BMW TwinPower Turbo

BMW TwinPower Turbo

BMW Series-5 โมเดลปัจจุบันรหัส F10 ทุกรุ่นในปี 2012 ใช้เครื่องยนต์ใหม่ที่มีขนาดเล็กลงแต่ยังคงให้แรงบิดมากเท่าเดิม เทคโนโลยี TwinPower Turbo ช่วยให้การใช้เชื้อเพลิงลดลง เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ในรุ่นแรกช่วงเปิดตัวเมื่อปี 2009 มันมีค่าการปล่อยมลภาวะระดับ EURO-5 กับกลไกการทำงานของชุดหัวฉีดอีเล็กทรอนิกส์ Piezo ที่ฉีดจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงตรงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ หรือ Direct Injection ซึ่งฉีดน้ำมันได้เร็ว และมีความถี่สูงกว่าหัวฉีดโซลินอยด์แบบเก่าหลายเท่าตัว เมื่อทำการแบ่งตามรุ่นเครื่องยนต์ของ Series-5 เครื่องยนต์เบนซินจะมีรุ่นต่างๆ ที่มีปริมาตรความจุแตกต่างกัน เช่น 523i / 528i / 535i / 550i ทั้งหมดถูกพัฒนาระบบจ่ายเชื้อเพลิงให้เป็นแบบ Direct Injection ซึ่งเป็นนวัตกรรมการคิดค้นของค่าย BMW และมีชื่อว่า High Precision Injection

ส่วนรุ่นเครื่องยนต์ดีเซล จะประกอบไปด้วย รุ่น 520d / 525d / 530d ซึ่งใช้ระบบฉีดจ่ายเชื้อเพลิงด้วยเทคโนโลยี Common Rail เจเนอเรชั่นล่าสุด ทำให้มันมีอัตราการคายของเสียตามมาตรฐาน EURO-5 อีกด้วย ระบบ Direct Injection ที่ใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลของ BMW ถูกพัฒนาเข้าสู่ยุคของอีเล็กทรอนิกส์อย่างเต็มรูปแบบ โดยมีระบบ Common rail เป็นตัวแปรสำคัญ หัวฉีดรุ่นใหม่นี้ มีแรงดันสูงประมาณ 1,800 บาร์ ให้สมรรถนะด้านแรงม้าและแรงบิด รวมถึงจังหวะของการออกตัวกับอัตราเร่ง แทบไม่แตกต่างไปจากเครื่องยนต์เบนซิน แต่มีความประหยัดมากขึ้น ค่าการปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ที่ลดลง ยังทำให้เครื่องยนต์ที่ใช้เทคโนโลยี TwinPower Turbo เป็นอีกหนึ่งทางเลือกของผู้ใช้รถยนต์ที่ต้องการทั้งความประหยัด ประสิทธิภาพของพลังในรูปของแรงบิดรอบต่ำ และการเรียกกำลังเมื่อต้องการเร่งแซง ซึ่งเครื่องยนต์แบบใหม่ที่มีขนาดเล็กคงแต่ยังให้กำลังดีเท่าเดิมของ BMW Series-5 สามารถตอบสนองความต้องการของลูกค้าได้อย่างครบถ้วน

เมื่อค่าการปล่อยมลภาวะมีความเข้มงวดขึ้นทุก 3-4 ปีในทวีปยุโรป บวกกับค่าพลังงานในรูปแบบของเชื้อเพลิง ทั้งเบนซินและดีเซลมีราคาสูงขึ้นมาก และไม่มีทีท่าว่าจะถูกลงอีกต่อไป การพัฒนาเครื่องยนต์ให้สามารถตอบโจทย์ทั้งสองข้อได้อย่างสมบูรณ์ วิศวกรของ BMW จึงมองไปที่ระบบอัดอากาศแบบเทอร์โบแปรผัน ซึ่งออกแบบมาเป็นอย่างดีสำหรับเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล การทดสอบอย่างหนักในขั้นตอนของการพัฒนา ทำให้วิศวกรหันมาใช้ระบบฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงโดยตรงเข้าห้องเผาไหม้ จากของเดิมที่เคยใช้การฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปที่ท่อร่วมไอดี ด้วยหัวฉีดรุ่นเก่าซึ่งเป็นแบบโซลินอยด์มาเป็นหัวฉีดแรงดันสูงแบบ Piezo

ระบบ Commonrail หรือระบบจ่ายน้ำมันแบบรางร่วม เป็นระบบจ่ายน้ำมันที่พัฒนาขึ้นมาล่าสุดในปัจจุบัน ระบบจ่ายเชื้อเพลิงชนิดนี้ประกอบด้วยปั๊มแรงดันสูง ในการอัดน้ำมันเข้าสู่รางร่วม (Common Rail) เพื่อรอจังหวะการฉีดที่เหมาะสม โดยประมวลผลได้จากหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ หรือ ECU - Electronic Control Unit เมื่อถึงจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงที่ ECU สามารถประมวลผลออกมาได้ วาลว์น้ำมันหรือเข็มหัวฉีด จะถูกยกด้วยแรงขับจากโซลีนอยด์โดยใช้ไฟฟ้า ซึ่งระบบฉีดเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์รุ่นเก่า ที่เป็นปั๊มเชื้อเพลิงแบบแถวเรียงหรือจานจ่าย จะใช้วิธีการยกเข็มหัวฉีดด้วยแรงดันในตัวน้ำมันที่ปั๊มเชื้อเพลิงอัดเข้ามา มีแรงดันประมาณ 120 -250 บาร์ สามารถเอาชนะแรงกดของสปริงที่หัวฉีด ทำให้เข็มหัวฉีดยกเปิดน้ำมันให้ไหลผ่านไปได้ วิธีแบบเก่านี้ จะไม่สามารถควบคุมจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงให้ยืดหยุ่นได้ แตกต่างจากระบบคอมมอนเรลแบบใหม่ที่ใช้ใช้ไฟฟ้าในการควบคุม ดังนั้น ระบบ Commonrail ของ BMW จึงสามารถฉีดเชื้อเพลิงได้อย่างยืดหยุ่น ตามสภาวะการทำงานที่เหมาะสม ซึ่งเป็นไปตามการประมวลผลของ ECU โดย ECU ของเครื่องยนต์สามารถรับรู้สภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ได้จาก Sensor ต่างๆ เช่น ปริมาณออกซิเจนในไอเสีย แรงดันในรางร่วม องศาของคันเร่งไฟฟ้าแบบ Drive By Wire อุณหภูมิฯ ข้อดีจากการควบคุมระบบฉีดจ่ายเชื้อเพลิงได้ตามต้องการ สมองกล ECU ในปัจจุบันจึงสามารถควบคุมให้มีการฉีดแบบหลายครั้ง หรือ Multiple-Injection ซึ่งสามารถช่วยลดปริมาณมลพิษไนตริกออกไซด์ ช่วยให้มีการเผาไหม้ที่ไม่รุนแรงและลดการน็อกของเครื่องยนต์ได้

บริษัท ผู้ผลิตระบบจ่ายเชื้อเพลิงชั้นนำยี่ห้อ Bosch ซึ่งถูกใช้ในเครื่องยนต์รุ่นใหม่ของ BMW สามารถผลิต ECU ให้สามารถควบคุมการฉีดเชื้อเพลิงได้ถึง 5 ครั้ง โดยมีพื้นฐาน ดังต่อไปนี้
1-Pilot Injection เป็นส่วนช่วยให้เชื้อเพลิงส่วนแรกผสมกับอากาศได้ดีก่อน
2- Pre-Injection เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของเชื้อเพลิงในการเริ่มการเผาไหม้ส่วนแรก การฉีดครั้งที่ 3 เป็นการฉีดเชื้อเพลิงหลัก
3-Main-Injection เป็นการฉีดเชื้อเพลิงหลัก ที่ควบคุมสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ตามคันเร่ง
5-After-Injection เป็นการฉีดเพื่อเผาเขม่า หรืออนุภาคคาร์บอน (PM) ส่วนสุดท้ายเพื่อให้มีการเผาไหม้สมบูรณ์ที่สุด
6-Post-Injection เป็นการฉีดควบคุมอุณหภูมิไอเสีย

ค่ายใบพัดสีฟ้า-ขาว ได้ทำการพัฒนาระบบฉีดจ่ายเชื้อเพลิงด้วยแรงดันสูง High Precision Injection พร้อมกลไกระบบอัดอากาศด้วยเทอร์โบแปรผัน บวกกับการลดอุณภูมิของอากาศลงด้วยอินเตอร์คูลเลอร์มานานแล้ว เครื่องยนต์ตัวแรกที่ถูกพัฒนาเป็นเครื่องแบบ V12 ปริมาตรความจุ 6.0 ลิตร วางในรถ Series-7 รุ่น 760iL มันคือเครื่องยนต์ระบบหัวฉีดตรง ในเครื่องยนต์เบนซินเจเนอเรชั่นแรกสุด ส่วนเครื่องยนต์ตัวใหม่ที่มีเทคโนโลยี TwinPower Turbo นั้น คือเครื่องยนต์รุ่นล่าสุดในเจเนอเรชั่นที่ 3 ประจำปี 2012 ทุกบล็อก ฉีดเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ด้วยแรงดันสูงขึ้นอีกประมาณ 200 บาร์ ซึ่งเป็นที่มาของค่ามลพิษที่ลดลง และตามมาด้วยอัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่ดีขึ้น ปี 2012 ค่าย BMW Group ใช้เงินเกี่ยวกับการลงทุนในการคิดค้น พัฒนา และก่อสร้างโรงงานประกอบเครื่องยนต์ใหม่หมดเกือบ 300 ล้านยูโร BMW Group ใช้เทคโนโลยีการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมีนัยสำคัญเกี่ยวกับเครื่องยนต์ที่มีขนาดแตกต่างกันด้านปริมาตรความจุ แต่ให้กำลังมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกัน ระหว่างเครื่องตัวใหม่ที่ใช้เทคโนโลยี TwinPower Turbo กับเครื่องรุ่นเก่าที่ยังไม่มีระบบดังกล่าว เครื่องยนต์ดีเซลและเบนซินสำหรับปัจจุบัน ทั้งใน BMW และ MINI มีการติดตั้งข้อเหวี่ยงเหวี่ยงอะลูมิเนียม ระบบอัดอากาศแบบแปรผันด้วย Turbocharge และระบบฉีดตรงเชื้อเพลิง Common Rail

เทอร์โบ ฝาแฝด 2 ตัวเทคโนโลยีเฉพาะแบบของ BMW TwinPower Turbo กับชุดวาวล์ที่มีระบบกลไกวาล์วแบบแปรผันหรือ Valve Tronic ใช้ฝาสูบและเสื้อสูบ ทำจากอะลูมินัมอัลลอย เพื่อการคายความร้อนที่ดีและมีน้ำหนักเบา เทอร์โบคู่ทั้งสองตัวถูกวางในรูปแบบของระบบ Bi-Turbo ในเครื่องยนต์ 6 สูบนั้น เทอร์โบ 1 ตัวจะทำหน้าที่รับผิดชอบสูบทั้งสามสูบ เมื่อภาระการรับโหลดของเทอร์โบแต่ละตัวมีไม่มาก เนื่องจากการออกแบบ ที่มุ่งเน้นให้มันมีการทำงานที่แยกจากกัน และหมุนที่รอบเครื่องยนต์ที่ต่างกัน ทำให้แรงบิดที่ได้รับมีความโดดเด่นมาก ปริมาตรความจุที่ลดลงยังทำให้ตัวเครื่องมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น มีน้ำหนักเบาขึ้น แข็งแกร่งทนทานมากขึ้น กราฟแรงม้าและแรงบิดที่ขึ้นสูงอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่รอบต่ำไปจนถึงรอบสูงสุด ส่งผลให้มันขึ้นถึงจุดสุดยอดของเทคโนโลยีการให้กำลังในโลกแห่งยนตกรรมสมัยใหม่ แรงบิดแบบ Flat-Troque ให้กำลังในเครื่องยนต์รุ่น 535i ถึง 306 แรงม้า พร้อมด้วยแรงบิดระดับ 400 นิวตันเมตร จากเครื่องยนต์ที่มีปริมาตรความจุเพียงแค่ 3.0 ลิตร เท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์แบบเก่าขนาด 3.5 ลิตร ที่ให้กำลังเท่ากันแต่กินเชื้อเพลิงมากกว่า มีขนาดใหญ่กว่า มีน้ำหนักมากกว่ารวมถึงยังคายก๊าซพิษสูงกว่าอีกด้วย

การจัดวางเทอร์โบทั้ง 2 ตัว มีความแตกต่างเชิงวิศวกรรมอย่างเห็นได้ชัด วิศวกรของ BMW วางเทอร์โบแทรกไว้ตรงกลางในเครื่องยนต์แบบสูบ V แล้วทำการย้ายท่อระบายไอเสียมาไว้ที่ฝั่งด้านในของเครื่องยนต์ โดยมีท่อร่วมไอดีอยู่ด้านนอก ความกว้างของตัวเครื่องมีขนาดลดลงอย่างเห็นได้ชัด ในเครื่องยนต์ของ BMW M5 ตัวใหม่ ซึ่งเป็นเครื่องแบบ V8 4.4 ลิตร 4,395 ซีซี ซึ่งใช้เทคโนโลยี TwinPower Turbo ที่มีกำลังมากถึง 560 แรงม้า พร้อมด้วยแรงบิดอีก 680 นิวตันเมตรที่ 1,500-5,750 รอบต่อนาที มากกว่าเครื่องยนต์แบบ V10 5.0 ลิตร ที่มีม้าเพียง 500 ตัวในรถ BMW M5 ตัวเก่ารหัส E60 การวางรูปแบบของท่อไอดี ชุดเทอร์โบแฝด และท่อไอเสียยังไม่ก่อให้เกิดปัญหาในเรื่องของพื้นที่ห้องเครื่อง เทอร์โบ 1 ตัวที่รับผิดชอบกระบอกสูบฝั่งละ 4 ตัวตัวแบบแยกแถว อากาศที่ไหลออกมาจากเทอร์โบก่อนที่จะถูกประจุเข้าสู่ท่อร่วมไอดี จะถูกอินเตอร์คูลเลอร์ทำการลดอุณหภูมิ เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของมวลอากาศ ทำให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ สิ่งที่ตามมาคือกำลังในรูปของแรงบิด ที่มีให้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่รอบต่ำไปจนถึงรอบสูง

ทคโนโลยี BMW TwinPower Turbo ซึ่ง BMW ใช้วางลงในตัวรถรุ่นใหม่ทั้งแบบสี่และหกกระบอกสูบ สำหรับเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลสมรรถนะสูง ยังมีการทำงานที่ถูกกำหนดค่าให้มีความสอดคล้องกับจำนวนของกระบอกสูบ ประกอบกับการเพิ่มประสิทธิภาพระบบจ่ายอากาศ โดยใช้ VALVE-TRONIC ทำให้การเผาไหม้หมดจรดและดีขึ้นกว่าเดิม เมื่อชุดฉีดจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงมีความสมบูรณ์แบบ มันสามารถผสมอัตราส่วนระหว่างเชื้อเพลิงและอากาศได้อย่างถูกต้อง ฉีดน้ำมันเข้าสู่ห้องเผาไหม้ด้วยความแม่นยำสูงสุด เทคโนโลยี BMW TwinPower Turbo ยังถูกออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ ในด้านการเรียกกำลังแบบฉับพลันทันที ด้วยเครื่องยนต์ที่ทรงประสิทธิภาพ เหมาะสมกับยนตกรรมที่ได้ชื่อว่ามีความเป็น Dynamic มากที่สุดในยุคปัจจุบันอย่าง BMW

ในฐานะที่เป็นบริษัทผลิตรถยนต์ ที่มุ่งเน้นพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ อยู่ตลอดเวลา เครื่องยนต์ใหม่ของ BMW ทุกรุ่นในอนาคต จะมีขนาดที่เล็กลงทั้งความจุและขนาดของตัวเครื่อง แต่กลับให้กำลังในรูปของแรงบิดที่สูงขึ้น เมื่อมันทำงานเชื่อมโยงกับระบบส่งกำลังแบบใหม่ ที่มีอัตราทดกว้างและครอบคลุมทุกย่านรอบเครื่องยนต์ ยกตัวอย่างเช่น เกียร์อัตโนมัติ 8 สปีด ที่มีใช้งานอยู่ในปัจจุบัน ในอนาคตอันใกล้นี้ เพื่อให้บรรลุถึงวัตถุประสงค์ ในการคิดค้นนวัตกรรมใหม่ๆ ที่เกี่ยวกับการขับเคลื่อน และเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ให้มากยิ่งขึ้น กินน้ำมันเชื้อเพลิงน้อยลงและปล่อยมนภาวะลดลง ด้วยระบบ TwinPower Turbo และ BMW EfficientDynamics ส่งผลให้ BMW Group กำลังเดินอยู่บนเส้นทางที่รุ่งเรือง และประสบความสำเร็จในการทำกำไรจากผลิตภัณฑ์ เป็นกลยุทธ์สำคัญในผลิตยนตกรรมเพื่ออนาคต สำหรับการเคลื่อนที่เดินทางของมนุษย์ไปโดยปริยาย.

Arcom roumsuwan

ขอขอบคุณไทยรัฐออนไลน์