ข่าว
100 year

1.6 ลิตร V6 เทอร์โบ 760 แรงม้า หัวใจดวงใหม่ในเครื่องยนต์รถแข่ง F1

6 พ.ค. 2557 12:15 น.
SHARE

หลังจากยุคทองของเครื่อง 2.4 ลิตร V8 ต้นกำลังประสิทธิภาพเหลือร้ายในรถแข่งฟอร์มูล่าวัน ในปีนี้ (2014) เครื่องยนต์ขับเคลื่อนรถแข่ง F1 ในขณะนี้ ได้รับการปรับเปลี่ยนไปตามกฎ กติกาการแข่งขัน ที่ถูกกำหนดโดยผู้มีอำนาจกลุ่มเล็กๆ นับเป็นครั้งแรกของรถแข่งสูตรหนึ่งในกลุ่มผู้ผลิตหรือซัพพลายเออร์ ที่จะนำเสนอเครื่องยนต์ตัวเล็กจิ๋วสุดแรง พลัง 760 แรงม้า เป็นเครื่องที่มีปริมาตรความจุเพียงแค่ 1.6 ลิตร กระบอกสูบรูปตัว V แบบ V6 พร้อมกลไกเสริมพลังงานในระบบไฮบริด นับจากนี้เป็นต้นไป เครื่องยนต์ของรถแข่ง f1 ประจำฤดูกาลแข่งขันปี 2014 จะเป็นแบบนี้ทั้งหมด เสียงคำรามในรอบสูงของเครื่อง V8 2.4 ลิตร จะไม่มีให้ได้ยินอีกต่อไป

1.6L V6 Turbo f1 Engine

ฤดูกาลใหม่ทำให้รถ f1 จะถูกขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยีขั้นสูง ระบบ Powertrain ที่ดีเยี่ยม พัฒนามาเพื่อการคว้าชัยชนะ แต่ขาดสีสันในด้านความเร้าใจของเสียงที่เคยปลุกเร้าโสตประสาท เครื่องยนต์สันดาปภายใน มีองคาพยพของเครื่องสูบ V ขนาดกะทัดรัด วัสดุชั้นเลิศซึ่งเป็นชิ้นส่วนหลักของภายนอกและภายใน ระบบจัดการกับพลังงานขั้นยิ่งยวด ด้วยการกู้คืนระบบพลังงานที่มีความสลับซับซ้อนขณะทำการแข่งขัน เครื่องยนต์สันดาปภายในที่เรโนลต์ผลิตออกมาให้กับทีมแข่ง มีหน่วยควบคุมไฟฟ้าที่คอยจัดการกับการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิง ตัวถังและโครงสร้างหลักยังคงทำมาจากวัสดุน้ำหนักเบาพวกคาร์บอนไฟเบอร์ ในขณะที่พลังงานไฟฟ้าจะได้รับการเก็บเกี่ยวสะสม เพื่อนำไปใช้งานสำหรับการเร่งความเร็ว มันเกิดขึ้นจากระบบไอเสียและระบบเบรก โดยทั้งสองหน่วยจะมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ ผสานการทำงานทั้งการสะสมพลังงานในรูปของกระแสไฟฟ้า แล้วป้อนให้กับมอเตอร์สำหรับการเร่ง วิศวกรทีมงานและนักขับจะปรับใช้ความสมดุลของพลังงานทั้งสองประเภทตลอดการแข่งขัน



สมาพันธ์ยานยนต์นานาชาติ หรือ FIA ผู้คุมกฎกติกาการแข่งขันรถ f1 มีเป้าหมายในการลดการใช้เชื้ิอเพลิงระหว่างทำการแข่งขัน รวมถึงยังเปิดโอกาสให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีของเครื่องยนต์ที่จะต้องถูกทำให้เล็กลง การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นส่งผลโดยตรงไปยังทีมแข่งที่ต้องสร้างเครื่องยนต์ขึ้นมาใหม่ทั้งหมดโดยใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบัน ในฤดูกาลแข่งขันของปี 2014 เครื่องยนต์ของรถแข่งทุกทีมจะเป็นแบบ V6 ความจุ 1.6 ลิตร อัดอากาศด้วยเทอร์โบ จากเดิมที่เคยเป็นเครื่องยนต์แบบ V8 2.4 ลิตร ที่สามารถตวัดรอบขึ้นไปได้ถึง 18,000 รอบต่อนาที พร้อมๆ ไปกับเสียงการทำงานของเครื่ิองยนต์รอบจัดที่ดังสนั่นหวั่นไหว สร้างความมันส์และความบันเทิงให้กับกลุ่มผู้ชมจำนวนมาก เครื่องยนต์แบบ V6 ขนาด 1.6 ลิตร อัดเทอร์โบ ใช้ลูกสูบแต่ละชุดทำงานแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน คือจังหวะ ดูด อัด ระเบิด และคาย มวลอากาศที่ถูกดูดผ่านลิ้นไอดีไปยังลูกสูบ ซึ่งจะเคลื่อนสลับจากศูนย์ตายบนไปยังจุดศูนย์ตายล่าง ขณะเดียวกัน เชื้ิอเพลิงก็จะถูกฉีดเข้าไปยังกระบอกสูบ ขั้นตอนต่อมา ส่วนผสมของไอดีและเชื้อเพลิง ถูกบีบอัดผ่านจังหวะยกตัวของลูกสูบ ขณะที่วาล์วปิดสนิท ประกายไฟทำการจุดระเบิดส่วนผสมของไอดี เกิดปฏิกิริยาสันดาปคายความร้อน การคายพลังงานอย่างฉับพลันทันที จะผลักดันให้ลูกสูบกดลง ก่อเป็นกำลังในรูปแรงบิดที่ทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุน แก๊สที่เกิดขึ้นจากการสันดาปอย่างรุนแรง จะถูกถ่ายเทผ่านลิ้นไอเสียในจังหวะยกตัวของลูกสูบ กระบวนการดังกล่าวในการทำงานของเครื่องยนต์ f1 เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและรุนแรง เพียงพอที่จะหมุนข้อเหวี่ยงในอัตราส่วน 15,000 รอบต่อนาที โดยได้ออกมาเป็นพลังงานในรูปของแรงบิดไปยังเกียร์ขับเคลื่อน


เทอร์โบชาร์จเจอร์ที่รับหน้าที่อัดอากาศไปยังท่อร่วมไอดี คือระยะสุดท้ายของวัฏจักรการทำงานในเครื่องยนต์แบบ 4 จังหวะ การเปิดโอกาสให้เทอร์โบทำหน้าที่เสริมแรงขับของเครื่องยนต์สิ้นสุดลงในปี 1988 หลังจากนั้น การแข่งขันฟอร์มูล่าวันจะใช้เครื่องยนต์แบบหายใจเอง เริ่มจาก V12 /V10 /V8 จวบจนปัจจุบันที่เครื่องยนต์โดนหั่นเหลือเพียงแค่ 6 สูบกับความจุอันน้อยนิดที่ 1.6 ลิตร ณ วันนี้ พลังงานเสริมที่เต็มไปด้วยประสิทธิภาพจากการทำงานของเทอร์โบหวนคืนสู่วงการรถ f1 อีกครั้งอย่างยิ่งใหญ่ แต่ไม่ร้อนแรงและรอบจัดเหมือนเดิมอีกแล้ว เทอร์โบในรถฟอร์มูล่าวัน ทำงานไม่แตกต่างไปจากเทอร์โบในเครื่องยนต์แบบอื่น มันอาศัยพลังงานความร้อนที่เหลือค้างจากแก๊สไอเสีย นำมาหมุนวนกลีบเทอร์ไบน์ฝั่งไอเสีย ซึ่งมีกลไกเชื่อมต่อกับคอมเพรสเซอร์ฝั่งไอดี เพื่ออัดอากาศเข้าสู่ท่อร่วมไอดี จนทำให้เครื่องยนต์ความจุแค่ 1.6 ลิตร มีพลังงานเกินกว่าความเป็นจริงไปมาก ความเร็วรอบของใบพัดในครีบเทอร์ไบน์ทำได้ 125,000 รอบต่อนาที จึงมีแนวโน้มที่จะเกิดอาการรอรอบหรืออาการโอเวอร์บูส เป็นการอัดอากาศเข้าสู่เครื่ิองยนต์สูงมากจนเกินไปหากไม่มีการควบคุม เทอร์โบยุคใหม่จึงมีการใช้ประโยชน์จากที่ผ่อนไอเสีย เป็นกลไกเบี่ยงเบนทิศทางของแก็สไอเสียจากแผงใบพัด


เครื่องยนต์รถแข่ง f1 ตัวล่าสุดยังสามารถซึมซับดูดเก็บพลังงานที่สูญเสียไปในระหว่างการวิ่งให้แปรเปลี่ยนเป็นกระแสไฟฟ้าเพื่อประจุอัดกลับไปเก็บยังแบตเตอรี่สำหรับการนำออกมาใช้ในช่วงต่อไป หน่วยกำลังของรถ f1 ถูกออกแบบมาให้เก็บพลังงานที่ปกติมักสูญเสียไปในระบบ กลไกตัวเก็บพลังงาน HGU-H Motor Generator Unit Heat สามารถดึงความร้อนที่สูญเสียไปจากการทำงานของระบบอัดอากาศ หลังจากนั้นจะแปลงพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานไฟฟ้าเพื่อสำรองไว้ในแบตเตอรี่ หรือใช้ในการขับดันมอเตอร์ไฟฟ้าที่ติดอยู่กับล้อขับเคลื่อนได้ ระบบนี้มีความฉลาดปราดเปรื่องถึงขั้นย้อนกลับกระบวนการทำงาน และใช้กำลังไฟสำรองไปหมุนเทอร์โบที่รอบต่ำ ช่วยขจัดอาการรอรอบของเทอร์โบได้เป็นอย่างดี เมื่อปริมาณของแก๊สไอเสียในรอบต่ำไม่เพียงพอที่จะปั่นกลีบเทอร์ไบน์ให้หมุนในรอบที่ต้องการพลังงาน เครื่องยนต์ V6 ขนาด 1.6 ลิตร จะสามารถทำประสิทธิภาพได้ดีพอกับเครื่องยนต์ V8 2.4 ลิตร ที่ไม่มีเทอร์โบ แรงบิดรอบต่ำที่ดีกับจังหวะของการส่งกำลังที่มีความสม่ำเสมอกำลังจะถูกปรับและนำไปใช้งานในรถบางรุ่น


แรงบิดท่ี่เกิดจากเครื่องยนต์และมอเตอร์หรือพลังงานจลน์ที่เกิดจากการหมุนเพลาข้อเหวี่ยง จะส่งผ่านระบบส่งกำลังซึ่งเป็นเกียร์ซีเควนเชี่ยลสเตรทคัท 8 อัตราทด หรือเกียร์ 8 สปีดโดยไม่มีความจำเป็นต้องใช้คลัตช์ คลัตช์ในรถแข่ง f1 มีไว้เพื่อการออกตัวสถานเดียวเท่านั้น เฟืองท้ายจะส่งแรงบิดจากเครื่องยนต์ไปยังเพลาขับเคลื่อนสองตัวท่ี่เชื่อมต่อกับแกนล้อ เฟืองแบบลิมิเต็ดสลิป มันจึงสามารถสั่งล็อกเพื่อป้องกันล้อหมุนฟรีทิ้ง คุณลักษณะของลิมิเต็ดสลิป ยังช่วยให้นักขับสามารถควบคุมส่วนท้ายของรถขณะวิ่งด้วยความเร็วบนโค้ง

ส่วนยางที่ต้องรับแรงมหาศาลจากการวิ่งทั้งบนทางตรงที่ความเร็วสูงและบนทางโค้งที่เต็มไปด้วยแรงจีซึ่งเข้ามากระทำกับแก้มยางอย่างต่อเนื่อง หน้าที่ของยางในรถแข่ง f1 ยุคใหม่คือการส่งถ่ายแรงบิดด้วยแรงยึดเกาะสูงสุด โดยมีค่าผกผันไปตามหลักของแรงต้านทานการหมุน ยางรถแข่งที่สามารถรองรับความเร็วกว่า 330 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ถูกออกแบบมาเพื่อลดการสูญเสียรูป ด้วยอิทธิพลของแรงดันลมยาง อุณหภูมิ แรงบิดของเครื่องยนต์และความเร็ว


ระบบสะสมพลังงาน หรือที่เรียกกันสั้นๆ ในชื่อย่อว่า KERS เปลี่ยนชื่อมาเป็น HGU-H หรือ Motor Generator Unit Heat Kinetic โดยยังคงรูปแบบของการทำงานในการสะสมพลังงานและปล่อยออกมาเหมือนกับระบบ KERS ระบบใหม่ให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่า ชุด HGU-H Motor Generator Unit Heat จะเชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ และสามารถดูดซับพลังงานขณะที่ผ่อนความเร็วรถลงหรือเติมกำลังส่ง ขนาด 120 กิโลวัตต์ หรือ 160 แรงม้า ตามกฎข้อบังคับใหม่ประจำปี 2014 เมื่อนักขับทำการเบรก ระบบ HGU-H Motor Generator Unit Heat จะแปรสภาพตัวเองเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ลดภารกรรมของการเบรก และส่งกำลังไฟไปยังแบตเตอรี่เพื่อกักเก็บ ขณะที่เร่งความเร็ว ระบบจะทำหน้าที่ขับเคลื่ิอนรถโดยลำพัง หรือเสริมแรงขับจากเครื่องยนต์ ทั้งในพิตและในสนาม.

อาคม รวมสุวรรณ
E-Mail chang.arcom@thairath.co.th
Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom

อ่านเพิ่มเติม...

แท็กที่เกี่ยวข้อง

ARCOM ROUMSUWAN1.6 ลิตร V6 760 แรงม้า หัวใจดวงใหม่ในเครื่องยนต์รถแข่ง F1กรุงเทพมหานครอาคม รวมสุวรรณ

Most Viewed

คุณอาจสนใจข่าวนี้