ถอดรหัส เครื่องยนต์ HCCI …เมื่อเครื่องเบนซินไร้หัวเทียน มันเป็นไปได้อย่างไรกัน
กลายเป็นที่ฮือฮาทันที เมื่อมีกระแสข่าวออกมาจากต่างประเทศว่า Mazda กำลังพัฒนาเครื่องยนต์ Mazda Sky Activ ใหม่รุ่นต่อไป จนสามารถประหยัดน้ำมัน 30 กิโลเมตร/ลิตร และยิ่งไปกว่านั้น จากกระแสข่าวเปิดเผยว่า มาสด้าพัฒนาเครื่องยนต์แบบใหม่ ซึ่งไร้หัวเทียน
หลายคนอาจจะสงสัย เมื่อไร้หัวเทียนแล้วมันจะทำงานอย่างไรกันแน่ โดยเฉพาะเมื่อมีการยืนยันแล้วว่า มันเป็นเครื่องยนต์เบนซินอย่างแน่นอน ดังนั้นผมจะพาไปสำรวจคร่าวๆ เครื่องยนต์เบนซินยุคใหม่ของมาสด้า ที่จะออกมาภายใต้เทคโนโลยี Homogeneous charge compression ignition (HCCI) ในอนาคตอันใกล้
ก่อนอื่นเราสมควรจะต้องย้อนรอยการทำงานของเครื่องยนต์ต่างๆในปัจจุบัน ที่เรารู้จัก ทั้งเครื่องยนต์เบนซินที่จุดระเบิดโดยการใช้ไฟฟ้าจากหัวเทียนเข้ามาจุดระเบิดภายในห้องเผาไหม้ ในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซลที่เรารู้จักกันเป็นอย่างดีในปัจจุบัน ใช้การจุดระเบิดโดยการบีบอัดอากาศก่อนจะฉีดน้ำมันดีเซลเข้าไป ทำให้เกิดการจุดระเบิดในที่สุด
ในเครื่องยนต์ Homogeneous charge compression ignition (HCCI) จะว่าไปมันคือการผสมผสานระหว่างเครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์เบนซินโดยแทนที่จะใช้การจุดระเบิดแบบเดิมด้วยหัวเทียน เทคโนโลยี HCCI ใช้การผสมผสานแนวคิดระหว่างเครื่องยนต์ทั้งสอง ด้วยการสร้างส่วนผสมอากาศที่มีน้ำมันเชื้อเพลิงปะปนบางๆในเนื้ออากาศ ก่อนส่งเข้าสู่ห้องเผาไหม้ โดยใช้แนวทาง Port injection ดั้งเดิมที่อยู่ในเครื่องยนต์อยู่แล้ว
จากนั้นเมื่ออากาศที่มีส่วนผสมน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ลูกสูบจะทำการอัดอากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้(คล้ายกับกระบวนการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล ก่อนที่น้ำมันดีเซลจะถูกฉีดเข้าสู่ห้องเผาไหม้) จนกระทั่งถึงอุณหภูมิในห้องเผาไหม้สูงขึ้น จนน้ำมันเบนซินมีความร้อนสูงถึง 247-280 องศาเซลเซียส ก็จะเกิดการจุดระเบิดด้วยตัวเอง (Auto Ignition) เกิดแรงกำลังผลักลูกสูบทางด้านล่างของห้องเผาไหม้ ในขณะที่ไอเสียเอง ก็อยู่ในจังหวะคาย และเตรียมพร้อมเข้าสู่วัฏจักรต่อไป
ข้อดีของเครื่องยนต์ HCCI นั้น คือการที่ใช้ส่วนผสมน้ำมันที่เบาบางมาก เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลทั่วไป ช่วยให้ประหยัดมากขึ้นถึงร้อยละ 30 เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ทั่วไปที่มีการแนะนำอยู่ในตลาดปัจจุบัน และยังทำให้มีกำลังแรงบิดมากเป็นพิเศษ เนื่องจากใช้กระบวนการทำงานคล้ายกับในเครื่องยนต์ดีเซล
ตลอดจนเครื่องยนต์รุ่นใหม่แบบนี้ยังมีการเผาไหม้ที่สะอาดมากกว่า ลดการปล่อยก๊าซ ไนโตรเจนออกไซด์ หรือก่อให้เกิดควันดำในการทำงานของเครื่องยนต์เมื่อใช้ไปเป็นระยะเวลานานๆ
อย่างไรก็ดี แนวคิดดังกล่าวไม่เป็นที่นิยมจากบริษัทรถยนต์มากนัก และมีเพียง General Motor สนใจทดลองพัฒนาเครื่องยนต์แบบดังกล่าวในอดีตเมื่อปี 2009 โดยนำเครื่องยนต์เบนเซินขนาด 2.2 ลิตร Ecotec มาลองพัฒนา หากไม่มีการผลิตออกมาวางจำหน่ายอย่างใด
ทว่าแม้ฟังๆจะมีข้อดีอยู่หลายประการที่สำคัญ แต่เครื่องยนต์แบบ HCCI ในอดีตยังมีปัญหาในการทำงานหลายประการเช่น อาจจะสตาร์ทติดยากเวลาเจออากาศเย็น ,อาจจะเกิดการจุดระเบิดด้วยตัวเองง่ายกว่าเครื่องยนต์แบบอื่นๆ และที่สำคัญ ควบคุมตัวแปรยากกว่า เนื่องจากกระบวนการเครื่องยนต์ใช้การจุดระเบิดเองทั้งหมด ไม่สามารถควบคุมการทำงานของหัวเทียน หรือหัวฉีดน้ำมันได้ อย่างในเครื่องยนต์เบนซิน และเครื่องยนต์ดีเซล
แม้ว่าจะดูเป็นเครื่องยนต์ที่มีความสลับซับซ้อนในการทำงาน แต่ต้องยอมรับว่าเป็นเครื่องยนต์ที่มีความสนใจอย่างมาก ถ้า Mazda ทำได้จริงๆ และสำเร็จในการพัฒนา พวกเขาจะเป็นบริษัทรถยนต์รายแรกที่พัฒนาเครื่องยนต์บล็อกนี้จนขายได้ คล้ายกับอดีต ที่เคยพัฒนาเครื่องโรตารี่ จากค่ายรถยนต์ยุโรปรายหนึ่ง จนสามารถนำมาวางขายได้ใน Mazda RX
เครดิต www.autodeft.com