เรียบเรียงโดยJoh Burut

สำหรับคนที่ชอบศึกษาเรื่องเครื่องยนต์กลไก รวมไปถึงคนที่ชื่นชอบเกี่ยวกับเทคโนโลยีรถยนต์ ก็คงจะคุ้นเคยดีกับคำว่า สมรรถนะ (Performance) และ ประสิทธิภาพ (Efficiency) ซึ่งคำศัพท์ทั้ง 2 คำนี้ ดูเผินๆ แล้ว อาจจะมีความหมายที่เหมือนกัน แต่ความจริงนั้น มันกลับแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ...แต่อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ที่ดี จะต้องมีทั้งสมรรถนะที่พอได้ และประสิทธิภาพพอดี จึงจะสามารถเรียกว่าเครื่องยนต์ที่สมบูรณ์แบบได้อย่างเต็มปาก เพราะฉะนั้น การจูนเครื่องยนต์จึงเป็นศิลปะแห่งการสร้างสมดุลระหว่าง สมรรถนะ และ ประสิทธิภาพ นั่นเองครับ

สำหรับใครที่ยังสงสัยในความหมายของคำว่า สมรรถนะ และ ประสิทธิภาพ ผมก็จะขออธิบายง่ายๆ ดังนี้ครับ สำหรับสมรรถนะนั้น เกี่ยวข้องโดยตรงกับแรงม้าและอัตราเร่ง ส่วนคำว่าประสิทธิภาพนั้น เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและมลพิษจากไอเสียครับ ยกตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ของรถแข่ง จะมีสมรรถนะสูง (เร่งได้เร็ว) แต่มีประสิทธิภาพต่ำ (เปลืองน้ำมัน) ในทางตรงกันข้าม เครื่องยนต์ของรถยนต์อีโคคาร์นั้น จะมีประสิทธิภาพที่สูงกว่า (ประหยัดน้ำมันและมลพิษน้อย) แต่จะมีสมรรถนะที่ต่ำกว่า (ไม่แรง-เร่งไม่ขึ้น)

เครื่องยนต์แปรผันกำลังอัด+เทอร์โบ ของ INFINITI

ในปัจจุบันนี้ เครื่องยนต์โดยทั่วไปจะถูกเซ็ทอัพมาให้อยู่ในโซนกึ่งกลางระหว่าง ประสิทธิภาพและสมรรถนะ เรียกได้ว่าจะแรงก็แรงไม่สุด จะประหยัดน้ำมันก็ยังทำได้ไม่สมบูรณ์แบบ เพราะเหตุนี้เครื่องยนต์ที่เราใช้ๆ กันอยู่ในปัจจุบันนี้ จึงจัดได้ว่าเป็น ทางสายกลาง ของเครื่องยนต์สันดาป

แต่ก็มีรถยนต์บางรุ่นที่หันหน้าหนีให้กับทางสายกลาง และเดินหน้าเข้าสู่ทางสุดโต่งอย่างเต็มตัว อย่างเช่น รถยนต์ซุปเปอร์คาร์ เป็นต้น รถยนต์พวกนี้ ถูกสร้างขึ้นมาโดยมีวัตถุประสงค์เพียงแค่คำว่า สมรรถนะ อย่างเบ็ดเสร็จ ในแง่ของประสิทธิภาพการประหยัดน้ำมันน่ะเหรอ ไม่ต้องบอกก็รู้ว่า แพ้อีโคคาร์เครื่องพันสองอย่างราบคาบ...

เพราะฉะนั้น คำว่า ประสิทธิภาพ และ สมรรถนะ จึงเป็นอะไรที่ค่อนข้างปริปักษ์และอยู่ด้วยกันได้ยาก เหมือนธรรมะกับอธรรม...อะไรธรรมนองนั้นมั้ง ซึ่งนี่ก็คือกฎแห่งดุลยภาพของเครื่องยนต์ ...ที่ไม่มีใครสามารถ แหก ได้...จนกระทั่งมาถึง วันนี้!

และในวันนี้ ผมก็จะพาไปรู้จักกับเทคโนโลยีเครื่องยนต์เบนซิน รุ่นใหม่แกะกล่องจากค่าย INFINITI (อินฟินิตี) นั่นก็คือเครื่องยนต์ VC-T (Variable Compression Ratio Turbocharged) หรือแปลเป็นไทยได้ว่า เครื่องยนต์แปรผันกำลังอัด และพ่วงด้วยระบบอัดอากาศประเภทเทอร์โบชาร์จเจอร์ ซึ่งเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดนี้ ได้ทำลายกฎแห่งความสมดุลไปโดยปริยาย นั่นก็เพราะว่า เครื่องยนต์ VC-T สามารถนำเอาคำว่าประสิทธิภาพและสมรรถนะ ให้มาอยู่ร่วมกันในเครื่องยนต์เครื่องเดียวได้อย่างสมัครสมานสามัคคี นอกจากนั้น มันยังสามารถผลัดกันทำหน้าที่ได้อย่างสัมพันธ์และสอดคล้อง

บทความแนะนำ หลักการทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า อัตราส่วนกำลังอัด (Compression Ratio) คือตัวแปรหลักที่แสดงถึงบุคลิกของเครื่องยนต์ เครื่องตัวไหนจะมีสมรรถนะดีหรือไม่ จะประหยัดน้ำมันมากน้อยแค่ไหน ก็สามารถดูได้ที่ อัตราส่วนกำลัง นี่แหละครับ ซึ่งโดยปกติแล้ว เครื่องยนต์หนึ่งเครื่อง ก็จะมีกำลังอัดที่ ตายตัว อยู่ค่าหนึ่ง

สำหรับเครื่องยนต์ VC-T นั้น เป็นเครื่องยนต์ที่สามารถแปรผันกำลังอัดได้อย่างอิสระ ซึ่งจะมีโหมดการทำงานหลักๆ อยู่ 2 ช่วง นั่นก็คือ ช่วงกำลังอัดต่ำ (สมรรถนะสูง-ประสิทธิภาพต่ำ) และ ช่วงกำลังอัดสูง (ประสิทธิภาพสูง-สมรรถนะต่ำ) ซึ่งการทำเช่นนี้ ก็เหมือนกับการมีเครื่องยนต์ 2 เครื่อง (เครื่องยนต์รถแข่งและเครื่องยนต์อีโคคาร์) รวมอยู่ในรถคันเดียวนั่นเองครับ!

เอาล่ะ...เราไปทำความเข้าใจหลักการทำงานของเครื่องยนต์ VC-T กันดีกว่า...

1. การทำงานช่วงกำลังอัดต่ำ (Low-compression State)

ในช่วงกำลังอัดต่ำนั้น จะเป็นช่วงที่เครื่องยนต์มีสมรรถนะสูงสุด (สร้างกำลังได้มาก) โหมดนี้จะใช้ในการเร่งแซง รวมไปถึงการขึ้นทางชัน โดย INFINITI ได้เปรียบเปรยการทำงานในช่วงนี้...เหมือนกับ นักวิ่งระยะสั้น" (Sprinter) ที่เน้นการสร้างกำลังเพื่อเพิ่มอัตราเร่งให้มากที่สุด

ในการทำงานช่วงกำลังอัดต่ำนั้น เครื่องยนต์จะถูกลดกำลังอัดให้เหลือเพียง 8:1 (ซึ่งเทียบเท่าเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จเจอร์โดยทั่วไป) และในช่วงนี้ จะมีการควบคุมระบบอัดอากาศให้สร้างบูสต์สูงขึ้น เพื่อให้สามารถสร้างแรงม้าได้มากขึ้นนั่นเองครับ

หลายๆ คนอาจจะข้องใจว่า ถ้าหากต้องการสมรรถนะ...ทำไมไม่เข้าโหมดกำลังอัดสูงล่ะ จริงอยู่ครับที่ว่ายิ่งกำลังอัดสูง ก็จะสามารถสร้างแรงบิดได้มาก แต่อย่าลืมว่านี่คือเครื่องยนต์เทอร์โบ... ถ้าใช้กำลังอัดสูงมากๆ มีหวังได้เครื่องน็อคกันก่อนพอดี เพราะฉะนั้น INFINITI จึงใช้กำลังเพียงแค่ 8:1 ในขณะเดียวกันก็เพิ่มบูสต์และจ่ายน้ำมันเพิ่ม เพียงเท่านี้ก็สามารถดึงเอาสมรรถนะออกได้อย่างเพียงพอแล้วครับ

ถ้าหากท่านผู้อ่านท่านใดยังนึกภาพไม่ออก ลองไปชมวิดีโอข้างล่างแล้วจะเข้าใจมากขึ้นครับ...

วิดีโอ INFINITI Variable Compression Turbo Engine

2. การทำงานช่วงกำลังอัดสูง (High-compression State)

ในโหมดการทำงานนี้ กำลังอัดจะถูกเพิ่มขึ้นมากถึง 14:1 ซึ่งถือว่าสูงมากๆ สำหรับเครื่องยนต์เทอร์โบ การเพิ่มกำลังอัดจะทำให้ประสิทธิภาพการสันดาปเพิ่มขึ้น ประกอบกับการทำงานของวาล์วแปรผันที่เปลี่ยนวัฏจักรการเผาไหม้ให้กลายเป็น วัฏจักรอะคินสัน (Atkinson Cycle) ส่งผลให้อัตราการบริโภคน้ำมันลดลงอย่างชัดเจน ปริมาณมลพิษไอเสียนั้นก็ลดลงเช่นเดียวกัน โดยโหมดกำลังอัดสูงนั้น จะทำงานในช่วงที่รถวิ่งความเร็วคงที่อย่างต่อเนื่อง ยกตัวอย่างเช่น การวิ่งบนทางด่วนนั่นเองครับ

INFINITI ได้เปรียบเทียบโหมดการทำงานนี้กับ นักวิ่งมาราธอน (Marathoner) ที่สามารถวิ่งได้ระยะทางไกลและต่อเนื่อง แต่ทว่าใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้นเอง ซึ่งถือเป็นอะไรที่ตรงกันข้ามกับนักวิ่งระยะสั้นโดยสิ้นเชิง

เอาล่ะครับ มาถึงย่อหน้านี้ ผมก็จะขอสรุปเนื้อหาของหลักการทำงาน ให้เหลือสั้นๆ เข้าใจง่ายๆ ดังนี้...

- โหมดกำลังอัดต่ำ (8:1) = สมรรถนะสูง = อัตราเร่งดี = นักวิ่งระยะสั้น

- โหมดกำลังอัดสูง (14:1) = ประสิทธิภาพสูง = ประหยัดน้ำมัน = นักวิ่งมาราธอน

เรียกได้ว่าการแปรผันกำลังอัดนั้น ได้เปลี่ยนบุคลิกของเครื่องยนต์จากหน้ามือไปเป็นหลังมือ และการสลับสับเปลี่ยนโหมดการทำงานอย่างสัมพันธ์กันนั้น ก็จะทำให้เครื่องยนต์ VC-T มีสมรรถนะที่สูงกว่าเครื่องยนต์ทั่วไป และตอบสนองได้ไวกว่าอย่างชัดเจน ในขณะเดียวกันก็มีประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่เหนือกว่าเช่นกัน สมกับสโลแกนที่ว่า The Best of Both Worlds ซึ่งหมายถึง การเป็นที่สุดทั้งด้านสมรรถนะและประสิทธิภาพนั่นเองครับ

INFINITI ได้ออกมาเผยว่า เครื่องยนต์ VC-T สามารถสร้างทอร์คได้เทียบเท่ากับเครื่องยนต์ดีเซล แต่ทว่ามีปริมาณไอเสียที่น้อยกว่ามาก ถือว่าเป็นการเปิดประวัติศาสตร์หน้าใหม่ของวงการเครื่องยนต์สันดาปภายใน ก็คงต้องดูกันยาวๆ ล่ะครับว่า เทคโนโลยีล่าสุดนี้...จะสามารถต่อลมหายใจให้กับเครื่องยนต์น้ำมันได้นานแค่ไหน...

ท่านผู้อ่านสามารถติดตาม ข่าวสารยานยนต์หรือ บทความอื่นๆได้ที่ แฟนเพจ Joh's Autolifeได้เลยครับผม

เรียบเรียงโดยJoh Burut