ลูกบ้าเที่ยวล่าสุด

เป็นที่รู้กันดีว่าค่าย มาซดา เป็นผู้สนับสนุนหลักอย่างเป็นทางการของแนวคิด “วังเคล โรตารี” (WANKEL ROTARY) ที่คิดค้นขึ้นโดยวิศวกรชาวเยอรมัน “เฟลิกซ์ วังเคล” (FELIX WANKEL) มายาวนาน

• ขุมพลังโรตารียุคแรก ของ มาซดา

  แม้ว่าในอดีตจะมีผู้เห็นศักยภาพของแนวคิดนี้ ไม่ว่าจะเป็นค่าย เอนเอสยู/โพร์เช และเมร์เซเดส-เบนซ์ จากเยอรมนี อัลฟา โรเมโอ จากอิตาลี ตลอดไปจนถึง ฟอร์ด กับ เจเนอรัล มอเตอร์ส จากสหรัฐอเมริกา หรือแม้กระทั่งค่ายรถจักรยานยนต์ทั้ง โนร์ทัน จากสหราชอาณาจักร และ ซูซูกิ จากญี่ปุ่น ก็เคยพัฒนายานพาหนะเครื่องยนต์โรตารีกันมาแล้ว แต่ก็ต้องถอดใจกันไปหมดกับปัญหาสารพันที่เมื่อแลกกับข้อดีด้าน “ขนาดเล็ก” และ “น้ำหนักเบา” ของมันแล้ว “ไม่คุ้ม” เหลือไว้ก็แต่ มาซดา ที่พยายามพัฒนาให้ทนทาน และมีประสิทธิภาพดีที่สุดเท่าที่ทำได้ แต่สุดท้ายก็ต้องถอดใจไป พร้อมประกาศว่าจะเลิกพัฒนาเครื่องแวงเคิล โรตารี และหันมาพัฒนาแนวคิดเครื่องยนต์สกายแอคทีฟ (SKYACTIV) จึงเชื่อได้ว่าในอนาคตเราจะไม่ได้เห็นรถยนต์ที่ใช้เครื่องวังเคล โรตารี กันอีกต่อไป    

• เครื่องยนต์ สกายแอคทีฟ เจเนอเรชันที่ 2

  อย่างไรก็ตาม มาซดา ก็ยังมีลูกบ้าเที่ยวล่าสุด โดยประกาศว่า เครื่องยนต์สกายแอคทีฟ เจเนอเรชันที่ 2 จะเป็นเครื่องยนต์เบนซินที่ไม่มีหัวเทียน ! หรือที่รู้จักกันในชื่อของเครื่องยนต์ HCCI อันย่อมาจาก (HOMOGENEOUS CHARGE COMPRESSION IGNITION) ซึ่งเป็นแนวความคิดที่มีการคิดค้นไว้นานแล้ว แต่ไม่มีใครทำได้สำเร็จจริงจัง การประกาศครั้งนี้ แสดงให้เห็นว่าทีมวิศวกรหัวรั้นของ มาซดา ที่ฮิโรชิมา ไม่ยอมหยุดที่จะ “ต่อยอด” นำแนวคิดการพัฒนาเครื่องยนต์ที่ไม่มีใครทำได้สำเร็จ มาทำให้สำเร็จ เหมือนที่เคยปลุกปล้ำกับเจ้าเครื่องโรตารี มาตั้งแต่ทศวรรษที่ 60   การจะทำความรู้จักกับเครื่องยนต์ HCCI จะต้องเข้าใจถึงการทำงานของเครื่องยนต์ในยุคปัจจุบันกันก่อน   เริ่มจาก เครื่องยนต์ “เบนซิน” ซึ่งส่วนใหญ่นั้นใช้หลักการ HCSI ซึ่งย่อมาจาก HOMOGENEOUS CHARGE SPARK IGNITION คือ การรวมกันของ 2 หลักการ คือ HC อากาศที่ผสมกับเชื้อเพลิงอย่างเข้ากันเป็นเนื้อเดียวใน “ท่อไอดี” บวกเข้ากับ SI คือ การจุดระเบิดด้วยประกายไฟด้วย “หัวเทียน” (SPARK PLUG)   ในขณะที่เครื่องยนต์ “ดีเซล” นั้นใช้หลักการ SCCI ซึ่งย่อมาจาก STRATIFIED CHARGE COMPRESSION IGNITION โดยเป็นการรวมกันของ 2 หลักการ คือ SC เชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าไปใน “ห้องเผาไหม้” ให้ผสมกับอากาศที่ถูกอัดมาแล้ว บวกเข้ากับ CI คือ การอัดจนกระทั่งจุดระเบิดด้วยตัวเอง   ดังนั้น พูดกันง่ายๆ เครื่องยนต์ HCCI คือ การรวมเอาหลักการทำงานของเครื่องยนต์เบนซินกับดีเซลเข้าด้วยกัน โดยนำเอากระบวนการผสมอากาศกับเชื้อเพลิงนอกห้องเผาไหม้ (HC) ของเครื่องยนต์เบนซิน เข้ามารวมกับเทคนิคการจุดระเบิดด้วยการอัด (CI) ของเครื่องยนต์ดีเซล ซึ่งว่ากันว่าเครื่องยนต์สกายแอคทีฟ เจเนอเรชันที่ 2 โดยจะมีกำลังอัดในกระบอกสูบถึง 18:1 !   สรุปหลักการทำงานของ HCCI คือ อากาศและเชื้อเพลิงถูกรวมกันใน “ท่อร่วมไอดี” แบบเครื่องยนต์เบนซิน และป้อนเข้าไปในกระบอกสูบที่มีกำลังอัดสูงมาก จนเกิดการ “ระเบิดขึ้นเอง” ด้วยความร้อนของอากาศที่ถูกบีบอัดเหมือนเครื่องยนต์ดีเซลนั่นเอง   อะไรเป็นข้อดีของการนำแนวคิดนี้มาใช้ ในขณะที่ค่ายอื่นๆ ต่างผลักดันเครื่องยนต์เบนซินชนิด “ไดเรคท์อินเจคชัน” ซึ่งใช้อีกหลักการหนึ่ง คือ SCSI (STRATIFIED CHARGE SPARK COMPRESSION) ที่มีการฉีดเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้โดยตรง แบบไม่คลุกเคล้ากับอากาศในท่อร่วมไอดีก่อนแบบเครื่องยนต์เบนซินปกติ ซึ่งปัจจุบันใช้กันอย่างแพร่หลาย (รวมถึงเครื่องยนต์สกายแอคทีฟ-จี ของ มาซดา ก็ใช้หลักการนี้เช่นกัน) น่าจะอยู่ที่ประเด็นเรื่อง “มลภาวะ” ที่แนวคิด HCCI ทำได้ดีกว่านั่นเอง เพื่อเป็นการสอดคล้องกับนโยบายของเมืองใหญ่ทั่วโลก เนื่องจากระบบ SC นั้นมีแนวโน้มจะสร้างมลพิษมากกว่าจากการเผาไหม้ที่ไม่เกลี้ยงเกลาเท่ากับการคลุกเคล้าเชื้อเพลิงกับอากาศอย่างทั่วถึงของแนวคิด HCSI    

ข้อดีและข้อเสียของระบบ HCCI

ข้อดี

1. เครื่องยนต์ระบบ HCCI เหมาะกับการเผาไหม้ในลักษณะสัดส่วนเชื้อเพลิง “บาง” หรือ FUEL-LEAN เนื่องจากการจุดระเบิดภายใต้ความดันสูง ทำให้มีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซินแบบมีหัวเทียนถึง 30 %   2. ระบบ HC (HOMOGENEOUS CHARGE) ทำให้การคลุกเคล้าผสมผสานเชื้อเพลิงกับอากาศสมบูรณ์แบบ การเผาไหม้สะอาด ปล่อยมลภาวะต่ำ นอกจากนั้นอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ยังต่ำกว่าระบบหัวเทียน ทำให้ไม่มีเขม่า เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้ระบบ SC (STRATIFIED CHARGE)   3. สามารถใช้ได้กับเชื้อเพลิงหลากหลายชนิด    

ข้อเสีย

1. หากอากาศเย็นจัด การติดเครื่องยนต์ยาก เนื่องจากอุณหภูมิของอากาศอาจจะต่ำเกินไป ทำให้ไม่เกิดการเผาไหม้ด้วยตนเอง   2. ความดันในห้องเผาไหม้สูง ทำให้เครื่องยนต์สึกหรอเร็ว   3. การ “ควบคุม” การชิงจุดระเบิดก่อนเวลาที่ต้องการ (นอค, เขก) ทำได้ยากกว่าเครื่องยนต์ที่มีหัวเทียน และเครื่องยนต์ดีเซล เนื่องจากในเครื่องยนต์ดีเซล หัวฉีดเชื้อเพลิงจะฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ เมื่อถึงจังหวะที่ต้องการเท่านั้น ในขณะที่เครื่องยนต์ระบบ HCCI ทั้งอากาศและเชื้อเพลิงผสมกันมาตั้งแต่ในท่อร่วมไอดีแล้ว   4. เครื่องยนต์ระบบ HCCI มีช่วงของพลังแคบ (NARROW POWER RANGE) เพราะการหมุนรอบไม่จัดเหมือนเครื่องยนต์ดีเซล ด้วยข้อดีและข้อเสียที่กล่าวมา ทำให้มีการทดลองหาความเป็นไปได้ที่จะนำแนวคิดนี้มาใช้ใน “บางช่วง” การทำงานของเครื่องยนต์ อาทิ ย่านความเร็วต่ำ หรือช่วงขับด้วยความเร็วคงที่ โดยหากต้องการกำลังของเครื่องยนต์ ระบบจะตัดการทำงานไปเป็น ระบบ SI หรือจุดระเบิดด้วยหัวเทียนแทน โดยผู้ที่สร้างเครื่องยนต์ทดลองในรูปแบบ “ลูกผสม” HCCI + SI คือ ค่าย เจเนอรัล มอเตอร์ส และเครื่องยนต์ GCI (GASOLINE COMPRESSION IGNITION) ของค่าย โฟล์คสวาเกน  

• ขุมพลัง GDCI ที่พัฒนาโดยค่าย ฮันเด มีการติดตั้งระบบอัดอากาศอีกด้วย

  ค่าย ฮันเด จากแดนโสมก็ให้ความสนใจเครื่องยนต์ในลักษณะนี้เช่นกัน ด้วยการนำเสนอเครื่องยนต์ GDCI (GASOLINE DIRECT INJECTION COMPRESSION IGNITION) ซึ่งแตกต่างจาก HCCI ในการที่ใช้หัวฉีดเชื้อเพลิงเข้าห้องเผาไหม้โดยตรง พร้อมพ่วงระบบอัดอากาศด้วยซูเพอร์ชาร์จและเทอร์โบชาร์จ เพื่อรักษาแรงดันอากาศในห้องเผาไหม้ ให้มีอุณหภูมิที่เหมาะกับการจุดระเบิด แต่นั่นหมายความว่า เครื่องยนต์นี้น่าจะมีระบบการทำงานที่สลับซับซ้อนไม่ใช่เล่น   สำหรับค่าย มาซดา เล่าลือกันว่าจะเป็นเครื่องยนต์ที่มาลงในรถรุ่นพื้นๆ อย่าง มาซดา 3 ในปี 2018 เสียด้วย ไม่ได้เอาไปใช้กับรุ่นหวือหวาแต่อย่างใด แสดงว่าวิศวกรของ มาซดา อาจทำในสิ่งที่คนอื่นทำไม่ได้ เหมือนเมื่อครั้งที่เริ่มใช้เครื่องยนต์แวงเคิล โรตารี กับรถเกือบทุกรูปแบบ (ในยุคนั้น)   ที่สำคัญนี่อาจเป็นการดิ้นเฮือกสุดท้ายของ “เครื่องยนต์สันดาปภายใน” ที่เราคุ้นเคย ก่อนจะก้าวไปสู่ยุคพลังงานไฟฟ้าเต็มตัวในอนาคตที่ไม่ไกลนี้