1,300 c.c. x 2 = 250 แรงม้า งานวิศวกรรมเครื่องยนต์สูบหมุนของค่ายรถยนต์เจ้าของสโลแกน Zoom Zoom ที่มักเน้นผลิตภัณฑ์ของตนไปในทิศทางของมอเตอร์สปอร์ต รถ Mazda RX-8 ใช้เครื่องยนต์โรตารี่ Renesis ที่มีขนาดเล็กกะทัดรัด และน้ำหนักเบากว่าเครื่องยนต์แบบปกติ แต่ให้แรงม้าและแรงบิดมากกว่าเครื่องยนต์สูบเรียงถึง 6 เท่าตัว...
Mazda RX-8 คืองานวิศวกรรมชั้นเยี่ยมของค่ายรถยนต์ที่มักมุ่งเน้นผลิตภัณฑ์ของตนไปในทิศ ทางของมอเตอร์สปอร์ต บริษัท Mazda คือผู้สร้างรถยนต์ที่มีความแปลกแยกแตกต่างจากรถญี่ปุ่นทั่วไป ทั้งจากรูปทรง เครื่องยนต์และระบบรองรับที่ไม่เป็นรองค่ายใด ภายในที่สวยงามจากการจัดวางอุปกรณ์และการเลือกใช้วัสดุ รวมถึงสมรรถนะของการขับขี่ที่ให้อารมณ์สนุกสนาน แม่นยำและควบคุมได้ดั่งใจ ลูกค้าส่วนใหญ่ของค่าย Zoom Zoom มักเลือกซื้อรถยนต์ที่มีสมรรถนะสูง รูปทรงกะทัดรัดและให้การยึดเกาะดี คล่องตัว มีมุมมองแบบสปอร์ตมากกว่ารถแบบจ่ายกับข้าวทั่วๆ ไป นับเป็นบุคลิกพื้นฐานของค่ายนี้ในทุกโมเดลไม่เว้นแม้แต่รถกระบะ
Mazda RX-8 โมเดล 2010 ใช้เครื่องยนต์โรตารี่ Renesis ที่มีขนาดเล็กกระทัดรัดและน้ำหนักเบากว่าเครื่องยนต์แบบปกติ การออกแบบผนังห้องเครื่องเพื่อให้เกิดความสมดุลในการกระจายน้ำหนักทำได้ ง่ายกว่า งานวิศวกรรมเครื่องยนต์สูบหมุนแบบโรเตอร์ที่คิดค้นขึ้นโดยช่างชาวเยอรมันถูก สานต่อบนสายพันธุ์รถสปอร์ตของ Mazda มานานกว่า 30 ปีแล้ว ลูกสูบแบบสามเหลี่ยมในเครื่องโรตารี่ของ Mazda สามารถสร้างแรงม้าได้มากกว่าเมื่อเทียบกับปริมาตรความจุที่เท่ากันของ เครื่องยนต์แบบสูบชัก ปริมาณของชิ้นส่วนต่างๆ ที่เคลื่อนไหวอยู่ในเครื่องโรตารี่น้อยกว่าเกือบเท่าตัว ส่งผลให้เครื่องยนต์ชนิดนี้มีน้ำหนักเบาและมีจุดศูนย์ถ่วงต่ำมาก การส่งกำลังจากลูกสูบไปยังเพลาเยื้องศูนย์จะอยู่บนแกนเดียวกัน ต่อเนื่องไปถึงเพลาส่งกำลังและเพลากลาง เครื่องยนต์โรตารี่จึงมีการสูญเสียกำลังระหว่างจุดเชื่อมถ่ายน้อยกว่า เครื่องยนต์สูบชักแบบเห็นๆ
เมื่อเครื่องยนต์โรตารี่ถูกออกแบบให้มีการส่งถ่ายกำลังอยู่ในแกน เดียวกัน ทำให้สามารถวางเครื่องในระดับที่ต่ำมากได้อย่างสะดวก ส่งผลไปถึงค่า Center Of Gravity (CG) ที่ต่ำกว่าปกติ ได้เปรียบรถยนต์แบบอื่นในด้านการทรงตัว รอบเครื่องที่จัดจ้านมากกว่าเครื่องสูบเรียงทำให้ขับสนุกและให้ย่านกำลังแรง บิดที่ต่อเนื่องตั้งแต่รอบต่ำไปจนถึงรอบสูงสุด การที่มันไม่มีชิ้นส่วนพวกวาล์ว โดยผนังด้านข้างเสื้อสูบจะมีพอร์ตหลัก 2 พอร์ตคือ พอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสีย ทำหน้าที่ป้อนไอดีหรือเชื้อเพลิงกับอากาศ และพอร์ตไอเสียสำหรับการระบายไอเสียจากการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ออกจากกระบอกสูบ รูปทรงรีของผนังกระบอกสูบและเพลาเยื้องศูนย์จะให้มุมของลูกสูบทั้งสามมุม เมื่อมันทำงานโดยหมุนตามเข็มนาฬิกาจะรีดทั้งไอดีและไอเสียไปตามผนังกระบอก สูบ หลังจากไอดีถูกดูดผ่านเข้ามาทางพอร์ตไอดีเป็นการทำงานในสเต็ปแรกแล้ว สเต็ปที่สอง-รูปทรงของผนังกระบอกสูบจะบังคับให้ไอดีดังกล่าวถูกบีบอัดลด พื้นที่ลง สเต็ปที่สาม เมื่อไอดีถูกบีบอัดจนร้อนและมีความดันสูงขึ้น มันจะระเบิดด้วยการจุดประกายไฟจากหัวเทียน 2 ตำแหน่ง แรงระเบิดจะเป็นแรงผลักดันให้ลูกสูบหมุนเคลื่อนที่ต่อไป จนกระทั่งไอเสียที่เกิดขึ้นจากการสันดาปผ่านพอร์ตไอเสียออกไปสู่บรรยากาศ หรือที่ช่างเครื่องยนต์เรียกกันทั่วไปว่า จังหวะคายนั่นเอง
จังหวะของการหมุนในเสต็ปถัดไป ก็จะหมุนเวียนไปเข้าสู่จังหวะดูดอีกครั้ง ต่อเนื่องวนเวียนอยู่แบบนี้จนกว่าเชื้อเพลิงในถังจะหมดลง เช่นเดียวกับวัฏจักรการทำงานของเครื่องยนต์สูบชัก 4 จังหวะ แต่เครื่องยนต์แบบโรตารี่ของ Mazda RX-8 จะใช้การทำงานของลูกสูบแบบสามเหลี่ยมที่หมุนเป็นวงกลมภายในผนังกระบอกสูบรูป ทรงรี การหมุนของลูกสูบในเครื่องโรตารี่จำนวน 1 รอบ จะได้กำลังจากการระเบิดถึง 3 ครั้ง ในขณะที่เครื่องยนต์แบบสูบชักจะต้องหมุนถึง 2 รอบ แล้วสร้างกำลังได้แค่ครั้งเดียว เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว เครื่องโรตารี่ของ RX-8 จะมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องสูบชักในปริมาตรความจุซีซีเท่ากันถึง 6 เท่า การพัฒนาเครื่องสูบหมุนที่ไม่เคยหยุดยั้งของค่าย Zoom Zoom ก่อกำเนิดวิศวกรรมทางการขับเคลื่อนที่เป็นเอกเทศ ถึงแม้มันจะไม่ค่อยได้รับความนิยมจากปัญหาในเรื่องของความร้อนและการสึกหรอ ที่มากกว่าเครื่องสูบชักจากการหมุนที่รวดเร็วของลูกสูบ แต่ปัญหาดังกล่าวได้รับการปรับปรุงแก้ไขอยู่ตลอดเวลาในห้องทดสอบเครื่องยนต์ ของบริษัท Mazda การใช้วัสดุที่แข็งแกร่งทนทานมากขึ้นช่วยเพิ่มความมั่นใจให้กับผู้ใช้รถ Mazda ที่วางเครื่องโรตารี่ เช่น โมเดล Crossmo ในยุค 70' ถัดมาในยุค 80' ด้วยตัวรถที่ร้อนแรงรุ่น RX-3 ต่อเนื่องด้วย RX-7 อีกสามโมเดลคือรหัส FA/FC/FD และมาถึงยุคปัจจุบันในโมเดล RX-8
การปรับปรุงเพื่อลบล้างจุดด้อยบางอย่างของเครื่องโรตารี่ใน Mazda RX-8 เช่น เพิ่มความคงทนด้วยการเคลือบผนังห้องลูกสูบด้วยสารหล่อลื่นพิเศษ ลดการใช้เชื้อเพลิงจากเครื่องโรตารี่ในรุ่นเก่าที่ใช้เชื้อเพลิงในปริมาณ มากกว่าเครื่องสูบเรียง (จากที่ต้องหมุนในรอบสูงกว่ามากและผ่านการอัดอากาศจากเทอร์โบในรุ่นที่แล้ว) รวมถึงการลดมลพิษจากการปล่อย CO2 ได้ดีขึ้น ผ่านมาตรฐานการควบคุมมลภาวะของยุโรปที่เข้มงวด เครื่อง Renesis Rotary ของ RX-8 จึงเป็นเครื่องสูบหมุนที่หายใจด้วยตัวเองโดยไม่มีระบบอัดอากาศมาคอยเพิ่มแรง ม้าแต่อย่างใดทั้งสิ้น การออกแบบผนังกระบอกสูบรูปวงรีใหม่หมด ด้วยการจัดวางพอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสียใหม่ เพื่อทำให้จังหวะการ Overlap หมดไป (จังหวะ Overlap คือจังหวะที่พอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสียเปิดขึ้นพร้อมกัน) ไอดีของเครื่อง Renesis Rotary รุ่นใหม่ที่วางอยู่ใน RX-8 จะไม่หลุดไปทางพอร์ตไอเสียเหมือนเครื่องโรตารี่ในรถสปอร์ตตระกูล RX รุ่นเก่า เปลี่ยนหัวฉีดเชื้อเพลิงจากหัวเดี่ยวมาเป็นแบบคู่ ทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ขึ้น
สาเหตุของการปล่อยมลพิษในปริมาณมากของเครื่องรุ่นเก่า (13B REW) ที่วางอยู่ใน Mazda RX-7 ปี 1992-1998 เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ จากการที่เป็นเครื่องรอบจัด อากาศจึงถูกดึงเข้ามายังห้องเผาไหม้ในปริมาณที่ไม่สมดุลหรือไม่พอเพียงต่อ ความต้องการของเครื่องยนต์ ในขณะเดียวกัน หัวฉีดแบบเดี่ยวที่ปากทางเข้าพอร์ตไอดีก็จ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงไม่สมดุลกับ ปริมาณอากาศด้วยเช่นกัน (อัตราส่วนระหว่างอากาศและน้ำมันเชื้อเพลิงที่มีความสมดุลจะช่วยให้เครื่อง ยนต์มีประสิทธิภาพมากขึ้น ประหยัดเชื้อเพลิงและสามารถให้กำลังอย่างต่อเนื่อง) ทำให้ระบบจ่ายเชื้อเพลิงของเครื่องโรตารี่รุ่นเก่ารหัส 13B REW มีส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิง บางหรือหนาจนเกินไป แม้วิศวกรของ Mazda จะทำการแก้ปัญหานี้ด้วยการเพิ่มหัวเทียนถึง 2 หัว ก็ยังไม่สามารถทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์แบบขึ้นได้ ทำให้รถสปอร์ต RX-7 รหัสตัวถัง FD กินน้ำมันกระจายวายป่วงจนเจ้าของรถบางท่านถึงกับต้องขายทิ้งเมื่อราคาน้ำมัน 95 ขึ้นไปถึงลิตรละ 50 บาท
ในเครื่องโรตารี่รุ่นใหม่ Renesis Rotary ของ RX-8 วิศวกรของ Mazda จึงเพิ่มพอร์ตไอดีเข้าไปอีก 1 พอร์ต เพิ่มปริมาณอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้อีก 30% ตามความต้องการของเครื่องยนต์ รวมถึงการออกแบบโดยไม่พึ่งพาระบบอัดอากาศ ลูกสูบจำนวน 2 ตัวหรือ 2 โรเตอร์ในเครื่อง Renesis Rotary จะมีพอร์ตไอดีรวมทั้งสิ้น 6 พอร์ต รอบการหมุนสูงสุดที่เคยมากถึง 9,500-10,000 รอบต่อนาที ในเครื่องตัวเก่าถูกลดระดับลงเหลือเพียง 9,000 รอบต่อนาที เครื่องโรตารี่รุ่นใหม่นี้ สามารถสร้างแรงม้าได้ถึง 250 ตัว และเมื่อมันมีพอร์ตไอดีที่เพิ่มขึ้นจึงต้องมีระบบป้อนอากาศให้เข้าสู่ห้อง เผาไหม้สัมพันธ์ไปกับความต้องการของเครื่องยนต์ เป็นหน้าที่ของระบบ FAD ระบบที่กล่าวมานี้จะทำหน้าที่ควบคุมท่อทางเดินของอากาศภายในท่อร่วมไอดี ใช้วาล์วขนาดเล็กคอยปิด-เปิดทางเดินอากาศในท่อต่างๆ จำนวน 2 ตัวคือ Variable Intake Valve และ Secondary Shutter Valve ในระดับ High Power Unit จะมีชุด Auxiliary Port Valve เพิ่มขึ้นอีก 1 ตัว การทำงานของวาล์วทั้ง 3 ตัวจะสัมพันธ์ไปกับองศาการเปิดของลิ้นปีกผีเสื้อแบบไฟฟ้า (Throttle Valve) การทำงานของระบบ FAD นอกจากช่วยในการรีดแรงม้าแล้ว ยังช่วยสร้างแรงบิดในรอบต่ำอีกด้วย เพียงแต่ในเครื่องยนต์ Renesis Rotary ของ RX-8 เครื่องยนต์จะทำงานในรอบต่ำเกินกว่า 5,000 รอบต่อนาที
ในสภาพการทำงานปกติ เครื่องยนต์โรตารี่แบบสูบหมุน 2 โรเตอร์ จะให้กำลังมากกว่าเครื่องสูบเรียงอยู่แล้ว การออกแบบให้เครื่องยนต์ Renesis Rotary ของ RX-8 ทำงานได้สมบูรณ์แบบมากยิ่งขึ้น วิศวกรของ Mazda จึงใช้ระบบ Dynamically Balances Rotor ซึ่งทำการออกแบบมาเพื่อตรวจจับอาการสั่นสะท้านจากการหมุนในรอบจัดของโรเตอร์ โดยทำการวัดค่าจากมวลของน้ำมันหล่อลื่นหรือ Mass Of Oil ที่หล่อลื่นอยู่ระหว่างห้องฟันเฟืองที่บริเวณแกนกลางของโรเตอร์กับฟันเฟือง ของเพลาเยื้องศูนย์ นอกจากนั้น การแก้อาการที่ขาดความสมดุลของการหมุนยังใช้การเพิ่มหรือลดมวลน้ำมันหล่อ ลื่นในห้องเฟืองดังกล่าวด้วย นับได้ว่าเป็นการสร้างสมดุลแบบ Dynamic อย่างแท้จริง การใช้หัวฉีดเชื้อเพลิง 3 หัวต่อโรเตอร์ 1 ตัว เพื่อรองรับการฉีดจ่ายเชื้อเพลิงในรอบสูงและทำให้เกิดส่วนผสมของเชื้อเพลิง กับอากาศในปริมาณที่พอดีต่อความต้องการและเป็นเนื้อเดียวกันให้มากที่สุด รูปทรงของพอร์ตไอดีจึงมีคุณสมบัติที่ดีในการรีดอากาศ
และนี่คือ หนึ่งในเครื่องยนต์ที่เคยคว้ารางวัล เครื่องยนต์ยอดเยี่ยมประจำปี 2006-2007 และถูกวางลงไปในห้องเครื่องของรถ RX-8 รถสปอร์ตที่ได้ชื่อว่ามีและใช้เครื่องยนต์แบบสูบหมุนหนึ่งเดียวบนเส้นทางของ โลกแห่งยนตกรรม.
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น