FORD เผยหัวใจความสำเร็จเครื่องยนต์อีโค่บูสท์ที่คว้ารางวัลเครื่องยนต์นานาชาติยอดเยี่ยมถึง 5 ปีซ้อน

FORD เผยหัวใจความสำเร็จเครื่องยนต์อีโค่บูสท์ที่คว้ารางวัลเครื่องยนต์นานาชาติยอดเยี่ยมถึง 5 ปีซ้อน

ในระยะเวลา 5 ปีติดต่อกัน เครื่องยนต์อีโค่บูสท์ขนาด 1.0 ลิตรของฟอร์ดได้รับรางวัลและถูกยกย่องให้เป็น “เครื่องยนต์ยอดเยี่ยมแห่งปี” เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ในระดับเดียวกันภายในงาน 2016 International Engine of the Year Awards โดยมีเกณฑ์การตัดสินจากประสิทธิภาพในการขับเคลื่อน สมรรถนะ ความประหยัด ความประณีตและความก้าวล้ำทางนวัตกรรม

แม้จะมีการให้ข้อมูลส่วนประกอบต่างๆ ของสุดยอดเครื่องยนต์อีโค่บูสท์ แต่หลายคนยังไม่เคยทราบว่า หัวใจสำคัญที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จมายาวนานกว่า 40 ปี แท้จริงแล้วคือซอฟต์แวร์ในเครื่องยนต์

เมื่อเปิดฝากระโปรงรถฟอร์ดที่ภายในติดตั้งเครื่องยนต์อีโค่บูสท์ สายตาจะถูกดึงดูดให้ไปจับจ้องที่เครื่องยนต์ขนาดเล็กแต่ทรงพลังโดยทันที น้อยคนนักที่จะสังเกตเห็นกล่องสีดำขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ด้านข้าง ซึ่งกล่องขนาดเล็กนี้นับเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างสมดุลระหว่างการใช้เชื้อเพลิงและการประหยัดน้ำมันที่ได้ถูกตั้งค่าขึ้นมาจากโค้ดนับล้านบรรทัด

“เครื่องยนต์ในปัจจุบันเป็นเพียงก้อนเหล็กที่ปราศจากซอฟต์แวร์” จอห์น โรลลิงเกอร์ หัวหน้าฝ่ายช่างเทคนิคสำหรับการควบคุมระบบส่งกำลังและเครื่องยนต์เบนซิน ฟอร์ด มอเตอร์ คัมปะนี กล่าว “กล่องดำดังกล่าวเป็นสมองที่ค่อยสั่งงานรถยนต์ทั้งคัน หากขาดไปก็จะไม่มีเครื่องยนต์อีโค่บูสท์เกิดขึ้น”

ซอฟต์แวร์ในเครื่องยนต์อีโค่บูสท์ถูกตั้งค่าการทำงานเพื่อให้มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเครื่องยนต์ที่มีขนาดใหญ่กว่าเมื่อผู้ขับขี่ต้องการกำลังขับเคลื่อนเพิ่มขึ้น ไม่ว่าจะอยู่ในสนามแข่งหรือกำลังเหยียบคันเร่งอยู่บนถนนไฮเวย์เพื่อหลีกเลี่ยงเหตุการณ์อันตรายต่างๆ นอกจากนี้ เครื่องยนต์อีโค่บูสท์ยังคงรักษาประสิทธิภาพอันสูงสุดในการขับขี่ได้ในทุกๆ วัน

แต่ซอฟต์แวร์เบื้องหลังสมรรถนะอันเต็มเปี่ยมของเครื่องยนต์อีโค่บูสท์มาจากไหน? ฟอร์ดขอพาย้อนกลับไปสู่ต้นกำเนิดของสุดยอดเครื่องยนต์อีโค่บูสท์เล็กแต่ทรงพลังเมื่อ 40 ปีที่แล้ว

ต้นกำเนิดเครื่องยนต์อีโค่บูสท์
ตั้งแต่ยุค 70 ซอฟต์แวร์ได้เข้ามามีบทบาทมากขึ้นในด้านเทคโนโลยีเครื่องยนต์ การเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเพราะความต้องการประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น แต่มาจากความต้องการในการสร้างรถยนต์ที่ปล่อยมลพิษน้อยลงและใช้น้ำมันอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

“วิกฤตพลังงานเกิดขึ้นในยุค 70 และยังเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของฟอร์ดที่ต้องการสร้างเครื่องยนต์ที่ลดการปล่อยมลพิษและและใช้น้ำมันอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น” โรลลิงเกอร์ กล่าว “ลูกค้าเริ่มมีความต้องการเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันอย่างมีประสิทธิภาพแต่ยังมอบสมรรถนะการขับขี่ที่ยอดเยี่ยม และพวกเราตระหนักว่าวิธีที่จะเข้ามาแก้ปัญหาได้ดีที่สุดนั้นคือการใช้ซอฟต์แวร์”

ฟอร์ดจึงเป็นผู้ริเริ่มพลิกประวัติศาสตร์ โดยเริ่มจากการพัฒนา แคตตาไลติค คอนเวิสเตอร์ แบบ 3 ทางที่ช่วยลดมลพิษ แต่ยังต้องการการควบคุมที่แม่นยำมากขึ้น ฟอร์ดได้จัดการกับความท้าทายดังกล่าวโดยเปิดตัวระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Engine Control หรือ EEC) ที่มีต้นแบบมาจากหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Control Unit หรือ ECU) ซึ่งเป็นกล่องดำขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องยนต์ทุกรุ่น

ระบบควบคุมเครื่องยนต์อีเล็กโทรนิกส์ 3 รุ่นแรกได้ช่วยให้รถฟอร์ดสามารถควบคุมองค์ประกอบสำคัญของเครื่องยนต์ ตั้งแต่หัวฉีดอิเล็กทรอนิกส์ การควบคุมการจุดระเบิด ไปถึงอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง แต่การปฏิวัติครั้งยิ่งใหญ่ในวิวัฒนาการการพัฒนาซอฟต์แวร์ได้เกิดขึ้นในยุค 80 พร้อมกับการเปิดตัวระบบควบคุมเครื่องยนต์อีเล็กโทรนิกส์รุ่นที่ 4 และ 5 (EEC-IV และ EEC-V)

“ระบบควบคุมเครื่องยนต์อีเล็กโทรนิกส์รุ่นที่ 4 (EEC-IV) ถูกสร้างขึ้นจากหน่วยประมวลผลที่มีหน่วยความจำ (ROM)* ขนาด 64K แต่ภายในระยะเวลา 1 ปี ระบบควบคุมเครื่องยนต์อีเล็กโทรนิกส์รุ่นที่ 5 (EEC-V) ได้มีหน่วยความจำสูงสุดถึง 1 MB ซึ่งแสดงถึงวิวัฒนาการของเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว และเป็นระยะเวลาเดียวกันที่เราเริ่มใช้โค้ดระดับสูง ซึ่งหมายถึงเครื่องยนต์เริ่มที่จะทำงานหนักและเร็วขึ้นสำหรับผู้ขับขี่”

ในขณะเดียวกัน ระบบการตรวจสอบการทำงานเครื่องยนต์ (Onboard Diagnostics หรือ OBD) ก็ได้ถือกำเนิดขึ้น
“สัญญาณไฟเครื่องยนต์ขนาดเล็กที่กระพริบอยู่บนแผงควบคุมก็นับเป็นอีกหนึ่งจุดเปลี่ยนอันยิ่งใหญ่ในปลายยุค 80 และยังเป็นจุดเริ่มต้นที่เราเริ่มใช้ซอฟต์แวร์ในการค้นหาสิ่งผิดปกติ เพื่อเตือนให้ลูกค้าได้รับรู้ปัญหาหรือให้เข้ารับบริการ”

เครื่องยนต์ในช่วงกลางยุค 90 ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์อย่างเต็มตัว ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ได้เข้ามามีบทบาทมากกว่าเพียงแค่การควบคุมเครื่องยนต์ แต่ยังรวมถึงนวัตกรรมใหม่ๆ ในระบบตรวจสอบการทำงานของเครื่องยนต์ รวมทั้งการส่งกำลังและการจัดการเชื้อเพลิงซึ่งมอบประสบการณ์การขับขี่ที่นุ่มนวลและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

ในปี 2003 ได้มีการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่เกิดขึ้นอีก เมื่อฟอร์ดได้นำระบบคันเร่งไฟฟ้า แบบ Drive By Wire มาใช้ ซึ่งการบังคับเครื่องยนต์จะไมได้สั่งงานผ่านระบบกลไก โดยเมื่อผู้ขับเหยียบคันเร่ง ข้อมูลจากระบบนี้จะถูกป้อนเข้าหน่วยควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) เพื่อสั่งการทำงานเครื่องยนต์แทน ด้วยเหตุนี้เอง วิศวกรสามารถปรับสมดุลระบบทุกระบบ เพื่อมอบประสบการณ์การขับขี่อย่างเต็มสมรรถนะมากยิ่งขึ้นทั้งในเรื่องการจ่ายกำลังและการประหยัดน้ำมัน

“ในอีก 2-3 ปีต่อมา นวัตกรรมทางซอฟต์แวร์ของเราได้เริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้นเรื่อยๆ ในตอนนั้น ฟอร์ดได้สร้างความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วและเริ่มทดสอบประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมันอย่างเข้มงวด ซึ่งกลายเป็นรากฐานสำคัญในการพัฒนาต่อยอดเครื่องยนต์อีโค่บูสท์”

เครื่องยนต์อีโค่บูสท์ขับเคลื่อนด้วยซอฟต์แวร์
โรลลิงเกอร์มีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญด้านระบบควบคุมซอฟต์แวร์ทางรถยนต์มายาวนาน ทั้งยังเป็นแนวหน้าและศูนย์กลางในการพัฒนาระบบอิเล็กทรอนิกส์และซอฟต์แวร์ที่สำคัญในเครื่องยนต์ฟอร์ด แต่สำหรับเขา ไม่มีอะไรน่าประทับใจไปกว่าการก่อกำเนิดซอฟต์แวร์ของสุดยอดเครื่องยนต์อีโค่บูสท์
ทีมวิศวกรซอฟต์แวร์ของฟอร์ดกว่า 100 คนและยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ได้รับมอบหมายงานสุดหิน เพื่อสร้างเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมันและยังขับขี่ได้อย่างเต็มสมรรถนะ โดยการผสมผสานซอฟต์แวร์และเทคโนโลยีเครื่องยนต์ อาทิ ระบบหัวฉีดแบบไดเร็คอินเจคชั่น วาล์วแปรผันและเทอร์โบชาร์จเจอร์

เพื่อเพิ่มกำลังและประสิทธิภาพให้กับเครื่องยนต์รุ่นใหม่ ความแม่นยำนับเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด ไม่ว่าจะเป็นระบบหัวฉีดที่มีความแม่นยำ หรือความผันผวนของแรงดันในการการอัดฉีดเชื้อเพลิง ความเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเหล่านี้ที่อยู่ภายใต้การควบคุมของซอฟต์แวร์ต่างมีผลกระทบต่อสมรรถนะเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น จังหวะการฉีดได้ถูกปรับให้สูงถึง 300 ครั้งต่อ 1 วินาที เพื่อเพิ่มความสามารถในการเผาไหม้ที่ไม่เป็นมลพิษและยังมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

“เราพยายามดึงศักยภาพออกมาจากตัวเครื่องให้ได้มากที่สุด เราต้องปะติดปะต่อโค้ดกว่านับร้อยนับพันบรรทัด รวมทั้งกรอกค่าพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง ในที่สุด เราได้ออกแบบหนึ่งในชุดซอฟต์แวร์ที่มีความล้ำสมัยที่สุดในอุตสาหกรรมยานยนต์ในช่วงเวลานั้น และนี่คือต้นกำเนิดของเครื่องยนต์อีโค่บูสท์”

ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพและอัดแน่นด้วยพละกำลัง การจ่ายพลังออกมากหมายถึงเครื่องยนต์อีโค่บูสท์ที่มีขนาดเล็กกว่าแต่สามารถส่งกำลังได้เทียบเท่ากับเครื่องยนต์แบบดั้งเดิมที่มีขนาดใหญ่กว่า ซอฟต์แวร์ในอีโค่บูสท์ยังช่วยให้ทีมวิศวกรฟอร์ดขจัดข้อจำกัดดั้งเดิมของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ อาทิ อาการเทอร์โบรอรอบ เมื่อเหยียบคันเร่ง ผู้ขับขี่จะรู้สึกถึงการตอบสนองทันที และสัมผัสได้ถึงพลังกระหึม ของเครื่องยนต์อีโค่บูสท์

หัวใจสำคัญของซอฟต์แวร์เครื่องยนต์อีโค่บูสท์คือการมีฐานข้อมูลเฉพาะที่สร้างขึ้นภายในฟอร์ด ซึ่งเป็นข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องยนต์และระบบขับเคลื่อน ซึ่งฐานข้อมูลนี้ ช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานในสถานการณ์ที่หลากหลายที่อาจเกิดขึ้นได้และพร้อมตอบสนองความต้องการของผู้ขับขี่อย่างทันท่วงที

“สมมุติว่า มีผู้ขับขี่ที่กำลังมุ่งหน้าสู่ถนนไฮเวย์ หากอยู่ในจังหวะที่จะมีการเปลี่ยนเกียร์จากเกียร์ต่ำไปเกียร์สูง ชอฟต์แวร์ก็พร้อมจะส่งสัญญาณไปควบคุมเครื่องยนต์ ให้พร้อมทำงานได้อย่างเต็มสมรรถนะ”

ไม่ว่าจะเจอกับเหตุการณ์ใดๆ ผู้ขับขี่จะได้สัมผัสกับสุดยอดประสบการณ์การขับขี่ที่น่าประทับใจ

“ตอนเราเปิดตัวเครื่องยนต์อีโค่บูสท์รุ่นแรก และยังเป็นครั้งแรกที่เราได้ให้กำลังรถยนต์ขนาดใหญ่ด้วยเครื่องยนต์ที่เล็กกว่าแต่สามารถทำงานได้อย่างเต็มสมรรถนะ นับเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นในการพัฒนาซอฟต์แวร์เครื่องยนต์ที่เราได้คิดค้นมาเป็นระยะเวลายาวนาน”

เครื่องยนต์อีโค่บูสท์ยังมีเรื่องให้น่าประทับใจอีกหรือไม่?

“หลากหลายนวัตกรรมที่ฟอร์ดกำลังคิดค้นขึ้นนั้นมีส่วนเกี่ยวข้องซึ่งกันและกัน แน่นอนว่าเครื่องยนต์รุ่นใหม่จะมีประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมันและมอบพละกำลังในการขับขี่ได้อย่างเต็มสมรรถนะ”