July 9, 2016
Motortrivia Team (8115 articles)

Ford เผยซอฟท์แวร์คือหัวใจสำคัญของเครื่องยนต์ EcoBoost


Press Release

 

  5 ปีติดต่อกัน เครื่องยนต์ EcoBoost 1.0 ลิตรของฟอร์ด ได้รับรางวัลเครื่องยนต์ยอดเยี่ยมแห่งปี เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ในระดับเดียวกันภายในงาน International Engine of the Year Awards โดยมีเกณฑ์การตัดสินจากประสิทธิภาพในการขับเคลื่อน สมรรถนะ ความประหยัด ความประณีต และความก้าวล้ำทางนวัตกรรม

  แม้จะมีการให้ข้อมูลส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องยนต์ EcoBoost มาอย่างต่อเนื่อง แต่เรายังไม่เคยทราบว่า หัวใจสำคัญที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จมายาวนานกว่า 40 ปี แท้จริงแล้วคือซอฟต์แวร์ในเครื่องยนต์… เมื่อเปิดฝากระโปรงฟอร์ดที่ติดตั้งเครื่องยนต์ EcoBoost น้อยคนจะสังเกตเห็นกล่องสีดำขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ด้านข้าง ซึ่งกล่องขนาดเล็กนี้นับเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างสมดุลระหว่างการใช้เชื้อเพลิงและการประหยัดน้ำมันที่ได้ถูกตั้งค่าขึ้นมาจากโค้ดนับล้านบรรทัด

  “เครื่องยนต์ในปัจจุบันเป็นเพียงก้อนเหล็กหากปราศจากซอฟต์แวร์”  จอห์น โรลลิงเกอร์ (John Rollinger) หัวหน้าฝ่ายเทคนิคสำหรับการควบคุมระบบส่งกำลังและเครื่องยนต์เบนซิน ฟอร์ด มอเตอร์ คัมปะนี กล่าว “กล่องดำดังกล่าวเป็นสมองที่ค่อยสั่งงานรถยนต์ทั้งคัน หากขาดไปก็จะไม่มีเครื่องยนต์อีโคบูสท์เกิดขึ้น”

  ซอฟต์แวร์ในเครื่องยนต์ EcoBoost ถูกตั้งค่าการทำงานเพื่อให้มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเครื่องยนต์ที่มีขนาดใหญ่กว่า เมื่อผู้ขับต้องการกำลังขับเคลื่อนเพิ่มขึ้น ไม่ว่าจะอยู่ในสนามแข่งหรือกำลังเหยียบคันเร่งอยู่บนไฮเวย์เพื่อหลีกเลี่ยงเหตุการณ์อันตรายต่างๆ นอกจากนี้ เครื่องยนต์ EcoBoost ยังคงรักษาประสิทธิภาพอันสูงสุดในการขับได้ทุกๆ วัน… แต่ซอฟต์แวร์ของเครื่องยนต์ EcoBoost มาจากไหน? ฟอร์ดได้พาเราย้อนกลับไปสู่ต้นกำเนิดของเครื่องยนต์ EcoBoost เมื่อ 40 ปีที่แล้ว

ต้นกำเนิดเครื่องยนต์ EcoBoost

  ตั้งแต่ยุค 70 ซอฟต์แวร์ได้เข้ามามีบทบาทมากขึ้นในด้านเทคโนโลยีเครื่องยนต์ การเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเพราะความต้องการประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น แต่มาจากความต้องการในการสร้างรถยนต์ที่ปล่อยมลพิษน้อยลง และใช้น้ำมันอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

  “วิกฤตพลังงานเกิดขึ้นในยุค 70 เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของฟอร์ด ที่ต้องการสร้างเครื่องยนต์ที่ลดการปล่อยมลพิษ และใช้น้ำมันอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น” โรลลิงเกอร์ กล่าว “ลูกค้าเริ่มมีความต้องการเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังมอบสมรรถนะการขับที่ยอดเยี่ยม พวกเราตระหนักว่าวิธีที่จะเข้ามาแก้ปัญหาได้ดีที่สุดนั้นคือการใช้ซอฟต์แวร์”

   ฟอร์ดเริ่มการพัฒนา แคตตาไลติค คอนเวิสเตอร์ แบบ 3 ทาง (three-way catalytic converters) ที่ช่วยลดมลพิษ แต่ก็ยังต้องการการควบคุมที่แม่นยำมากขึ้น ฟอร์ดจึงเปิดตัวระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเลคทรอนิคส์ (Electronic Engine Control หรือ EEC) ที่มีต้นแบบมาจากหน่วยควบคุมอิเลคทรอนิคส์ (Electronic Control Unit หรือ ECU) ซึ่งเป็นกล่องดำขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องยนต์ทุกรุ่น

   ระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเลคทรอนิคส์ 3 รุ่นแรก ช่วยให้รถของฟอร์ดสามารถควบคุมองค์ประกอบสำคัญของเครื่องยนต์ได้ตั้งแต่ หัวฉีดอิเลคทรอนิคส์ ควบคุมการจุดระเบิด ไปจนถึงอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง แต่การปฏิวัติครั้งใหญ่ในวิวัฒนาการการพัฒนาซอฟต์แวร์ได้เกิดขึ้นในยุค 80 พร้อมกับการเปิดตัวระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเลคทรอนิคส์รุ่นที่ 4 และ 5 (EEC-IV และ EEC-V)

   “ระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเลคทรอนิคส์รุ่นที่ 4 ถูกสร้างขึ้นจากหน่วยประมวลผลที่มีหน่วยความจำ (ROM)* ขนาด 64K แต่ภายในระยะเวลา 1 ปี ระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเลคทรอนิคส์รุ่นที่ 5 ได้มีหน่วยความจำสูงสุดถึง 1 MB ซึ่งแสดงถึงวิวัฒนาการของเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว และเป็นระยะเวลาเดียวกันที่เราเริ่มใช้โค้ดระดับสูง ซึ่งหมายถึงเครื่องยนต์เริ่มที่จะทำงานหนักและเร็วขึ้นสำหรับผู้ขับ”

* รอม หรือ Read-only memory (ROM) คือ ประเภทของหน่วยความจำที่เก็บรวบรวมความจำถาวรบนอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ ซึ่งรวบรวมการตั้งโปรแกรมพื้นฐานและฟังก์ชั่นหลักๆ ในการโต้ตอบกับผู้ใช้

   ในขณะเดียวกัน ระบบการตรวจสอบการทำงานเครื่องยนต์ (Onboard Diagnostics หรือ OBD) ก็ได้ถือกำเนิดขึ้น

   “สัญญาณไฟเครื่องยนต์ขนาดเล็กที่กระพริบอยู่บนแผงควบคุมก็นับเป็นอีกหนึ่งจุดเปลี่ยนอันยิ่งใหญ่ในปลายยุค 80 และยังเป็นจุดเริ่มต้นที่เราเริ่มใช้ซอฟต์แวร์ในการค้นหาสิ่งผิดปกติ เพื่อเตือนให้ลูกค้าได้รับรู้ปัญหาหรือให้เข้ารับบริการ”

   เครื่องยนต์ในช่วงกลางยุค 90 ควบคุมด้วยระบบอิเลคทรอนิคส์อย่างเต็มตัว ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ได้เข้ามามีบทบาทมากกว่าเพียงแค่การควบคุมเครื่องยนต์ แต่ยังรวมถึงนวัตกรรมใหม่ๆ ในระบบตรวจสอบการทำงานของเครื่องยนต์ รวมทั้งการส่งกำลังและการจัดการเชื้อเพลิง ซึ่งมอบประสบการณ์การขับที่นุ่มนวล และมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

   ในปี 2003 ได้มีการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่เกิดขึ้นอีก เมื่อฟอร์ดได้นำระบบคันเร่งไฟฟ้าแบบ Drive By Wire มาใช้ ซึ่งการบังคับเครื่องยนต์จะไมได้สั่งงานผ่านระบบกลไก โดยเมื่อผู้ขับเหยียบคันเร่ง ข้อมูลจากระบบนี้จะถูกป้อนเข้าหน่วยควบคุมทางอิเลคทรอนิคส์ (ECU) เพื่อสั่งการทำงานเครื่องยนต์แทน ด้วยเหตุนี้เอง วิศวกรสามารถปรับสมดุลระบบทุกระบบ เพื่อมอบประสบการณ์การขับอย่างเต็มสมรรถนะมากยิ่งขึ้น ทั้งในเรื่องกำลังและการประหยัดน้ำมัน

   “ในอีก 2-3 ปีต่อมา นวัตกรรมทางซอฟต์แวร์ของเราได้เริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้นเรื่อยๆ ในตอนนั้น ฟอร์ดได้สร้างความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว และเริ่มทดสอบประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมันอย่างเข้มงวด ซึ่งกลายเป็นรากฐานสำคัญในการพัฒนาต่อยอดเครื่องยนต์ EcoBoost”

เครื่องยนต์ EcoBoost ขับเคลื่อนด้วยซอฟต์แวร์

   โรลลิงเกอร์ มีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญด้านระบบควบคุมซอฟต์แวร์ทางรถยนต์มายาวนาน ทั้งยังเป็นแนวหน้าและศูนย์กลางในการพัฒนาระบบอิเลคทรอนิคส์และซอฟต์แวร์ที่สำคัญในเครื่องยนต์ฟอร์ด แต่สำหรับเขา ไม่มีอะไรน่าประทับใจไปกว่าการก่อกำเนิดซอฟต์แวร์ของเครื่องยนต์ EcoBoost

   ทีมวิศวกรซอฟต์แวร์ของฟอร์ดกว่า 100 คน และยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ได้รับมอบหมายงานสุดหิน เพื่อสร้างเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมัน และยังใช้งานได้อย่างเต็มสมรรถนะ โดยการผสมผสานซอฟต์แวร์และเทคโนโลยีเครื่องยนต์ อาทิ ระบบหัวฉีดแบบไดเร็คอินเจคชั่น วาล์วแปรผัน และเทอร์โบชาร์จเจอร์
เพื่อเพิ่มกำลังและประสิทธิภาพให้กับเครื่องยนต์รุ่นใหม่ ความแม่นยำนับเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด ไม่ว่าจะเป็นระบบหัวฉีดที่มีความแม่นยำ หรือความผันผวนของแรงดันในการการอัดฉีดเชื้อเพลิง ความเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเหล่านี้ที่อยู่ภายใต้การควบคุมของซอฟต์แวร์ ต่างมีผลกระทบต่อสมรรถนะเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น จังหวะการฉีดได้ถูกปรับให้สูงถึง 300 ครั้งต่อ 1 วินาที เพื่อเพิ่มความสามารถในการเผาไหม้ที่ไม่เป็นมลพิษและยังมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

   “เราพยายามดึงศักยภาพออกมาจากตัวเครื่องให้ได้มากที่สุด เราต้องปะติดปะต่อโค้ดกว่านับร้อยนับพันบรรทัด รวมทั้งกรอกค่าพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง ในที่สุด เราได้ออกแบบหนึ่งในชุดซอฟต์แวร์ที่มีความล้ำสมัยที่สุดในอุตสาหกรรมยานยนต์ในช่วงเวลานั้น และนี่คือต้นกำเนิดของเครื่องยนต์ EcoBoost”

   ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพ และอัดแน่นด้วยพละกำลัง การจ่ายพลังออกมากหมายถึงเครื่องยนต์ EcoBoost นั้นมีขนาดเล็กกว่า แต่สามารถส่งกำลังได้เทียบเท่ากับเครื่องยนต์แบบดั้งเดิมที่มีขนาดใหญ่กว่า ซอฟต์แวร์ใน EcoBoost ยังช่วยให้ทีมวิศวกรฟอร์ดขจัดข้อจำกัดดั้งเดิมของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ อาทิ อาการเทอร์โบรอรอบ เมื่อเหยียบคันเร่ง ผู้ขับขี่จะรู้สึกถึงการตอบสนองทันที และสัมผัสได้ถึงพลังกระหึม ของเครื่องยนต์ EcoBoost

   หัวใจสำคัญของซอฟต์แวร์เครื่องยนต์ EcoBoost คือ การมีฐานข้อมูลเฉพาะที่สร้างขึ้นภายในฟอร์ด ซึ่งเป็นข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องยนต์ และระบบขับเคลื่อน ซึ่งฐานข้อมูลนี้ ช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานในสถานการณ์ที่หลากหลายที่อาจเกิดขึ้นได้ และพร้อมตอบสนองความต้องการของผู้ขับอย่างทันท่วงที

   “สมมุติว่า มีผู้ขับที่กำลังมุ่งหน้าไปบนไฮเวย์ หากอยู่ในจังหวะที่จะมีการเปลี่ยนเกียร์จากเกียร์ต่ำไปเกียร์สูง ชอฟต์แวร์ก็พร้อมจะส่งสัญญาณไปควบคุมเครื่องยนต์ ให้พร้อมทำงานได้อย่างเต็มสมรรถนะ… ตอนเราเปิดตัวเครื่องยนต์ EcoBoost รุ่นแรก เป็นครั้งแรกที่เราได้ให้กำลังรถยนต์ขนาดใหญ่ด้วยเครื่องยนต์ที่เล็กกว่า แต่สามารถทำงานได้อย่างเต็มสมรรถนะ นับเป็นเรื่องน่าตื่นเต้นในการพัฒนาซอฟต์แวร์เครื่องยนต์ที่เราได้คิดค้นมาเป็นระยะเวลายาวนาน”

   เครื่องยนต์ EcoBoost ยังมีเรื่องให้น่าประทับใจอีกหรือไม่?

   “หลากหลายนวัตกรรมที่ฟอร์ดกำลังคิดค้นขึ้นนั้น มีส่วนเกี่ยวข้องซึ่งกันและกัน แน่นอนว่าเครื่องยนต์รุ่นใหม่จะมีประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมัน และมอบพละกำลังในการขับได้อย่างเต็มสมรรถนะ”  


Ford Fiesta ECOBOOST 1.0 Sport AT


 

Hyundai H-1 Elite NS