เครื่องยนต์ลูกผสมประหยัดพลังงานจาก Toyota ซึ่งในอนาคตจะเข้ามาแทนที่เครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล และนี่คือหนึ่งในเครื่องยนต์สีเขียวที่ดีที่สุดของToyota จากการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง...
เครื่องยนต์ของToyota Prius รหัส 2ZR-FXE ขนาด 1.8 ลิตร นับได้ว่าเป็นเครื่องยนต์ลูกผสมไฮบริดที่ยอดเยี่ยมเครื่องหนึ่งในโลกแห่งยานยนต์ เนื่องจากการทำงานของเครื่องยนต์ตัวนี้มีลักษณ์ผสมผสานกัน โดยสามารถใช้ได้ทั้งเครื่องยนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าในการขับเคลื่อน ที่ความเร็วต่ำกว่า50 กิโลเมตรมันสามารถแล่นได้ด้วยพลังงานจากมอเตอร์ไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว ทำให้เกิดการประหยัดเชื้อเพลิงในประสิทธิภาพสูงสุด ระบบอีเล็คโทรนิคช่วยทำให้การส่งกำลังมีความต่อเนื่องและราบเรียบไร้รอยต่อซึ่งจะแสดงค่าของการขับเคลื่อนทั้งความเร็วและจำนวนของหน่วยพลังงานที่สะสมอยู่ในแบตเตอรี่บนหน้าปัดให้ผู้ขับขี่ได้รับรู้ตลอดเวลา
Exhaust Gas Recirculation
เครื่องยนต์รหัส 2ZR-FXE มีอัตราส่วนกำลังอัดสูงถึง 13:1ซึ่งมีการทำงานควบคู่ไปกับระบบวาว์ลแปรผัน VVT-i (Variable Valve Timing-Intelligent) เพื่อทำให้เครื่องยนต์สามารถใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนตามมาตรฐานและป้องกันการน็อค โดยมีระบบEGR-(Exhaust Gas Recirculation)ทำหน้าที่นำเอาไอเสียกลับมาวนเพื่อเผาไหม้ซ้ำอีกครั้งเพื่อทำให้มลพิษที่เกิดจากการเผาไหม้ในครั้งแรกที่ไม่สมบูรณ์หลงเหลือออกไปสู่บรรยากาศด้านนอกให้น้อยที่สุด
VVT-i System
...
วิศวกรของToyotaทำการออกแบบให้เครื่องรหัส 2ZR-FXE มีกำลังอัดที่สูงมากจึงจำเป็นต้องใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทน95 ขึ้นไปเพื่อป้องกันการชิงจุดระเบิดหรือการน็อค ในขณะเดียวกันระบบวาว์ลแปรผันหรือVVT-i System จะช่วยให้เครื่องยนต์ที่ใช้แรงอัดในระดับสูงทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ ในการขับขี่ย่านความเร็วต่ำสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้อีก10%พร้อมด้วยกลไกในการเร่งรอบเครื่องให้ถึงอุณหภูมิการทำงานได้เร็วมาก นอกจากนั้นเครื่องยนต์ 2ZR-FXE ยังมีการใช้ปั้มน้ำแบบไฟฟ้าแทนระบบกลไกซึ่งสามารถลดการสูญเสียพลังงานจากการเสียดทานและมีผลต่อเนื่องไปถึงเรื่องของการใช้พลังงานอย่างประหยัดที่สุด การทำงานของระบบวาว์ลแปรผันVVT-i ถูกควบคุมโดยกล่องECUซึ่งจะทำหน้าที่ปรับเปลี่ยนระยะเวลาการเปิด-ปิดวาว์ลไอดีให้สัมพันธ์ไปกับรอบของเครื่องยนต์ในแต่ละช่วงของการขับขี่ วาว์ลไอดีแบบใหม่นี้สามารถเปิดก่อนจังหวะการเปิดปกติ (Advance)หรือเปิดช้ากว่าตำแหน่งการเปิดแบบปกติ (Retard) ได้ตามที่กล่องECUประมวลผลและสั่งการ
Nickel-Metal Hydride
แบตเตอร์รี่ที่อยู่ด้านหลังของเบาะผู้โดยสารตอนหลังเป็นแบบNickel-Metal Hydride มีขนาดเล็กและมีน้ำหนักไม่มากนักแต่มีพลังมากกว่าเดิมสามารถใช้งานในสภาวะการทำงานในขณะที่อุณหภูมิของเครื่องยนต์ยังไม่อยู่ในระดับที่พร้อมทำงานอย่างสูงสุด (เครื่องเย็น)ช่วยเพิ่มประสิทธิ์ภาพในการขับขี่ช่วงฤดูหนาว เมื่อเจ้าของรถชาร์จไฟจนเต็มแล้วสามารถใช้งานโดยการวิ่งด้วยพลังงานจากแบตเตอร์รี่เพียงอย่างเดียวด้วยความเร็วประมาณ 50 กิโลเมตรต่อชั่วโมงและไปได้ไกลถึง 2กิโลเมตรหากผู้ขับกดปุ่มEV เพื่อใช้งาน นอกจากนั้นยังมีโหมดอื่นๆให้เลือกเช่น Eco ซึ่งเป็นโหมดขับขี่แบบประหยัดที่คันเร่งจะออกอาการเอื่อยๆนุ่มหยุ่น เหมาะสำหรับการใช้งานในเมืองที่มีสภาพการจราจรคับคั่ง ส่วนโหมดPowerจะช่วยให้เครื่องยนต์ตอบสนองได้เร็วขึ้นอีก 25%แต่จะประหยัดพลังงานน้อยกว่าโหมดอื่นๆ
EGR
ในช่วงรอยต่อของการทำงานในเครื่องยนต์2ZR-FXE มีจังหวะคายกับดูดหรือOverlap(จังหวะที่วาว์ลไอดีเปิดพร้อมกับวาว์ลไอเสีย) เป็นช่วงเวลาเพียงเสี้ยววินาทีที่วาว์ลไอเสียกำลังจะปิดลง หากวาว์ลไอดีเปิดAdvanceไอดีบางส่วนจะไหลออกไปทางวาว์ลไอเสียได้มากขึ้นส่งผลให้ปริมาณไอดีลดลง กำลังอัดจึงลดลงตามไปด้วย เครื่องยนต์จึงไม่ต้องทำงานในสภาพแรงอัดสูงๆอยู่ตลอดเวลา แต่ระบบดังกล่าวมีความพร้อมตลอดเวลาในการใช้กำลังอัดสูงสุดที่13:1ได้ในทันที เครื่องยนต์2ZR-FXEของรถToyota Prius จึงเป็นเครื่องยนต์ที่สามารถแปรผันปรับเปลี่ยนกำลังอัดได้ตามสภาวะของการใช้งาน ส่วนปริมาณของไอดีที่หลุดรอดออกไปทางวาว์ลไอเสียจะถูกระบบEGRนำกลับมาเผาไหม้อีกครั้ง เพื่อทำให้เครื่องยนต์ลูกผสมตัวนี้มีการใช้เชื้อเพลิงได้อย่างคุ้มค่าและประหยัดตลอดระยะทางของการใช้งาน
ข้อมูลทางการทดสอบของเครื่องยนต์2ZR-FXEในรถToyota Prius มีความเหนือกว่าเครื่องยนต์ไฮบริดลูกผสมในแบบอื่นๆทำให้มันกลายเป็นหนึ่งในตัวเลือกสำคัญสำหรับการซื้อรถยนต์ประหยัดพลังงาน รวมถึงการอนุรักษ์สภาพแวดล้อมที่กำลังย่ำแย่ลงทุกวันเนื่องจากการใช้รถยนต์ของมนุษย์ สมถรรนะที่ถูกปรับปรุงให้ดีขึ้น ค่าการปล่อยมลพิษที่ลดลงมาก การใช้งานที่สะดวกคล่องตัวซึ่งมีความเหมาะสมกับสภาพการจราจรของเมืองใหญ่ ความปลอดภัยเพิ่มมากขึ้นจากระบบป้องกันต่างๆที่Toyotaใส่เข้าไปในตัวรถ รวมถึงค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านทานของอากาศพลศาสตร์ที่ถูกพัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่องนับจากรถPriusรุ่นแรกๆ สุดท้ายมันยังสามารถก้าวไปถึงระดับการควบคุมของตัวรถและการทรงตัวที่ไม่เป็นรองรถยนต์จากเยอรมันทำให้Toyota Priusกับเครื่องยนต์รหัส2ZR-FXEก้าวขึ้นสู่จุดสูงสุดในวงการรถยนต์ไฮบริดในยุคปัจจุบันได้อย่างไม่ยากเย็นนัก
...
Arcom Roumsuwan
E-Mail : chang.arcom@thairath.co.th