เรียบเรียงโดย Joh Burut

เร็วๆ นี้ ถ้าท่านผู้อ่านท่านใดที่ชื่นชอบศึกษาเกี่ยวกับ เทคโนโลยีเครื่องยนต์ ก็คงจะเคยได้ยินคำว่า Water-cooled Exhaust Manifold (วอเตอร์-คูล เอ็กซอสท์ มานิโฟลด์) ซึ่งได้กลายมาเป็นหนึ่งในกลยุทธ์ที่เหล่าผู้ผลิตรถยนต์ ใช้เพื่อต่อลมหายใจให้กับเครื่องยนต์สันดาปอีก เฮือก หนึ่ง

ขณะนี้ เทคโนโลยีที่ว่านี้ ได้ถูกนำมาใช้อย่างจริงจังกับรถยนต์ส่วนบุคคลเป็นที่เรียบร้อย ไม่ว่าจะเป็นค่ายรถยนต์จากแดนญี่ปุ่นอย่าง Honda รวมไปถึงสายยุโรปอย่าง Volkswagen ก็ได้ตัดสินใจที่จะนำเอาเทคนิคนี้มาใช้โดยพร้อมเพรียง

เครื่องยนต์ 1.8-ลิตร เทอร์โบ ของ Volkswagen

มาพร้อมกับเทคโนโลยี เฮดเดอร์-แช่-น้ำ

ถ้ามองจากภายนอกนั้น เครื่องยนต์ที่มากับเทคโนโลยี เฮดเดอร์-แช่-น้ำ จะมีเฮดเดอร์ที่ สั้นมากๆ เนื่องจากว่าความยาวของเฮดเดอร์ส่วนใหญ่นั้น ถูกฝังไว้ในฝาสูบ และได้มีการนำน้ำหล่อเย็นมาไหลวน เพื่อช่วยแลกเปลี่ยนความร้อน แต่คำถามก็คือว่า...การนำเอาเฮดเดอร์ที่โคตรจะร้อน แช่ลงในน้ำหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าเกือบ 10-เท่าตัว มันจะมีผลส่งผลดีอย่างไร เครื่องยนต์จะร้อนขึ้น เฮดเดอร์จะเย็นลง หรือมันจะแมว จะนก ยังไง

เครื่องยนต์ 2.0-ลิตร เทอร์โบ ของ Honda ประจำการใน Honda Civic Type R

ก็ใช้เทคโนโลยี เฮดเดอร์-แช่-น้ำ

และวันนี้ เราก็จะไปศึกษาถึงหลักการทำงาน รวมไปถึงข้อได้เปรียบของการเอา เฮดเดอร์-แช่-น้ำ จะลึกซึ้งขนาดไหน ไปติดตามกันได้เลยครับ รับรองว่ามันส์แน่นอน!

ข้อดีประการที่ 1 : อัตราการสึกหรอของเครื่องยนต์ลดลง

เราต้องเข้าใจก่อนว่า อัตราการสึกหรอมากที่สุดนั้น เกิดขึ้นในขณะที่เรากำลังสตาร์ทเครื่องยนต์ใหม่ หรือพูดง่ายๆ ก็คือ ช่วงที่เครื่องยนต์เย็นนั่นเองครับ ในช่วงที่เริ่มสตาร์ทเครื่องยนต์นั้น น้ำมันเครื่องยนต์ซึ่งมีหน้าที่หล่อลื่นชิ้นส่วนภายใน ยังไม่สามารถไหลวนไปยังชิ้นส่วนต่างๆ ได้อย่างครบถ้วน ทำให้ชิ้นส่วนภายในเกิดการเสียดสีกันโดยตรง เป็นผลให้เครื่องยนต์เกิดการสึกหรอมากที่สุด

กราฟเปรียบเทียบ อัตราการสึกหรอของเครื่องยนต์และอุณหภูมิน้ำหล่อเย็น

สำหรับเทคโนโลยี เฮดเดอร์-แช่-น้ำ เนื่องจากว่าน้ำหล่อเย็นได้สัมผัสกับเฮดเดอร์โดยตรง ไม่ต้องบอกก็รู้ครับว่า อุณหภูมิของน้ำมันจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เครื่องยนต์เข้าใกล้อุณหภูมิทำงานได้เร็วขึ้น (ลดเวลาเครื่องเย็น) เมื่อเครื่องยนต์สามารถวอร์ม-อัพ ได้เร็วขึ้น จะส่งผลน้ำมันเครื่องมีความขี้เกียจลดลง สามารถเข้าสู่กระบวนการหล่อลื่นได้เร็วขึ้น เป็นผลให้ความเสียหายขณะสตาร์ทเครื่องยนต์ใหม่ๆ มีค่าลดลงนั่นเองครับ

น้ำร้อนขึ้น ไอเสียเย็นลง

ข้อดีประการที่ 2 : ลดอุณหภูมิของไอเสีย ก่อนเข้าเทอร์ไบน์

และนี่ก็คือข้อได้เปรียบที่เด่นชัดที่สุดสำหรับเทคโนโลยีนี้ เนื่องจากว่าน้ำที่ไหลวนอยู่รอบเฮดเดอร์นั้น จะช่วยทำให้อุณหภูมิของไอเสียลดลง เป็นผลให้ ความเค้นทางความร้อน (Thermal Stress) ที่เกิดขึ้นกับโข่งหลังมีค่าลดลง ช่วยยืดอายุการใช้งานของเทอร์โบให้ใช้ได้นานขึ้นนั่นเองครับ (สำหรับขาซิ่งแล้วล่ะก็ ถ้าไอเสียเย็นลงขนาดนี้ ก็สามารถดันบูสต์ขึ้นได้อีกพอตัวเลยครับ)

นอกจากนั้นแล้ว การที่ไอเสียมีเย็นลงนั้น ยังเป็นมิตรกับ แคตตาไลติคส์ คอนเวิร์ตเตอร์ (Catalytic Converter) อุปกรณ์กรองมลพิษสำหรับเครื่องยนต์เบนซิน โดยปกติแล้ว แคต จะเป็นอุปกรณ์ที่ไม่ค่อยชอบความร้อนสักเท่าไหร่... ถ้าหากว่าไอเสียมันร้อนเกิน อาจจะเกิดอาการแคตละลายได้เลยทีเดียว ซึ่งจะส่งผลให้แคตเกิดการอุดตัน และบั่นทอนสมรรถนะของเครื่องยนต์อย่างเลี่ยงไม่ได้

แต่สำหรับ เครื่องยนต์ที่มีระบบ เฮดเดอร์-แช่-น้ำ จะมีไอเสียที่เย็นกว่า ซึ่งถือเป็นการ ถนอม แคตตาไลติคส์อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อดีประการที่ 3 : ลดอัตราสิ้นเปลืองน้ำมัน

ข้อได้เปรียบข้อนี้ ค่อนข้างจะซับซ้อน-ซ่อนเงื่อนสักกะหน่อย เริ่มแรกเลยเราคงต้องเท้าความถึงการทำงานของเครื่องยนต์สมัยใหม่กันสักนิด เครื่องยนต์ในปัจจุบันนั้น จะมาพร้อมกับอุปกรณ์คัดกรองมิลพิษไอเสียที่เรียกว่า แคตตาไลติคส์ คอนเวิร์ตเตอร์ ซึ่งโดยปกติแล้ว เจ้าแมวตัวนี้ มันจะไม่ค่อยถูกกับความร้อน ถ้าหากว่าไอเสียมีอุณหภูมิสูงมากเกิน เครื่องยนต์จะสั่งจ่ายน้ำมันให้มากขึ้น หรือที่เรียกว่า ส่วนผสมหนา (Rich Mixture) เพื่อระบายความร้อนให้กับ แคต ป้องกันไม่ให้มันลาโลกก่อนวันอันควรนั่นเองครับ

และเนื่องจากว่า เทคโนโลยี เฮดเดอร์-แช่-น้ำ ทำให้ไอเสียมีอุณหภูมิที่เย็นลง เพราะฉะนั้นแล้ว เครื่องยนต์ก็ไม่จำเป็นต้อง ฉีดน้ำมันเพิ่ม เพื่อรักษาอุณหภูมิของ แคต อีกต่อไป... ด้วยเหตุนี้ จึงทำให้อัตราการบริโภคน้ำมันลดลงโดยปริยาย และทาง Volkswagen ก็ได้ออกมาอ้างว่า เทคโนโลยี เฮดเดอร์-แช่-น้ำ นี้ ทำให้เครื่องยนต์ประหยัดน้ำมันเพิ่มขึ้นถึง 20% ขณะขับขี่บนถนนไฮเวย์!!

ข้อดีประการที่ 4 : ลดเวลาและต้นทุนการผลิต

ประโยชน์ข้อนี้ ตกไปที่ผู้ผลิตแบบเต็มๆ เนื่องจากว่าเฮดเดอร์แบบแช่น้ำนั้น มีขนาดที่กะทัดรัด ทำให้สามารถลดเวลาการผลิต รวมไปถึงลดปริมาณของวัสดุที่ต้องนำมาขึ้นรูป ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตลดลงนั่นเองครับ

และนี่ก็คือข้อได้เปรียบทั้งหมดของเทรนด์ใหม่ล่าสุดของเครื่องยนต์เทอร์โบ นั่นก็คือ Water-cooled Exhaust Manifold หรือเรียกง่ายๆ ว่า เฮดเดอร์-แช่-น้ำ นั่นเองครับ หวังว่าท่านผู้อ่านจะสนุกกับบทความ และสามารถนำความรู้ที่ได้ไปประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด

อย่าลืมติดตาม ข่าวสารยานยนต์หรือ บทความเจาะลึกเทคโนโลยีแบบถึงพริกถึงขิงได้ที่ แฟนเพจ Joh's Autolifeได้โดยตรงเลยครับผม

เรียบเรียงโดยJoh Burut