เป็นข้อถกเถียงกันมาอย่างยาวนาน ในเรื่องพื้นฐานเครื่องยนต์อันเป็นที่รู้จักของบรรดาคนใช้รถใช้ถนน โดยเฉพาะกับสายแต่ง สายซิ่ง ที่มักคุยทับกันในวงสนทนา ซึ่งความเข้มข้นในการพุดคุย ก็จะมีน้ำหนักที่แตกต่างกันออกไป บ้างก็คุยกันสนุกๆ ประสาเพื่อนฝูง ส่วนถ้าหนักหน่อย คุยกันแล้วหาข้อสรุปไม่ได้ อาจจบลงด้วยการโชว์สเต็ปหาค่าขนมกันไป ซึ่งก็สุดแล้วแต่ วันนี้ BoxzaRacing จะมาเทียบให้เห็นกันแบบจุดต่อจุดว่า ระบบการทำงานของเครื่องยนต์ในรูปแบบลูกสูบที่เราๆ ท่านๆ คุ้นเคย กับเครื่องยนต์ Rotary เครื่องยนต์แบบไหนจะมีความโดดเด่นที่เหนือกว่ากัน
เทียบพื้นฐาน เครื่องยนต์ Rotary ใช้ชิ้นส่วนน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบลูกสูบมาก
แม้ว่าวัตถุประสงค์ คือ การสร้างพละกำลังในการขับเคลื่อน โดยเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้กลายเป็นพลังงานกลในลักษณะเดียวกัน แต่เครื่องยนต์ในรูปแบบลูกสูบ และเครื่องยนต์ Rotary กลับมีรูปแบบการทำงาน รวมถึงองค์ประกอบภายในที่ต่างกันไปอย่างสิ้นเชิง ซึ่งสิ่งที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน จนทำให้เราเห็นภาพได้ง่ายที่สุด นั่นก็คือ ตัวลูกสูบก็มีลักษณะที่แตกต่างกัน แบบหนึ่งเป็นลูกสูบทรงกระบอกเคลื่อนที่ในแนวขึ้น-ลง อยู่ในเสื้อสูบ (Cylinder Block) ที่แยกกับชิ้นส่วนที่เป็นฝาสูบอย่างชัดเจน ส่วนอีกแบบหนึ่งเป็นลูกสูบรูปทรงสามเหลี่ยม หรือที่เรียกกันว่า โรเตอร์ เคลื่อนที่ด้วยการหมุนในเฮาส์ซิ่ง (Housing) ที่มีหน้าที่เสมือนเป็นทั้งเสื้อสูบและฝาสูบในหนึ่งเดียว ถือว่าเป็นนวัตกรรมการออกแบบที่สื่อถึงควมเหนือชั้น ด้วยการใช้ชิ้นส่วนที่น้อยกว่า มีขนาดที่กะทัดรัดกว่า ซึ่งส่งผลในเรื่องของน้ำหนักที่เบากว่าตามไปด้วย
Bridge Port ยิ่งใหญ่ อากาศยิ่งเข้าได้มาก แต่ก็ต้องแลกมาด้วยอาการรอบเดินเบาหอบและรอรอบ
แคมชาฟต์ ตัวกำหนดจังหวะการเปิด - ปิด ของวาล์ว
Bridge Port = ใส่แคมซิ่ง
โดยพื้นฐานแล้ว เครื่องยนต์โรตารี่ และเครื่องยนต์ลูกสูบ แม้ว่าจะมีรูปแบบการทำงานที่แตกต่างกัน แต่ชิ้นส่วนหลายๆ อย่างกลับมีหน้าที่ที่คล่้ายคลึงกัน เรามาไล่ตั้งแต่ในส่วนของฝาสูบ โดยปรกติเครื่องยนต์แบบลูกสูบจะมีวาล์วในแต่ละสูบ โดยมีแคมชาฟท์ทำหน้าที่ในการกำหนดจังหวะการเปิด - ปิด ของวาล์วไอดีและไอเสีย ช่วงเวลาในการเปิด - ปิด จะขึ้นอยู่กับองศาของแคมชาฟท์ โดยถ้าองศายิ่งมาก ระยะเวลาในการเปิดของวาล์วก็จะยิ่งนาน ส่วนถ้าต้องการให้วาล์วเปิดได้เยอะ ก็ต้องใช้แคมชาฟท์ที่มีระยะยกสูงขึ้น อันเป็นหลักการพื้นฐานในเบื้องต้น ส่วนสำหรับเครื่องยนต์โรตารี่นั้น ไม่มีระบบวาล์ว แต่จะใช้หลักการไหลของอากาศผ่านช่องพอร์ทบริเวณส่วนบนและล่างของเพลทประกบ Housing ที่ถูกกำหนดจังหวะปิด - เปิด โดยการเคลื่อนผ่านของโรเตอร์ โดยพอร์ทเหล่านี้ ให้ได้รับการขยายให้กว้างขึ้น หรือที่เราคุ้นในชื่อ บริดจ์พอร์ท (Bridge Port) ก็จะเปรียบเสมือนการที่เครื่องลูกสูบเปลี่ยนแคมชาฟท์ให้มีองศาสูงขึ้นนั่นเอง ข้อดีของการ Bridge Port ก็คือ ด้วยความที่ช่องอากาศใหญ่ขึ้น ส่งผลให้ไอดีสามารถไหลเข้าสู่ห้องเผาไหม้ได้มากขึ้นตามไปด้วย แต่สิ่งที่ต้องคำนึงถึงก็คือ ด้วยช่องอากาศที่ใหญ่กว่าเดิม ส่งผลให้อากาศสามารถเดินทางได้ช้า (ลองนึกภาพน้ำพุ่ง จากการบีบสายยาง เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น) นั่นอาจทำให้เครื่องยนต์มีอาการรอรอบมากขึ้นตามไปด้วย หาก Bridge Port เยอะเกินไป โดยปกติสำนักที่ทำเครื่องยนต์โรตารีจะมีหลายสูตรการ Bridge Port ให้เลือก ซึ่งก็เป็นอารมณ์คล้ายๆ การเลือกองศาแคมชาฟท์ 256, 264, 272 หรือ 280 มาใช้นั่นแหละ...ไม่น่างงใช่ไหม ?
Apex Seal ซ่อนอยู่บริเวณ 3 มุม ของโรเตอร์ ทำหน้าที่กวาดไอดี ไอเสีย เข้า - ออก จกห้องเผาไหม้
เทียบลักษณะการทำงานของเครื่องยนต์โรตารี และเครื่องยนต์แบบลูกสูบ
Rotary เครื่องไม่ใหญ่ แต่กำลังไม่น้อย
หากเครื่องลูกสูบ มีแหวนลูกสูบฉันท์ใด เครื่องโรตารี ก็มีสิ่งที่เรียกว่า เอเป็น ซีล (Apex Seal) ฉันท์นั้น โดยตัว Apex Seal ทำหน้าที่เหมือนแหวนลูกสูบ คือ การกวาดต้อนไอดีเข้าสู่กระบวนการจุดระเบิดภายในห้องเผาไหม้ หลังกวาดไล่ไอเสียหลังจากที่เผาไหม้เป็นที่เรียบร้อย โดยสิ่งที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน ระหว่างเครื่องยนต์ 2 รูปแบบนี้ ก็คือ ความถี่ในการจุดระเบิด โดยปกติเครื่องยนต์แบบ 4 จังหวะ จะจุดระเบิด 1 ครั้ง ต่อการหมุน 2 รอบ แต่สำหรับเครื่องยนต์โรตารี จุดระเบิดถี่กว่ากันหลายขุม คือ ใน 1 โรเตอร์ จุดระเบิดถึง 3 ครั้ง ต่อการหมุน 1 รอบ (หนึ่งเหตุผลที่เครื่องโรตารีกินน้ำมันมากกว่าเครื่องลูกสูบ) นั่นเองจึงเป็นเหตุผลที่ เครื่องยนต์โรตารีที่มีปริมาตรความจุน้อยกว่า จึงให้พลังงานได้สูงเทียบเท่าเครื่องยนต์แบบลูกสูบที่มีขนาดใหญ่กว่า เช่น เครื่องยนต์ 13B-REW ที่มีความจุเพียง 1.3 ลิตร แต่กลับให้พลังงานได้เทียบเท่าเครื่องยนต์ลูกสูบที่มีความจุสูงถึง 1.5 ลิตร เลยทีเดียว
ลูกโต ยืดช่วงชัก vs. เพิ่มโรเตอร์
ในพื้นฐานการโมดิฟายเครื่องยนต์ โดยข้อดีอีกอย่างหนึ่งของเครื่องยนต์โรตารีก็คือ เสถียรในการเคลื่อนที่ เนื่องจากแนวการเคลื่อนที่ของเครื่องยนต์โรตารี จะใช้การหมุนอยู่ภายใน Housing ดังนั้นการทำงานจะค่อนข้างสมูท ส่งผลให้สามารถทำรอบการหมุนได้สูงอย่างรวดเร็ว มีความจัดจ้านในย่านรอบ เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ลูกสูบ ที่ต้องมีการหมุนจากข้อเหวี่ยง เพื่อทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น - ลง ซึ่งด้วยการเหวี่ยงนี่เอง แม้จะด้อยกว่าเรื่องเสถียรภาพในการหมุน แต่กลับได้สิ่งที่เรียกว่า แรงบิด มาแทนที่ (ช่วงชักยิ่งยาว ความจุยิ่งสูง ยิ่งได้แรงบิดมาก แต่ประสิทธิภาพการหมุนในรอบสูงอาจด้อยลง) ซึ่งนี่เองเป็นเหตุผลที่เครื่องลูกสูบ ให้แรงบิดที่เหนือกว่าเครื่องยนต์โรตารี ที่เน้นเรื่องรอบการหมุน และแรงม้า ซึ่งสำหรับเครื่องโรตารีที่ต้องการขยายความจุ ก็สามารถทำได้ โดยการเพิ่มชุดเฮาส์ซิ่งและโรเตอร์ พร้อมกับเปลี่ยนชุดข้อเหวี่ยงที่ยาวขึ้นแทนที่ เช่น การอัพจากเครื่องยนต์ 2 โรเตอร์ เป็น 3 โรเตอร์ สามารถได้โดยเพิ่มชุดเฮาส์ซิ่งและโรเตอร์ + ข้อเหวี่ยงจากเครื่องในรหัส 20B มาประจำการแทนนั่นเอง
ทำไมเครื่อง Rotary นิยมใช้เทอร์โบขนาดใหญ่ ทั้งๆ ที่ต้องการอัตราบูสต์ที่ไม่สูง ?
หากเราเคยสังเกต...เครื่องยนต์โรตารีที่ผ่านการโมดิฟายมาในระดับหนึ่ง ไม่ว่าจะทำน้อย หรือทำมาก สิ่งที่เรามักจะเห็นกันก็คือ การเลือกใช้เทอร์โบที่มีขนาดใหญ่ (ยกตัวอย่าง GReddy T88-34D ที่สำหรับรถเครื่องลูกสูบ ต้องเป็นเครื่องที่ผ่านการโมดิฟายสูง และกำหนดอัตราบูสต์ที่ 1.7 - 1.8 บาร์ ขึ้นไป เพื่อเรียกประสิทธิภาพการทำงานออกมาใช้ได้อย่างเต็มที่) ซึ่งสำหรับเครื่องโรตารีแล้ว แม้จะใช้บูสต์เพียงบาร์ต้นๆ แต่กลับใช้ร่วมเทอร์โบใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นั่นเป็นเพราะ ความต้องการไอดีของเครื่องยนต์โรตารีนั้นมีมากกว่า ด้วยความถี่ในการจุดระเบิดที่มากกว่า ทำให้ต้องการปริมาณลมที่เยอะเพียงพอสำหรับการจุดระเบิด (ภายใต้แรงดันที่ต่ำ หรือบูสต์น้อย ด้วยเหตุผลด้านความร้อนในระบบ ซึ่งส่งผลต่อความทนทานของเครื่องยนต์) ในทางเดียวกัน ยิ่งเมื่อจุดระเบิดได้ถี่และมีปริมาณไอดีเข้าเยอะ ย่อมส่งผลให้เครื่องโรตารี ผลิตไอเสียได้เยอะเพียงพอสำหรับการปั่นเทอร์โบลูกใหญ่ๆ ได้แบบสบายๆ และแน่นอนว่า หากต้องการเซ็ตเพื่อเน้นอัตราเร่งให้สามารถทำได้แบบทันอกทันใจ การเลือกเทอร์โบที่มีขนาดเล็กลงมา ก็จะยิ่งส่งให้เครื่องยนต์โรตารีติดบูสท์ได้เร็วยิ่งขึ้น
เอาจริงๆ แล้ว การจะฟันธงว่าใครเหนือกว่าคงเป็นเรื่องที่ยากในระดับที่ไม่สามารถทำได้ เพราะเครื่องยนต์แต่ละรูปแบบ ก็มีความโดดเด่น หรือจุดด้อยเฉพาะตัว ที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งในการเลือกใช้ก็ขึ้นอยู่กับรสนิยม ความชอบส่วนตัว ความถนัด เพราะจะว่าไปแล้ว สำหรับคนที่หลงใหลในเครื่องโรตารี สิ่งที่คนเหล่านั้นประทับใจ อาจไม่ใช่เรื่องของพละกำลังเป็นสำคัญ แต่หาเป็นคาแร็กเตอร์เฉพาะตัว ที่เครื่องยนต์บล็อคไหนๆ ก็ไม่สามารถเลียนแบบได้ต่างหาก...หรือชาว BoxzaRacing ว่าไง ?
ขอขอบคุณคลิปจาก Car Throttle
