เทคโนโลยียานยนต์

เทคโนโลยีเครื่องยนต์และระบบขับเคลื่อน

ระบบคอมมอนเรล หรือระบบจ่ายน้ำมันแบบรางร่วม เป็นระบบจ่ายน้ำมันที่ได้พัฒนาขึ้นมาล่าสุดในปัจจุบัน ระบบจ่ายเชื้อเพลิงประกอบด้วย
ปั๊มแรงดันสูง (ปัจจุบันสามารถทำได้สูงถึง 1800 บาร์ ในประเทศไทย) ในการอัดน้ำมันเข้าสู่รางร่วม (Common Rail) เพื่อรอจังหวะการฉีดที่เหมาะสมที่ประมวลได้จากหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Control Unit, ECU) เมื่อถึงจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงที่ ECU ประมวลผลออกมาได้ วาลว์น้ำมันหรือเข็มหัวฉีดจะถูกยกด้วยแรงขับจากโซลีนอยด์โดยใช้ไฟฟ้า ซึ่งระบบฉีดเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์รุ่นเก่าที่เป็นปั๊มเชื้อเพลิงแบบแถวเรียงหรือจานจ่ายจะใช้วิธีการยกเข็มหัวฉีดด้วยแรงดันในตัวน้ำมันที่ปั๊มเชื้อเพลิงอัดเข้ามา (ประมาณ 120 -250 บาร์) และสามารถเอาชนะแรงกดของสปริงที่หัวฉีดทำให้เข็มหัวฉีดยกเปิดน้ำมันให้ไหลผ่านไปได้ วิธีแบบเก่านี้จะไม่สามารถควบคุมจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงให้ยืดหยุ่นได้ แตกต่างจากระบบคอมมอนเรลซึ้งใช้ไฟฟ้าในการควบคุม ดังนั้นระบบคอมมอนเรลจึงสามารถฉีดเชื้อเพลิงยืดหยุ่นได้ตามสภาวะการทำงานที่เหมาะสมตามการประมวลผลของ ECU โดย ECU ของเครื่องยนต์สามารถรับรู้สภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ได้จาก Sensor ต่าง ๆ เช่น ปริมาณออกซิเจนในไอเสีย แรงดันในรางร่วม คันเร่ง อุณหภูมิต่าง ๆ หรือ อื่น ๆ ข้อดีจากการที่เราสามารถควบคุมการฉีดเชื้อเพลิงได้ตามต้องการ ECU ปัจจุบันจึงสามารถควบคุมให้มีการฉีดแบบหลายครั้ง (Multiple-Injection) ซึ่งสามารถช่วยลดปริมาณมลพิษไนตริกออกไซด์ แลกช่วยให้มีการเผาไหม้ที่ไม่รุนแรงลดการน็อกของเครื่องยนต์ได้ บริษัทผู้ผลิตระบบเชื้อเพลิงให้กับรถยนต์ปัจจุบันสามารถผลิต ECU ให้คุมคุมการฉีดสูงสุดได้ถึง 5 ครั้งมีพื้นฐานดังนี้คือ การฉีดครั้งที่ 1 เป็นการฉีดล่อ (Pilot Injection) เป็นส่วนช่วยให้เชื้อเพลิงส่วนแรกผสมกับอากาศได้ดีก่อน หลังจากนั้นจึงฉีดครั้งที่ 2 ตามมาเรียกว่า Pre-Injection เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของเชื้อเพลิงในการเริ่มการเผาไหม้ส่วนแรก การฉีดครั้งที่ 3 เป็นการฉีดเชื้อเพลิงหลัก Main-Injection เป็นการฉีดที่ควบคุมสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ตามคันเร่ง การฉีดครั้งที่ 4 เรียกว่า After-Injection เป็นการฉีดเพื่อเผาเขม่าหรืออนุภาคคาร์บอน (PM) ส่วนสุดท้ายเพื่อให้มีการเผาไหม้สมบูรณ์ที่สุด และการฉีดที่ 5 สุดท้ายคือ Post-Injection เป็นการฉีดควบคุมอุณหภูมิไอเสีย สำหรับในประเทศไทยส่วนใหญ่จะเป็นการฉีดเชื้อเพลิงแบบ 2 ครั้ง คือ Pilot และ Main-Injection แต่คาดว่าเทคโนโลยีการฉีดแบบ 5 ครั้งจะเข้ามาต่อไปเนื่องจากข้อกำหนดของการปลดปล่อยมลพิษที่เข้มงวดมากขึ้น

ระบบคอมมอนเรลประกอบด้วย ปั๊มแรงดันสูง, รางร่วม, หัวฉีดโซลินอย, อีซียู (ECU) และเซ็นเซอร์ต่าง ๆ
แต่ละเจ้า แรงดันที่สูงนี้ทำให้น้ำมันแตกตัวเป็นละอองได้ดีกว่าการใช้หัวฉีดแบบเก่ามาก หรือที่เรียกว่า Fuel Atomisation
ละอองน้ำมันที่จ่ายไปยังห้องเผาไหม้ทุกห้องมีลักษณะเหมือนกัน
การเร่งเครื่อง การขับด้วยความเร็วสูง หรือความเร็วต่ำ นอกจากนี้อีซียูยังสามารถสั่งให้มีการฉีดน้ำมันเล็กน้อย
เข้าไปในห้องเผาไหม้ก่อนที่จะมีการฉีดน้ำมันตามรอบ ได้อีกด้วย เรียกว่า ไพล็อต อินเจ็คชั่น (Pilot Injection) เพื่อที่จะลด
ความรุนแรงของการระเบิดในรอบการจุดระเบิด ดังนั้น ลดเสียงดังและการสั่นสะเทือน ซึ่งเป็นข้อเสียของเครื่องยนต์ดีเซลแบบเก่า
นอกจากนี้ ไพล็อต อินเจ็คชั่น ยังช่วยให้เครื่องยนต์สามารถสร้างกำลังงานอย่างต่อเนื่องอีกด้วย

เซ็นเซอร์ต่าง ๆ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับทำการตรวจวัดและตรวจจับสภาวะต่าง ๆ ของระบบควบคุมของเครื่องยนต์ เช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิน้ำมันเชื้อเพลิงก็มีหน้าที่ตรวจวัดอุณหภูมิน้ำมันเชื้อเพลิง
และเซ็นเซอร์ขาคันเร่งก็มีหน้าที่ตรวจจับตำแหน่งขาคันเร่งเป็นต้น

ด้วยกลไกการทำงานข้างต้น ระบบคอมมอนเรล จึงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบเก่า ดังนั้นจึงช่วยประหยัดน้ำมัน
ปล่อยมลพิษน้อยกว่า อีกทั้งยังเงียบกว่า และมีการสั่นสะเทือนน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบเก่าอีกด้วย

ปัจจุบัน ระบบคอมมอนเรล ได้ถูกน้ำมาใช้ในรถกระบะในประเทศไทยเกือบทุกค่าย โดยมีชื่อเรียกทางการตลาดที่แตกต่างกันไป
สำหรับรถยนต์นั่งนั้น เครื่องยนต์ดีเซลยังไม่เป็นที่นิยมมากนักในประเทศไทย แต่ในยุโรปซึ่งนิยมใช้รถเครื่องยนต์ดีเซล
เพราะมีมลพิษต่ำกว่า ระบบคอมมอนเรลนี้ ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย

ประวัติของระบบคอมมอนเรล เครื่องยนต์ระบบคอมมอนเรลถูกคิดค้นได้เป็นสำเร็จครั้งแรก โดยบริษัท Bosch ของเยอรมัน โดยในครั้งแรกระบบคอมมอนเรลถูกใช้กับเครื่องจักรขนาดใหญ่ (โดยเป็นคอมมอนเรลระบบกลไกลูกเบี้ยวเปิดหัวฉีดช่วย) ต่อมา Bosch สามารถลดขนาดของระบบลงได้ และติดตั้งกับรถยนต์เมอร์เซเดส-เบนซ์ เป็นครั้งแรก (ปี 2540) ปัจจุบันระบบนี้ ได้มีบริษัท ชั้นนำผลิตออกมาเพื่อจำหน่ายให้แก่บริษัทรถยนต์ เช่น Nippon-Denso, Delphi เป็นต้น

มีทั้งหมด 3 ประเภท ดังนี้
- แบบฟูลไทม์ (Full Time)
- แบบเรียลไทม์ (Real Time)
- แบบพาร์ทไทม์ (Part Time)
ในแต่ละแบบก็มีคุณสมบัติดังนี้
เป็นระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ แบบตลอดเวลา มีข้อดีคือ เกาะถนนดีมาก โดยเฉพาะเวลาเข้าโค้งแรง ๆ หรือเวลาฝนตกถนนลื่น การออกตัวเวลาแข่งก็ไม่ต้องกลัวว่าล้อจะฟรีทิ้งมาก ทำให้ออกตัวได้ดีกว่ารถระบบขับเคลื่อน 2 ล้อที่น้ำหนักและความแรงของเครื่องเท่ากัน แต่ก็มีข้อเสียคือ ยางสึกหรอเร็ว กินน้ำมันมากกว่ารถระบบขับเคลื่อน 2 ล้อที่น้ำหนักและความแรงของเครื่องเท่ากัน เพราะต้องถ่ายทอดกำลังของเครื่องยนต์ทั้ง 4 ล้อ โดยแบ่งเป็นล้อละ 25 เปอร์เซนต์ ซึ่งไม่เหมือนกับระบบขับเคลื่อน 2 ล้อ ที่ต้องถ่ายทอดกำลังเครื่องยนต์แค่ 2 ล้อ โดยแบ่งเป็นล้อละ 50 เปอร์เซนต์
ตัวอย่างของรถระบบขับเคลื่อน 4 ล้อแบบฟูลไทม์มีดังนี้
เป็นระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ แบบอัตโนมัติ หรือ มีการถ่ายทอดแรงบิดของล้อหน้ากับล้อหลังให้สัมพันธ์กัน โดยจะมีเซนเซอร์คอยตรวจจับความเร็วของล้อคู่หน้ากับคู่หลังเมื่อมีล้อใดล้อหนึ่งมีการลื่นไถลหรือฟรีทิ้งเวลาออกตัวแรง ๆ มีข้อดีคือ ประหยัดน้ำมันกว่าแบบฟูลไทม์ เกาะถนนได้ดีเหมือนกับฟูลไทม์ โดยเฉพาะเวลารถวิ่ง ระบบถ่ายทอดแรงบิดทั้ง 4 ล้อ จะแบ่งแรงบิดของกำลังเครื่องยนต์ให้กับล้อคู่หน้ากับคู่หลังดังนี้ ระบบขับเคลื่อนจะแบ่งกำลังส่วนใหญ่ไปที่ล้อหลังเสมอ แต่ถ้าเวลาออกตัวแรง ๆ ล้อหลังจะมีการฟรี ระบบก็จะถ่ายทอดแรงบิดที่ล้อหน้าด้วย เริ่มตั้งแต่ 50 เปอร์เซนต์หรือต่ำกว่านั้นขึ้นอยู่กับความเร็วและกำลังของเครื่องยนต์ แต่เมื่อรถวิ่งได้ความเร็วซักระยะหนึ่งระบบก็จะลดกำลังขับเคลื่อนของล้อหน้าลงมาจนเกือบ 0 เปอร์เซนต์ หรือล้อหน้าไม่ฟรีแล้ว สาเหตุที่ต้องถ่ายทอดกำลังส่วนใหญ่ไปที่ล้อหลังก็เพราะว่าน้ำหนักของรถเวลาวิ่งจะตกลงที่ล้อหลังเป็นส่วนใหญ่ การควมคุมการทำงานของระบบขับเคลื่อนแบบนี้ ก็จะมีการใช้กล่องสมองกลควบคุมและแบบใช้ระบบเกียร์ที่ควบคุมแรงบิดได้ด้วยตัวเอง
ตัวอย่างของรถระบบขับเคลื่อน 4 ล้อแบบเรียลไทม์มีดังนี้
เป็นระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ แบบที่คุณสามารถเลือกเองได้ โดยจะมีเกียร์ของระบบขับเคลื่อนแยกออกมาต่างจากเกียร์ 1, 2, 3, 4, 5, R และเกียร์ของระบบขับเคลื่อนนี้ก็สามารถเลือกที่จะขับเคลื่อน 2 ล้อ 4ล้อ วิ่งช้าหรือเร็วได้ (Low High) ขึ้นอยู่กับสภาพของถนนที่วิ่ง เช่น บนถนนทางเรียบปกติ ก็ใช้ระบบขับเคลื่อน 2 ล้อ ทางที่ค่อนข้างขรุขระลื่นไถลก็ใช้ ระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ แบบวิ่งเร็ว (High) และทางที่เป็นโคลนลื่นมาก ๆ การปีนไต่ทางสูงชัน ก็ใช้ระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ แบบวิ่งช้า (Low)
ตัวอย่างของรถระบบขับเคลื่อน 4 ล้อแบบพาร์ทไทม์ดังนี้

ระบบขับเคลื่อนสี่ล้อ แบบซูเปอร์ซีเล็ก

เป็นระบบที่ช่วยให้ผู้ขับขี่รักษาความเร็วของรถให้อยู่ในระดับคงที่โดยไม่ต้องเหยียบคันเร่ง
ช่วยลดความเหนื่อยล้าในการขับระยะทางไกล โดยทั่วไปเมื่อขับถึงความเร็วที่ต้องการและ
ตั้งให้ระบบทำงานแล้ว รถก็จะรักษาความเร็วที่ระดับนั้นโดยอัตโนมัติ โดยที่ผู้ขับไม่ต้องเหยียบคันเร่ง
ระบบจะถูกยกเลิกโดยอัตโนมัติเมื่อความเร็วของรถต่ำกว่า หรือสูงกว่าที่กำหนดไว้ เช่น
ต่ำกว่า 40 ก.ม./ช.ม หรือสูงกว่า 140 ก.ม./ช.ม เป็นต้น รายละเอียดจะขึ้นอยู่กับระบบของแต่ละผู้ผลิต
โดยทั่วไปเมื่อเหยียบเบรกรถจะชลอความเร็วลงตามปกติ แต่ถ้าความเร็วยังไม่ต่ำกว่าที่ระบบกำหนดไว้
เมื่อปล่อยคันเบรกระบบจะเร่งความเร็วให้รถกลับมาอยู่ในความเร็วเดิมที่ตั้งไว้โดยอัตโนมัติ
เพื่อความปลอดภัยผู้ขับสามารถยกเลิกระบบได้ทุกเมื่อโดยการกดปุ่มยกเลิก

ระบบครูสคอนโทล มีใช้กันอย่างแพร่หลายในรถที่ใช้เกียร์อัตโนมัติ แต่ในความเป็นจริงแล้ว รถที่ใช้เกียร์ธรรมดา
ก็สามารถใช้ระบบนี้ได้เช่นกัน โดยเมื่อขับในความเร็วคงที่และไม่มีการเปลี่ยนเกียร์ ก็จะสามารถสั่งให้ระบบ
ทำงานได้ โดยระบบจะรักษาความเร็วให้คงที่โดยผู้ขับไม่ต้องเหยียบคันเร่ง แต่เมื่อใดที่มีการเปลี่ยนเกียร์
ระบบก็จะถูกยกเลิกทันที

ครูสคอนโทลในเกียร์ธรรมดานี้ยังไม่มีใช้ในประเทศไทย เนื่องจากสภาพถนนและลักษณะการขับขี่ที่ต้องมีการเปลี่ยนเกียร์บ่อยครั้ง
แต่ในต่างประเทศอย่างเช่น ประเทศออสเตรเลีย ระบบนี้มีใช้ในรถกะบะเกียร์ธรรมดาด้วย

ในปัจจุบันระบบนี้ได้ถูกพัฒนาขึ้นไปอีก เป็นระบบครูสคอนโทลแบบปรับความเร็วอัตโนมัติ
(Adaptive Cruise Control) ซึ่งรถจะลดความเร็วลงอัตโนมัติ เมื่อตรวจพอสิ่งที่อยู่
ด้านหน้า โดยระบบจะลดความเร็วของรถให้เท่ากับรถคันหน้า และรักษาระยะห่างที่คงที่ ขึ้นอยู่
กับความเร็ว จนกว่ารถคันหน้าจะหลบไป ระบบจึงจะเร่งให้ความเร็วกลับมาอยู่ในระดับเดิมที่ตั้งไว้
โดยอัตโนมัติสำหรับปี 2017 นี้ ผู้ที่ใช้รถยนต์วอลโว่จะสามารถพูดคุยกับรถยนต์ของพวกเขาได้โดยผ่านทางอุปกรณ์ที่ถูกติดตั้งภายในรถยนต์ จะสามารถควบคุมรถยนต์ได้ ผ่านทาง Microsoft Band 2 สายรัดข้อมืออัจฉริยะ ที่ถูกคิดค้นขึ้นมาเพื่อใช้สั่งการรถยนต์
คุณจะสามารถควบคุมรถยนต์ของคุณได้จากระยะไกล ไม่ว่าจะเป็นการปลดล็อกประตู การควบคุมการทำงานของระบบปรับอากาศ ระบบไฟต่างๆ หรือแม้กระทั่งการสั่งสตาร์ทเครื่องยนต์ การทำงานทั้งหมดนี้สามารถสั่งการได้ด้วยเสียงของคุณเอง
Volvo และ Microsoft ตั้งใจที่จะนำเสนอเทคโนโลยีนี้ในช่วงเริ่มต้นฤดูใบไม้ผลิ แต่เทคโนโลยีนี้จะพร้อมลงตลาดให้ได้ใช้งานเฉพาะในตลาด สหรัฐอเมริกา, ประเทศในทวีปยุโรป, รัสเซีย, แคนาดา และจีน ถือเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาร่วมกัน เพื่อเพิ่มความสะดวกสบายให้กับเจ้าของรถไม่มากก็น้อยทีเดียว

นวัตกรรมใหม่ รถพลังงาน Hydrogen ได้ถูกผลิตขึ้นจริงแล้วโดย Toyota’s Mirai ที่ รัฐ California ในประเทศสหรัฐอเมริกา ใช้ชื่อรุ่นว่า FCV Plus ในปีหน้าก็คาดการณ์ไว้ว่าจะมีรถสุดเจ๋งที่ว่านี้ประมาณ 3,000 คันวิ่งอยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกา แม้แต่รถยนต์ที่ใช้น้ำเป็นเชื้อเพลิงในประเทศอิสารเอลที่สามารถใช้ได้ทั้งพลังงานไฟฟ้าและ Hydrogen ในคันเดียวกันที่ได้มีการเปิดตัวไปแล้วด้วยเช่นกัน ถึงแม้ว่ารถยนต์พลังงาน Hydrogen จะยังไม่ได้รับการผลิตอย่างแพร่หลายแต่ก็แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าของเทคโนโลยีและการตระหนักอย่างจริงจังเรื่องของพลังงานทางเลือกที่จะทำให้เราประหยัดพลังงานมากขึ้นในอนาคต

รถขับเคลื่อนอัตโนมัติของ Mitsubishi สามารถจอดรถให้เราได้เลยโดยเฉพาะในเมืองที่หาที่จอดรถยากหรือบางทีเราเจอแต่ที่แคบๆ ที่เราต้องใช้เวลานานในการจอด ทำให้เสียเวลามากและอาจทำให้เกิดอุบัติเหตุเนื่องจากการเบียดหรือชนสิ่งของบริเวณนั้น หลังจากนี้เราแค่ไปถึงที่หมาย สั่งให้รถจอดด้วยตัวมันเอง แล้วเราก็เดินไปทำธุระได้อย่างสบายใจไม่ต้องเสียเวลาจอดรถกันอีกต่อไปแล้ว

นวัตกรรมรถยนต์สุดล้ำที่บอกรายละเอียดเส้นทางบนกระจกหน้ารถ การเดินทางของเรามีรายละเอียดต่างๆ ปรากฏขึ้นบนกระจกหน้ารถแบบเลียลไทม์ นอกจากที่จะทำให้เราไม่ต้องละสายตาจากถนนแล้ว เรายังเห็นภาพจริงซ้อนทับกับ Holographic เหมือนการขับขี่ยานอวกาศในหนัง Sifi มันจะทำให้การขับขี่จะกลายเป็นเรื่องที่น่าสนุกและตื่นเต้นมากยิ่งขึ้นและเพิ่มความปลอดภัยความสะดวกในการขับขี่ ซึ่งบริษัท WayRay ได้สร้างระบบ Navion ขึ้นมาที่เฉพาะคนขับเท่านั้นที่จะมองเห็นภาพ Holographic ซึ่งทำให้การขับรถตอนกลางคืนมีความปลอดภัยมากยิ่งขึ้นด้วย ซึ่งนั่นทำให้เราคาดการณ์กันว่าในอนาคตอันใกล้นี้การเพิ่มรายละเอียดลงในภาพจริงและจะกลายเป็นเรื่องปกติของการขับขี่

ในประเทศญี่ปุ่นได้สร้างนวัตกรรมใหม่ ที่มีเพียงแค่ประเทศญี่ปุ่นเท่านั้น ซึ่งเราจะสามารถหุงข้าวในรถได้ระหว่างการเดินทาง ด้วยหม้อหุงข้าวในรถยนต์ที่เราตังโปรแกรมได้ด้วยว่าให้สุขพอดีๆ ในช่วงเวลาไหน และยังมีโต๊ะพับที่เราสามารถจัดวางมื้ออาหารที่แสนพิเศษที่ว่านี้ได้อย่างพอเหมาะพอเจาะมีช่องวางของที่เราสามารถวางของได้ ไม่ว่าจะเป็นเก็บถ้วย ชาม ตะเกียบหรือแม้แต่ที่วางตะเกียบก็ตาม การออกแบบภายในที่เน้นความเป็นญี่ปุ่นแบบ Zen ที่เราสามารถสำผัสได้ถึงความละเมียดละมัยของเสื่อทาทามิในโทนสีแบบเอิร์ทโทนที่เน้นความเป็นธรรมมาชาติให้มากที่สุดที่น่าสนใจกว่านั้น ยังมีทัพพีไม้ไผ่ที่ประทับโลโก้ของ Audi เองเพื่อเป็นของพรีเมียมและเราสามารถเอามาใช้ได้จริงๆ เพิ่มมาให้กับรถด้วย