนวคิดนี้มาใส่ในเครื่องเบนซินทำให้กำลังแรงบิดเครื่องเบนซินดีขึ้น และมันเร่งเร็วขึ้น มัจะเล็กน้อยก็ตาม

 

2.Direct injection

ระบบจ่ายน้ำมันตรงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ เพิ่งจะได้รับความนิยมและนำมาใช้กับเครื่องยนต์เบนซิน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทั้งที่ เครื่องยนต์ดีเซลใช้ระบบลักษณะเดียวกันนี้มายาวนานหลายสิบปี อันจะเห็นได้จากตัวอย่างเครื่องยนต์อีซูซุ มังกรทอง ตั้งแต่ ปี 1987 ขึ้นมา ก็จะมีระบบ   Direct injection   มาแล้ว

แนวคิดระบบ   Direct injection  คือ การจัดวางหัวฉีดน้ำมันให้ฉีดน้ำมันตรงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ แทนที่ระบบเดิม   Port Injection  ซึ่งจะติดตั้งหัวฉีดน้ำมันไว้ที่ท่อร่วมไอดี เพื่อให้น้ำมันผสมกับอากาศในระดับหนึ่งก่อนเข้าสู่ห้องเผาไหม้  แล้วทำการจุดระเบิด

สำหรับ เครื่องยนต์ดีเซล ระบบการฉีดน้ำมันตรง ถูกนำมาใช้ก่อน เนื่องจาก มันให้ความแม่นยำในการจุดระเบิดมากกว่า โดยใช้หัวฉีดเป็นตัวกำหนด วัฎจักรการทำงานของเครื่องยนต์ น้ำมันจะถูกจ่ายเข้าไปในห้องเผาไหม้เพื่อให้เกิดการจุดระเบิดทำกำลังเกิดเป็นแรงให้ขับเคลื่อน

เดิมทีเครื่องยนต์ดีเซล บางยี่ห้อใช้ระบบ  Swirl Chamber   หรือ วิธีการลักษณะคล้ายกัน โดยในฝาสูบ จะมีการออกแบบห้องอากาศพื้นที่เล็กๆ ไว้ติดตั้งหัวฉีด เมื่อน้ำมันถูกจ่ายเข้าไปจะเกิดการจุดระเบิดและขยายตัวออกมาด้านนอก จนเกิดเป็นแรงกำลัง

ในความคิดของวิศวกร มันทำให้เสียเวลาแม้จะเสี้ยววินาทีการทำงาน จึงนำหัวฉีดติดตั้งในห้องเผาไหม้แทน และเป็นตัวกำหนดการจุดระเบิด ทำหน้าที่คล้ายหัวเทียน

สำหรับเครื่องเบนซินเทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างการจุดระเบิดที่รุนแรงกว่าเดิม ทำให้เมื่อเปรียบเทียบกัน จะพบว่า เครื่องยนต์แบบเดิมกับที่ติดตั้งระบบ   Direct injection  มีกำลังต่างกัน รวมถึงการตอบสนองแรงบิดก็ต่างกันด้วย ยกตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์  Subaru Boxer 4  สูบ 2.0 ลิตร รุ่นเดิม ทำกำลัง 150 PS   เท่านั้น   รุ่นใหม่ที่มาพร้อมเทคโนโลยีฉีดตรง สามารถทำกำลังได้ 156 แรงม้า แรงบิด 196 นิวตันเมตร มาไวกว่า ที่ 4,000 รอบ จาก เดิม 4,200 รอบต่อนาที

 

3.High Compression Ratio

การวิศวกรรม   High Compression Ratio  หรือ การออกแบบห้องเผาไหม้ให้มีกำลังอัดสูง ถือเป็นเรื่องใหม่ที่เราได้เห็นในรถยนต์เครื่องเบนซินวันนี้ แต่ไม่ใช่เรื่องใหม่กับเครื่องยนต์ดีเซล ที่มีกำลังอัดสูงมาตั้งแต่เริ่มต้นพัฒนา เนื่องจากใช้วิธีการจุดระเบิดคนละแบบกัน

เครื่องยนต์เบนซินในช่วงยุค90 จะมีกำลังอัดเพียง 8.5/1 ไปจนถึง 9.5/1 มาวันนี้เครื่องยนต์เบนซินรุ่นใหม่ มีกำลังอัดสูงโดยเฉลี่ย 12.0/1 บางแบรนด์อย่างมาสด้ามีกำลังอัดสูง 13.0/1 และเคยทำสถิติสูงสุด 14.0/1 มาแล้ว

สาเหตุที่กำลังอัดสูงก้าวเข้ามาในเครื่องยนต์เบนซิน ก็มาจากความสามารถในการจุดระเบิดที่เพิ่มขึ้นทำให้เวลาเกิดการจุดระเบิดมีความรุนแรงขึ้น ได้กำลังแรงบิดมากขึ้น ถึงจะพูดแบบนั้นก็ยังไม่มีทางที่มันจะเทียบเท่าเครื่องยนต์ดีเซล ที่ใช้กระบวนการบีบอัดอากาศจนเกิดความร้อน แล้วจุดระเบิดด้วยน้ำมันทำให้เกิดการเผาไหม้  ซึ่งทำกำลังอัดมากกว่า ถึง 16.0/1 หรือมากกว่านั้น

ประเด็นหนึ่งที่ในอดีตเทคโนโลยีไม่ถูกนำมาใช้ เนื่องจากกำลังอัดสูงอาจทำให้เสื้อสูบแตก ทะลุ ได้ ปัจจุบันกรรมาวิธีการผลิตเสื้อสูบ และเทคโนโลยีวัสดุศาสตร์ดีขึ้น ทำให้มันเป็นไปได้ นอกจากนี้การจุดระเบิดกำลังอัดสูง ทำให้เสียงรบกวนการทำงานจากเครื่องยนต์ดังกว่าปกติ หรือเครื่องดัง ซึ่งลูกค้าเครื่องยนต์เบนซิน อาจไม่ถูกใจนัก แต่ปัจจุบัน หลายอย่างก็ได้เปลี่ยนไปแล้ว

 

4.Turbo

เครื่องยนต์เบนซินติดตั้งเทอร์โบชาร์จไม่ใช่เรื่องใหม่ เพียงวันนี้กลายเป็นมาตรฐานใหม่ของบางบริษัทรถยนต์ ที่หันมาใช้แนวคิด   Down Sizing   ผลิตเครื่องยนต์ขนาดเล็กติดตั้งเทอร์โบ ทำกำลังเท่าเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ในอดีต หรืออย่างน้อยที่สุดกำลังแรงบิดเท่ากัน

ระบบเทอร์โบชาร์จไม่ได้กลายเป็นมาตรฐานในเครื่องยนต์เบนซิน จนกระทั่งช่วงหลังปี 2010 เป็นต้นมา หลายบริษัท มาพัฒนาเครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบขนาดเล็ก เพื่อพิชิตกฎเข้มงวดทางด้านไอเสีย ที่ท้าทายขึ้นทั่วโลก จากภาวะโลกร้อน  การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศในปัจจุบัน

เครื่องเบนซิน เทอร์โบ
เครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบ ใน Nissan Almera

หลายผู้ผลิตจึงเริ่มนำเสนอ เครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบ ออกมาตอบตลาด  มันเท่ากับยิงปืนนัดเดียวได้นก 2 ตัว ด้านหนึ่งถูกใจบรรดาหน่วยงานภาครัฐต้องการลดการปล่อยไอเสียอย่างเด็ดขาด อีกด้านผู้บริโภคก็ถูกใจสิ่งนี้ ด้วยภาพลักษณ์เครื่องยนต์เทอร์โบ ขึ้นชื่อลือชาทางด้านสมรรถนะการขับขี่ สำหรับคนชอบแต่งรถมันยังปรับแต่งได้ง่าย

มุมผู้พัฒนารถยนต์ก็สามารถปรับกำลังได้ง่าย นำไปใช้ได้กับรถยนต์ได้หลากหลายขึ้น เราจึงได้เห็นเครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบมากขึ้นในวันนี้

อย่างไรก็ดี ถึงเครื่องยนต์เบนซินเทอร์โบจะเข้ามาวางจำหน่าย พวกมันก็ไม่เหมือนกับเครื่องดีเซลเทอร์โบเสียทีเดียว วิศวกรได้พัฒนาแนวคิดการ ทำแรงบิดต่อเนื่อง หรือ  Flat Torque   ซึ่งเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซล พวกมันมีแรงบิดน้อยกว่า แต่ขับสนุกในทุกรอบเร่ง

 

5 Lean Burn

เทคโนโลยีการเผาไหม้ แบบ   Lean Burn  หรือใช้เชื้อเพลิงน้อย เพื่อการเผาไหม้  ให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้น้ำมัน นับเป็นเรื่องปกติในเครื่องยนต์ดีเซล นั่นคือสาเหตุว่า ทำไมเราจึงรู้สึกว่าเครื่องยนต์ดีเซลประหยัดกว่าเบนซิน เมื่อเปรียบเทียบกัน

อันที่จริงการได้มาซึ่ง  Lean Burn  เป็นผลพวงจากการทำกำลังอัดสูง ทำให้ จ่ายน้ำมันน้อยลงได้ประสิทธิภาพในการเผาไหม้มากขึ้น ทำกำลังดีดังเดิม เครื่องยนต์สมัยใหม่ในรถหลายรุ่นที่เราใช้ได้รับเทคโนโลยีนี้ โดยทางบริษัทรถยนต์ไม่ได้บอกคุณ นักการตลาดไม่เคยพูดถึงพวกมัน

การเผาไหม้เบาบางนี้ ไม่นิยมในอดีต เนื่องจากอาจจะทำให้ความร้อนสะสมในเครื่องยนต์มาก ปัจจุบัน เรามีหลายอย่างที่ดีขึ้นมากมาย ทั้งวัสดุที่ใช้ทำเครื่องยนต์ ,การใช้สารเคมีในน้ำที่เติมลงในหม้อน้ำช่วยเหนี่ยวนำ รวมถึงการพัฒนาสารหล่อลื่นในวันนี้ ทั้งหมดทำให้ เรื่องนี้เป็นไปได้ และการ  Lean Burn  มีประสิทธิภาพ มากขึ้น

 

เครื่องเบนซิน สมัยใหม่ได้รับการใส่ใจและพัฒนามากขึ้น แนวคิดหลายอย่างมันถูกนำมาจาก เครื่องยนต์ดีเซล ก็จริง แต่ในทางปฏิบัติแล้ว พวกมันไม่เหมือนกันเสียทีเดียว ทว่านั่นทำให้เครื่องยนต์เบนซิน มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

 

 

Comments

comments