the-king
HomeInnovationMercedes-Benz ‘OM 471’ Engine เครื่องยนต์สำหรับรถเพื่องานพาณิชย์ เจเนอเรชั่นล่าสุด
Neueste Generation Mercedes-Benz OM 471 Latest Generation
Mercedes-Benz OM 471.

Mercedes-Benz ‘OM 471’ Engine เครื่องยนต์สำหรับรถเพื่องานพาณิชย์ เจเนอเรชั่นล่าสุด

สำหรับรถนั่ง (Passenger Car) ผู้ผลิตสัญชาติเยอรมันอย่าง Mercedes-Benz มีคู่แข่งที่สมน้ำสมเนื้อเป็นเพื่อนร่วมสัญชาติ อาทิ AUDI, BMW, PORSCHE และ VW แต่สำหรับรถเพื่องานพาณิชย์ (Commercial Car) ดูเหมือนผู้ผลิตรถยนต์ระดับแนวหน้าของโลกกลุ่มนี้ จะไม่ใช่คู่แข่งของ Mercedes-Benz อีกต่อไป กลายเป็นผู้ผลิตรายอื่นๆ  ในยุโรปเองก็จะเป็น DAF, IVECO, MAN, SCANIA และ VOLVO ซึ่งแน่นอนว่า Mercedes-Benz ยังคงรักษาตำแหน่งผู้นำของกลุ่มไว้ เช่นเดียวกับรถนั่ง และปีนี้ได้สร้างสีสันให้วงการรถเพื่องานพาณิชย์อีกครั้ง ด้วยการเปิดตัวเครื่องยนต์ดีเซลเจเนอเรชั่นใหม่ ที่ได้เปลี่ยนแนวคิดในการพัฒนาหลายส่วน เป้าหมายเพื่อการลดต้นทุนธุรกิจโลจิสติกส์ ขณะเดียวกันก็สะอาดสูงสุดในระดับ Euro 6

 Shaping Future Transportation 2015, Campus SafetyOM 471 เป็นเครื่องยนต์ 6 สูบ Inline ขนาดความจุ 12.8 ลิตร

 

คุณสมบัติพื้นฐานของเครื่องยนต์ดีเซล ที่ทำให้ผูกขาดในวงการขนส่ง รวมทั้งอุตสาหกรรมหนักทั้งหลาย อยู่ที่เรื่องของ “แรงบิด” ไม่ใช่แรงม้าเหมือนบรรดารถแรงในปัจจุบัน เป็นแรงบิดสูงในรอบต่ำ ที่พร้อมจะฉุดกระชากน้ำหนักหลายสิบตันให้เคลื่อนที่ได้แบบง่ายๆ ตั้งแต่รถเริ่มออกตัว แนวทางพัฒนาต่อไปของเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถเพื่องานพาณิชย์ คือ เพิ่มระยะทางในการนำรถเข้ารับบริการในแต่ละรอบ ลดปริมาณการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง ทนทาน ลดมลพิษให้เทียบเท่าเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็กในรถนั่ง ปิดท้ายด้วยการให้แรงบิดสูงสุดตั้งแต่รอบเครื่องยนต์เริ่มต้นสวิงพ้นจากรอบเดินเบา

OM 471 เป็นเครื่องยนต์แบบ 6 สูบ แถวเรียง ขนาดความจุ 12.8 ลิตร (ประมาณ 12,800 ซี.ซี.) ที่จะมาแทนเครื่องยนต์ V8 ในรถเพื่องานพาณิชย์ทุกกลุ่มของ Mercedes-Benz อาทิ รถบรรทุก รถหัวลากขนาดต่างๆ และรถบัสโดยสาร ภายใต้ฮาร์ดแวร์หรือพื้นฐานเครื่องยนต์เดียวกัน วิศวกร Mercedes-Benz สามารถออกแบบให้เครื่องยนต์ผลิตแรงม้าและแรงบิดออกมาได้ถึง 5 ระดับความแรง เพื่อรองรับกับรถเพื่องานพาณิชย์ทุกกลุ่มที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ซึ่งไล่เรียงจากสเป็กเริ่มต้น ไปยังสเป็กสูงสุด ได้แก่

310 kW (421 hp) ที่ 1,600 รอบ/นาที แรงบิดสูงสุด 2,100 Nm ที่ 1,100 รอบ/นาที, 330 kW (449 hp) ที่ 1,600 รอบ/นาที แรงบิดสูงสุด 2,200 Nm ที่ 1,100 รอบ/นาที, 350 kW (476 hp) ที่ 1,600 รอบ/นาที แรงบิดสูงสุด 2,300 Nm ที่ 1,100 รอบ/นาที, 375 kW (510 hp) ที่ 1,600 รอบ/นาที แรงบิดสูงสุด 2,500 Nm ที่ 1,100 รอบ/นาที และ 390 kW (530 hp) ที่ 1,600 รอบ/นาที แรงบิดสูงสุด 2,600 Nm ที่ 1,100 รอบ/นาที

Shaping Future Transportation 2015, Campus Safetyระดับแรงม้าที่ผลิตได้ 421-530 hp ที่ 1,600 รอบ/นาที ขณะที่แรงบิดอยู่ระหว่าง 2,100-2,600 Nm ที่ 1,100 รอบ/นาที

 

แรงม้าและแรงบิดเปลี่ยน ขณะที่รอบเครื่องที่ปลดปล่อย Maximum Power และ Maximum Torque เท่ากันในทุกสเป็ก ซึ่งนั่นเป็นการเล่นกับซอฟต์แวร์ของ ECU ที่ใช้ควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์ (เพิ่มแรงดันในการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง) และการเพิ่มแรงบิดสูงสุดในรอบเครื่องที่ต่ำลง ช่วยให้ OM 471 ลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงลงเฉลี่ย 3 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบเครื่องยนต์เจเอนเรชั่นก่อนหน้านี้ ที่มีแรงม้าในระดับที่ใกล้เคียงกัน ยกตัวอย่างเช่น Mercedes-Benz Actros (รถหัวลาก) 1 คัน กับขุมพลัง OM 471 ทางต้นสังกัดเคลมมาเลยว่า กับภาระงานใน 1 ปี จะลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงได้ราว 1,100 ลิตร และลดการปล่อย CO2 ออกสู่บรรยากาศมหาศาลถึง 3 ตัน (โดยประมาณ)

Shaping Future Transportation 2015, Campus SafetyOM 471 ออกแบบวงจรของระบบ EGR ใหม่ มี “ERG flap” มารับหน้าที่บริหารจัดการแรงดันไอเสีย ส่งผลให้เทอร์โบแปรผันไม่มีความจำเป็นกับเครื่องยนต์บล็อกนี้อีกต่อไป

 

ประเด็นสำคัญ ไอเสียจากเครื่อง OM 471 ตั้งแต่ระดับแรงม้า 421 hp ไล่จนไปสุดๆ ที่ 530 hp ยังมาพร้อมมาตรฐานควบคุมมลพิษ (Emission Control) ในระดับ Euro 6 ซึ่งเป็นมาตรฐานสูงสุด ที่ถูกบังคับใช้กับรถยนต์ทุกรุ่นที่จะจำหน่ายในยุโรป (ในประเทศที่พัฒนาแล้ว ระดับมลพิษจะกลายเป็นตัวกำหนดอัตราภาษี ซึ่งสุดท้ายจะส่งผลต่อเนื่องมาจนถึงราคารถ)

Shaping Future Transportation 2015, Campus SafetyX-Pulse Injection System ฉีดละอองน้ำมันที่ปลายหัวฉีด ด้วยแรงดัน 2,700 บาร์

 

 

OM 471 ได้รับการออกแบบโดยเพิ่มประสิทธิภาพเรื่องความแข็งแรงและความทนทานในทุกองค์ประกอบของตัวเครื่องยนต์ ชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนที่หรือเสียดสีกันตลอดเวลา อาทิ ลูกสูบและผนังกระบอกสูบ ก็ถูกจับลดแรงเสียดทานจากเทคโนโลยีด้านวัสดุศาสตร์ที่ก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น ซึ่งนั่นส่งผลให้ Mercedes-Benz ใช้คำว่า “extremely long maintenance” ลากระยะเวลาในการเข้าเซอร์วิสของรถในแต่ละรอบ ออกไปได้ยาวถึง 150,000 กิโลเมตร จุดนี้เป็นเรื่องที่จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับรถเพื่องานพาณิชย์ เพราะเวลาที่เสียไปกับการเข้ารับบริการ ก็หมายถึงจำนวนรอบที่รถกลุ่มนี้สามารถวิ่งทำเงินได้จะหายไปด้วย

Shaping Future Transportation 2015, Campus SafetyERG flap แบบ 3 ทาง ช่องทางแรกปล่อยแรงดันไอเสียไปให้เทอร์โบเพียงช่องทางเดียว ช่องทางที่ 2 ปล่อยแรงดันไอเสียไปให้ระบบ EGR เพียงช่องทางเดียว และช่องทางสุดท้าย เป็นการแชร์แรงดันไอเสียคนละครึ่งระหว่างเทอร์โบกับระบบ EGR

ระบบฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง ยังคงเป็น Common Rail แรงดันที่ระบบสร้างออกมาเพิ่มขึ้นระหว่าง 900-1,160 บาร์ ตามระดับแรงม้าและแรงบิดที่เครื่องยนต์ OM 471 แต่ละสเป็กปลดปล่อยออกมา ส่งผลให้แรงดันสูงสุดที่สร้างได้ ขยับไปอยู่ที่ 2,700 บาร์ (เครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ ในรถนั่งใช้แรงดันของระบบคอมมอนเรลประมาณ 2,000 บาร์) โดยแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกฉีดเป็นฝอยละออง 360 องศา รอบทิศทาง ผ่านหัวฉีดเจเนอเรชั่นล่าสุด “X-Pulse Injection System” รูเล็กๆ ที่ปลายหัวฉีดจะถูกเจาะไว้ถึง 8 รู (รุ่นเก่า 7 รู) เพิ่มอัตราการไหลอีก 10 เปอร์เซ็นต์ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเผาไหม้ รวมทั้งลดอัตราการหมุนเวียนของระบบ EGR

ตำแหน่งการฉีดที่ปลายจังหวะอัด รับกับหลุมเว้าที่ถูกออกแบบมาเป็นพิเศษบนหัวลูกสูบได้อย่างลงตัว (Piston Bowl Geometry) ขณะที่อัตราส่วนกำลังอัด (Compression Ratio) ที่เครื่องยนต์ OM 471 ใช้ ขยับจาก 17.3:1 มาอยู่ที่ 18.3:1 ทั้งหมด เพื่อทำให้ได้การเผาไหม้ที่สมบูรณ์สูงสุด

ระบบ EGR (Exhaust Gas Recirculation) กลายเป็นอุปกรณ์ควบคู่กับเครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ ทำหน้าที่นำไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ กลับไปวนเผาไหม้ซ้ำอีกรอบในห้องเผาไหม้ เพื่อกำจัดมลพิษให้เล็ดลอดปะปนออกไปกับไอเสียน้อยที่สุด ซึ่ง EGR ไม่ได้ทำงานตลอดเวลา จะทำงานในกรณีที่ระบบฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงสั่งใช้ส่วนผสมที่หนา (Rich Mixture) เช่น ขณะสตาร์ทรถในตอนเช้า หรือขณะเร่งแซง (ควันดำ) เป็นต้น

Shaping Future Transportation 2015, Campus Safety Shaping Future Transportation 2015, Campus Safetyแหวนลูกสูบและส่วนกระโปรงลูกสูบเคลือบด้วยสารลดแรงเสียดทาน ส่วนหัวลูกสูบออกแบบเป็นหลุมเว้า (Piston Bowl Geometry) เพื่อคอนโทรลการคลุกเคล้าระหว่างอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิง

 

นั่นเป็นข้อดีของระบบ EGR ขณะที่ข้อด้อยคือ “ระบบ EGR จะไปแชร์แรงดันไอเสียบางส่วน ที่จะไปขับกังหันเทอร์ไบน์ ภายในชุดเทอร์โบชาร์จเจอร์” ส่งผลให้การตอบสนองของเครื่องยนต์ไม่รวดเร็วตามที่ผู้ขับต้องการ ซึ่งก็จะไปลงเอยด้วย ECU สั่งใช้ส่วนผสมที่หนา และเป็นที่มาของควันดำในที่สุด เครื่องยนต์ OM 471 ปรับปรุงวงจร EGR ใหม่ พร้อม EGR Valve แบบ 3 ทาง ที่ทำงานร่วมกับ Asymmetric Turbocharger (โครงสร้างเทอร์โบแบบไม่สมมาตร)

EGR Valve แบบ 3 ทาง ในเครื่องยนต์ OM 471 ถูกเรียกว่า “ERG flap” ช่องทางแรกปล่อยแรงดันไอเสียไปให้เทอร์โบเพียงช่องทางเดียว ช่องทางที่ 2 ปล่อยแรงดันไอเสียไปให้ระบบ EGR เพียงช่องทางเดียว และช่องทางสุดท้าย เป็นการแชร์แรงดันไอเสียคนละครึ่งระหว่างเทอร์โบกับระบบ EGR ซึ่งนั่นจะทำให้ ECU สามารถบริหารจัดการแรงดันไอเสียได้คล่องตัวยิ่งขึ้น ในทุกสภาวะโหลด

Shaping Future Transportation 2015, Campus Safety Shaping Future Transportation 2015, Campus SafetyAsymmetric Turbocharger ออกแบบโครงสร้างเทอร์โบแบบไม่สมมาตร และเป็น Fixed-geometry Turbine ช่องทางเดินอากาศภายในโข่งฝั่งไอดี และช่องทางเดินไอเสียในโข่งฝั่งไอเสีย ถูกออกแบบให้เป็นคอคอด (Venturi) เพื่อเพิ่มความเร็วในการไหล

 

Asymmetric Turbocharger เป็น Fixed-geometry Turbine หรือไม่ได้เป็นเทอร์โบแปรผันแบบที่เราคุ้นเคย รวมทั้งยังปราศจาก Wastegate (ระบายแรงดันส่วนเกินของไอเสียจากตัวเทอร์โบ) เพราะทั้ง 2 ส่วน ERG flap สามารถทำงานทดแทนได้อย่างลงตัว ผลลัพธ์คือ แรงบิดระดับมหาศาล 1,600 Nm ที่มารอให้เรียกใช้งานตั้งแต่รอบเดินเบา 600 รอบ/นาที และ 95 เปอร์เซ็นต์ ของแรงม้าและแรงบิดทั้งหมด จะมาทำงานกันที่รอบเครื่อง 1,300-1,400 รอบ/นาที

ทั้งหมดเป็นนวัตกรรมในเครื่องยนต์ดีเซล (รอบต่ำ) ที่ถูกออกแบบมาสำหรับรถเพื่องานพาณิชย์ทุกกลุ่ม รวมทั้งทดแทนเครื่องยนต์ V8 ที่มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมากกว่า ตามนโยบาย Downsizing ของ Mercedes-Benz นั่นเอง

เรื่อง  พิทักษ์ บุญท้วม / E-mail   pitak.b@gmail.com

Comments

comments

No Comments

Sorry, the comment form is closed at this time.