ล้วงลึก SKYACTIV-X เทคโนโลยีที่ท้าทายบทใหม่ของ Mazda

651

หลังจากที่ Mazda ได้ออกเทคโนโลยี Skyactiv ออกมา ตอนนี้ Mazda ได้ก้าวขีดจำกัดของเครื่องยนต์สันดาปภายใน
ไปอีกขั้น โดยใช้ชื่อว่า Skyactiv-X ซึ่งได้เจอกันใน Mazda 3 รุ่นใหม่ที่กำลังจะเปิดตัวเร็วๆนี้ในประเทศไทย แน่นอนว่าหลายคนอาจจะสงสัยว่า ทำไมถึงดูน่าสนใจจนทาง Carsideteam ต้องออกมาเขียนบทความ
เลื่อนมาด้านล่างได้เลยครับ


รายละเอียดเครื่องยนต์
ประเภทเครื่องยนต์ : 4 สูบแถวเรียง DOHC
ขนาดความจุกระบอกสูบ : 1,998  ซีซี
ความกว้าง × ความสูงของกระบอกสูบ : 83.5 ×91.2 มม.
กำลังอัด : 16.3
กำลังสูงสุด : 180 แรงม้า(132 กิโลวัตต์)/ 6,000 รอบต่อนาที
แรงบิด:224 นิวตันเมตร /3,000 รอบต่อนาที
ระบบอัดอากาศ:Super Charger
ระบบจ่ายน้ำมัน:แบบฉีดตรงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ 
น้ำมันที่ใช้:เบนซิน RON95

โดยเครื่องยนต์ Mazda Skyactiv-X มีข้อแตกต่างจาก Skyactiv-G เดิมดังนี้
1.กำลังอัดเพิ่มจาก 14.0 เป็น 16.3
2.เพิ่มอัตราส่วนความจุความร้อนจำเพาะเพิ่มจากเดิม โดยการเพิ่มปริมาณอากาศ
ที่เข้าห้องเผาไหม้จึงต้องเพิ่มระบบอัดอากาศโดยการใช้ Super Charger เพื่อเพิ่มอากาศในส่วนนี้

Mazda Skyactiv-X เป็นการนำข้อดีของเครื่องยนต์เบนซิน ที่มีรอบจัด และดีเซลที่ให้แรงบิดที่สูงในรอบต่ำมารวมกัน

สำหรับเทคโนโลยีนี้ ทาง Mazda ได้ให้ชื่อกลางว่า SPCCI(SPark Controlled Compression Ignition
โดยมีพื้นฐานจากเครื่องยนต์แบบ HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) ที่เป็น
เครื่องยนต์เบนซินแบบไม่มีหัวเทียนในการจุดระเบิด ซิ่งเป็นเครื่องยนต์ที่ใช้ในวิจัยใน lab ในบางมหาวิทยาลัย
ในสายวิศวกรรมเครื่องกล

แต่ Skyactiv-X ยังคงมีหัวเทียน และการจุดระเบิดโดยใช้หัวเทียนเป็นตัวควบคุมการจุดระเบิด ไม่ได้ใช้
ในการจุดระเบิดเป็นหลัก โดยใช้หัวเทียนในการลดการชิงจุดระเบิด และส่วนที่ไม่มีการชิงจุดระเบิด
จะใช้การอัดอาการให้ร้อนแบบเดียวกันกับเครื่องยนต์ดีเซล

โดยแบ่งการเผาไหม้ออกเป็น 2 ส่วน ดังนี้
1.ส่วนแรก ใช้หลักการอัดอากาศให้ร้อนก่อนเหมือนกับเครื่องยนต์ดีเซลก่อน
โดยการใช้เชื้อเพลิงในปริมาณที่บางในการเผาไหม้ในส่วนนี้

2.ใช้หัวเทียนในการช่วยให้ประกายไฟกระจายทั่วห้องเผาไหม้
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเผาไหม้ภายในเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น

มีการปรับชิ้นส่วนต่างๆดังนี้

1.Super Charger ทำหน้าที่ในการเพิ่มอากาศในห้องเผาไหม้ และทำให้ส่วนผสมบางลงในการเผาไหม้
หรือ Lean Burning ทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ขึ้นและลดปริมาณไอเสีย ทำให้ความจุความร้อนเพิ่มขึ้น
และได้กำลังงานเพิ่มขึ้น และสาเหตุที่ใช้ Super Charger แทนการใช้เทอร์โบ เนื่องจากต้องการลด
อาการ Turbo Lag ซึ่งเกิดขึ้นกับรถที่มีเทอร์โบ

2. กระบอกสูบ มีการปาดหน้าเพื่อเพิ่ม Lean Burning หรือการทำให้ส่วนผสมในการเผาไหม้บางลง
และเพิ่มอัตราส่วนความจุความร้อนจำเพาะหรือ Heat Capacity Ratio รวมทั้งลดภาระของปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง
หรือ Pumping loss ในจังหวะที่ต้องการกำลังงาน และลดการสุญเสียความเย็นออกไปยังภายนอกหรือ cooling loss
จึงทำให้ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้มีประสิทธิภาพออกมาเป็นกำลังงานสูงสุด โดยลดการสุญเสียความร้อน
ที่เกิดจากการเผาไหม้ให้ได้มากที่สุด

3.หัวเทียน จะถูกใช้ในการช่วยเผาไหม้ในส่วนที่การอัดอากาศภายในห้องเผาไหม้ไปไม่ถึงและเสี่ยง
ต่อการชิงจุดระเบิดและส่วนที่ไม่เสี่ยงต่อการชิงจุดระเบิด จะใช้การอัดอากาศให้ร้อนก่อน เหมือนเครื่องยนต์ดีเซล

ในอดีต มีหลายสถาบันวิจันและหลายบริษัทรถยนต์ สนใจที่จะนำเครื่องยนต์แบบ HCCI มาใช้ในรถยนต์
แต่ด้วยการที่เครื่องยนต์ HCCI ไม่ได้มีอุณหภูมิในการทำงานกว้างและควบคุมความร้อนในห้องเผาไหม้ได้ยาก
จริงทำให้กำลังเครื่องยนต์และสมถรรนะของเครื่องยนต์ HCCI มีใช้เพียงแค่ในห้อง LAB ตามสถานศึกษา
ทางด้านวิศวกรรมเครื่องกลเสียมากกว่า

แต่ Mazda ก็สามารถเอาชนะขีดจำกัดในการพัฒนา โดยใช้หัวเทียนในการช่วยเพิ่มความร้อนและลดการชิงจุดระเบิด
ในห้องเผาไหม้สำเร็จ ฉะนั้น ถ้าอยากรู้ข้อดีของ Mazda Skyactiv-X ว่ามีอะไรบ้าง เลื่อนลงดู Slide ด้านล่างได้เลยครับ

อย่างที่กล่าวข้างต้นว่า Skyactiv-X เป็นการนำข้อดีของเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลมารวมกัน
โดยนำข้อดีของเครื่องยนต์เบนซินอย่าง แรงม้าสูงสุดของเครื่องยนต์มากกว่าเครื่องยนต์ดีเซล
ความร้อนสะสมจนทำให้สุญเสียพลังงานจากการเผาไหม้น้อยกว่าเครื่องยนต์ดีเซลและค่าไอเสีย
ที่ออกจากเครื่องยนต์น้อยกว่าเครื่องยนต์ดีเซล มารวมกับข้อดีของเครื่องยนต์ดีเซลอย่าง
อัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่น้อยกว่าเบนซิน แรงบิดสูงในรอบที่ต่ำ และการตอบสนองคันเร่งที่ฉับไว
กว่าเครื่องยนต์เบนซิน

ต่อมา ประสิทธิภาพทางความร้อนที่สามารถออกเป็นกำลังงานตามทฤษฎีเครื่องยนต์สันดาปภายในของ Otto
เมื่อนำ Skyactiv-X มาเทียบกับ Skyactiv-G ในแง่อัตราความร้อนจำเพาะในห้องเผาไหม้ จะเห็นได้ว่า
Skyactiv-X มีอัตราส่วนความร้อนจำเพาะมากกว่า โดย Skyactiv-G มีอัตราส่วนความร้อนจำเพาะ
อยู่ที่ 1.2 แต่ Skyactiv-X เพิ่มขึ้นมาถึง 1.4 จึงเป็นสาเหตุที่ทำให้ได้กำลังงานมากกว่าอย่างชัดเจน

ระบบฉีดเชื้อเพลิงตรงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ที่มาพร้อมแรงดันถึง 70 MPa เป็นอีกหนึ่งข้อดีของเครื่องยนต์ดีเซล
Commonrail ในปัจจุบัน ที่นำข้อดีมาปรับใช้ใน Skyactiv-X โดยการที่มีปั๊มแรงดันสูงส่งเชื้อเพลิงเข้าสู่
ห้องเผาไหม้ทำให้เชื้อเพลิงกระจายเป็นฝอยละอองมากกว่าเครื่องยนต์เบนซินแบบปกติ ที่หัวฉีดฝังอยู่
ที่ท่อร่วมไอดี จึงให้เชื้อเพลิงจับกับอากาศที่เข้าห้องเผาไหม้ได้มากกว่าเครื่องยนต์เบนซินปกติ
สามารถเผาไหม้ได้อย่างหมดจด สร้างกำลังงานได้มากขึ้นและไอเสียที่ออกสู้ชั้นบรรยากาศลดลงกว่า
เครื่องยนต์เบนซินแบบปกติ

การมี Super Charger ทำให้อากาศที่เท่าห้องเผาไหม้มากขึ้น ทำให้อัตราส่วนความร้อนจำเพาะในห้องเผาไหม้เพิ่มขึ้น
อัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจึงมากกว่า เพราะด้วยความที่ความร้อนจำเพาะในห้องเผาไหม้มากกว่าเครื่อง Skyactiv-G
ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ที่ประจุอากาศแบบปกติหรือ NA นั่นเองครับ

และนี่คือ Skyactiv-X เครื่องยนต์ที่จะมาประจำการใน Mazda 3 ที่กำลังจะเปิดในเร็วๆนี้
หากในอนาคตมีข้อมูลหรือบทความทดสอบ ทางเราไม่รีรอที่จะนำเสนอให้กับผู้อ่านอย่างแน่นอนครับ


ข้อมูลบทความและภาพจาก : Motorfan.co.jp
แปลโดย : Takatojenrya24V
เรียบเรียงโดย : PunTam

เผยแพร่ครั้งแรก : 30 กรกฎาคม 2562
หากต้องการนำไปใช้นอกเหนือจากเผยแพร่ซ้ำ
กรุณาให้เครดิตภาพจากต้นฉบับทุกครั้ง

ติดตามข่าวสารได้ที่ www.carside.in.th
อัพเดททุกความเคลื่อนไหวโลกยานยนต์ได้ที่
facebook/instagram : carsideteam

Comments
Loading...