ทอร์กคอนเวอร์เตอร์แบบมัลติฟังก์ชัน (Multi Function Torque Converter, MFTC)

ทอร์กคอนเวอร์เตอร์แบบมัลติฟังก์ชัน (Multi Function Torque Converter)

ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ได้พิสูจน์ตัวเองแล้วว่าเป็นอุปกรณ์สำหรับการออกตัวรถที่แข็งแกร่งที่สุดมากว่า 100 ปี ความลับของความสำเร็จนี้อยู่ที่แรงบิดที่ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ส่งออกจะเป็นสัดส่วนกับความเร็วรอบของเครื่องยนต์เสมอ และลดลงเมื่อรถยนต์ถึงระดับความเร็วเดินทาง สมรรถนะที่เชื่อถือได้นี้มาพร้อมกับราคา ทอร์กคอนเวอร์เตอร์สามารถให้ลักษณะแรงบิดเพียงค่าเดียวสำหรับแต่ละสภาพการทำงาน

นั่นหมายความว่า แม้ที่ความเร็วรอบเดินเบา คอนเวอร์เตอร์ก็สูญเสียแรงบิด และนั่นหมายถึงเชื้อเพลิงด้วย ยิ่งกว่านั้น การออกตัวจะเหมาะสำหรับการเร่งบางลักษณะเท่านั้น ที่แย่กว่านั้น ถ้าเครื่องยนต์ให้แรงบิดสูงที่ความเร็วต่ำ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของเทอร์โบดีเซล ทอร์กคอนเวอร์เตอร์จะป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์เร่งความเร็วเนื่องจากทอร์กคอนเวอร์เตอร์ต้องส่งแรงบิดสูง ความท้าทายอีกอย่างหนึ่งคือ การลดการสั่นสะเืทือนของเครื่องยนต์ ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ทุกชุดมีแดมเปอร์เพื่อจุดประสงค์นี้ แต่เมื่อแรงบิดของเครื่องยนต์สูงขึ้น การลดการสั่นสะเทือนกลับทำให้ปัญหายุ่งยากยิ่งขึ้น เพราะต้องออกแบบแดมเปอร์ให้มีขนาดใหญ่และซับซ้อนเพื่อรองรับในจุดนี้้ ซึ่งทำให้ค่าใช้จ่ายและมวลความเฉื่อยสูงขึ้น

ปัญหาทั้งหมดนี้แก้ไขได้โดยใช้ทอร์กคอนเวอร์เตอร์แบบมัลติฟังก์ชัน ผลิตภัณฑ์นี้เสนอวิธีแก้ปัญหาที่ดีเยี่ยมสำหรับกลไกการขับเคลื่อนสมัยใหม่โดยการเพิ่มสิ่งง่ายๆ ที่ช่วยให้สามารถจัดสรรมวลความเฉื่อยที่มีอยู่ใหม่ และจัดเตรียมการตัดการเชื่อมต่อคอนเวอร์เตอร์

การตัดการเชื่อมต่อขณะเดินเบาสามารถทำได้อย่างราบรื่น
การตัดวงจรการไหลของน้ำมันในทอร์กคอนเวอร์เตอร์จะลดความต้องการแรงบิดของเครื่องยนต์ที่ความเร็วรอบเดินเบาัได้ตั้งแต่ 30 หรือ 40 นิวตันเมตร จนถึงเกือบศูนย์ ลำพังข้อนี้ข้อเดียวก็ช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้ประมาณ 2% แล้ว ทอร์กคอนเวอร์เตอร์แบบมัลติฟังก์ชันมีฟังก์ชันการตัดการเชื่อมต่อนี้อยู่ในตัวคอนเวอร์เตอร์เองด้วยการเพิ่มคลัตช์ธรรมดาระหว่างฝาปิดคอนเวอร์เตอร์กับใบพัดด้านปั๊ม ความสามารถในการตัดการเชื่อมต่อและเชื่ีอมต่อคอนเวอร์ใหม่ได้ตามต้องการนี้ยังช่วยให้สามารถควบคุมการออกตัวได้ด้วย

ความเร็วรอบของเครื่องยนต์สามารถควบคุมได้จากตำแหน่งของลิ้นปีกผีเสื้อ ตำแหน่งลิ้นปีกผีเสื้อที่สูงขึ้นหมายถึงตัวควบคุมระบบส่งกำลังยอมให้ความเร็วรอบของเครื่องยนต์สูงขึ้นก่อนที่จะจับกับคอนเวอร์เตอร์อย่างเต็มที่อีกครั้ง ในกรณีที่ตำแหน่งปีกผีเสื้อปกติ จะสามารถเลือกความเร็วรอบของเครื่องยนต์ที่ต่ำลงได้ นับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของทอร์กเวอร์เตอร์ที่ตัวปรับ (Calibrator) มีความสามารถในการปรับจูนการออกตัวได้

มวลความเฉื่อยของใบพัดด้านปั๊มค่อนข้างน้อย ดังนั้นจึงเร่งความเร็วได้ง่ายมากเมื่อต้องกลับมาเชื่อมต่อกับคอนเวอร์เตอร์อีกครั้ง ซึ่งทำให้เกิดความนิ่มนวลมากเมื่อเทียบกับการเข้าเกียร์ (N -> ***) เราสามารถเห็นความเฉื่อยที่เกี่ยวข้องได้โดยการเปรียบเทียบสถานการณ์ที่ 1 และ 2 ในภาพตัดขวางด้านขวามือ ค่าที่วัดจากการเชื่อมต่ออีกครั้งเปรียบเทียบกับการเปลี่ยนจากเกียร์ว่างเป็นขับเคลื่อนนั้นสามารถดูได้ที่ด้านล่าง ภาพนี้จะแสดงให้เห็นว่าทำไมระบบตัดการเชื่อมต่อการส่งกำลังหลายระบบจึงปรับยากและปรับได้เพียงหยาบๆ เนื่องจากมวลความเฉื่อยของเทอร์ไบน์ แดมเปอร์ และส่วนประกอบของระบบส่งกำลังต้องใหญ่ขึ้น ดังนั้นการจับการทำงานที่นิ่มนวลจึงกระทำได้ยากขึ้น

ออกตัวอย่างมีประสิทธิภาพได้แล้ว!
มวลความเฉื่อยต่ำมีความสำคัญมากต่อการเร่งเครื่องยนต์ที่รวดเร็ว รูปสำหรับสถานการณ์ที่ 1 แสดงให้เห็นว่า มวลความเฉื่อยของคอนเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์จริงๆ นั้นมีเปอร์เซ็นต์น้อยมากเมื่ออยู่ในภาวะตัดการเชื่อมต่อ เครื่องยนต์จึงสามารถเร่งถึงความเร็วที่ต้องการได้อย่างรวดเร็วและเป็นอิสระ ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ที่สูงหมายถึงแรงดันอากาศจากเทอร์โบที่สูงขึ้น เมื่อคอนเวอร์เตอร์กลับมาเชื่อมต่ออีกครั้ง แรงบิดที่ล้อจะสูงขึ้นตลอดช่วงเวลาของการออกตัว ภาพจำลองการออกตัวด้วยเทอร์โบดีเซลที่แสดงด้านล่างแสดงให้เห็นถึงข้อดีที่ได้รับ

การกำจัดการสั่นสะเทือนออกไปที่ไม่มีความซับซ้อน
การกำจัดการสั่นสะเทือนออกไปที่นับว่าดีนั้นต้องอาศัยอัตราสปริงรับแรงบิด และความเฉื่อยจำนวนมากเพื่อย้ายความถี่ตามธรรมชาติให้อยู่ต่ำกว่า้ช่วงความเร็วของการขับขี่ วิธีแก้ปัญหาที่ดีเยี่ยมนี้ถูกนำมาใช้ในการผลิตรถยนต์เกียร์ธรรมดามาเป็นเวลา 25 ปีแล้ว นั่นคือฟลายวีลแบบสองส่วน (Dual Mass Flywheel) หลักการก็คือ การแยกความเฉื่อยที่มีอยู่ออกเป็นสองส่วน และย้ายแดมเปอร์เดิมมาอยู่ระหว่างสองส่วนนี้ การจัดลักษณะนี้มีในทอร์กคอนเวอร์เตอร์แบบมัลติฟังก์ชันด้วย ดังแสดงในสถานการณ์ที่ 3 ของภาพตัดขวาง ในภาพนี้ความเฉื่อยสีแดงถูกเชื่อมต่อกับระบบส่งกำลัง และสีน้ำเงินเชื่อมต่อกับเครื่องยนต์โดยมีแดมเปอร์ปกติอยู่ระหว่างความเฉื่อยทั้งสอง ค่าการวัดเสียงและการสั่นสะเทือน (NVH) ที่ได้จะแสดงอยู่ด้านล่าง วิธีแก้ปัญหาที่ยอดเยี่ยมนี้ช่วยให้สามารถทำงานในโหมดล็อคอัพตลอดทุกช่วงการขับขี่ ซึ่งทำให้การประหยัดเชื้อเพลิงดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

ระบบที่มีประสิทธิภาพให้ประโยชน์หลายอย่าง
ค่าการวัดทดสอบสุดท้ายแสดงให้เห็นการประหยัดเชื้อเพลิงที่ได้รับจากทอร์กคอนเวอร์เตอร์แบบมัลติฟังก์ชัน และการปรับจูนระบบใหม่อีกครั้ง ซึ่งสามารถกระทำได้ในทอร์กคอนเวอร์เตอร์นี้ ระยะทางไมล์ต่อแกลลอนเพิ่มขึ้น 3.5% ขณะเดียวกันความนุ่มนวลในการขับขี่ก็เพิ่มขึ้น และยังมีฟังก์ชั่นช่วยการออกตัวใหม่สำหรับรถยนต์เครื่องดีเซลเทอร์โบด้วย ทอร์กคอนเวอร์เตอร์แบบเดิมที่ดีพร้อมแล้วสำหรับความต้องการในศตวรรษที่ 21!