เอา จิ๋วขี้บ่น เข้าค่ายเรียบร้อยแล้วครับ ... นั่งนับเวลารอออกจากค่าย (นับถึงวันนี้ก็นานเกินกำหนดการเดิมไปมากมาย ><) ระหว่างนี้เลยมาเขียนโน้ตสรุปแนวทางการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ด้วย Supercharger ไว้สักหน่อย เผื่อจะเป็นประโยชน์กับหลายๆคนที่กำลังพิจารณาอยู่
หลักๆแล้ว การเพิ่มกำลังเครื่องยนต์สามารถทำได้โดยต้องพิจารณาถึง สามเหลี่ยมไฟ เป็นหลัก คือ ความร้อน อากาศ เชื้อเพลิง ... ซึ่งเครื่องยนต์ธรรมดา (Naturally aspirated) มักจะถูกจำกัดด้วยความสามารถในการ ดูด อากาศเข้าห้องเผาไหม้ .. การเพิ่มน้ำมัน หรือ การเพิ่มไฟ เปล่าๆ จึงส่งผลต่อแรงไม่มากนัก เพราะ สามเหลี่ยนมไฟ จะไม่สมดุล (ส่วนใหญ่ที่จูนไฟ จูนน้ำมันแล้วเพิ่มได้ก็เกิดจากการลด safety factor ลง) ..... ระบบอัดอากาศจึงถูกออกแบบมาเพื่อให้สามารถเพิ่มอากาศเข้าห้องเผาไหม้ได้ (จะได้เพิ่มไฟ และ น้ำมันได้) ... ซึ่งระบบอัดอากาศ หรือ Forced Induction ทั่วไปมี 2 แบบ คือ Turbo charger และ Supercharger
Turbo charger นั้น คงคุ้นเคยกันดี และมีรถใช้งานอยู่มากมาย แต่ Supercharger อาจไม่ค่อยเป็นที่คุ้นเคยเท่าไรในเมืองไทย เลยขออนุญาตมาเล่าให้ฟังนิดหน่อยครับ
Supercharger นั้นอาศัยการหมุนของเครื่อง ผ่านชุด Pulley ทดรอบมาปั่นตัว Compressor เพื่อสร้างแรงอัดอากาศเพิ่มเข้าห้องเผาไหม้ ซึ่งแปลว่าตัว Compressor นั้นจะหมุนที่ความเร็วที่สอดคล้องกับรอบเครื่องเสมอ ต่างจาก Turbo charger ที่อาศัยไอเสียไปหมุนใบ Compressor ความเร็วในการหมุนจึงขึ้นอยู่กับปริมาณไอเสียของเครื่อง (ดูได้จาก load) เป็นหลัก ... จึงเป็นที่มาของคำว่า Turbo มี Lag มากกว่า Supercharger เพราะ Turbo ต้องรอให้มีไอเสียผ่านโข่งไอเสียมากพอก่อน จึงจะทำลมได้ แม้จะอยู่ที่รอบสูงๆ ถ้า Load ไม่สูงปริมาณลมที่ไปปั่นใบพัดก็จะยังไม่สูงมาก ...... ในขณะที่ Supercharger นั้นพร้อมทำลมได้ทุกขณะ ... แต่นิสัยแบบนี้ก็มีข้อเสียสำคัญ คือ ในรอบต่ำจะกินแรงเครื่องมากกว่า Turbo และ เปลืองน้ำมันมากกว่า (เครื่อง Turbo สามารถขับโดยคุมให้ Load เครื่องน้อยๆ ให้ไม่มี Boost ได้ แต่เครื่อง Supercharger ยังไงก็มี Boost)
ซึ่งระบบ Supercharger เองก็มี 2 แบบหลักๆ ได้แก่ Positive Displacement กับ Centrifugal
Supercharger สมัยก่อนจะเป็นแบบ Positive Displacement (ในรายละเอียดปลีกย่อยจะมีแบบ Root และ Twin-screw ซึ่งไม่ค่อยแน่ใจเหมือนกันว่าต่างกันยังไง) เสียเป็นส่วนใหญ่ หน้าตาจะเป็นก้อนโลหะขนาดประมาณท่อร่วมไอดีใหญ่ๆ บางทีก็อยู่ฝั่งท่อร่วมไอเสีย (ฝรั่งเรียก Hot-side supercharger) แล้วมีท่อเดินมาเข้าท่อร่วมไอดีเดิม บางทีก็อยู่ฝั่งท่อร่วมไอดี (ฝรั่งเรียก Cold-side supercharger) แล้วต่อตรงกับท่อร่วมไอดีเดิม ยี่ห้อที่เด่นดังมากๆ ก็จะเป็น Eaton
ในขณะที่สมัยใหม่ๆ จะเป็น แบบ Centrifugal กันเสียเยอะ หน้าจะเหมือนโข่ง Compressor ของเทอร์โบ ยี่ห้อที่เด่นๆก็อย่างเช่น Rotrex, Kraftwerks
แล้ว 2 แบบนี้ต่างกันยังไง
1. ขนาด/น้ำหนัก ระบบ Positive displacement มีขนาดใหญ่กว่ามาก ทำให้มีข้อจำกัดในการติดตั้งมากกว่า และอาจไม่เหมาะที่จะใช้กับรถที่ห้องเครื่องค่อนข้างคับแคบ
2. วิธีการสร้างแรงลม จริงๆ ชื่อของ 2 ระบบ นี้เรียกตามวิธีการสร้างแรงลม .. Positive displacement สร้างแรงลมด้วยการเปิดให้อากาศเข้าทางที่มีปริมาตรเยอะกว่าแล้ว บีบให้อากาศออกทางที่มีปริมาตรน้อยกว่า (แบบปั๊มน้ำโรตารี่) ในขณะที่ระบบ Centrifugal อาศัยแรงเหวี่ยงผลักอากาศไปตามท่อ (แบบปั๊มน้ำหอยโข่ง) ... ซึ่ง Turbo charger เองก็สร้างแรงลมโดยอาศัยกลไก Centrifugal นี้เหมือนกัน .... แล้วมันแปลว่าอะไร??
การสร้างแรงลมด้วยกลไก Positive displacement นั้น ในอุดมคติ สามารถสร้าง ปริมาณลม ต่อรอบการหมุนได้ คงที่ เช่น ที่ รอบเครื่อง 3000 รอบ/นาที Pulley ทด 1:10 Supercharger หมุน 30,000 รอบ/นาที อัดอากาศได้ 300 cfm (ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที) ถ้ารอบเครื่อง เพิ่มเป็น 2 เท่า เป็น 6000 รอบ/นาที Pulley ทด 1:10 Supercharger หมุน 60,000 รอบ/นาที อัดอากาศได้ 600 cfm (2 เท่าของค่าที่ทำได้ที่รอบเครื่อง 3000 รอบ) วิธีการอัดอากาศแบบนี้ทำให้ Supercharger แบบนี้ทำ Boost ได้ตั้งแต่รอบต่ำๆเลย (ในทางทฤษฎี Positive displacement supercharger สามารถทำ max boost ได้ตั้งแต่ idle เลย แต่ในทางปฏิบัติตัว Compressor ไม่ได้ซีลดีขนาดนั้น มีการ รั่ว ในชุดอัดอากาศ ทำให้ในรอบต่ำๆอาจจะยังไม่มีแรงอัดอากาศมาเท่าทฤษฎี)
....... ในขณะที่กลไก Centrifugal นั้น ในอุดมคติ สามารถสร้าง ปริมาณลม ต่อรอบการหมุนเพิ่มขึ้นตามความเร็วในการหมุน (บ้างก็ว่าเป็นฟังชั่น Exponential ของรอบการหมุน) ดังนั้น Centrifugal supercharger ที่ทำลมได้ 600cfm ที่ 6000 รอบ จะทำลมได้น้อยกว่า 300 cfm ที่ 3000 รอบ (เลขจริงไม่ทราบเหมือนกันเพราะอ่านจากหลายๆแหล่งแล้วเลขยังงงๆอยู่ แต่พอจะสรุปได้ว่าเมื่อรอบลดลงครึ่งหนึ่ง ลมที่ทำได้จะน้อยกว่าครึ่งหนึ่งแน่ๆ) ......... ซึ่งแปลว่าที่ 3000 รอบ Centrifugal supercharger ทำลมได้น้อยกว่า / และถ้าหากอยากจะได้ลมเยอะกว่านี้ก็จะต้องให้ตัว Compressor หมุนเร็วขึ้นมากๆ แต่นั่นก็จะเกิด loss ในระบบเพิ่มขึ้นด้วย (เปลืองแรงในการหมุน Compressor ในรอบต่ำ) แถมในจุดที่รอบสูงมากๆ ก็อาจทำลมได้เยอะเกินไป ซึ่งจะกลายเป็นเสียแรงไปกับความร้อนที่เกิดจากการอัดอากาศอีก และยังรวมไปถึงว่าอาจจะมากกว่าที่เครื่องจะรับไหวอีก
ดังนั้น ว่ากันว่า รถที่ใส่ Positive displacement supercharger นั้น จะมีอาการคล้ายๆ รถที่เพิ่มขนาดความจุเครื่อง ขับง่าย คุมน้ำหนักคันเร่งง่าย ดึงแบบเนิบๆ ในขณะที่รถที่ใส่ Centrifugal supercharger นั้นอาการจะคล้ายรถเทอร์โบมากกว่า คือ จะรู้สึกว่าช่วงแรกๆจะไม่แรงขึ้นเท่าไหร่ แต่พอลากรอบไปแล้วจะแรงขึ้นเรื่อยๆ ..... อย่างไรก็ตาม รถเทอร์โบช่วงที่เปลี่ยนจากไม่ค่อยแรงเป็นแรงขึ้นนั้นจะสั้นกว่า แปลว่าจังหวะดึง จะดึงหนักกว่า เพราะรถเทอร์โบสามารถทำลมสูงสุดที่ได้รอบต่ำกว่า centrifugal supercharger ที่ทำลมได้สูงสุดที่ redline ของเครื่อง ... เพราะความเร็วในการหมุนขึ้นอยู่กับรอบเครื่อง .... แต่ก็เพราะเหตุนั้นรถที่ใส่ Centrifugal supercharger ความแรงจะ ติดเท้า กว่า รถ Turbo ...... เรียกว่าถ้าขับหนักๆ อยู่ที่ WOT ตลอด รถ Turbo จะแรงกว่า เพราะ Load ของเครื่องสูง มารอปั่นใบพัดอยู่แล้ว .... แต่ถ้าขับเลี้ยงรอบสูงๆมาอยู่ (แต่เปิดคันเร่งสัก 30%) แล้วกระทืบทันที แบบนี้รถที่ใช้ centrifugal supercharger น่าจะพุ่งไปได้เร็วกว่ารถ Turbo ในช่วงแรก
ด้วยความที่ Supercharger ไม่ว่าแบบไหน แรงลมที่ทำได้นั้น ค่อนข้าง ค่อยเป็นค่อยไป เมื่อเทียบกับ Turbo จึงทำให้การจูนทำได้ง่ายกว่า เสี่ยงต่อการพังน้อยกว่า ........... คหสต. จึงเป็นทางเลือกที่นับว่าน่าสนใจอยู่ไม่น้อย อาจจะติดตรงที่ราคาแพงกว่า แต่ก็แลกมาด้วยการเป็นชุดคิตติดตั้งง่าย (ถ้า turbo ที่เป็นชุดคิต ก็แพงไม่น้อยหน้ากันเท่าไหร่) .... ก็อยากฝากไว้พิจารณากันด้วยครับ จะได้มีช่างที่ถนัด Supercharger เพิ่มขึ้นในบ้านเราครับ
ปล1. เขียนจากความรู้งูๆปลาๆ ที่หาอ่านมาเอง ระหว่างศึกษาข้อมูลแต่งรถตัวเอง + ความรู้เครื่องกลต่ำต้อย หากมีผิด/คลาดเคลื่อนตรงไหน แย้งได้เลยนะครับ โดยเฉพาะส่วนกลไกการสร้างแรงลม ต้องออกตัวว่ายังมีบางส่วนที่ผมยังไม่เข้าใจดีพอ คือ 1. การคำนวณปริมาณลมที่ centrifugal supercharger ทำได้ ต้องคำนวณอย่างไรแน่ .. เคยลองใส่ function exponential จริงๆแล้วพบว่าค่าที่ได้มันแปลกเกินไปหน่อย และ 2. Supercharger เพิ่ม ปริมาณลม ที่เข้าไปที่เครื่อง ถ้าวาวล์ไอดีของเครื่องสามารถเอาลมทั้งหมดเข้าห้องเผาไหม้ได้ ก็จะไม่มี boost แต่ถ้าเอาเข้าได้ไม่หมดจึงจะมี boost ซึ่งทำให้ไม่ค่อยเข้าใจเท่าไหร่ว่า การที่ Positive displacement supercharger สร้าง ปริมาณลม ได้เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามรอบเครื่อง แปลว่าบูสท์คงที่ได้อย่างไร ........ หากสมาชิกท่านใด จะสามารถช่วยอธิบายเพิ่มเติมได้จะดีมากเลยครับ
ปล2. จุดที่อยากจะฝากไว้ คือ เท่าที่อ่านๆมา เวลาคนอธิบายนิสัยของ Supercharger จะอธิบายนิสัยของ Positive displacement ที่สมัยนี้ไม่ค่อยมีของแต่งทำขายกันสักเท่าไหร่ ดังนั้นหากใครคิดจะใช้ Centrifugal supercharger ผลที่ได้ก็อาจไม่เหมือนที่อ่านเจอทั่วไปนะครับ อาจต้องลองหาข้อมูลเพิ่มเติมดู ว่า ใช่ อย่างที่เราอยากได้หรือไม่นะครับ
