Sakura P.
เครื่องยนต์ Atkinson Cycle กลายเป็นหัวใจสำคัญที่ช่วยให้รถยนต์ไฮบริดยอดนิยมอย่าง Toyota Prius และ Honda Accord Hybrid ประหยัดน้ำมันได้อย่างยอดเยี่ยม โดยยอมลดพละกำลังสูงสุดลงเพื่อแลกกับประสิทธิภาพการเผาไหม้ที่คุ้มค่าทุกหยดน้ำมัน ก่อนเสริมแรงด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อชดเชยกำลังในจังหวะเร่งแซง
เจาะลึกเครื่องยนต์ Atkinson Cycle เคล็ดลับความประหยัดของรถยนต์ไฮบริดจาก Toyota และ Honda
เครื่องยนต์เบนซินทั่วไปมักได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างพละกำลังให้ได้มากที่สุดจากน้ำมันเชื้อเพลิงทุกหยด แต่สำหรับระบบขับเคลื่อนไฮบริด ผู้ผลิตกลับเลือกแนวทางที่แตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง โดยยอมสละแรงม้าบางส่วนเพื่อรีดประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงให้ได้สูงสุดผ่านการทำงานของเครื่องยนต์แบบ Atkinson Cycle ซึ่งเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้รถยนต์อย่าง Toyota Prius และ Honda Accord Hybrid มีอัตราสิ้นเปลืองน้ำมันที่น่าประทับใจ
วัฏจักร Atkinson Cycle มีจุดเริ่มต้นจากวิศวกรชาวอังกฤษ James Atkinson ที่จดสิทธิบัตรการออกแบบไว้ตั้งแต่ปี 1882 แตกต่างจากเครื่องยนต์แบบ Otto Cycle ทั่วไปที่มีระยะการอัดและการขยายตัวเท่ากัน โดยในยุคปัจจุบันผู้ผลิตยานยนต์ปรับใช้ระบบวาล์วแปรผัน (Variable Valve Timing) เพื่อควบคุมให้วาล์วไอดีเปิดค้างไว้นานขึ้นเล็กน้อยในขณะที่ลูกสูบเริ่มเคลื่อนที่ขึ้น
ส่งผลให้อากาศบางส่วนไหลย้อนกลับไปยังท่อร่วมไอดี จึงช่วยลดกำลังอัดจริงภายในกระบอกสูบลง แต่ยังคงระยะชักในการจุดระเบิดเพื่อสร้างกำลังที่ยาวเท่าเดิม ทำให้เครื่องยนต์ดึงพลังงานความร้อนจากการเผาไหม้มาใช้งานได้คุ้มค่ามากขึ้นและสูญเสียพลังงานความร้อนทิ้งไปน้อยลง
ข้อได้เปรียบหลักของ Atkinson Cycle คืออัตราส่วนการขยายตัวที่สูงกว่าอัตราส่วนกำลังอัดจริง จึงช่วยลดการสูญเสียกำลังจากการดูดไอดี (Pumping Losses) ได้เป็นอย่างดี ทว่าการลดกำลังอัดจริงก็มีข้อแลกเปลี่ยนคือ เครื่องยนต์จะผลิตแรงม้าและแรงบิดได้น้อยกว่าเครื่องยนต์ขนาดความจุเท่ากัน โดยเฉพาะในช่วงรอบความเร็วรอบต่ำ ทั้งนี้ยังมีวัฏจักร Miller Cycle ที่ทำงานใกล้เคียงกัน แต่จะเพิ่มระบบอัดอากาศอย่างเทอร์โบชาร์จเจอร์หรือซูเปอร์ชาร์จเจอร์เข้ามาช่วยเสริมปริมาณไอดี
ข้อจำกัดด้านพละกำลังในรอบต่ำถูกแก้ไขอย่างลงตัวเมื่อนำมาจับคู่กับระบบขับเคลื่อนไฮบริด เนื่องจากมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถส่งแรงบิดมหาศาลได้ตั้งแต่จังหวะออกตัว ช่วยชดเชยจุดด้อยของเครื่องยนต์ Atkinson Cycle ได้ทันที ทำให้เครื่องยนต์เบนซินสามารถทำงานอยู่ในช่วงรอบที่มีประสิทธิภาพสูงสุดได้อย่างต่อเนื่อง
โดย Toyota ได้นำแนวคิดนี้มาใช้งานใน Toyota Prius ตั้งแต่เปิดตัวครั้งแรกในปี 1997 เช่นเดียวกับระบบไฮบริดมอเตอร์คู่ของ Honda ที่ผสานการทำงานร่วมกับเครื่องยนต์ Atkinson Cycle เช่นกัน
อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ Atkinson Cycle ไม่ได้ถูกนำไปใช้งานกับรถยนต์ไฮบริดทุกรุ่น เนื่องจากระบบส่งกำลังไฮบริดในปัจจุบันมีความหลากหลายสูง โดยเครื่องยนต์บางรุ่นสามารถสลับการทำงานระหว่าง Otto Cycle และ Atkinson Cycle ได้ตามสภาพการขับขี่ผ่านระบบวาล์วแปรผัน เพื่อมอบความประหยัดเมื่อขับขี่ด้วยความเร็วคงที่ และพร้อมเรียกพละกำลังกลับมาเมื่อต้องการเร่งแซง
ที่มา: Motor1.com
