ลองครั้งแรกในญี่ปุ่น ทดสอบ TOYOTA COROLLA CROSS เครื่องยนต์สามสูบ เชื้อเพลิงไฮโดรเจน!
ทดสอบก่อนผลิตจริง Toyota Corolla Cross เครื่องยนต์สามสูบ เทอร์โบ 1.6 ลิตร เชื้อเพลิงไฮโดรเจน กำลัง 272 แรงม้า แรงบิด 370 นิวตันเมตร
วันนี้ การเพิ่มทางเลือกในการจัดหาพลังงานให้กับยานพาหนะ ไม่ได้หยุดอยู่ที่แบตเตอรี่อีกต่อไป หลังจากการพัฒนาอย่างเข้มข้น เพื่อก้าวข้ามอุปสรรคต่างๆ วันนี้ Toyota ได้เปิดตัวเทคโนโลยีเครื่องยนต์สันดาปแบบทดลองขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงไฮโดรเจน โดยพัฒนายานยนต์ไฮโดรเจนดังกล่าวในรถยนต์สปอร์ต Toyota GR Yaris เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ถังเชื้อเพลิง และกระบวนการเติมเชื้อเพลิงของรถยนต์รุ่นทดลอง จะเหมือนกับยานยนต์พลังงานไฮโดรเจนรุ่น Mirai ซึ่งเป็นรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงรุ่นเรือธง ที่มีจำหน่ายในตลาดโลกของ Toyota Motor อย่างไรก็ตาม ในขณะที่ Mirai ใช้ปฏิกิริยาเคมีในเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อสร้างพลังงานไฟฟ้า ไปใส่แบตเตอรี่แล้วถ่ายเทไฟฟ้าไปหมุนมอเตอร์ขับเคลื่อน สำหรับ GR Yaris รุ่นทดลองก็มีเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง มีการดัดแปลงระบบเชื้อเพลิงเบนซินให้กลายเป็นเชื้อเพลิงไฮโดรเจนด้วยการปรับแต่งระบบฉีดเชื้อเพลิงและท่อทางเดินของเชื้อเพลิงไฮโดรเจนใหม่ทั้งหมด นวัตกรรมระบบขับเคลื่อนแบบสะอาดยังถูกนำมาใส่ในรถยนต์ทดสอบ Toyota Corolla Cross ซึ่ง Toyota เชิญสื่อมวลชนของไทย เดินทางไปทดสอบในสถานที่แห่งความลับในการพัฒนารถรุ่นใหม่ของ Toyota Motor แถบภูเขาฟูจิ
ในขณะที่เทคโนโลยีเครื่องยนต์สันดาปไฮโดรเจนยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา แนวคิดและการทดลองดังกล่าวได้เริ่มต้นขึ้นในปี 2560 แต่ปัจจุบัน รถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ยังไม่พร้อมสำหรับการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ อย่างไรก็ตาม Corolla Cross เครื่องยนต์สามสูบเชื้อเพลิงไฮโดรเจนของ GR Yaris ซึ่งเป็นรถทดลองขับของ Toyota ที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้น ได้ส่งมอบสมรรถนะในด้านอัตราเร่ง และการตอบสนองของระบบเผาไหม้ที่แทบจะไม่แตกต่างไปจากการใช้เชื้อเพลิงเบนซิน แต่สิ่งที่แตกต่างก็คือ มลพิษเกือบเป็นศูนย์จากการปล่อย Nox ออกมาเพียงแค่นิดเดียวเท่านั้น เครื่องยนต์สามสูบ เทอร์โบ ของGR Yaris แต่ดัดแปลงให้ขับเคลื่อนล้อหน้าแต่เพียงอย่างเดียว มีกำลังสูงสุด 272 แรงม้า ที่ 6,500 รอบต่อนาที แรงบิดสูงสุด 370 นิวตันเมตร ที่ 3,000-4,600 รอบต่อนาที แต่เครื่องยนต์ไฮโดรเจนที่ติดตั้งในรถแข่ง มีการจูนกำลังให้เพิ่มมากขึ้น โดยสร้างกำลังสูงสุด 304 แรงม้า ที่ 6,500 รอบต่อนาที และแรงบิดสูงสุด 400 นิวตันเมตร 3,250-4,600 รอบต่อนาที ถังไฮโดรเจนแรงดันสูง ติดตั้งอยู่หลังล้อหลังและหน้าเบาะหลัง จำนวนสองถัง มีความจุ 5.5 กก. มีแรงดันสูง 70MPa เท่ากับ Mirai สำหรับเป้าหมายในการพัฒนาก็คือ ก๊าซไฮโดรเจนหนัก 5 กิโลกรัม จะต้องวิ่งได้ระยะทาง 400 กิโลเมตร!
"อุตสาหกรรมยานยนต์ของญี่ปุ่น
จะต้องประสบความสำเร็จในการสร้างรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ด้วยเหตุนี้
ผู้ผลิตยานยนต์ จึงต้องเข้าร่วมในการแข่งรถ
เพื่อทดสอบความทนทานและประสิทธิภาพของรถ และเพื่อให้รถยนต์
แสดงประสิทธิภาพสูงสุดออกมาในสนามแข่ง
ด้วยการแข่งขันที่รุดหน้าและสร้างความตื่นเต้นในหมู่แฟน ๆ ยานยนต์
เป้าหมายของการแข่งรถ
ไม่ใช่เพียงเพื่อตอบสนองความอยากรู้อยากเห็นของเราเท่านั้น
แต่เพื่อให้เกิดการพัฒนาอุตสาหกรรมรถยนต์นั่งส่วนบุคคลของญี่ปุ่น"
Kiichiro Toyoda ผู้ก่อตั้ง Toyota Motor Corporation (มีนาคม
1952)
GR Yaris รุ่นทดลองที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน และ Corolla Sport / Corolla Cross ทั้งสามคัน วางเครื่องยนต์ G16E-GTS ความจุ 1.6 ลิตร แบบ 3 สูบแถวเรียงอัดอากาศด้วยเทอร์โบชาร์จ ซึ่งเป็นขุมกำลังของ GR Yaris แต่มีการดัดแปลงระบบจ่ายเชื้อเพลิงและระบบหัวฉีด สำหรับรองรับการใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง
Corolla Sport รุ่นทดลองที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนได้เข้าแข่งขันในรายการ Super Taikyu race series ที่ประเทศญี่ปุ่นตั้งแต่เดือนพฤษภาคมปีนี้ ภายใต้การควบคุมของ ROOKIE Racing ของ Toyota GAZOO Racing ซึ่งทีมงานได้ทำการทดสอบเครื่องยนต์เผาไหม้ไฮโดรเจนแบบทดลองภายใต้สภาวะที่รุนแรง สภาพแวดล้อมของมอเตอร์สปอร์ต ก่อนจะส่งถ่ายเทคโนโลยีดังกล่าวมายัง Corolla Cross รถครอสโอเวอร์รุ่นขายดีที่มีจำหน่ายในประเทศไทย
“เราได้เริ่มก้าวแรก เพื่อการแข่งขันและพัฒนาเครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน โดยมีแนวคิดในการรับมือกับความท้าทาย ผมคิดว่าสิ่งต่างๆ จะดูแตกต่างออกไปเล็กน้อยในอีก 10 ปีนับจากนี้ และหวังว่า ผู้คนจะมองย้อนกลับไปและเห็นว่า Toyota รับมือกับความท้าทายนี้อย่างไร ด้วยการมองโลกในแง่ดีและสนุกกับทุกช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลง"
Akio Toyoda ประธานบริษัท Toyota Motor Corporation กล่าว
ในสนามทดสอบรถยนต์รุ่นใหม่ที่เป็นความลับสูงสุดของ Toyota
แถบเชิงภูเขาฟูจิ
แทบจะไม่มีสื่อมวลชนสำนักไหนเคยย่างกรายเข้ามาขับรถทดสอบที่ยังเป็นแค่รถต้นแบบมาก่อน
การได้รับเชิญในครั้งนี้
จึงถือเป็นโอกาสดีที่จะได้ทำการเผยแพร่สิ่งที่ Toyota กำลังทำ
นอกเหนือไปจากการผลิตรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ที่จะออกขายอีก 10 รุ่น
ภายในอีก 3 ปีข้างหน้านี้
ก๊าซไฮโดรเจนเผาไหม้ในอัตราที่เร็วกว่าน้ำมันเบนซิน
ส่งผลให้เครื่องยนต์ที่มีการดัดแปลงจากเชื้อเพลิงเบนซินมาเป็นเชื้อเพลิงไฮโดรเจนมีการตอบสนองที่ดีขึ้นมาก
ในขณะที่ให้ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีเยี่ยม
นอกจากความสะอาดแล้ว (ปล่อย Nox เล็กน้อย)
การเผาไหม้ด้วยไฮโดรเจนยังมีศักยภาพที่สูงกว่าเชื้อเพลิงเบนซิน
มันสามารถถ่ายทอดประสบการณ์การขับขี่ที่เน้นความสนุกสนาน
ด้วยเสียงคำรามของเครื่องยนต์ในรอบสูง
ประสาทสัมผัสที่บ่งบอกถึงคุณลักษณะของเครื่องยนต์สันดาปภายใน
ด้วยระบบเชื้อเพลิงแบบใหม่
ซึ่งแตกต่างไปจากการขับรถไฟฟ้าที่ไร้ความรู้สึกเหมือนกับการขับหุ่นยนต์ทื่อๆ
Corolla Cross เครื่องสามสูบเทอร์โบ ตอบสนองอย่างที่ควรจะเป็น
เกียร์ธรรมดา 6
สปีดกับระยะคลัตช์ที่ปรับตั้งมาดีส่งแรงกระชากทันทีที่ถอนแป้นคลัตช์
ผมลองลากเกียร์เล่นเพื่อดูการตอบสนองอะไรบางอย่างจากเครื่องยนต์และการเก็บเสียง
ที่เกียร์ 3 เครื่องสามสูบครางในรอบสูงอย่างหนักแน่น พอยัดเกียร์ 4
รถก็ยังมีแรงดึงอย่างเห็นได้ชัด มันเร่งได้เหนือกว่าเครื่องยนต์ 1.8
ไฮบริดที่ผมเคยขับใน Cross GR Sport
โดยเฉพาะความสั้นกระชับของระบบส่งกำลังแบบเกียร์ธรรมดาในรถคันทดสอบที่เหนือกว่าเกียร์
CVT แบบเทียบกันไม่ติด
แต่เสียงการทำงานของเครื่องยนต์และเสียงลมปะทะกับเสียงยางในรถทดสอบ
Cirolla Cross HICE ยังคงต้องมีการปรับปรุง
วงจร HICE ที่เผาไหม้ด้วยเชื้อเพลิงไฮโดรเจน มันสร้างพลังงานในรูปของแรงบิด ผ่านการเผาไหม้ไฮโดรเจนแทนน้ำมันเบนซิน แตกต่างจากระบบเซลล์เชื้อเพลิงใน Toyota Miraiโดยไม่ต้องอาศัยปฏิกิริยาเคมีที่สร้างกระแสไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่มอเตอร์ขับเคลื่อน แต่จะเผาไหม้ไฮโดรเจนโดยตรงเป็นเชื้อเพลิง เหมือนกับเครื่องยนต์เบนซินทั่วไป โดยมีข้อยกเว้นบางจุดก็คือ การเผาไหม้ของน้ำมันเครื่องในปริมาณเล็กน้อยระหว่างการขับเคลื่อน เครื่องยนต์ไฮโดรเจนจะปล่อย CO2 เป็นศูนย์เมื่อใช้งาน เนื่องจากพวกมันเผาไหม้ไฮโดรเจนในขณะที่รับออกซิเจนในอากาศ เช่นเดียวกับในกรณีของเครื่องยนต์เบนซิน จะมีการสร้าง NOx จำนวนหนึ่ง แต่โดยทั่วไปแล้ว เป็นเครื่องยนต์ที่สะอาดกว่าทั้ง HEV และ PHEV อย่างชัดเจน
ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่มีช่วงความสามารถในการติดไฟกว้างเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่นๆ เป็นผลให้สามารถเผาไหม้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ด้วยอัตราส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศที่หลากหลาย ข้อดีก็คือ สามารถใช้กับส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศแบบลีนได้ ส่วนผสมดังกล่าว เป็นส่วนผสมที่มีปริมาณเชื้อเพลิงน้อยกว่าปริมาณในอุดมคติทางทฤษฎี ปริมาณสัมพันธ์ หรือสารเคมีในอุดมคติที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้ ด้วยปริมาณอากาศที่กำหนด ทำให้ประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้น และปฏิกิริยาการเผาไหม้ก็สมบูรณ์มากขึ้น นอกจากนี้ อุณหภูมิการเผาไหม้มักจะต่ำกว่า ซึ่งช่วยลดปริมาณมลพิษ (ไนโตรเจนออกไซด์ NOx) ที่ปล่อยออกมาทางไอเสีย สำหรับมาตรฐานการปล่อยมลพิษของยุโรป วัดการปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน ไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีเทน ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) อนุภาคในชั้นบรรยากาศ
แม้ว่า NOx จะถูกปลดปล่อยออกมาบ้าง แต่การเผาไหม้ภายในด้วยไฮโดรเจนจะสร้างการปล่อย CO, CO2, SO2, HC หรือ PM เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การหล่อลื่นเพียงเล็กน้อยสามารถเข้าไปในห้องเผาไหม้ได้ น้ำมันบางชนิด มีส่วนร่วมในกระบวนการเผาไหม้ ก๊าซไอเสียอาจมีน้ำมันหล่อลื่นและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้บางส่วนที่ปล่อยออกมา โดยทั่วไปแล้ว ปริมาณ CO, CO2, SO2, HC และอนุภาคขนาดเล็กมาก สามารถพบได้ในก๊าซไอเสีย สิ่งเหล่านี้มีลำดับความสำคัญต่ำกว่าที่พบในก๊าซไอเสียดิบของเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซล การเผาไหม้ของไฮโดรเจนไม่ได้หมายความถึงการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ แต่มีการปล่อย CO2 เป็นศูนย์ จึงเป็นเรื่องน่าสนใจ ที่จะพิจารณาเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบส่งกำลังแบบไฮบริด ในการกำหนดค่านี้ รถยนต์สามารถนำเสนอความสามารถในการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ในระยะสั้น เช่น การทำงานในเขตปลอดมลพิษในเมือง
ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์สันดาปภายในเชื้อเพลิงไฮโดรเจน HICE กับเครื่องยนต์เบนซินแบบดั้งเดิม ICE ได้แก่ วาล์วและบ่าวาล์วแบบชุบแข็ง ก้านสูบที่ต้องแข็งแรงกว่า หัวเทียนที่ไม่ใช่แพลตตินั่ม คอยล์จุดระเบิดแรงดันสูง หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ สำหรับแก๊สแทนที่จะเป็นของเหลว แดมเปอร์เพลาข้อเหวี่ยงขนาดใหญ่ขึ้น วัสดุปะเก็นฝาสูบที่แข็งแรงขึ้น, ท่อร่วมไอดีที่ดัดแปลงใหม่ (สำหรับซุปเปอร์ชาร์จเจอร์), ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์แรงดันบวก และน้ำมันเครื่องที่มีอุณหภูมิการทำงานสูง การปรับเปลี่ยนทั้งหมดจะมีมูลค่าประมาณ 1.5 เท่า (1.5) ของราคาปัจจุบันของเครื่องยนต์เบนซิน เครื่องยนต์ไฮโดรเจนเหล่านี้เผาผลาญเชื้อเพลิงในลักษณะเดียวกับเครื่องยนต์เบนซิน
กำลังสูงสุดตามทฤษฎีจากเครื่องยนต์ไฮโดรเจน ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิง และวิธีการฉีดเชื้อเพลิงที่ใช้ อัตราส่วนปริมาณอากาศ/เชื้อเพลิงสำหรับไฮโดรเจนคือ 34:1 ที่อัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิงนี้ ไฮโดรเจนจะแทนที่ 29% ของห้องเผาไหม้ เหลือเพียง 71% สำหรับอากาศ เป็นผลให้ปริมาณพลังงานของส่วนผสมนี้ จะน้อยกว่าที่ควรจะเป็น หากเชื้อเพลิงเป็นน้ำมันเบนซิน เนื่องจากทั้งวิธี การฉีดแบบพอร์ตผสมเชื้อเพลิงและอากาศก่อนที่จะเข้าสู่ห้องเผาไหม้จำกัดกำลังสูงสุดตามทฤษฎีที่ทำได้ไว้ที่ประมาณ 85% ของเครื่องยนต์เบนซิน สำหรับระบบฉีดตรง ซึ่งผสมเชื้อเพลิงกับอากาศหลังจากวาล์วไอดีปิด (และทำให้ห้องเผาไหม้มีอากาศ 100%) กำลังสูงสุดของเครื่องยนต์ไฮโดรเจน อาจสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซินประมาณ 15%
ดังนั้น มันขึ้นอยู่กับวิธีการสูบจ่ายเชื้อเพลิง กำลังสูงสุดสำหรับเครื่องยนต์ไฮโดรเจนอาจสูงกว่าน้ำมันเบนซิน 15% หรือน้อยกว่าน้ำมันเบนซิน 15% หากใช้อัตราส่วนปริมาณอากาศ/เชื้อเพลิงได้ถูกต้องหรือผิดพลาด อย่างไรก็ตาม ที่อัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิงแบบปริมาณสัมพันธ์ ซึ่งช่วยทำให้เครื่องยนต์ไฮโดรเจนมีกำลังมากกว่าน้ำมันเบนซิน 15% อุณหภูมิการเผาไหม้จะสูงมาก ส่งผลให้เกิดไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) จำนวนมาก ซึ่งเป็นสารก่อมลพิษตามเกณฑ์ เนื่องจากเหตุผลประการสำคัญในการใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงก็คือ การปล่อยไอเสียต่ำ เครื่องยนต์ไฮโดรเจนจึงไม่ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานที่อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงที่ปริมาณสัมพันธ์
โดยทั่วไป เครื่องยนต์ไฮโดรเจนได้รับการออกแบบให้ใช้อากาศมากเป็นสองเท่าของความต้องการทางทฤษฎี สำหรับการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ที่อัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิงนี้ การก่อตัวของ NOx จะลดลงจนใกล้ศูนย์ น่าเสียดายที่สิ่งนี้ยังลดกำลังขับลงเหลือประมาณครึ่งหนึ่งของเครื่องยนต์เบนซินที่มีขนาดใกล้เคียงกัน เพื่อชดเชยการสูญเสียพลังงาน เครื่องยนต์ไฮโดรเจนมักจะมีขนาดใหญ่กว่าเครื่องยนต์เบนซิน โดยติดตั้งระบบอัดอากาศเทอร์โบชาร์จเจอร์ หรือซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ สามารถเผาไฮโดรเจนจำนวนเล็กน้อยได้นอกห้องเผาไหม้และเข้าถึงส่วนผสมของอากาศ/เชื้อเพลิงในห้องเพื่อจุดประกายการเผาไหม้หลัก เช่นในกรณีของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบสามสูบ เชื้อเพลิงไฮโดรเจนของ Toyota Corolla Cross
ในการบรรลุความเป็นกลางของคาร์บอน Toyota ได้พยายามเสริมสร้างความพยายาม เป้าหมายเพื่อส่งเสริมการใช้ไฮโดรเจนผ่านการประชาสัมพันธ์ของ FCEV และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิง รวมถึงการกลั่นกรองเทคโนโลยีเครื่องยนต์ไฮโดรเจนผ่านกีฬามอเตอร์สปอร์ต โดยมีความตั้งใจที่จะมุ่งสร้างสังคมที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้ดียิ่งขึ้นไปอีก.
อาคม รวมสุวรรณ
E-Mail [email protected]
Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom
https://www.facebook.com/ARCOM-CHANG-Thairath-Online-525369247505358/
คุณกำลังดู: ลองครั้งแรกในญี่ปุ่น ทดสอบ TOYOTA COROLLA CROSS เครื่องยนต์สามสูบ เชื้อเพลิงไฮโดรเจน!
หมวดหมู่: รถยนต์