แวดวงยานยนต์ หัวฉีดโซลินอยด์เท่าเพียโซ

[ninjahatori]

   
นวัตกรรมรีดสมรรถนะหัวฉีดโซลินอยด์เท่าเพียโซ และเทอร์โบชาร์จเจอร์ขนาดเล็กพริกขี้หนูจากคอนติเนนทอล

เรเกนส์บูร์ก/เวียนนา -คอนติเนนทอลคิดค้นเทคโนโลยีระบบเชื้อเพลิงอากาศและระบบจุดระเบิด เพื่อให้รถยนต์ในอนาคตมีคุณสมบัติสอดคล้องกับข้อบังคับว่าด้วยการใช้พลังงานและการปล่อยอนุภาคไอเสียที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

เกร์ฮาร์ด โบห์ หัวหน้าหน่วยธุรกิจระบบเครื่องยนต์ ประจำฝ่ายธุรกิจระบบส่งกำลัง กล่าวระหว่างเข้าร่วมประชุมระบบเครื่องยนต์ที่กรุงเวียนนาว่า คอนติเนนทอลได้พัฒนาและผลิตเทคโนโลยีที่ตอบสนองความต้องการของตลาดที่แตกต่างกัน ประกอบด้วยเทอร์โบชาร์จเจอร์ที่คอนติเนนทอลเพิ่งปรับปรุงใหม่จึงสามารถรองรับการติดตั้งเข้ากับเครื่องยนต์ที่มีปริมาตรความจุเล็กลงได้แต่ยังคงให้แรงม้าเท่าเดิมและกินน้ำมันน้อยลง และระบบควบคุมหัวฉีดโซลินอยด์ หรือ โคซี (Controlled Solenoid Injection – COSI) ซึ่งควบคุมให้มีการจ่ายเชื้อเพลิงเข้ากระบอกสูบในปริมาณเพียงเล็กน้อย ทำให้เกิดการตอบสนองจากแคตตาไลติค คอนเวอร์เตอร์ได้อย่างรวดเร็ว ลดการปลดปล่อยอนุภาคไอเสีย และประหยัดพลังงาน ยิ่งไปกว่านั้นแล้ว เมื่อระบบหัวฉีดเชื้อเพลิงทำงานประสานกับเครื่องสูบแรงดันสูงที่คอนติเนนทอลเพิ่งปรับปรุงใหม่ยังทำให้มีเสียงที่เงียบลงมาก

คอนติเนนทอลผลิตระบบควบคุมหัวฉีดโซลินอยด์ เทียบเท่าหัวฉีดเพียโซ
ระบบหัวฉีดมีบทบาทหลักในการรักษาระดับการปล่อยไอเสียให้เป็นไปตามกฎหมายปัจจัยสำคัญคือการวัดปริมาณเชื้อเพลิงที่สูบฉีดเข้าไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวัดในระดับต่ำสุด และการเตรียมตัวรองรับเครื่องพ่นเชื้อเพลิงอากาศ (air-fuel jet) ความท้าทายครั้งสำคัญสำหรับภารกิจนี้คือเร่งความร้อนของเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาให้เกิดขึ้นเร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้ พร้อมกับลดการก่อตัวของอนุภาคไอเสียในเวลาเดียวกัน อย่างไรก็ตาม
โดยทั่วไปแล้วกระบวนการทำงานของหัวฉีดที่จะกระตุ้นให้เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาเริ่มงานได้เร็วขึ้นนั้นมักจะเพิ่มการปล่อยอนุภาคไอเสียออกมามากยิ่งขึ้นด้วย อนุภาคไอเสียส่วนใหญ่เกิดขึ้นในช่วงที่เครื่องยนต์ยังเย็นตัวหรือทันทีที่มีการออกสตาร์ต ซึ่งป้องกันได้โดยใช้ระบบหัวฉีดแบบหลายหัวพร้อมกับปริมาณเชื้อเพลิงเพียงเล็กน้อยและหัวฉีดแรงดันสูงถึงแม้ว่าจะต้องไม่ให้เชื้อเพลิงพ่นไปกระทบผนังกระบอกสูบที่มีความเย็นก็ตาม ด้วยเหตุนี้แล้วระบบหัวฉีดชนิดนี้จึงเป็นที่ต้องการอย่างสูง โดยก่อนหน้านี้มีเพียงหัวฉีดเพียโซเท่านั้นที่วัดปริมาณเชื้อเพลิงได้ไม่เกิน 3 มิลลิกรัมต่อการสูบฉีด 1 ครั้งขณะที่ยังคงสามารถฉีดพ่นได้อย่างแม่นยำ

ในปัจจุบัน ระบบควบคุมหัวฉีดโซลินอยด์ หรือ โคซี สามารถส่งสัญญาณให้เชื้อเพลิงปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จะส่งผ่านเข้าสู่ส่วนควบคุมได้โดยใช้หัวฉีดโซลีนอยด์มาตรฐานทั่วไป ซอฟต์แวร์ตัวหนึ่งจะเป็นตัวควบคุมปริมาณเชื้อเพลิงต่อการสูบฉีด 1 ครั้งและสังเกตการณ์หัวฉีดแต่ละหัวเพื่อไม่ให้หัวฉีดปล่อยเชื้อเพลิงออกมาในปริมาณที่น้อยจนเกินไปและไม่ให้เครื่องยนต์ทำงานสะดุด กระบวนการดังกล่าวนี้ทำให้โคซีรับประกันความถูกต้องแม่นยำตลอดการใช้งาน หากวัดกันที่ปริมาณเชื้อเพลิงในระดับต่ำที่สุดแล้ว เท่ากับว่าโคซีได้ยกระดับหัวฉีดโซลินอยด์ให้มีสมรรถนะเทียบเท่ากับสิ่งที่ในปัจจุบันมีเพียงหัวฉีดเพียโซเท่านั้นที่ทำได้ ระบบดังกล่าวนี้ถูกนำมาใช้เสริมกับปั๊มสูบเชื้อเพลิงแรงดันสูงที่คอนติเนนทอลเพิ่งปรับปรุงใหม่ด้วย ปั๊มสูบตัวนี้จะทำงานร่วมกับวาลว์เปิด และด้วย “ฟังก์ชันกระซิบ” ทำให้เกิดเสียงขณะทำงานเพียง 1-6 เดซิเบลเท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบแล้วนับว่าเบากว่าผลิตพัณฑ์ของคู่แข่งรายอื่นๆ

เทอร์โบชาร์จเจอร์ขนาดเล็กแรงม้าสูง ประหยัดน้ำมันจากคอนติเนนทอล

มาตรการสำคัญในการลดการใช้พลังงานคือ ลดปริมาตรความจุและลดจำนวนกระบอกสูบ เครื่องยนต์แบบเทอร์โบชาร์จที่มีขนาดเล็กลงจะประสบปัญหาการขาดการหมุนเวียนแก๊สน้อยลง แต่รักษาขอบข่ายการทำงานตามระบบที่วางไว้ดียิ่งขึ้น และปฏิบัติงานด้วยสมรรถนะสูงตามหลักอุณหพลศาสตร์ ระดับการบิดหมุน (ทอร์ก) มีความสัมพันธ์กับประสิทธิภาพการทำงานดีขึ้น เทอร์โบชาร์เจอร์จะต้องมีปฏิกิริยาตอบสนองอย่างฉับไวเพื่อรักษาลักษณะของการขับขี่ไว้ให้คล้ายคลึงกับเครื่องยนต์ที่มีขนาดใหญ่

ปัจจัยที่สำคัญในขั้นตอนนี้คือ ระบบกังหันศักยภาพสูงและการสูญเสียในระดับต่ำที่เวสต์เกท ลิ้นเบี่ยงซึ่งป้องกันไม่ให้แรงชาร์จเพิ่มขึ้นสูงเกินไป จะต้องมีการควบคุมอย่างดีและปิดให้สนิทที่สุดเท่าที่จะทำได้เมื่อเครื่องยนต์มีความเร็วในระดับต่ำ เพื่อให้เทอร์โบชาร์เจอร์ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพตั้งแต่ช่วงแรกและสามารถบีบอากาศ ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการเผาไหม้นั้น ให้เข้าไปในห้องเผาไหม้ด้วยแรงดันสูง หัวขับเวสต์เกตไฟฟ้าของคอนติเนนทอลสามารถสอดประสานเข้าไปในตัวโข่งไอดีได้อย่างสมบูรณ์แบบเพื่อเพิ่มความเร็วของหัวขับ ขณะที่วาวล์เวสต์เกต ซึ่งออกแบบใหม่ให้มีรูปทรงเป็นแผ่นจานทรงกลมมีหลังคารูปโดม จะทำหน้าที่ลดแรงดัน ทำให้สามารถนำไอเสียมาใช้เพิ่มแรงหมุนของกังหันได้ดียิ่งขึ้น เมื่อเวสต์เกตปิด แรงชาร์จจะมีเพิ่มมากขึ้นและเร็วขึ้น บวกกับแรงเครื่องยนต์ที่มีอยู่แล้วก่อนหน้านี้ทำให้เพิ่มความสะดวกง่ายดายสำหรับผู้ขับขี่มากขึ้นด้วย