รู้ลึกเรื่อง "เครื่องยนต์"

เวลาที่เราคุยถึงเรื่องเครื่องยนต์ยังรับรู้ได้ว่า มีผู้ใช้รถจำนวนไม่น้อย ที่สับสนกับการเรียก หรือแบ่งประเภทเครื่องยนต์แต่ละแบบ มีชื่อเรียกที่ถูกต้องว่าอย่างไร ? แล้วทำไมถึงมีชื่อเรียกเช่นนั้น โดยเฉพาะเครื่องยนต์ที่มีลักษณะการวางตำแหน่งของลูกสูบคล้ายๆ กัน ฉบับนี้เลยขอถือโอกาสแนะนำการเรียกชื่อเครื่องยนต์แต่ละแบบที่ถูกต้อง และแต่ละแบบมีข้อดี ข้อเสีย อย่างไรบ้าง ? เครื่องยนต์แบบแถวเรียง เครื่องยนต์แบบแถวเรียง (INLINE ENGINE) เป็นเครื่องยนต์ที่เราคุ้นเคยกันมากที่สุด ชื่อก็บอกอยู่แล้วว่าเป็นเครื่องยนต์แบบแถวเรียง นั่นก็หมายความว่า จำนวนลูกสูบที่มีไม่ว่าจะ 4, 5 หรือ 6 สูบ มันจะเรียงเป็นแนวเดียวกัน เลยได้ชื่อว่าเครื่องยนต์แบบแถวเรียง ส่วนคำต่อท้ายที่ว่า วางขวางกับวางตามยาว มีความหมายดังนี้ เครื่องยนต์วางขวาง คือ แนวลูกสูบของเครื่องยนต์จะวางไปตามความกว้างของตัวรถ เหมือนรถขับเคลื่อนล้อหน้าทั่วไป ส่วนเครื่องยนต์วางตามยาวนั้น แนวลูกสูบจะวางไปตามความยาวตัวรถ เห็นชัดๆ ก็ในรถกระบะที่เราใช้กันอยู่ ในรถเก๋งบางรุ่นเครื่องยนต์วางตามยาว แต่ขับเคลื่อนล้อหน้าก็มี ข้อดีของเครื่องยนต์ประเภทนี้ คือ มีต้นทุนต่ำ และออกแบบการติดตั้งอุปกรณ์ร่วมชิ้นอื่นๆ ได้ง่าย มีโครงสร้างไม่ซับซ้อน ง่ายต่อการดูแลรักษา ข้อเสีย คือ เรื่องของความนุ่มนวลในการทำงาน ในเครื่องยนต์แบบแถวเรียง 4 หรือ 5 สูบ จะมีความนุ่มนวลในการทำงานน้อยกว่าแบบแถวเรียง 6 สูบ หรือเครื่องยนต์แบบรูปตัววี เครื่องยนต์แบบสูบวี เครื่องยนต์แบบสูบวี (V-TYPE ENGINE) เป็นเครื่องยนต์ที่มีการแบ่งเป็นสองแถว (BANK) ฝาสูบแยกอิสระฝั่งใครฝั่งมัน ข้อดีของเครื่องยนต์แบบบลอควี คือ ในจำนวน 6 หรือ 8 สูบ จะสั้นกว่าเครื่องแบบแถวเรียง ทำให้การทำงานของเครื่องยนต์มีความนุ่มนวล ราบเรียบมากกว่า สามารถวางในห้องเครื่องยนต์ได้ง่ายกว่า ส่งผลให้การออกแบบตัวรถทำได้อย่างอิสระ ส่วนใหญ่จะวางทำมุม 60 และ 90 องศาเป็นหลัก แต่ไม่ใช่หลักเกณฑ์ที่ยึดตายตัว ขึ้นอยู่กับการออกแบบของวิศวกรแต่ละค่าย แม้ว่าเครื่องยนต์จะแบ่งเป็น 2 แถว แต่ยังใช้ข้อเหวี่ยงเดียวกัน ข้อดีอีกอย่างของเครื่องยนต์ลักษณะนี้ คือ ทำให้เครื่องยนต์มีแรงบิดสูงในรอบที่ต่ำกว่า แต่ผู้ผลิตในแถบอเมริกา จะนิยมการออกแบบให้ลูกสูบอยู่ตรงข้ามกัน ให้ก้านสูบใช้ข้อเหวี่ยงร่วมกันหมายถึง ปลายก้านสูบจะยึดบนข้อเหวี่ยงช่องเดียวกัน ส่วนฝั่งยุโรปและญี่ปุ่น นิยมใช้ข้อเหวี่ยงที่แยกกัน แม้จะวางคู่กันก็ตาม ซึ่งมีเกจิอาจารย์หลายท่านให้ความเห็นว่า แถบอเมริกานั้นเป็นเครื่องแบบบลอควีแท้ๆ ส่วนฝั่งที่ปลายข้อเหวี่ยงแยกกันเรียกว่า เครื่องวีเทียม แต่ข้อให้ผู้อ่านเข้าใจว่า เครื่องยนต์บลอควี คือ การแบ่งเสื้อสูบออกเป็น 2 แถว ส่วนข้อเหวี่ยงจะจับอย่างไร ? มันขึ้นอยู่กับวิศวกร ไม่ว่าจะแบบไหนก็เรียกว่า เครื่องแบบบลอควีเหมือนกัน ในบางค่ายทำเครื่องยนต์บลอควี แต่มี 5 สูบก็มี เช่น ค่าย โฟล์คสวาเกน ซึ่งการมองในเชิงวิศวกรรมจะเห็นว่ามันไม่ค่อยสมดุล เพราะฝั่งหนึ่งมี 3 สูบ ฝั่งหนึ่งมี 2 สูบ ซึ่งทำให้ทีมวิศวกรต้องออกแบบชุดเพลาสมดุลเพิ่มเข้ามา ทำให้กลายเป็นการเพิ่มชิ้นส่วนโดยไม่จำเป็น เครื่องยนต์แบบบลอควีนั้น สามารถออกแบบให้มีความจุมากๆ เช่น 5,000-6,000 ซีซี ที่มีจำนวนกระบอกสูบตั้งแต่ 8, 10 หรือ 12 สูบได้ โดยใช้ห้องเครื่องยนต์ที่ใกล้เคียงกับการใช้เครื่องยนต์แบบแถวเรียง 6 สูบ เพียงแต่ต้องการความกว้างด้านบนเพิ่มอีกเล็กน้อย เช่น รถจากค่าย เมร์เซเดส-เบนซ์ หรือ บีเอมดับเบิลยู ในรถรุ่นเดียวกัน สามารถวางเครื่องยนต์แบบแถวเรียง 6 สูบ และวี 6 หรือใหญ่ขนาดวี 8 สูบได้สบายๆ ข้อเสียของเครื่องยนต์แบบนี้ก็มีในเรื่องของชิ้นส่วน และความแข็งแรงที่ต้องมีสูงกว่า ส่งผลโดยตรงในเรื่องของต้นทุนการผลิตสูงขึ้น เครื่องยนต์แบบสูบนอน BOXER/HORIZONTALLY OPPOSED ENGINES เป็นเครื่องยนต์ที่เราเรียกติดปากว่า เครื่องยนต์แบบสูบนอน ข้อดีประการแรกของเครื่องยนต์แบบนี้ คือ เป็นเครื่องยนต์ที่วางในแนวระนาบ หรือวางทำมุมแบบ 180 องศา ทำให้เครื่องยนต์มีจุดศูนย์ถ่วงต่ำมากๆ เราจะเห็นเครื่องยนต์ลักษณะนี้ในรถสมรรถนะสูง แต่ก็มีข้อยกเว้นในรถ โฟล์คสวาเกน ซึ่งเป็นรถราคาประหยัด ในที่นี้เราจะคุยถึงรถค่าย โพร์เช และซูบารุ ซึ่งทั้ง 2 ค่ายเป็นรถที่มีสมรรถนะสูง การวางตำแหน่งเครื่องยนต์ลักษณะนี้ ทำให้สามารถออกแบบตัวรถที่มีความลู่ลมได้มาก ซึ่งการออกแบบลักษณะนี้ เป็นเรื่องได้เปรียบสำหรับรถระดับซูเพอร์คาร์ แต่ข้อเสีย คือ เรื่องของความนุ่มนวลในการทำงานจะต่ำกว่าเครื่องยนต์แบบอื่นๆ ขณะเครื่องยนต์ทำงานจะรับรู้ถึงอาการเขย่าของเครื่องยนต์ได้อย่างชัดเจน เสียงของการทำงานที่แปร่งๆ เหมือนเครื่องเดินไม่เรียบ จนหลายคนเปรียบเสียงเครื่องยนต์ชนิดนี้ว่า เหมือนเครื่องคั่วข้าวโพด ถ้านึกภาพไม่ออกลองไปยืนใกล้ๆ เครื่องคั่วข้าวโพดตามโรงหนัง รอฟังเวลาข้าวโพดแตกระรัว เสียงมันคล้ายกับการทำงานของเครื่องยนต์ชนิดนี้มาก เครื่องยนต์สูบเยื้อง เครื่องยนต์แบบสูบเยื้อง (W-TYPE ENGINE) เป็นเครื่องยนต์ที่พัฒนาต่อเนื่องมาจากเครื่องยนต์บลอควี แทนที่จะวางแนวลูกสูบแต่ละฝั่งให้เป็นแนวเดียวกัน แต่กลับวางตำแหน่งสลับเยื้องกันเล็กน้อย ข้อดีก็คือ สามารถลดความยาวของเครื่องยนต์โดยรวมได้มากทีเดียว จะเห็นผลได้ชัดในเครื่องยนต์ขนาดบลอควี 12 สูบ จะมีความยาวมากกว่าเครื่องแบบดับเบิลยู 12 สูบ มากพอสมควร ทำให้สามารถนำเครื่องขนาด 12 สูบไปใส่ในรถขนาดเล็กลงได้ง่ายขึ้น น้ำหนักของเครื่องยนต์ก็ต่ำกว่า ความนุ่มนวลในการทำงาน การตอบสนองก็ดีกว่า อันที่จริงการวางตำแหน่งเครื่องยนต์แบบนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ เพราะเครื่องแบบแถวเรียง 4 สูบที่วางแบบเยื้องนี้มีมานานมากแล้ว แต่ไม่ค่อยได้รับความนิยมสักเท่าไร สุดท้ายก็หายไปจากท้องถนน กลับมาที่เครื่องยนต์แบบ W-TYPE กันต่อ แรกเริ่มเดิมทีนั้น การวางตำแหน่งของเครื่องยนต์แบบนี้ คือใช้พื้นฐานของเครื่องบลอควีมาเป็นต้นแบบ แล้วเพิ่มแนวลูกสูบแถวกลางขึ้นมา กลายเป็นเครื่องยนต์แบบ 3 แถว อย่างเครื่องดับเบิลยู 12 สมัยนั้นก็จะกลายเป็นเครื่องยนต์ที่มีฝาสูบ 3 แถวๆ ละ 4 สูบ ล่าสุดที่ค่าย โฟล์คสวาเกน นำเครื่องยนต์แบบนี้ออกสู่ตลาด การวางตำแหน่งของฝาสูบจะวางเหมือนเครื่องสูบวี แต่เพิ่มความกว้างของฝาสูบให้มากขึ้น เพื่อให้ลูกสูบเยื้องกันเล็กน้อย ทำให้ความยาวรวมสั้นลง ทำไมเครื่องยนต์ลักษณะนี้เพิ่งได้รับแรงกระตุ้นและเพิ่งเป็นที่รู้จัก นั่นก็เพราะว่า สมัยก่อนนั้นเรื่องของโลหะวิทยายังไม่ก้าวหน้าเท่าปัจจุบัน เทคโนโลยีดี แต่เรื่องโลหะวิทยายังล้าหลัง จึงไม่สามารถผลิตในเชิงพาณิชย์ได้ เพราะความทนทานของชิ้นส่วนต่ำมาก เช่นเดียวกับเรื่องของเทอร์โบแปรผัน และเครื่องยนต์คอมมอนเรล เป็นเทคโนโลยีเก่ามากๆ แต่เพิ่งผลิตเป็นเชิงพาณิชย์ได้เมื่อไม่กี่ปีมานี่เอง เครื่องยนต์แบบสูบหมุน เป็นเทคโนโลยีของค่าย มาซดา ที่ใช้ลูกสูบแบบสามเหลี่ยม หรือเรียกว่า โรเตอร์ หน้าตาเหมือนข้าวปั้นแบบสามเหลี่ยมของญี่ปุ่น ข้อดีของเครื่องยนต์ลักษณะนี้ คือ เรื่องของสมรรถนะ ใน 1 โรเตอร์นั้น จะจุดระเบิดได้ถึง 3 ครั้งใน 1 รอบการหมุน ทำให้เป็นเครื่องยนต์ที่มีสมรรถนะสูง รอบจัด โดยปริมาตรความจุต่ำกว่าเครื่องยนต์ทั่วไป ข้อเสียก็คือ เรื่องของความแข็งแรงทนทานของซีลปลายโรเตอร์ ที่ยังมีจุดอ่อนอยู่ แม้ปัจจุบันจะมีความก้าวหน้าไปมาก แต่ยังถือเป็นจุดอ่อนของเครื่องยนต์ลักษณะนี้อยู่ ข้อดีของเครื่องยนต์แบบนี้คล้ายๆ กับเครื่องบอกเซอร์ คือ มีจุดศูนย์ถ่วงต่ำ สามารถออกแบบตัวรถให้มีความเพรียวลมได้สูง มีขนาดและน้ำหนักน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบอื่นๆ