ย้อนไปเมื่อ 10 ปีก่อน กระแสความต้อวการในการลดการปล่อยไอเสีย รักษา สิ่งแวดล้อมทำให้ ผู้ผลิตรถยนต์หลายเจ้า มองถึงการลดขนาดเครื่องยนต์ หรือ เป็นที่มา ของ Engine Down Sizing

กระแสดังกล่าว เกิดขึ้นจากการเล็งเห็นของบรรดาวิศวกร หัวกระทิว่า เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในเวลานั้น เป็นเครื่องยนต์แบบไม่มีระบบอัดอากาศ นิยมใช้ขนาดเครื่องยนต์ กลางไปจนถึง มีขนาด 4.0-5.0 ลิตร ก็มีในรถหลายรุ่น เพื่อทำกำลังให้ได้ตามต้องการ

พวกเขา จึงคิดว่า ถึงเวลาที่ต้องลดขนาดเครื่องยนต์ แล้วเอาเทคนิคอื่นๆมาใช้ร่วม เพื่อทำให้เครื่องยนต์ขนาดเล็กก้มีกำลังเท่าขนาดใหญ่ได้สบายๆ การติดตั้งระบบอัดอากาศ ทำให้เครื่องยนต์ขนาดเล็ก พลังแรงเริ่มจุติในสายการผลิตจากทางฝั่งยุโรป ก่อนจะขยายผล สู่ตลาดอย่าง อเมริกา และ ญี่ปุ่น

แต่มาวันนี้ ตั้งแต่ต้นปีที่ผ่านมา เราจะเห็นได้ว่า ผู้ผลิตรถยนต์หลายราย เริ่มแนะนำเครื่องยนต์ขนาดใหญ่เข้าสู่ตลาด โดยเฉพาะบรรดาเครื่องยนต์ดีเซล ไม่ว่าจะเป็น Ford Lion 3.0 V6 นำเสนอ ทั้งใน Ford Ranger V6 และ Ford Everest

มาจนถึง ล่าสุด กับเครื่องยนต์ใหม่ ถอดด้าม Isuzu Max Force 2.2 แม้ทาง อีซูซุ จะพูดเอ่ยปากว่า มันเป็นการมาเติมเต็ม ตอบโจทย์ลูกค้า ที่อาจอยากได้เครื่องแรงกว่า 1.9 ลิตร

หากก็เป็นที่น่าสนใจ ทำไม เขาไม่ทำเครื่องยนต์ขนาดเล็กลง ถ้าต้องการลดการปล่อยไอเสีย หรือ พูดตามตรงว่า มันคือกระแส Engine UP Sizing

อย่างที่เรา เกริ่นไป เดิมที วิศวกร มองว่า ลดขนาดห้องเผาไหม้ แล้วเติมระบบอัดอากาศเข้ามา ฟังดูเป็นเรื่องที่ดี เครื่องยนต์ขนาดเล็กอัดอากาศ ลดการปล่อยไอเสีย ค่อนข้างได้ผลดี

แต่ในระยะหลัง มีการศึกษาในการใช้งานจริง โดยเฉพาะในบรรดาประเทศยุโรป พบว่า เครื่องยนต์บล็อกเล็กเทอร์โบชาร์จ ถ้าเร่งเครื่องแรงๆ หนักๆ มันก็อาจซดน้ำมันปล่อยไอเสียไม่ได้ ต่างจากเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ อย่างที่คิด

แถม ขนาดเครื่องยนต์ที่เล็กเกินไป อาจจะทำให้ การตอบสนองทำได้ไม่ดี แม้ว่าจะมีเทอร์โบชาร์จคอยช่วยเหลืออยู่แล้วก้ตาม

ผลที่ตามมา เทอร์โบชาร์จทำงานหนัก และ ในท้ายที่สุดมันอาจเสื่อมสภาพเร็วขึ้นตามไปด้วย

ด้วยเหตุนี้ วิศวกรในยุคต่อมา หรือยุคปัจจุบัน จึงมองในทางกลับกันว่า กระแส Engine Down Sizing ถ้าจะทไ ต้องทำแบบพอดีๆ ไม่ใช่ สุดโดต่งแบบที่เคยเกิดขึ้นในอดีต

ประกอบกับท้ายที่สุด ก็เป็นที่ยอมรับกันว่า เครื่องยนต์ไฮบริด หรือ สันดาปลูกครึ่งไฟฟ้า จะเป็นคำตอบที่ดีกว่าสำหรับการลดไอเสียในวันหน้า

เครื่องยนต์สันดาปยุคนี้ จึงเริ่มถูกเพิ่มขนาดปริมาตรเครื่องยนต์ให้ใหญ่ขึ้น สอดคล้องกับคุณลักษณะในการใช้งานที่เหมาะสมของลูกค้า

หลายคนอาจสงสัยว่า แล้ว เพิ่มขนาดกระบอกสูบ มันจะยังช่วยลดไอเสียได้ อย่างไร

ถ้ามองในเทรนด์ ลดขนาดเครื่องยนต์เดิม คือ ลดปริมาตรอากาศที่เข้าห้องเผาไหม้ ลดการจ่ายน้ำมัน แล้วจ่ายน้ำมันเพิ่มเพียงตอน ทำอัตราเร่ง หรือ จังหวะเทอร์โบบูสต์ เท่านั้น ก้จะได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ คือ ลดการปล่อยไอเสีย

ถ้าเราเจาะลึกไปมากกว่า เราจะค้นพบว่า เทอร์โบชาร์จ จะทำงานได้ผลดี คือต้องจ่ายน้ำมันเพิ่ม ยิ่งเครื่องยนต์มีขนาดเล็กก็ยิ่งต้องจ่ายน้ำมัน ยิ่งเครื่องเล็ก ยิ่งบูสต์เยอะ ส่งผลให้ ในการใช้งานหนัก อาทิ รถกระบะ ต้องลากจูง หรือ บรรทุกสิ่งของ ผลที่ตามมา ก้คิอ มันไม่ได้ประหยัด หรือ ลดปล่อยไอเสียมากที่คิด

หากนำเรื่องการใช้งานมาพิจารณา วิศวกร คงจะเห็นแล้วว่าเครื่องยนต์ที่เล็กเกินไปอาจจะได้ผล กับการทดสอบในแลป ตัวเลขสวยหรู แต่ พอใช้งานลงสนามจริง จะไม่ตอบโจทย์ ซึ่งภายหลังเริ่มมีการศึกษาจริงจังเรื่องดังกล่าว แม้แต่ในยุโรป เริ่มมีการทดสอบภาคสนามจริง เพื่อเก็บข้อมูล

ทำให้เทคนิคเดิมที่ใช้ได้เพียงในห้องแลป หรือสนามทดสอบ เริ่มเห็นชัดว่า มันไม่ได้ผลเท่าไร

วิศวกร จึงเริ่มหาแนวทางใหม่ โดยการการลดภาระเทอร์โบชาร์จลงบางส่วน สร้างสมดุล ระหว่าง ปริมาตรกระบอกสูบ และการใช้แรงดันอากาศจากเทอร์โบชาร์จ

ในทางทฤษฏี ห้องเผาไหม้ใหญ่ขึ้น เราอาจจะจินตนาการว่า มันจะต้องปล่อยไอเสียมากขึ้น ตามไปด้วย ตามขนาดเครื่องยนต์

ทว่าทุกวันนี้เครื่องยนต์โดยส่วนใหญ่ ใช้แนวทางปฏิบัติจ่ายน้ำมันแบบ Lean Burn กันอยู่แล้วเป็นส่วนใหญ่ เพื่อทำให้เผาไหม้ได้สมบูรณ์มากที่สุด ก่อนเข้าสู่ระบบกรองไอเสีย อีกชั้นหนึ่ง ก่อนที่จะปล่อยสู่ภายนอก

ดังนั้น ห้องเผาไหม้ใหญ่ขึ้น เท่ากับ พื้นที่รับอากาศมากขึ้น ถ้าจ่ายน้ำมันเท่าเดิม ก็เท่ากับส่วนผสมบางลง ผลที่ตามมา คือเครื่องยนต์เผาไหม้สะอาดมากขึ้นตามไปด้วย

ส่วนเทอร์โบชาร์จก็สามารถลดกำลังแรงอัดลงได้ ไม่ต้องบูสต์หนักมาก เพื่อให้ กำลังขับตามที่ลูกค้าต้องการ หรือ คาดหวัง ตามมาด้วยความทนทานในระยะยาว

นอกจากนี้ ในการพัฒนาลดขนาดเครื่องยนต์ในยุคก่อน เราจะพบว่า ทางผู้ผลิตจำเป็นต้องแนะนำ ชุดเกียร์หลายอัตราทดเข้ามาตอบโจทย์ในการขับขี่

เนื่องจากเครื่องยนต์ขนาดเล็กจะมีช่วงกำลัง หรือ Power Band ไม่กว้างมาก ต้องใช้ชุดเกียร์หลายอัตราทดเข้าช่วย คล้ายๆ กับเราปั่นจักรยาน ที่ตามมาอีกอย่าง คือ พัฒนาเครื่องยนต์ไม่พอ ต้องพัฒนาชุดเกียร์ด้วย สำหรับลูกค้าอย่างเราๆ ท่านๆ เมื่อต้องบำรุงรักษาค่าใช้จ่ายก็ค่อนข้างสูงพอตัว เกียร์หลายอัตราทดราคาแรงใช้ได้

ยิ่งกับกลุ่มใช้งานหนักๆ บรรทุกเต็มๆ หรือ กระทั่งสายลากจูง เครื่องยนต์ขนาดเล็กมักไม่ตอบโจทย์ ต้องเติมคันเร่งเยอะ เวลารีดกำลัง

การเพิ่มขนาดเครื่องยนต์ ให้ได้กำลังขับตามต้องการ แล้วจัดการ บำบัดไอเสีย ด้วยการเผาไหม้บาง และ ใช้ระบบบำบัดไอเสียที่ดีขึ้น อาจจะเป็น ทางออกที่ตอบโจทย์มากกว่า ก็เป็นไปได้

กระแส Engine UP Sizing เริ่มมีให้เห็นแล้วในรถยนต์หลายรุ่น อาทิ Ford และ แม้แต่ Isuzu เองที่เป็นเจ้าตบาดที่เคย ทำเครื่องยนต์ดีเซลบล็อกเล็กสุดโต่งมาขาย วันนี้ก็ปรับไปสู่แนวทางใหม่แล้ว

ในบรรดาผู้ผลิตอื่นๆ เราอาจจะเห็นแนวทางนี้มากขึ้น แต่ต้องยอมรับว่า ตอนกระแสลดขนาดเครื่องยนต์หลายค่าย ไม่ได้มองว่ามันจะเป็นแนวทางที่ถูกต้อง

บางค่าย อาทิ Toyota , Nissan , Mitsubishi จึงพัฒนาเครื่องยนต์ตัวเอง ให้อยู่ในขนาดกลางๆทั่วไป คือ 2.2-2.5 ลิตร ทำให้วันนี้ เมื่อกระแสตีกลับ ค่ายรถยนต์บางค่าย เลยจำเป็นต้องปรับตัวอีกครั้ง ให้สอดรับกับ บริบทที่เปลี่ยน และตอบสนองลูกค้าที่มองหา พลังขับไแด้วยในทางเดียวกัน

เรื่องโดย ณัฐพิพัฒน์ วรโชติโกศล

ข้อมูล บางส่วนจาก Autocar, Isuzu