เครื่องยนต์ ฟอร์มูลา วัน ยุคต่อไป

หากคุณเคยไปชมการแข่งขันรถสูตรหนึ่ง ตั้งแต่ยุคก่อนที่จะใช้เครื่องยนต์ไฮบริดอย่างในปัจจุบัน จะพบว่ารถสูตรหนึ่งยุคนี้มันขาดอรรถรสด้านพลังเสียงไปมหาศาล ถ้าเทียบกับยุคก่อนที่ทุกครั้งเมื่อรถแข่งวิ่งผ่านอัฒจันทร์ พลังเสียงอันยิ่งใหญ่ที่พุ่งเข้ามาปะทะ ทำให้หัวใจสูบฉีดอย่างรุนแรง ซึ่งต่างจากปัจจุบันอย่างสิ้นเชิง

เรื่องอรรถรสทางเสียง และเรื่องการเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เป็นสองสิ่งที่วิ่งสวนทางกันมานานนับทศวรรษ แม้ว่าโลกของรถยนต์ในชีวิตประจำวัน กำลังจะเปลี่ยนผ่านไปสู่ยุครถพลังไฟฟ้า แต่สำหรับรถแข่งพลังไฟฟ้าแล้ว มันดูน่าเบื่อหน่าย เพราะเงียบเกินไป     แต่บรรดาเหล่ามันสมองแห่งวงการแข่งรถ กำลังจะเปิดมิติใหม่โลกของการแข่งขันรถยนต์ และจักรยานยนต์ทางเรียบ ด้วยการใช้เครื่องยนต์ 2 จังหวะ !?!   “ท่าจะเสียสติ” หลายๆ คนคงคิดในใจ จะเป็นไปได้อย่างไร ? เพราะเครื่องยนต์ 2 จังหวะ แม้จะเรียบง่าย และมีพละกำลังดีมาก เพราะมีรอบเครื่องยนต์จัดจ้าน ทำให้เสียงของมันฟังดูร้ายกาจบาดหู ซึ่งเป็นเสน่ห์ของรถแข่ง แต่ก็มีชื่อเสียงเลวร้ายในเรื่องของการสร้างมลภาวะ เพราะเครื่องยนต์ประเภทนี้ มีการเผาไหม้ น้ำมันหล่อลื่น หรือ “ออโทลูพ” ดังที่เราเห็นจักรยานยนต์ 2 จังหวะ ในอดีตมีควัน ขาวนั่นเอง   ทำไมในโลกที่กำลังพยายามจะลดมลภาวะ ถึงมีคนบ้าคิดจะปลุกผีร้ายตัวนี้ขึ้นมา ?     เรื่องนี้ต้องบอกว่า วิวัฒนาการของเครื่องยนต์ และเชื้อเพลิงนั้นอยู่ในจุดหัวเลี้ยวหัวต่อ การนำเอาแนวคิดเครื่องยนต์ 2 จังหวะ กลับมา ไม่ได้หมายความว่าจะนำรูปแบบเดิมๆ มาใช้ แต่มันจะกลับมาในรูปแบบที่ฉีกกรอบไปจากเดิมโดยสิ้นเชิง     แนวความคิดนี้ได้รับการเปิดเผยโดย “แพท ไซมอนด์ส” (PAT SYMONDS) ประธานเจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคของการแข่งรถสูตรหนึ่ง ที่เผยว่า รถแข่งสูตรหนึ่ง กำลังจะก้าวสู่ยุคต่อไปของการเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม จะลดการปล่อยคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศโดยสิ้นเชิงทั้งกระบวนการ และจะต้องดีกว่า ฟอร์มูลา อี ที่ใช้พลังไฟฟ้า   ถึงจุดนี้ผู้เขียนเองก็งงว่า รถไฟฟ้า มันปล่อยคาร์บอนสู่ชั้นบรรยากาศตอนไหน ซึ่ง แพท ไซมอนด์ส ชี้แจงว่า แม้รถไฟฟ้าจะไม่ปล่อยมลพิษ แต่ในขั้นตอนการผลิตแบทเตอรี และขั้นตอนการผลิตพลังงานไฟฟ้า ยังมีการปล่อยคาร์บอนสู่บรรยากาศอยู่ ดังนั้นพวกเขาและนักวิจัยในมหาวิทยาลัยทั่วโลก จึงได้ร่วมมือกันคิดค้นรูปแบบเครื่องยนต์แบบใหม่ที่จะไม่ปล่อยมลภาวะเลย   ผลที่ได้ คือ แนวคิดเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงสังเคราะห์ ซึ่งได้จากการสกัด “ไฮโดรเจน” และ “คาร์บอน” จากสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติ เป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์ในรูปแบบ “แกสไฮโดรเจนผสมคาร์บอน” ซึ่งนอกจากจะไม่ได้มาจากการขุดน้ำมันแล้ว ยังสามารถลดปริมาณคาร์บอนในอากาศลงได้ด้วยซ้ำ และผลลัพธ์จากการเผาไหม้ คือ “ไอน้ำ”   เขาระบุว่า เครื่องยนต์ไฮบริด ที่ใช้เชื้อเพลิง เหลวจากปิโตรเลียมของรถสูตรหนึ่งที่เราเห็นกันทุกวันนี้ จะถูกใช้งานไปจนถึงกลางทศวรรษนี้ (2025-2026) ก่อนจะต้องเปิดทางให้เครื่องยนต์ 2 จังหวะแบบใหม่ ระบบลูกสูบพุ่งอัดกัน (OPPOSED PISTON ENGINE) ซึ่งใช้ เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสังเคราะห์ (SYNTHETIC FUEL) ในการเผาไหม้   ก่อนจะไปกันต่อ ต้องขอบอกว่าเครื่องยนต์แบบนี้จะมีหน้าตาแตกต่างไปจากเครื่องยนต์ของพาหนะที่เราคุ้นเคยอย่างสิ้นเชิง แต่เราสามารถพบกับเครื่องยนต์แบบนี้ในพาหนะที่ต้องการเครื่องยนต์ประสิทธิภาพสูง ตั้งแต่เมื่อครั้งอดีต อาทิ รถถัง เครื่องบิน และเรือดำน้ำ เนื่องจากเครื่องยนต์ 2 จังหวะ จะมีประสิทธิภาพในการให้พลังงานสูงกว่าเครื่องยนต์ 4 จังหวะ   เครื่องยนต์ในรูปแบบนี้ ในอดีตมักจะจับคู่กับ “เชื้อเพลิงดีเซล” ซึ่งแน่นอนว่าเป็นดีเซลแบบ 2 จังหวะ ซึ่งเราไม่คุ้นเคย ถึงแม้จะจินตนาการว่า OPPOSED PISTON หมายถึง ลูกสูบอยู่ตรงกันข้ามกัน เครื่องยนต์น่าจะมี หน้าตาเหมือนกับเครื่องยนต์บอกเซอร์ ที่ใช้ ในรถยนต์ ซูบารุ และโพร์เช แต่มันมีความหลากหลายในรูปทรงมากกว่านั้น   แบบพื้นฐานที่สุด จะเป็นแบบสูบนอนดังภาพประกอบ ที่เราจะเห็นว่าใน 1 กระบอกสูบ จะมีลูกสูบ 2 ลูก เคลื่อนที่ในลักษณะพุ่งเข้าหากัน ซึ่งในการออกแบบ ไม่จำเป็นต้องมี “ลิ้นไอดี” และ “ลิ้นไอเสีย” แต่อย่างใด เพราะเครื่องยนต์จะสามารถดูดและคายได้ด้วยตัวเอง ในสไตล์เครื่องยนต์ 2 จังหวะ     ส่วนแบบที่แปลกออกไป คือ แบบ 6 สูบ และ 8 สูบ ที่จัดเรียงลูกสูบเป็นรูปสามเหลี่ยม ซึ่งจะเห็นได้ในเครื่องยนต์ของ เนเพียร์ เดลทิค (NAPIER DELTIC) และสี่เหลี่ยมแบบของเครื่องยนต์อากาศยาน จูโม 223 (JUMO 223) ของกองทัพนาซีเยอรมนี ในยุคสงครามโลก ครั้งที่ 2 ที่มี 4 ข้อเหวี่ยง และมีลูกสูบมากถึง 24 สูบ ให้พละกำลัง 2,500 แรงม้า   จากการวัดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ 2 จังหวะ แบบลูกสูบพุ่งเข้าหากันนี้ พบว่ามีประสิทธิภาพ (ENGINE EFFICIENCY) ในการเปลี่ยนเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานได้มากถึง 50 % ซึ่งถือว่าสูงมาก เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน ที่ทำได้ราว 20 % เท่านั้น และหากจะดูเรื่องความซับซ้อนของระบบแล้ว มันก็ไม่ได้แย่นัก   การทำงานที่เรียกว่า 2 จังหวะ นั่นคือ เมื่อลูกสูบทั้ง 2 ด้านวิ่งเข้าหากันตรงกลางของห้องเผาไหม้ มันจะเกิดการ “อัดเชื้อเพลิงและอากาศ” พร้อมกับ “จุดระเบิด” อย่างต่อเนื่อง พอลูกสูบเคลื่อนออกจากกันก็ “คายไอเสียออก” ทำงานจบในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงเพียงรอบเดียว ในขณะที่เครื่องยนต์ 4 จังหวะ กว่าขั้นตอน “ดูด-อัด-ระเบิด-คาย” จะเกิดขึ้นครบ ข้อเหวี่ยงต้องหมุน 2 รอบ   ด้วยการรื้อฟื้นแนวคิด เครื่องยนต์แบบ 2 จังหวะ ที่ใช้กับเชื้อเพลิงสังเคราะห์นี้ได้รับการตอบรับเป็นอย่างดี ไม่เพียงการแข่งรถสูตรหนึ่ง แต่รวมไปถึงการแข่งขันจักรยานยนต์ โมโท จีพี เพราะนอกจากจะเป็นพลังงานสะอาด ยังมีอีกสิ่งที่เข้ามาทดแทนสิ่งที่ขาดหายไป ในการแข่งขัน โมโท จีพี ตั้งแต่ต้นยุค 2000 คือ “เสียงเครื่องยนต์” ที่เกรี้ยวกราด   การตัดสิทธิ์ไม่ให้เครื่องยนต์ 2 จังหวะ เข้าร่วมการแข่งขัน โดยเหลือไว้เฉพาะเครื่องยนต์ 4 จังหวะ ด้วยเหตุผลด้านมลภาวะ ทำให้เราไม่ได้เห็นรถ 2 จังหวะ ที่ร้อนแรงจัดจ้านในสนามมานานเกือบ 20 ปี (ในกติกายุคก่อน เครื่องยนต์ 2 จังหวะจะต้องมีความจุกระบอกสูบน้อยกว่าเครื่องยนต์ 4 จังหวะ 50 % เพื่อให้เกิดความเสมอภาค) สำหรับฝั่งของรถแข่งสูตรหนึ่ง ก็หวังว่าเสียงที่เกรี้ยวกราดจากรอบเครื่องยนต์จัดจ้าน จะช่วยชดเชยบรรยากาศการชมการแข่งขันในยุคของรถไฮบริดที่ (เงียบเชียบเรียบร้อยได้ เครื่องยนต์ที่จุดระเบิดทุกรอบหมุน ย่อมมีซุ่มเสียงเร้าใจกว่าเครื่องยนต์ที่หมุน 2 รอบ จุดระเบิด 1 ครั้งแน่นอน)   จากที่คิดว่าจะต้องเปลี่ยนไปสู่ยุคมอเตอร์ไฟฟ้าเต็มตัวแล้ว แต่ไปๆ มาๆ กลับยังพอเหลือที่ยืนให้เครื่องยนต์กลไกที่เรารัก แถมมีมลภาวะต่ำเสียด้วย นับถือมันสมองของวิศวกร และนักวิทยาศาสตร์ของวงการรถแข่งจริงๆ ส่วนประสบความสำเร็จเพียงใด อดใจรออีก 5 ปี จะได้เห็นกัน