เรื่องน่ารู้กับระบบคอมมอนเรล

เรื่องน่ารู้กับระบบคอมมอนเรล 

หลังจากที่ Thaicarlover.com ได้แนะนำผู้อ่านถึงเรื่อง 7 อุปกรณ์ไฮเทคติดรถยนต์ที่น่าสนใจ ไปใน 3 ตอนที่แล้ว วันนี้เราจะมาแนะนำกันต่อกับหัวข้อเรื่อง เรื่องน่ารู้กับระบบคอมมอนเรล (ตอน 1) กันครับ

พิสูจน์กันมาหลายปีแล้วว่าเครื่องยนต์ดีเซลในระบบปั๊มแรงดันสูง หรือที่เรียกกันว่า คอมมอนเรล นั้นให้ความประหยัด ให้กำลังงานที่มากกว่า และมีเสียงเครื่องยนต์ที่เงียบกว่า ไอเสียสะอาดกว่าเครื่องยนต์ในแบบเดิมๆ และเมื่อเครื่องยนต์คอมมอนเรล ออกสู่ท้องถนนทำให้ผู้คนที่เคยรังเกียจเดียดฉันท์เครื่องดีเซลลดน้อยลงไป เพราะเครื่องคอมมอนเรลให้ประสิทธิภาพในการขับขี่ไม่ได้ด้อยไปกว่าเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิง

ระบบคอมมอนเรล

เครื่องยนต์คอมมอนเรลจากผู้ผลิตยักษ์ใหญ่หลายๆ ค่ายได้ชื่อว่าเป็นเครื่องยนต์ที่สะอาด (ปล่อยมลพิษ) ที่สุดในโลก แม้เมื่อนำไปเทียบกับการปล่อยมลพิษที่ปลายไอเสียของเครื่องยนต์เบนซิน วันนี้ก็มาลองย้อนทวนความกันว่าเครื่องยนต์ดีเซลในระบบคอมมอนเรลนั้นมีที่มาที่ไปอย่างไร

ก่อนที่จะไปเรื่อง Common Rail System ผมขออนุญาตทวนความรู้เรื่องเครื่องยนต์ดีเซลกันสักหน่อย

เครื่องยนต์ดีเซล คือเครื่องยนต์สันดาปภายในรูปแบบหนึ่งที่ใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิงในการจุดระเบิดหลักการทำงานง่ายๆ ก็คือ อากาศถูกดูดเข้าสู่กระบอกสูบอย่างรวดเร็ว แล้วอากาศนั้นถูกอัดให้มีปริมาตรลดลงประมาณยี่สิบเท่า ในห้องเผาไหม้อากาศจึงเกิดความร้อนมากพอที่น้ำมันดีเซลที่ถูกฉีดเป็นฝอยเข้าไปในห้องเผาไหม้ อากาศที่ร้อนจึงลุกไหม้เกิดการระเบิดขยายตัวผลักดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ด้วยกำลังงานอันมหาศาลจากการระเบิด

เครื่องยนต์ดีเซล

แรกนั้นเครื่องยนต์ดีเซลมีอยู่ด้วยกันสองแบบคือแบบ Indirect injection และแบบ Direct injection ทั้งสองแบบจ่ายน้ำมันเข้าห้องเผาไหม้ด้วยปั๊มน้ำมันที่มีอยู่สองแบบคือ ปั๊มแบบเรียงแถว และปั๊มแบบจานจ่าย

ปั๊มจ่ายน้ำมัน นั้นจะจ่ายน้ำมันเข้าสู่หัวฉีดที่มีหน้าที่ทำน้ำมันให้เป็นฝอยด้วยแรงกดของสปริงในหัวฉีด หรือพูดง่ายๆ ว่าเป็นแบบกลไกล้วนๆ เครื่องยนต์แบบนี้ให้กำลังงานและอัตราสิ้นเปลืองที่ดีกว่าเครื่องยนต์เบนซินในขนาดเท่าๆ กัน จึงนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ข้อเสียก็คือตัวเครื่องยนต์มี น้ำหนักมาก มีเสียงดังเมื่อเครื่องทำงาน การเผาไหม้หลงเหลือเขม่าควันและปล่อยสารพิษออกมามาก จึงไม่ได้รับความสนใจในรถเก๋งนั่งทั่วไป

เครื่องยนต์เบนซิน

และถ้ากล่าวถึงคำจำกัดความของเครื่องยนต์คอมมอนเรลว่า เครื่องยนต์แบบใช้แรงดันน้ำมันสูงแล้ว เครื่องยนต์คอมมอนเรล หรือต้นแบบของระบบคอมมอนเรล (น้ำมันแรงดันสูง) นั้นมีมานานแล้ว มีมาตั้งแต่เรารู้จัก เรือดำน้ำ ที่ใช้เครื่องดีเซลถ้านับปี ค.ศ. ก็คงจะเป็นตั้งแต่ปี ค.ศ.1916 เป็นเครื่องยนต์ของ Doxford Engines เริ่มผลิตเชิงพาณิชย์มาตั้งแต่ปี 1921 จนถึงปี 1980

การทำงานของคอมมอนเรลในยุคนั้นเป็นแบบกลไกล้วนๆ มีปั๊มส่งน้ำมันแรงดันต่ำส่งน้ำมันไปที่หัวฉีด เหนือหัวฉีดมีลูกกระทุ้งที่รับแรงกระแทกจากเพลาราวลิ้นเมื่อเครื่องยนต์หมุน ลูกกระทุ้ง จะไปกระแทกกลไกในหัวฉีดให้น้ำมันเกิดแรงดันสูงพุ่งออกเป็นฝอยจากปลายหัวฉีด คอมมอนเรลระบบกลไกนี้มีใช้กันมานานส่วนใหญ่แล้วจะเป็นในเครื่องดีเซลขนาดใหญ่ระบบการทำงานจะถูกเรียกว่า Unit injector

เครื่องยนต์ดีเซลคอมมอนเรล

ต้นแบบของระบบคอมมอนเรล (Common Rail System) ในปัจจุบันนั้นเกิดขึ้นในปี 1960 โดย Robert Huber จากประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ต้นแบบนั้นถูกนำมาพัฒนาปรับปรุงต่อโดย Dr.Marco Ganser จากสถาบัน Swiss Federal Institue of Technology การพัฒนาระบบเชื้อเพลิงดีเซลแบบปั๊มแรงดันสูงมาสำเร็จจนผลิตออกใช้งานในเชิงพาณิชย์กับรถยนต์ได้ก็ตกเอากลางปี 1990

hino_ranger truck

โดย Dr.Shohei Itoh และ Masahiko Miyaki จากบริษัท เด็นโซ่ คอร์ปอเรชั่น (Denso Corperation) ผู้ผลิตชิ้นส่วนรายใหญ่ของอุตสาหกรรมรถยนต์ในญี่ปุ่น ครั้งนั้น เด็นโซ่ ได้พัฒนาระบบคอมมอนเรลออกมาเพื่อใช้กับรถบรรทุกขนาดใหญ่ และพบกับความสำเร็จในปี 1995 นำออกขายให้แก่รถบรรทุกฮีโน่ รุ่น Hino Rising Ranger Truck หรือกล่าวได้ว่า เด็นโซ่ คือผู้ผลิตระบบคอมมอนเรล (ในแบบปัจจุบัน) เป็นเจ้าแรกในโลก (รถบรรทุก) (ฮีโน่คือบริษัทลูกของโตโยต้า และโตโยต้าเป็นเจ้าแรกในโลกที่เอามาติดตั้งในรถกระบะหนึ่งตันที่ใช้รหัส คอมมอนเรลว่า D-4D)

Alfa-Romeo-156

หลังจากนั้นมาระบบคอมมอนเรลที่เกิดจากแนวคิดของเครื่องยนต์ดีเซลในเรือดำน้ำที่เป็นต้นแบบให้แก่วิศวกรชาวสวิสก็ได้รับการปรับปรุงพัฒนาที่จะนำมาใช้งานกับรถจากผู้ผลิตรถยนต์ทั่วโลก ด้วยเงื่อนไขจากความเจริญก้าวหน้าทางเทคโนโลยี พร้อมๆ กับการปรับปรุงคุณภาพการผลิตน้ำมันดีเซลจากผู้ผลิตน้ำมันเชื้อเพลิง

Commonrail Diesel Direct Injection

ระบบคอมมอนเรลพร้อมสมบูรณ์ และลงสู่รถเก๋งเป็นครั้งแรก ในปี 1997 ในรถ Alfa Romeo 156 ตามมาด้วยในระยะเวลาที่ห่างกันไม่กี่สัปดาห์ด้วยรถยนต์ เมอร์เซเดส-เบนซ์ คลาส 220 ซีดีไอ (Mercedes Benz Class 220 CDI) (หลายๆ คนเอามาคุยว่าเบนซ์เป็น เจ้าแรก ที่ใช้เครื่องยนต์คอมมอนเรลกับรถเก๋ง) ตั้งแต่นั้นมาโลกของเครื่องยนต์ดีเซลจึงเข้าสู่ยุคของคอมมอนเรล หรือเรียกกันอย่างเต็มยศว่า Common Rail Diesel Direct Injection ที่หลายๆ ค่ายผลิตเอาระบบมาใช้งานในชื่อเรียกที่หลากหลายต่างกัน

เครดิต By Thaicarlover.com