ทำอย่างไรให้เครื่องยนต์มีอัตราส่วนการอัดสูง โดยปราศจากอาการน็อค
อาการเครื่องยนต์น็อคมักจะเกิดเมื่อมีการชิงจุดระเบิดก่อนที่หัวเทียนจะจุดระเบิดให้เกิดประกายไฟ เพราะอุณหภูมิและแรงดันในกระบอกสูบสูงเกินไป อาการนี้สามารถแก้ได้โดยลดปริมาณและแรงดันของก๊าซที่ค้างในกระบอกสูบในห้องเผาไหม้ มาสด้าจึงพัฒนาท่อระบายไอเสียที่ยาวขึ้นพิเศษแบบ 4-2-1 เป็นการป้องกันไม่ให้ก๊าซไอเสีย (ซึ่งมีอุณหภูมิสูงมาก) ที่เพิ่งออกจากกระบอกสูบไหลย้อนกลับเข้าไปในห้องเผาไหม้ได้อีก จึงช่วยให้อุณหภูมิขณะอัดอากาศไม่สูงจนเกินไป เท่ากับช่วยลดอาการน็อค
ช่วงเวลาการเผาไหม้ก็ถูกลดลงด้วยการเผาไหม้ที่รวดเร็วขึ้น ทำให้ส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงที่ยังไม่เผาไหม้สัมผัสกับอุณหภูมิสูงในเวลาที่สั้นลงกว่าเดิมเพื่อให้การเผาไหม้ตามปกติเกิดขึ้นก่อนเกิดอาการน็อค ดังนั้นเครื่องยนต์ใหม่จะใช้ลูกสูบพิเศษที่มีโพรงอยู่ด้านบนเพื่อเพิ่มพื้นที่ให้เปลวไฟที่เกิดขึ้นในช่วงต้นของการเผาไหม้กระจายออกไปโดยปราศจากสิ่งกีดขวาง และใช้หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงแบบมีจำนวนรูฉีดที่มากกว่าเก่ามาช่วยเพิ่มความแม่นยำและเพิ่มคุณภาพการสเปรย์ของเชื้อเพลิง เมื่อทำงานร่วมกันกับท่อระบายไอเสียแบบ 4-2-1 นวัตกรรมนี้ส่งผลให้เพิ่มแรงบิดได้ 15% มากกว่าเครื่องยนต์มาสด้า MZR ขนาดความจุ 2.0 ลิตร ในปัจจุบัน ผู้ขับขี่ในปัจจุบันจะรักสกายแอคทีฟ-จีที่มีแรงบิดสูงตลอดช่วงการทำงานของรอบเครื่องยนต์ และยิ่งกว่านั้นยังประหยัดเชื้อเพลิงได้ถึง 15%
อาการเครื่องยนต์น็อคมักจะเกิดเมื่อมีการชิงจุดระเบิดก่อนที่หัวเทียนจะจุดระเบิดให้เกิดประกายไฟ เพราะอุณหภูมิและแรงดันในกระบอกสูบสูงเกินไป อาการนี้สามารถแก้ได้โดยลดปริมาณและแรงดันของก๊าซที่ค้างในกระบอกสูบในห้องเผาไหม้ มาสด้าจึงพัฒนาท่อระบายไอเสียที่ยาวขึ้นพิเศษแบบ 4-2-1 เป็นการป้องกันไม่ให้ก๊าซไอเสีย (ซึ่งมีอุณหภูมิสูงมาก) ที่เพิ่งออกจากกระบอกสูบไหลย้อนกลับเข้าไปในห้องเผาไหม้ได้อีก จึงช่วยให้อุณหภูมิขณะอัดอากาศไม่สูงจนเกินไป เท่ากับช่วยลดอาการน็อค
ช่วงเวลาการเผาไหม้ก็ถูกลดลงด้วยการเผาไหม้ที่รวดเร็วขึ้น ทำให้ส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงที่ยังไม่เผาไหม้สัมผัสกับอุณหภูมิสูงในเวลาที่สั้นลงกว่าเดิมเพื่อให้การเผาไหม้ตามปกติเกิดขึ้นก่อนเกิดอาการน็อค ดังนั้นเครื่องยนต์ใหม่จะใช้ลูกสูบพิเศษที่มีโพรงอยู่ด้านบนเพื่อเพิ่มพื้นที่ให้เปลวไฟที่เกิดขึ้นในช่วงต้นของการเผาไหม้กระจายออกไปโดยปราศจากสิ่งกีดขวาง และใช้หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงแบบมีจำนวนรูฉีดที่มากกว่าเก่ามาช่วยเพิ่มความแม่นยำและเพิ่มคุณภาพการสเปรย์ของเชื้อเพลิง เมื่อทำงานร่วมกันกับท่อระบายไอเสียแบบ 4-2-1 นวัตกรรมนี้ส่งผลให้เพิ่มแรงบิดได้ 15% มากกว่าเครื่องยนต์มาสด้า MZR ขนาดความจุ 2.0 ลิตร ในปัจจุบัน ผู้ขับขี่ในปัจจุบันจะรักสกายแอคทีฟ-จีที่มีแรงบิดสูงตลอดช่วงการทำงานของรอบเครื่องยนต์ และยิ่งกว่านั้นยังประหยัดเชื้อเพลิงได้ถึง 15%
การลดการสูญเสียจากการปั๊ม
การที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้นั้น ข้อแรกต้องลดการสูญเสียจากการปั๊ม (Pumping Loss) หรือจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นเพื่ออัดอากาศในช่วง ในจังหวะดูดอากาศเข้า ที่เรียกเป็นภาษาทางเครื่องยนต์ว่าจังหวะดูด คือเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงเพื่อดูดอากาศหรือไอดีเข้าไป โดยทั่วไปแล้วปริมาณของอากาศที่เข้าสู่กระบอกสูบถูกควบคุมด้วยลิ้นปีกผีเสื้อที่ติดตั้งอยู่ก่อนถึงท่อไอดี โดยทั่วไปแล้ว ที่ภาระเครื่องยนต์ต่ำ เครื่องยนต์จะต้องการอากาศในปริมาณน้อย และเมื่อลิ้นปีกผีเสื้อปิดเกือบสนิท ความดันในท่อไอดีและกระบอกสูบจะต่ำกว่าความดันบรรยากาศภายนอก เป็นผลให้ลูกสูบต้องเอาชนะสภาวะสุญญากาศ ซึ่งนี่คือการสูญเสียจากการปั๊มและแน่นอนว่าเป็นผลกระทบเชิงลบกับประสิทธิภาพของเครื่องยนต์
มาสด้าพยายามลดการสูญเสียจากการปั๊มโดยแก้ไขจังหวะการเปิด-ปิดวาล์วไอดีและวาล์วไอเสียให้เป็นลำดับขั้น (Sequential Valve Timing หรือ S-VT) โดยเปลี่ยนจังหวะการเปิดและปิดวาล์ว ทำให้ปริมาณอากาศที่ไหลเข้าห้องเผาไหม้ถูกควบคุมด้วยวาล์วแทนที่จะเป็นลิ้นปีกผีเสื้อแบบเก่า ในระหว่างจังหวะดูดขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลง ลิ้นปีกผีเสื้อและวาล์วไอดีจะถูกสั่งงานให้เปิดกว้างที่สุด โดยปกติจังหวะดูดจะสิ้นสุดเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงถึงศูนย์ตายล่าง แต่ถ้าวาล์วไอดีปิด ณ ตอนนี้ จะทำให้มีอากาศในกระบอกสูบมากเกินไป ดังนั้น เพื่อกำจัดอากาศส่วนเกินออก S-VT จะสั่งให้วาล์วไอดียังคงเปิดอยู่เมื่อลูกสูบเริ่มที่จะเลื่อนขึ้นเข้าสู่จังหวะอัด และจะปิดเมื่ออากาศส่วนเกินได้ถูกดันออกไปแล้ว วิธีการนี้เป็นการใช้ S-VT ช่วยลดการสูญเสียจากการปั๊ม และช่วยให้กระบวนการเผาไหม้โดยรวมทั้งหมดมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น
โดยปกติแล้ว การไหลกลับของอากาศจะทำให้การเผาไหม้ไม่เสถียร เนื่องจากวาล์วไอดียังเปิดอยู่แม้เมื่อจังหวะอัดเริ่มแล้ว ภาวะนี้จะทำให้ความดันภายในกระบอกสูบลดลงและทำให้ยากในการเผาไหม้ส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิง แต่เรื่องนี้ไม่ได้เป็นปัญหาสำหรับเครื่องยนต์สกายแอคทีฟเบนซิน เพราะมีอัตราส่วนการอัดที่สูงถึง 14.0:1 อัตราส่วนการอัดที่สูง ระดับนี้จะช่วยเพิ่มอุณหภูมิและความดันในห้องเผาไหม้ ดังนั้น กระบวนการเผาไหม้จะยังคงเสถียรขณะที่การสูญเสียจากการปั๊มก็ลดลง ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องยนต์จะได้ประสิทธิภาพเชื้อเพลิงสูงขึ้น
การลดน้ำหนักเครื่องยนต์ และลดความเสียดทานภายในเครื่อง
แน่นอนว่าการตอบสนองของรถจะดีขึ้นหากชิ้นส่วนที่อยู่บนรถลดขนาดและน้ำหนักลง ดังนั้น เทคโนโลยีใหม่ที่พัฒนาเครื่องยนต์ให้ทำงานได้สมบูรณ์แบบจะมุ่งไปที่แนวทางของการออกแบบน้ำหนักรถให้รถมีน้ำหนักเบาขึ้น การที่น้ำหนักลูกสูบเบาขึ้น 20% ก้านสูบเบาขึ้น 15% และความเสียดทานภายในเครื่องยนต์ลดลง 30% (เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ MZR ขนาดความจุ 2.0 ลิตรในปัจจุบัน) ทำให้ต้นกำลังสกายแอคทีฟ-จีใหม่มีความคล่องตัว เร่งขึ้นเร็ว ปรับตัวได้รวดเร็วกว่าเมื่อภาระของเครื่องยนต์เปลี่ยน และเครื่องยนต์ยังใช้พลังงานน้อยลงอีกด้วย ส่งที่น่าทึ่งคือ มาสด้ายังคงรักษาอารมณ์การขับขี่แบบสปอร์ตของรถมาสด้าเอาไว้ได้ ขณะที่สามารถประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงลงได้ถึง 15% เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ในปัจจุบัน
ที่มา: mazda.co.th
ผู้ติดตามบล็อก : 1 คน [
