Tips Trick : ไขข้อสงสัย "นิวเมติกวาล์ว" คืออะไร ?

หลังจากที่เราได้เคยมีการพูดถึงระบบวาล์วแบบ Desmodromic ของ Ducati ไป มาในบทความ Tips Trick วันนี้เราก็จะมาพูดถึงอีกหนึ่งระบบวาล์วที่เพื่อนๆหลายคนสนใจ เพราะเมื่อพูดถึงรถมอเตอร์ไซค์ที่สามารถรีดรอบได้สูงๆจนทะลุหลัก 18,000 รอบ/นาที ขึ้นไปอย่างเช่นตัวแข่ง MotoGP แล้ว คำหนึ่งที่ผุดขึ้นมาในหัวเสมอๆก็คือ “ระบบนิวเมติกวาล์ว” ที่เป็นเหมือนกุญแจสำคัญที่ทำให้เครื่องยนต์ของตัวแข่งเหล่านั้นสามารถปั่นรอบสูงจนขนหัวลุกได้ ซึ่งในวันนี้เราจะมาเจาะถึงคุณสมบัติ และ หลักการทำงานคร่าวๆของมันกันครับ

*ในการอธิบายระบบวาล์วนิวเมติกครั้งนี้ จะพูดถึงเพียงคร่าวๆแค่พอให้เขาใจหลักการทำงานเท่านั้น ซึ่งอันที่จริงผู้เขียนอยากจะอธิบายให้ลึกกว่านี้มากนะครับ แต่เกรงว่าทั้งตัวผู้เขียนเองและเพื่อนๆเองจะงงซะก่อน ยังไงเราก็มาเริ่มกันเลยครับ

หากพูดถึงแนวคิดในเบื้องต้นของตัว “ระบบนิวเมติกวาล์ว” ก็ต้องแน่นอนว่ามันถูกคิดค้นขึ้นมา โดยมีจุดประสงค์เดียวกันกับระบบวาล์วแบบ Desmodromic ของ Ducati นั่นก็คือ การแก้ปัญหาวาล์วดีดกลับช้า หรือ ไม่ทันตามจังหวะเพลาลูกเบี้ยว (แคมชาฟท์) หรือ การสะท้านของตัววาล์วเมื่อกระทบกับบ่าวาล์วด้วยความรุนแรง ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญของการใช้สปริงวาล์วดันกลับในช่วงรอบเครื่องยนต์สูงๆแบบดั้งเดิม (โดยเราได้อธิบายถึงปัญหาตรงนี้แบบละเอียดไว้แล้วเรียบร้อยในบทความของ Desmodromic valve)

ทีนี้หากพูดถึงตัวกลไก ของเทคโนโลยี “ระบบนิวเมติกวาล์ว” หากเป็นระบบแรกสุด หรือพื้นฐานที่สุด เราก็คงต้องเริ่มจากชุดกลไกที่เห็นอยู่ในขณะนี้ โดยเราจะให้เพื่อนๆสังเกตที่ตัวหมวกวาล์ว ซึ่งปกติแล้วใต้หมวกวาล์วที่ว่านี้ จะเป็นที่อยู่ของชุดสปริงสำหรับดันวาล์วกลับในระบบควบคุมวาล์วทั่วๆไป แต่พอปรับใหม่มาเป็นระบบนิวเมติก ตัวหมวกวาล์วตรงนี้จะถูกออกแบบใหม่ให้เปรียบเสมือนเป็นห้องปิดตาย ที่จะต้องทำหน้าที่อมแรงดันลม (ส่วนใหญ่จะเป็นแก๊สไนโตรเจน) ที่ถูกปล่อยออกมาจากถังเก็บ มาเป็นตัวดันวาล์วกลับ แทนสปริงวาล์วจะถูกถอดออกไป (หรืออาจจะไม่ถอด แต่ก็ไม่ใช่กลไกหลักที่ใช้ควบคุมการปิดวาล์วอีกต่อไป)

ซึ่งความเร็วในการดันวาล์วกลับของอากาศที่เกิดขึ้นตรงนี้ ถือว่าสูงมากเพราะอย่างน้อยๆแรงดันอากาศที่ปล่อยออกมาต่อการสั่งการหนึ่งครั้งก็จะต้องมีไม่ต่ำกว่า 10 บาร์ หรือราวๆ 145 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ดังนั้นจึงเรียกได้ว่าแทบจะขจัดปัญหาวาล์วลอย หรือวาล์วดีดกลับไม่ทันตอนที่ยังใช้สปริงดีดกลับได้อยู่หมัดเลยทีเดียว ส่วนความถี่ตัวระบบวาล์วนิวเมติก ในการควบคุมให้เรกูเลเตอร์ควบคุมอากาศเพื่อดันวาล์วกลับที่ระบบสามารถทำได้นั้น ก็หายห่วงได้เลยครับ เพราะแต่เดิมก่อนระบบนิวเมติกจะนำมาประยุกต์ใช้กับเครื่องยนต์ มันก็สามารถรองรับความถี่สูงๆในการใช้งานได้อยู่แล้ว (และถ้าเอาจริงๆ ตัวนิวเมติกวาล์วนี้สามารถรองรับรอบเครื่องยนต์ได้สูงสุดถึง 25,000 รอบ/นาทีเลยทีเดียว)

อย่างไรก็ดี แม้มันจะมีข้อดีมากแค่ไหนในเรื่องความเร็วที่สามารถทำได้ในการดีดวาล์วกลับให้ทันในช่วงรอบสูงๆ แต่ความทนทานของระบบวาล์วแบบนิวเมติกตรงนี้ยังต้องใช้เวลาในการดูแลรักษาที่ถี่มากๆ อาจจะต้องแกะเช็คระบบทุกๆชั่วโมงในการใช้งาน เพราะหากมีการรั่วไหลของอากาศภายในระบบ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในห้องหมวกวาล์ว) เมื่อไหร่ก็เป็นอันจบ ซ้ำไม่พออากาศหรือก๊าซไนโตรเจนที่ใช้ในการดีดวาล์วกลับยังต้องมีการอัดใหม่เป็นระยะๆ ดังนั้นมันจึงไม่สามารถนำมาใช้กับรถมอเตอร์ไซค์ที่ผู้ผลิตทำไว้ขายให้ลูกค้าใช้ในชีวิตประจำวันได้นั่นเอง

เพิ่มเติม* ด้วยความที่ “ระบบนิวเมติกวาล์ว” ไม่ใช่อะไรที่ใหม่เท่าไหร่นักในวงการมอเตอร์สปอร์ต ดังนั้นในปัจจุบันมันจึงมีหลายรูปแบบหลายหน้าตาให้เราเห็นมากขึ้น อย่างน้อยๆตอนนี้ก็มี 3 แบบด้วยกัน ทั้งแบบแรกที่เราได้เกริ่นถึงไปแล้ว และแบบที่ 2 คือ ให้ตัวรีเทนเนอร์วาล์ว (ที่เห็นเป็นเหมือนจานล็อคก้านวาล์ว สำหรับเพื่อนๆที่ไม่รู้จัก) ทำหน้าที่เป็นผนังด้านบนห้องสุญญากาศ แทนหมวกวาล์วทั้งชิ้นในแบบแรก ซี่งทำให้ชิ้นส่วนของระบบมีขนาดเล็กกว่า

และแบบที่ 3 ที่ถือว่าเด็ดมากๆก็คือ จะคล้ายกับแบบที่ 2 แต่พิเศษกว่าเพราะ จากเดิมที่ตัวลมจะถูกอัดเข้ามาด้านล่างรีเทนเนอร์วาล์ว เพื่อดันวาล์วกลับเพียงด้านเดียว แต่ในครั้งนี้ ทางวิศวกรได้ออกแบบให้มีช่องลมที่จะอัดอากาศมาจากด้านบนรีเทนเนอร์วาล์วอีกหนึ่งทางเพื่อสั่งให้วาล์วเปิดได้อีกด้วย หรือว่าง่ายๆก็คือ ในระบบนิวเมติกวาล์วแบบที่ 3 นี้ นอกจากจะไม่ต้องใช้สปริงวาล์วแล้ว ยังไม่ต้องใช้แคมชาฟท์ในการสั่งเปิดวาล์วด้วย และไม่เพียงเท่านั้นทางวิศวกรยังสามารถควบคุมจังหวะและระยะเวลาการเปิด/ปิดวาล์วทั้งฝั่งไอดี/ไอเสียได้อย่างอิสระ ได้ทุกรอบเครื่องยนต์ (แต่ระบบนี้เท่าที่เห็นจะมีใช้อยู่ในซุปเปอร์คาร์เพียงแบรนด์เดียวเท่านั้น นั่นก็คือ Koenigsegg ตั้งแต่รุ่น Regera ขึ้นมา)