TURBOCHARGER ANALIZING : เข้าใจ “หอย” อย่างถ่องแท้ ด้วยเทคนิคง่ายๆ

January 22nd, 2019 by

XO AUTOSPORT No.252
เรื่อง : อินทรภูมิ์ แสงดี
ภาพ : ธัญญนนท์ แสงภู่, Google Search
เข้าเรื่องในเดือนนี้กันครับ อาจจะดูเหมือนยาก เพราะตั้งชื่อให้หรูหราอาราเล่กันไป แต่บางคนก็คิดว่ามันก็เรื่องพื้นๆ เพราะ “หอย” ใครก็รู้จัก จริงอยู่ หน้าที่ของมัน คือ “อัดอากาศ” เพื่อ “เพิ่มความแรง” ให้กับเครื่องยนต์ เรียกว่าใครอยากแรงสุดขั้วก็ต้องพึ่งมัน แต่ว่าในอีกแง่มุมหนึ่งก็ควรจะรู้ “ลักษณะ” และ “คุณสมบัติที่แท้จริง” ของเทอร์โบแต่ละประเภท ว่ามันมีจุดเด่นอย่างไร และ “ความเข้าใจเกี่ยวกับเทอร์โบ” ว่าในแต่ละสิ่งมันคืออะไร ถ้าเราใส่เทอร์โบที่ถูกหลัก เหมาะสมกับเครื่องยนต์จริงๆ ก็จะได้ความแรงแบบคุ้มค่า แต่ถ้าใส่ไม่ถูกขนาด โดยเฉพาะคนที่บ้า “หอยใหญ่” ไว้ก่อน แต่ “เครื่องไปไม่ถึง” ไอ้ที่จะแรงแต่ก็กลับไม่แรงเท่าที่ควร หรือ “แรงจริงแต่ขับไม่ได้” เราจะมาแยกย่อยเป็นแบบ “สารพันความรู้” แบบอ่านเพลินๆ กันนะครับ…

02

03

ร้อยปี ตำนานหอย
เรื่องเทอร์โบนั้น จริงๆ แล้วเกิดมาในศตวรรษที่ 18 ก็ประมาณร้อยกว่าปีมาได้แล้ว เริ่มแรกจริงๆ นั้น ทาง Gottlieb Daimler วิศวกรชาวเยอรมัน ได้คิดค้น “ระบบอัดอากาศ” แบบ “ซูเปอร์ชาร์จ” ที่ขับเคลื่อนด้วยเฟือง ทำหน้าที่อัดอากาศเพิ่มแรงม้าให้กับเครื่องยนต์ของเขาในปี ค.ศ. 1885 สำหรับตำนาน “เทอร์โบดีเซล” ก็เกิดขึ้นจาก Alfred Buchi เป็นผู้ออกแบบเครื่องยนต์ดีเซลให้กับทาง Sulzer เจตนาก็คือ “เพิ่มกำลัง” และ “เพิ่มความประหยัด” ให้การเผาไหม้สมบูรณ์ เพราะปกติเครื่องดีเซลจะมีเขม่ามาก และมีกำลังน้อย ได้แต่แรงบิด ก็ยังเป็นแนวๆ เครื่องดีเซลใหญ่ที่เน้นใช้งานหนักเป็นหลัก เช่น เรือ หรือเครื่องปั่นไฟฟ้า เป็นต้น ต่อมาในช่วงสงครามโลกก็มีการนำเทอร์โบไปใส่กับเครื่องบินรบ เพราะเวลาบินสูงๆ อากาศจะเบาบางลง ทำให้เครื่องยนต์กำลังตก ก็เลยนำเทอร์โบไปช่วยอัดอากาศเพิ่มให้มีกำลังสม่ำเสมอ นั่นเป็นจุดกำเนิดให้ทั่วโลกรู้ว่า ใส่เทอร์โบแล้วแรงนะ…

สำหรับ “รถยนต์นั่ง” คันแรกที่ติดตั้งเทอร์โบจากโรงงาน คือ OLDSMOBILE JETFIRE แต่ถ้าพูดถึงรถสปอร์ต หรือ Super Car ที่ใส่เทอร์โบแล้ว “แรง” คือ PORSCHE Carrera 911 Turbo ในตัวถังซีรีส์ 930 ซึ่งมีพละกำลังมากกว่า 300 แรงม้า !!! บนเครื่องความจุ 3.3 ลิตร อัดอากาศด้วยเทอร์โบแบรนด์ “KKK” รู้กันในชื่อของ Whale Tail หรือ “หางปลาวาฬ” เพราะสปอยเลอร์ทรงนี้ สำหรับดักลมไปเป่า “อินเตอร์ฯ” นั่นเอง ซึ่งเป็นรถที่แรงมากๆ ในยุค 70-80 โดยเฉพาะรถแข่งพวก 935 Group 5 ที่ใช้เทอร์โบ KKK ปั่นพลังได้ถึง 900 กว่าม้า (ที่รู้ตัวเลขเพราะมีนักสะสมรถระดับโลก ซื้อรถแข่งตัวนี้มาแล้วขึ้นไดโนเทสต์ออกสื่อให้ชมเมื่อไม่นานมานี้แหละ) เลยทึ่ง เพราะเครื่องเพียงแค่ 3.3 ลิตร แต่ระเบิดพลังได้ขนาดนั้น !!! หลังจากนั้น สปอร์ตสายพันธุ์ “ปลาดิบ” ก็เอามั่ง ตัวดังๆ อย่าง NISSAN SKYLINE ก็ใช้เทอร์โบครั้งแรกในรุ่น “Japan” 2000 GTE-S รหัส HGC211 เวอร์ชันสุดท้าย (ไฟหน้าเหลี่ยม ไฟท้ายโดนัท โคมพลาสติกสีดำเรียบ) หลังจากนั้นก็มาแรงสุด กับ 2000 RS-X รหัส DR30 ที่เป็นเครื่อง FJ20ET มีแรงม้าถึง 205 PS ซึ่งเป็นเครื่อง 2.0 ลิตร ที่แรงที่สุดในญี่ปุ่นช่วงนั้น ส่วน FAIRLADY ก็ใช้ในตัว 280 ZX Turbo ในรหัส S130 ส่วน TOYOTA ก็จะมี CELICA MA45 หรือ CELICA SUPRA ตัวแรก รุ่น 2000 G/S ใช้เครื่องยนต์รหัส M-TEU ขนาด 2.0 ลิตร แคมเดี่ยว หลังจากนั้นเทอร์โบก็ฮิตกันมากๆ สำหรับรถที่ต้องการความแรง ซึ่งหลังจากนั้น เทอร์โบก็เข้ามาอย่างแพร่หลายในวงการรถยนต์ที่ต้องการสมรรถนะสูงๆ เทอร์โบคือคำตอบสุดท้าย…

หลังจากยุค 90 ที่ “เทอร์โบโด่งดัง” หลังจากนั้นช่วงปี 2000 รถเบนซินสมรรถนะสูงๆ ก็เปลี่ยนแนวมาเล่นกับ “เครื่องใหญ่ไร้หอย” กันแทบทั้งสิ้น ก็อยู่ได้ประมาณ 10 ปี ณ ตอนนี้ เครื่องยนต์ถูก “ลดขนาด” (Downsize Engine) และ “เทอร์โบก็กลับมา” เป็นคำตอบของปัจจุบัน ก็ดูอย่าง HONDA ที่ทิ้งเทอร์โบไปนาน เพราะถือว่าแรงกับ VTEC ได้ แต่ตอนนี้ก็กลับมาใช้เทอร์โบอีกครั้งในตัวแรงอย่าง CIVIC Type R และ NSX เป็นยุค “หอยครองโลก” ก็ว่าได้…

เทอร์โบ กับ ดีเซล
จริงๆ สมัยก่อนเครื่องดีเซลยุค “ปั๊มสาย” โดยเฉพาะ “เครื่องดีเซล คอมมอนเรล” ที่ต้องพึ่งเทอร์โบกันแน่ๆ ขาดมันไม่ได้ เนื่องจากเป็นเรื่องของทาง “กฎหมายมลพิษ” EURO เวอร์ชันต่างๆ ที่เข้มงวดขึ้น แน่นอนว่า พอใส่เทอร์โบแล้ว ก็ได้กำลังมาก โดยไม่ต้องเพิ่มขนาดเครื่องยนต์ ลดกำลังอัดให้ต่ำลงกว่าเดิม รอบปลายดีขึ้น เสียงและแรงสั่นสะเทือนน้อยลง และยิ่งตอนนี้เครื่องยนต์ทั้งดีเซลและเบนซินกลับจะ “ย่อ” ให้เล็กลง เพื่อให้มีน้ำหนักเบา ไม่เปลืองเนื้อที่ตัวรถ และพัฒนาในด้านความทนทาน เทอร์โบก็เลยมีบทบาทมากในรถยนต์ยุคปัจจุบัน…

ทำไมเทอร์โบถึงแรงล่ะ ???  
ไม่ว่าจะเป็นเทอร์โบ หรือซูเปอร์ชาร์จ ต่างก็ทำหน้าที่เป็น “ระบบอัดอากาศ” ด้วยกันทั้งสิ้น หลักการความแรงง่ายๆ ของเครื่องยนต์สันดาปภายในก็คือว่า “นำอากาศเข้าเครื่องให้ได้มากที่สุด” ใส่เชื้อเพลิงให้เหมาะสม ก็จะได้ “แรงม้า” มากขึ้น ถ้าเป็นเครื่อง N.A. จะต้องอาศัยการดูดอากาศจาก “ลูกสูบ” เพียงอย่างเดียว จะแรงไม่แรงขึ้นอยู่กับ “ฝาสูบ” ว่าจะมี “ประสิทธิภาพในการประจุอากาศ” (Volumetric Efficiency: VE) มากน้อยแค่ไหน จะมากๆ ก็ต้อง “ขยายวาล์ว แคมชาฟต์องศาสูง” เพื่อเปิดให้อากาศเข้าเร็วๆ มากๆ คายไอเสียก็เช่นเดียวกัน เครื่องก็จะมีประสิทธิภาพที่ดี แต่ต้อง “ใช้รอบสูง” เพื่อเรียกแรงม้า แต่ว่าถ้าจะเรียกแรงม้าเท่ากับเทอร์โบในความจุเท่ากัน ก็คงต้องปั่นรอบไปอีกสองเท่า แล้วคิดว่าเครื่องมันจะแยก Factor ออกมาเป็นชิ้นๆ ก่อนไหม ??? ดังนั้น เล่นกับเทอร์โบ อัดอากาศเพิ่มเข้าไป เลยง่ายกว่า ฝาสูบก็ไม่ต้องทำมาก รอบก็ไม่ต้องสูงมาก เลยเรียกว่าเป็นการ “แรงทางลัด” นั่นเอง…

04

เทอร์โบทำงานอย่างไร เอาไอเสียมาใช้ประโยชน์ใหม่ ??? ชัวร์หรือมั่วนิ่ม
ในอดีต คนที่ไม่เข้าใจการทำงานของเทอร์โบ ก็จะพูดกันว่า “เทอร์โบคือการเอาไอเสียมาเผาไหม้ใหม่ เพื่อเพิ่มกำลังให้กับเครื่องยนต์” จริงๆ แล้วไม่ใช่ ไม่มีเหตุผลใดๆ ที่จะเอาไอเสียที่แทบจะไม่มี “ออกซิเจน” มีแต่ “คาร์บอนไดออกไซด์” และ “ความร้อนสูง” มาเผาไหม้อีกครั้ง แต่ที่ถูกก็คือ  “นำแรงดันไอเสียที่ปล่อยทิ้งจากเครื่องยนต์ มาเปลี่ยนเป็นพลังงานกล เพื่อขับเคลื่อนใบเทอร์โบให้หมุน เพื่ออัดไอดีเข้าห้องเผาไหม้” ก่อนอื่นเลย เรามาทราบองค์ประกอบหลักของเทอร์โบกันก่อนครับ…
•  Compressor Wheel : แปลว่า “ตัวอัด” หมายถึง “ใบพัดด้านไอดี” หรือ “ใบหน้า” เพื่อที่จะดูดอากาศจากภายนอก มา “ปั่น” หรือ “Spool” อัดอากาศเพิ่มขึ้นจากแรงดันบรรยากาศเพื่อเข้าสู่ห้องเผาไหม้ หรือเรียกว่า “บูสต์” นั่นเอง…
•  Central Shaft : หรือ “แกนเทอร์โบ” ซึ่งทั้งใบไอดีและใบไอเสีย จะติดอยู่บนแกนเดียวกันนี้ เพื่อ “ขับเคลื่อนไปด้วยกัน” ซึ่งตัวแกนก็จะต้องมี Bushing หรือ “บู๊ช” เพื่อให้แกนหมุนได้ เดี๋ยวจะมาเจาะรายละเอียดแบบของบู๊ช แยกต่างหากต่อไป…
•   Turbine Wheel : แปลว่า “กังหัน” มันก็คือ “แหล่งที่ทำให้เกิดพลังงาน” โดยเรียกกันว่า “ใบไอเสีย” หรือ “ใบหลัง” ตามภาษาบ้านๆ ซึ่งมันจะหมุนด้วยการได้รับแรงดันจากไอเสียที่ออกจากเครื่องยนต์ ยิ่งรอบสูง ไอเสียยิ่งเยอะ ยิ่งมีแรงดันในการขับใบไอเสียให้หมุนเร็วขึ้น มันก็จะหมุนแกนเทอร์โบไปปั่นใบไอดีให้ทำลม หรือบูสต์สูงขึ้น…
• Compressor Housing : หรือ “โข่งไอดี” จะเป็นรูป “หอยโข่ง” มีปากดูดอากาศด้านหน้าเข้าใบไอดี และพออัดแล้ว ก็ลำเลียงอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้…
•  Turbine Housing : หรือ “โข่งไอเสีย” ก็จะเป็นทรงคล้ายๆ กัน แต่จะเหมือน “หอยทาก” ซะมากกว่า อันนี้ไว้รับไอเสียจากเครื่องมาปั่นใบ แล้วก็คายไอเสียออกไปยังท่อไอเสีย ซึ่งเทอร์โบเล็กๆ ก็จะมีตัว “เวสต์เกตกระป๋อง” เกาะอยู่ เพื่อเปิดวาล์วให้ไอเสียไหลออกโดยที่ไม่ไปปั่นใบไอเสียเพิ่มอีก เป็นการ “จำกัดบูสต์” เพราะถ้าปล่อยมันบูสต์ไปเรื่อยๆ แบบ “อนันต์” คือ “ไม่รู้จักหยุด” ความบรรลัยเครื่องจะเกิดแน่นวล…

05

06

ว่าด้วย “บอลแบริ่ง” เทพสุดจริงหรือ ???
สำหรับ “บู๊ช” (Bushing) ของแกนเทอร์โบนั้น มีหน้าที่ “ประคองแกนให้หมุนได้อย่างเสถียร” และจะต้องมี “น้ำมันเครื่องเลี้ยงแกน” ไม่งั้นคงไหม้บรรลัยกัลป์ ซึ่งก็จะมีหลักๆ อยู่ 2 แบบ ดังนี้…

Journal Bearing
ก็เป็นบู๊ชแบบธรรมดานี่แหละครับ ซึ่งจะมี “กันรุน” ปลายทั้งสองฝั่ง จะต้องอาศัยจำนวนน้ำมันเครื่อง และแรงดันน้ำมันเครื่อง เข้ามาเลี้ยงแกนค่อนข้างมาก เพื่อที่จะให้ “แกนลอย” (Full Floating) หมุนได้โดยไม่ไปเสียดสีอะไร ปัจจุบันนี้ก็ยังพอมีใช้กันอยู่ แต่จะน้อยลงบ้าง ซึ่งมีข้อควรรู้ ดังนี้…
•  ราคาไม่แพง เพราะเป็นแบบที่มีใช้กันมานาน…
• ใช้น้ำมันเลี้ยงเยอะ โอกาสรั่วมีสูงกว่า…
•  เมื่อใบเทอร์โบเกิดการบิ่น หรือไม่สมดุล จะเกิดอาการ “แกว่ง” ขึ้นลงในรัศมีแนวหมุน (Radial) ได้ง่าย ทำให้เกิดอาการ “ใบเบียดโข่ง” รวมถึงพอใช้ไปนานๆ แล้ว ตัว “กันรุน” สึก ทำให้ทั้งใบและแกนเกิดการ “เดินหน้า ถอยหลัง” ในแนวตรง (Axial) ก็มีโอกาสที่ใบจะเบียดโข่ง ทำให้เกิดการเสียหายรุนแรงได้…

Ball Bearing
มาถึงแบบ “บอลแบริ่ง” เป็นแบบที่นิยมใช้กันมากในปัจจุบัน พัฒนามาแก้จุดอ่อนของระบบ Journal Bushing ซึ่งสมัยแรกเริ่มจะมีใช้ในเทอร์โบ IHI นิยมสุดก็ SUBARU และ GARRETT ตอนนั้นยังแพงครับ แต่ตอนหลังเริ่มพัฒนาขึ้นมา จะสังเกตได้ว่า รถสปอร์ตญี่ปุ่นยุค 90 ปลายๆ ก็จะใช้เทอร์โบ Ball Bearing จากโรงงานกัน เช่น NISSAN SILVIA S15 หรือ SKYLINE GT-R R34 ซึ่ง NISSAN เป็นแบรนด์ที่ใช้เทอร์โบ GARRETT หรือไปถึงเทอร์โบ HKS เช่นเดียวกัน อย่างพวก GT 2835 ขึ้นไปยัน T51R BB ซึ่ง BB มันก็มาจาก Ball Bearing นั่นเอง ทาง HKS ก็จะฮั้วกับทาง GARRETT ในการผลิต “ไส้ในทั้งหมด” มาให้ และไปผลิตโข่งเองให้เป็นเอกลักษณ์ ปัจจุบัน Ball Bearing ก็จะนิยมกันมากๆ ยิ่งทำเยอะ ราคาก็จะถูกลงกว่าแต่ก่อน อะไหล่ก็แพร่หลายมากขึ้นจากหลายๆ แหล่ง ซึ่งก็มีข้อควรรู้ที่น่าสนใจดังนี้…
• มีความลื่นสูง เนื่องจากเป็นระบบลูกปืน ทำให้ “บูสต์มาเร็วขึ้น” สามารถใช้เทอร์โบขนาดใหญ่ขึ้นอีกสเต็ปได้ การเสียดสี ความร้อนสะสมจะต่ำลง…
• การป้องกันการ “รุน” หรือ “แกว่ง” ทำได้ดี เพราะตัวลูกปืนมันออกแบบมาเป็นกันรุนและกันแกว่งในตัวอยู่แล้ว ระยะ Clearance ก็มีน้อยกว่าแบบบู๊ช ทำให้การหมุนในรอบสูงเสถียรกว่า แม้ว่าใบจะเกิดการไม่สมดุลอยู่บ้าง เช่น ใบแหว่ง ใบบิ่น มันก็จะยังหมุนต่อไปได้ ไม่แกว่งมากเหมือนบู๊ช…
• ชิ้นส่วนน้อยลง เพราะมีแต่ตัวลูกปืนกับแกน ไม่ต้องมีชิ้นส่วนกันรุนเหมือนแบบบู๊ช…
• ไม่ต้องการน้ำมันเครื่องมาเลี้ยงมากนัก เพราะตัวแกนมันหมุนบนลูกปืน ไม่เหมือนบู๊ชที่ต้องใช้น้ำมันเครื่องมาดันแกนให้ลอย โอกาสน้ำมันรั่วจึงมีน้อยกว่า…
• สำหรับ “รางลูกปืน” ถ้าเป็นรุ่นก่อนๆ จะใช้วัสดุ “Thermo Plastic” พอใช้ไปนานๆ เริ่มเสื่อม พอร้อนมากๆ มันขยายตัว ทำให้เกิดการรุนที่มากขึ้น ปัจจุบัน ถ้าเทอร์โบรุ่นท็อปๆ จะใช้รางลูกปืนที่เป็น “โครเมียม” ชุบด้วย “เงิน” ทำให้เกิดความแข็งแรงและความลื่นสูงกว่า ถือว่าเป็นตัวที่ท็อปสุดแล้วตอนนี้…
• สำหรับตัวลูกปืน สมัยก่อนก็เป็นลูกปืนเหล็ก “Tungsten” (ทังสเตน) ซึ่งก็ถือว่าแข็งมากอยู่แล้ว ตอนหลังพวก GARRETT GT40 อะไรประมาณนี้ ก็จะเปลี่ยนลูกปืนเป็น “Ceramic” และมาตอนนี้ บางแบรนด์ที่แพงๆ ก็พัฒนาไปเป็นพวก “Nickel” (นิกเกิล) ซึ่งก็จะทนทานและลื่นขึ้นอีก…

ว่าด้วยเรื่อง “โข่งหลัง” ดีกว่า
สำหรับ “โข่งหลัง” หรือ Turbine Housing หลายคนอาจจะไม่ได้ให้ความสำคัญกับมันเหมือนกับชุดโข่งหน้า โดยคิดว่าถ้าใบหน้าใหญ่ๆ ไว้ก่อนก็จะแรง แต่จริงๆ แล้ว การเซตเทอร์โบจะต้องดูที่ “ขนาดโข่งหลังและใบหลัง” เป็นสำคัญ เพราะมันเป็นตัวรับแรงขับเคลื่อนจาก “ไอเสีย” ซึ่งก็ต้องดูว่าเครื่องยนต์สามารถ “ปั่นปริมาณไอเสียได้ขนาดไหน” เพื่อที่จะเลือกขนาดใบหลัง และ ขนาดโข่งหลัง ซึ่งด้านในจะเป็นตัวกำหนดการไหลของอากาศ (Nozzle Area) เพื่อที่จะกำหนด “จังหวะบูสต์” ให้เหมาะสม ก็อยู่ที่ว่าเราจะต้องการกำลังแบบไหน วิ่งถนน วิ่งเซอร์กิต วิ่งควอเตอร์ไมล์ อะไรก็ตาม ซึ่งเรามาดูข้อดีข้อเสียของการเลือกโข่งหลังแต่ละแบบกัน…

โข่งหลังเล็กเกินไป
• จะดีในช่วงต้น บูสต์จะมาเร็ว เนื่องจากในโข่งจะ “รีด” ทำให้ไอเสียปริมาณน้อยในรอบต่ำนั้นไหลไปปั่นใบเทอร์โบให้เร็วขึ้น เหมาะสำหรับรถที่เน้นตีนต้น ตอบสนองไว ไม่ได้เน้นแรงม้ามาก…
• รอบปลายจะแย่ เพราะเกิดการ “อั้น” ของไอเสีย ทำให้ความร้อนสะสมจากไอเสียสูงมาก ไม่สามารถวิ่งแช่บูสต์ในทางยาวได้ เพราะจะทำให้ร้อนจัดจนทำให้เกิดปัญหากับเทอร์โบและเครื่องยนต์ได้…

โข่งหลังใหญ่เกินไป
• ทำให้ “รอรอบ” มากเกินไป เพราะรูโข่งมันกว้าง ต้องรอไอเสียมาเต็มได้ที่ก่อน แล้วมันถึงจะบูสต์ ซึ่งก็ไม่รู้จะบูสต์จังหวัดไหน แต่ก่อนจะชอบกันนะ แบบหายยยยย แล้วพอมารอบปลายๆ ก็ “แว้ด” แล้วก็หมด ดูมันดึงรุนแรงจริงนะ แต่จริงๆ แล้ว “ไม่เร็ว” เพราะช่วง Power Band หรือ “ย่านกำลัง” มันมีน้อย มาแป๊บเดียวก็หมดรอบ ขับก็ยาก เปลี่ยนเกียร์ก็ห้อย ควรจะต้องไล่เบอร์เล็กลงกว่านี้…
• เว้นแต่ว่า ถ้าใหญ่เกินสเป็กไปนิดหน่อย อาจจะได้ดีกับรถที่เน้นวิ่งทางยาวๆ ไม่สนตีนต้น และความร้อนสะสมของไอเสียมีน้อยลงกว่าเทอร์โบโข่งหลังเล็กเกินไป ทำให้เสียหายยากขึ้น…
• แต่ถ้าใหญ่เกินไปมากๆ ปั่นไปไม่ถึงจุด Peak ที่เทอร์โบสามารถทำได้จริง ช่วงที่เทอร์โบทำลมได้สูงสุด เราไม่สามารถใช้ถึงมันได้ ทำให้เป็นการลดสมรรถนะทุกด้านลงไปด้วย ไม่มีข้อดีแต่อย่างใดครับ…

โข่งหลังขนาดพอดี
• แม้จะเป็นเทอร์โบที่ขนาดไม่โตมาก แต่ใช้โข่งหลังที่เซตมาพอดีกับเครื่องยนต์ จะทำให้ประสิทธิภาพถูกใช้อย่างเต็มที่ เรียกว่า “มีต้น-กลาง-ปลาย” บางคนอาจจะสงสัยว่า โข่งใหญ่ปลายก็น่าจะดีไม่ใช่เหรอ ย้อนไปดูครับ ถ้าเราไม่สามารถปั่นไปถึงประสิทธิภาพสูงสุดของมันได้ก็ไม่มีประโยชน์…
• จะเป็นรถที่ตอบสนองดีทุกย่าน ขับง่าย มาต่อเนื่อง เรียกว่า “มีเนื้อมีหนัง” ก็ได้ เหมาะมากสำหรับรถที่วิ่งถนน หรือเซอร์กิต ที่ต้องตอบสนองแบบต่อเนื่อง (Linear) เพราะรอบที่ใช้ต้องขึ้นๆ ลงๆ ไม่เหมือนกับ “สิงห์ทางตรง” ที่อาจจะเลือกโข่งใหญ่ขึ้นไปอีกสเต็ป เพราะหวดกันตรงๆ กดคันเร่งเต็มอย่างเดียวอยู่แล้ว…

07

08

09

โข่งหลังแบบ Twin Scroll
ตอนนี้สายเบนซินก็นิยมกัน กับโข่งหลังแบบที่เป็น “รูพอร์ตคู่” หรือ Twin Scroll ดูโครงสร้างเอาจะชัดเจนครับ ซึ่งจุดประสงค์หลักก็คือ “เพิ่มประสิทธิภาพการไหลของไอเสีย” ทำให้ “บูสต์มาเร็วและต่อเนื่องตั้งแต่ต้นยันปลาย” แล้วมันทำได้อย่างไร แล้วทำไมต้องสองรู…
• ก่อนอื่นต้องทราบพื้นฐานการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ก่อน อย่างเครื่อง 4 สูบ แถวเรียง จังหวะการจุดระเบิด (Firing Order) คือ 1-3-4-2 แล้วไอเสียแต่ละสูบจะวิ่งตาม “เฮดเดอร์” มากระจุกรวมกันเป็น “หนึ่งเดียว” ไอเสียมีความเร็วสูง และออกมาเป็นจังหวะ (Pulse) มันจะมา “ชนกันเอง” ทำให้ไอเสียเกิดการ Block ลดประสิทธิภาพการ Flow ลง ทำให้เทอร์โบทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพเท่าที่ควร…
• ทางแก้ ก็คือ การทำโข่งหลังเป็น Twin Scroll ช่องพอร์ตคู่ แล้วทำเฮดเดอร์เป็นพอร์ตคู่เช่นกัน โดยการ “กั้นแยกฝั่ง” สูบ 1-2 และ 3-4 เพื่อที่ว่า เวลาไอเสียสูบ 1 คาย ต่อมาก็ต้องเป็นสูบ 3 ใช่ไหม ??? ตาม Firing Order ไอเสียก็จะไม่วิ่งชนกันเอง ต่างคนต่างวิ่งแยกเข้าพอร์ตโข่งหลัง “รูใครรูมัน” ว่างั้น อย่าง 1 มึงไปก่อน ตามด้วย 3 ไปอีกฝั่ง ตามด้วย 2 และตบด้วย 4 มันก็จะวิ่งเป็น Pulse ทิ่มรัวๆ ต่อกันเข้าไปขับใบหลัง พอแยกกันมันก็ “ไว” และ “ต่อเนื่อง” ทำให้เทอร์โบบูสต์ได้เร็ว สามารถใช้โข่งหลังใหญ่ขึ้นไปอีกได้ ก็จะได้เรื่องความแรงที่เหนือกว่า และมี Power Band กว้าง…

10

11

12

VN Turbo แปรผันปันใจ
โข่งหลังอีกประเภทที่นิยมใช้กันมาก ณ ตอนนี้ โดยเฉพาะ “สายกระบะ” คำว่า VN ย่อมาจาก Variable Nozzle Area Turbocharger  หรือ “โข่งหลังแบบแปรผัน” โดยใช้ “ครีบ” รอบๆ ใบไอเสีย ในการ “หรี่” บีบให้ไอเสียไหลผ่านช่องแคบมากๆ เพื่อรีดไอเสียให้มีความเร็วสูงขึ้น บูสต์ก็จะมาไวมาก พอรอบสูง ครีบ VN ก็จะเปิดออก ทำให้ Nozzle Area กว้างขึ้น ก็จะทำให้ได้กำลังเต็มที่ การเปิด-ปิด ในยุคแรกๆ ก็จะใช้ “Vacuum Valves” คุมด้วยกล่อง ECU แต่ตอนหลังกฎหมายมลพิษ Euro ระดับ 3-4 เริ่มเข้มงวดขึ้น ไอ้นี่มันชักจะดีไม่พอ ก็ต้องใช้ “มอเตอร์” คุมด้วยกล่อง ECU ที่สามารถปรับเปลี่ยนได้รวดเร็วและเงื่อนไขมากกว่า ทำให้ได้ทั้งต้นและปลายในเทอร์โบลูกเดียวกัน เลยเป็นเรื่องว่าทำไมของมันต้องมี…

เรียกเบอร์โข่งหลังยังไง
เวลาเลือกโข่งหลัง ก็จะได้ยินคำพูดที่ว่า “เบอร์นั้นเบอร์นี้” อะไรก็ว่าไป ซึ่งมันก็มีเรียกได้หลายอย่าง แต่ละแบรนด์ก็เรียกไม่เหมือนกัน เรามาดูที่มาที่ไปก่อนว่า ไอ้เบอร์ที่เรียกกัน มันมาจากอะไร และแบรนด์ไหนเรียกอะไรบ้าง…
• ส่วนมากแล้ว บ้านเราจะนิยมเรียกกัน “เบอร์ 18 เบอร์ 20” พวกนี้จะเป็นเทอร์โบตระกูล MITSUBISHI หรือ GReddy จะเรียกกัน อันนี้จะบอกถึง “พื้นที่ใน Nozzle Area ของโข่งหลัง” ว่ามีปริมาตรเท่าไร อันนี้จะเป็นหน่วย “ตารางเซนติเมตร” หรือ “Square Centimeter” ส่วนบางยี่ห้อก็จะเป็นหน่วย “ตารางนิ้ว” อันนี้ต้องเทียบให้ดีก่อนว่าเทอร์โบที่คุณจะใช้ เขาเรียกอะไรกันแน่ เพื่อกันการสับสน ปัจจุบันดีอย่างว่าเทอร์โบที่มีจำหน่ายแบบสากล เขาจะมี “สเป็ก” มาให้ ถ้าคนเทียบเป็นก็จะได้เปรียบ ทำให้การเลือกซื้อเทอร์โบง่ายขึ้นเยอะ ไม่ต้องเดาสุ่มและลองกันจนเหนื่อยเหมือนแต่ก่อน…
• ถ้าจะมองกันแล้ว เบอร์ของโข่งหลัง มันก็คือค่า A/R นั่นเอง จะใช้ค่าทั้งไอดีและไอเสีย เดี๋ยวจะมาดูว่า A/R มันมาจากไหน โข่งหลังค่า A/R จะซีเรียสมากกว่าทางไอดีนะครับ เพราะเป็นการกำหนดนิสัยเทอร์โบ และมีผลกับนิสัยเครื่องยนต์ สมรรถนะของรถโดยตรง…

13

ค่า A/R บอกอะไรกับชีวิต
ไอ้นี่ก็เป็นประเด็นที่เถียงกันมาอย่างยาวนาน ว่าค่า A/R สูงๆ มันถึงจะดี หรือต้อง A/R 50 มันถึงจะแรง เรื่องที่ถกเถียงกันนี้ มันก็อาจจะ “ใช่” และ “ไม่ใช่” ก็ได้ สำหรับค่า A/R Ratio นั้น จะมาจากการนำค่า Area ก็คือ “พื้นที่หน้าตัดของปากเทอร์โบ” หารด้วย “รัศมีจากกึ่งกลางแกนใบพัดมาถึงกึ่งกลางของพื้นที่หน้าตัดปากเทอร์โบ” ก็จะได้ออกมาเป็นค่า A/R Ratio เรื่องพวกนี้ทางผู้ผลิตจะกำหนดมาให้เอง จะมีทั้งด้าน “โข่งไอดี” และ “โข่งไอเสีย” นะครับ มาถึงประเด็นที่ว่า “แบบไหนดี” ดูที่ตัวเลขอย่างเดียวก็ไม่ได้ทั้งหมด เพราะมันเป็นแค่ “อัตราส่วนผลหาร” อย่างเทอร์โบลูกควายๆ แม้จะ “ใบใหญ่” ก็จริง แต่พื้นที่หน้าตัดปากเทอร์โบมันก็ “ใหญ่ตาม” เพราะฉะนั้น ผลหารค่า A/R Ratio ออกมาอาจจะแค่ 50 เท่ากับเทอร์โบตัวเล็กๆ ก็ได้ ถ้าจะดูให้แน่ๆ ก็ต้องเป็นสเป็กของเทอร์โบโดยรวม และ Turbo Map ที่จะบอกได้ว่ามัน “แมตช์” หรือเปล่า…

ทำไมต้อง M24 ???
ถ้าเป็นคนที่ใช้เทอร์โบ GARRETT คงจะได้ยินเขาคุยกันว่า “เฮ้ย ต้องรุ่น M24 ดิวะ ถึงจะเจ๋ง” คำว่า M24 จริงๆ แล้ว มันไม่ใช่รุ่นของเทอร์โบนะครับ แต่ M มันมาจาก Material หรือ “วัสดุในการหล่อโข่ง” เท่านั้นเอง ดังนั้น จะเห็น M24 ในเทอร์โบ GARRETT กันแทบทุกรุ่น ซึ่งมันก็ไม่ได้เกี่ยวกับรุ่นหรือความแรงอะไรเลย…

Turbo Map บอกอะไรมั่ง (อย่างโคตรย่อ)
Turbo Map หรือ Compressor Map ไอ้นี่มันก็เหมือนกับ “สเป็ก” เทอร์โบในรูปแบบของแผนภาพ ต้อง “คำนวณ” จากสเป็กเครื่องยนต์ของเรา เช่น เครื่องยนต์ความจุเท่าไร บูสต์กี่บาร์ แล้วใส่สูตรแทนค่าเข้าไป แล้วดู Map ของเทอร์โบแต่ละตัว ว่ามัน “แมตช์” ไหม โดยดูทั้งรอบต่ำและรอบสูงสุด ถ้าค่ามันอยู่ใน Range คือ O.K. แต่ถ้าเกิดค่ามันเลยจุดต่ำสุด จะเกิดอาการ “Surging” แต่ถ้า “เลยจุดสูงสุด” จะเกิดอาการ “Choking” เกินประสิทธิภาพ และเสี่ยงต่อการ “พลีชีพ” เพราะถ้า “รอบเกิน” (Over Run) เทอร์โบมันก็ดันอากาศไม่ไปแล้ว ปั่นไปก็ไม่มีประโยชน์ ส่วนเรื่องการคำนวณนั้น บอกตรงๆ ผมเองก็ไม่เซียนว่ะ ขอเวลาศึกษาแน่ๆ ก่อน ไม่อยากพูดไป เดี๋ยวจะ “ไม่เหมือนที่คุยกันไว้” แต่ตอนนี้ก็ง่ายแล้ว เพราะในเว็บบริษัทผลิตเทอร์โบเจ้าใหญ่ๆ จะมี “โปรแกรมคำนวณ” บนหน้าเว็บให้เลย โดยการกรอกค่าเข้าไป แล้ว Calculate ออกมา อาจจะดูงงๆ สำหรับคนที่ไม่เคยทำ อยากรู้ก็จะต้องศึกษากับมันสักหน่อย…

14

15

16

“ปากกันเสิร์จ” ประเด็นร้อน ผิดไม่ผิด มีไว้ทำไม
สำหรับที่เป็นประเด็นอยู่นี้ สำหรับ “ปากกันเสิร์จ” ที่จะเป็นช่องรอบๆ ปากเทอร์โบ ซึ่งจะต้องเป็น “ทางหมุนวนของอากาศ” ที่ปากเทอร์โบ ไอ้แบบนี้ HOLSET จะคิดขึ้นมาก่อน เรียกว่า MWE หรือ Map Width Enhancement เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของเทอร์โบ ส่วนแบรนด์อื่นๆ อย่าง KKK ก็เรียก Recirculation Channel เป็นช่องที่ให้อากาศหมุนวน บางเจ้าก็เรียก Ported Shroud ก็ว่ากันไป แต่หน้าที่ของมันหลักๆ คือ ป้องกันอาการสองอย่าง ดังนี้…

อาการ Surge
ที่เขาเรียกกัน “กันเสิร์จ” นั่นแหละ ซึ่งอาการ Surging ของเทอร์โบ พูดง่ายๆ ก็จะเกิดจากในขณะที่ใบหน้ากำลัง “ปั่นอากาศ” (Spool up) แต่ “อากาศเข้าที่ใบพัดน้อยเกินไป” หรือ “ตามไม่ทัน”  (Under Boost) ทำให้เกิดการ “หมุนวน” อากาศหนีออกจากใบพัด ย้อนมาด้านหน้า มาปะทะกับอากาศที่วิ่งเข้ามา ทำให้เกิดเสียง “ตู้วๆๆๆๆ” บางคนก็เรียก “Flutter” ซึ่งถ้ามีปากตัวนี้ อากาศที่ “ย้อนออก” มาตามรูรอบๆ ก็จะม้วนกลับเข้าไปที่ปากเทอร์โบอีกครั้งหนึ่ง แต่บางกรณีก็อาจจะใช้กับในเคสของ “Back Pressure” หรือ “แรงดันย้อนกลับ” เวลาเร่งแล้วถอนคันเร่งกะทันหัน ลิ้นปิด เทอร์โบยังหมุน อากาศก็ย้อนกลับมา “เบรกใบ” ก็ประมาณเดียวกัน มันก็ย้อนออกมาจากรูกันเสิร์ช แล้วก็ดูดกลับเข้าไปใหม่…

อาการ Choke
อ่านว่า “โช้ค” (ที่ไม่ใช่ โช้คอัพ หรือ Shock-Absorber) จะตรงข้ามกับ Surge คือ เมื่อเทอร์โบหมุนรอบสูงๆ “อากาศเข้ามากเกินกว่าที่ใบมันจะกวักลมได้” ตัวอากาศก็จะวิ่งเบียดกันเข้ามาจน Block กันเอง เหมือนฝูงชนวิ่งแห่มาอัดกันที่ประตูเล็กๆ นั่นแหละครับ จังหวะที่อากาศมัน “ชนตูดกัน” จะเกิดอาการ “Shock Wave” อากาศวิ่งมาหยุดกะทันหัน หยุดๆ ไปๆ ทำให้ประสิทธิภาพของเทอร์โบด้อยลง เพราะอากาศมันจะ “ตัน” ที่ปากเทอร์โบ พอมีช่องเสริม อากาศที่ตันๆ ก็จะไหลเข้าไปที่ “กลางใบเทอร์โบ” ระหว่าง “ยอดใบ” กับ “ฐานใบ” ทำให้การ Flow นั่นเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพของเทอร์โบแบบที่มี MWE ก็จะสูงกว่าเทอร์โบปกติ ถ้าเทียบในขนาดเดียวกัน…

ดูไง แท้ไม่แท้ ผิดไม่ผิด
ถ้าเป็นเทอร์โบที่เป็น MWE แท้ๆ โข่งจะต้องเป็นแบบ “สองชั้น” หล่อเป็นชิ้นเดียวกันกับโข่ง ซึ่งจะต้องมีโพรงอากาศเสริมที่ด้านใน เพื่อที่จะนำอากาศออกหรือเข้า ในกรณีเกิด Surge หรือ Choke ตามลำดับ แต่ถ้าเป็นเทอร์โบที่ “เจาะรูเสริมรอบปาก” เฉยๆ โดยที่โข่งเป็นแบบปกติ จะเป็นการ “เปิดปากดูดเพิ่ม” ไม่ใช่แบบ MWE ซึ่งการแข่งขันของเหล่ากระบะที่จำกัดปากเทอร์โบ ก็จะต้องมีกฎว่า “ห้ามปากกันเสิร์จ” เป็นอันตายตัวว่าไม่ให้เจาะรูเพิ่มเติมจากขนาดปากที่กำหนดไว้ตามกติกานั่นเอง…

17

18

ใบแบบไหนดีกว่ากัน
สำหรับใบหน้าของเทอร์โบ ก็จะมี 2 แบบ หลักๆ คือ “ใบคู่” ไม่ใช่จำนวนคู่ แต่ใบมันจะเป็นคู่ๆ ติดกัน จะ 6 หรือ 7 คู่ ก็ว่าไป กับ “ใบเดี่ยว” หรือ “ใบเรียง” ปัจจุบันจะเห็นอย่างหลังเยอะ โดยเฉพาะ GARRETT แล้วอันไหนมันดีกว่ากัน…

ใบคู่
•  รีดลมได้ไวกว่า บูสต์ติดเร็วกว่า เพราะพื้นที่หน้าตัดมันไม่มากนัก ลมเข้าได้เร็วกว่า…
ใบเดี่ยว
• มีจำนวนใบเยอะ ทำให้การกินลมช้ากว่า เกิดแรงต้านมากกว่า แต่ในช่วงปลายๆ ที่ “รอบได้” แล้ว มันจะสร้างปริมาณลมได้มากกว่า…

19

ใบหลังแบบ Cut Back คืออะไร
มาถึงช่วงสุดท้ายแล้ว แค่นี้ “อ้อย คลองแปด” จะฆ่า Goo ละ ตามความเข้าใจของกระแสส่วนใหญ่ ว่าใบหลังแบบ Cut Back จะต้องเป็นลักษณะ “โค้ง” แต่จริงๆ แล้ว คำว่า Cut Back ก็คือ ใบหลังที่ถูก “เฉือนปลายใบ” มา เพื่อให้ไอเสียออกได้เร็วขึ้น ซึ่งประเด็นนี้ไม่ค่อยซีเรียสเท่าใดนัก  เพราะถ้าเลือกเทอร์โบที่เหมาะสมแล้ว ซึ่งตอนนี้ก็จะเป็นใบหลังโค้งเสียส่วนมาก เพื่อให้การ Flow ไอเสียจะทำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น…

20

21

22

23

24

จบที่ “การ Balance ใบและแกนเทอร์โบ” ละกัน
สำหรับการติดตั้ง ตรวจเช็ก ใบและแกนเทอร์โบ จะต้องมี “เครื่องถ่วง Balance” เฉพาะทาง เนื่องจากว่าเทอร์โบหมุนกันเป็น “หลักแสนรอบ” โดยเฉพาะไซซ์เล็กๆ ยิ่งเล็กยิ่งจัด ส่วนไซซ์ใหญ่ๆ ก็จะลดรอบกันลงมา แต่ก็เป็น “หลักหมื่น” นะ ซึ่งแน่นอนว่า ถ้าไม่สมดุลกันขึ้นมา ก็จะเกิดการ “แกว่ง” ถ้ามากเกินไปก็ “ใบฟาดโข่ง” เสียหายรุนแรง ถ้าเราจะป้องกัน ก็ควรจะ “ขึ้นเครื่อง Balance” ดูว่าจุดไหน “หนักสุด” ในเครื่องจะบอกตำแหน่งได้ แล้วเราก็ “เจีย” ตรงจุดนั้นออก ซึ่งต่างจากถ่วงล้อ ถ้าตรงไหนเบาต้อง “ถ่วงเพิ่ม” แต่ใบเทอร์โบมันถ่วงเพิ่มไม่ได้ จริงๆ เรื่องนี้มีประโยชน์มากนะครับ และ “ควรทำ” ให้สมดุล เพื่อความทนทานสูงสุดครับ…

26
ขอขอบคุณ
คุณวิลาศ จีนารักษ์ : Worldtech Engineering เขตประเวศ
Tel. 0-2726-0001, www.facebook.com/worldtech.engineering/

FacebookTwitterGoogle+Email

Comments

comments