ในระยะเวลา 5 ปีติดต่อกัน เครื่องยนต์อีโคบูสต์ (Ecoboost) ขนาด 1.0 ลิตรของฟอร์ดได้รับรางวัลและถูกยกย่องให้เป็น "เครื่องยนต์ยอดเยี่ยมแห่งปี" ในงาน 2016 International Engine of the Year Awards โดยมีเกณฑ์การตัดสินจากประสิทธิภาพในการขับเคลื่อน สมรรถนะ ความประหยัด ความประณีตและความก้าวล้ำทางนวัตกรรม
ภายใต้ฝากระโปรงรถฟอร์ดที่ภายในติดตั้งเครื่องยนต์อีโคบูสต์ น้อยคนนักที่จะสังเกตเห็นกล่องสีดำขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ด้านข้าง ซึ่งกล่องขนาดเล็กนี้นับเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างสมดุลระหว่างการใช้เชื้อเพลิงและการประหยัดน้ำมันที่ได้ถูกตั้งค่าขึ้นมาจาก "โค้ดนับล้านบรรทัด"
"เครื่องยนต์ในปัจจุบันเป็นเพียงก้อนเหล็กที่ปราศจากซอฟต์แวร์" นายจอห์น โรลลิงเกอร์ หัวหน้าฝ่ายช่างเทคนิคสำหรับการควบคุมระบบส่งกำลังและเครื่องยนต์เบนซิน ฟอร์ด มอเตอร์ คัมปะนี กล่าว "กล่องดำดังกล่าวเป็นสมองที่ค่อยสั่งงานรถยนต์ทั้งคัน หากขาดไปก็จะไม่มีเครื่องยนต์อีโคบูสต์เกิดขึ้น"
ซอฟต์แวร์ในเครื่องยนต์อีโคบูสต์ถูกตั้งค่าการทำงานเพื่อให้มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเครื่องยนต์ที่มีขนาดใหญ่กว่าเมื่อผู้ขับขี่ต้องการกำลังขับเคลื่อนเพิ่มขึ้น ไม่ว่าจะอยู่ในสนามแข่งหรือกำลังเหยียบคันเร่งอยู่บนถนนไฮเวย์เพื่อหลีกเลี่ยงเหตุการณ์อันตรายต่าง ๆ
ซอฟต์แวร์เบื้องหลังสมรรถนะอันเต็มเปี่ยมของเครื่องยนต์อีโคบูสต์มาจากไหน ? ขอพาย้อนกลับไปสู่ต้นกำเนิดของสุดยอดเครื่องยนต์อีโคบูสต์เล็กแต่ทรงพลังเมื่อ 40 ปีที่แล้ว
ต้นกำเนิดเครื่องยนต์ อีโคบูสต์ (Ecoboost)
ตั้งแต่ยุค 70\' ซอฟต์แวร์ได้เข้ามามีบทบาทมากขึ้นในด้านเทคโนโลยีเครื่องยนต์ การเปลี่ยนแปลงครั้งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเพราะความต้องการประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น แต่มาจากความต้องการในการสร้างรถยนต์ที่ปล่อยมลพิษน้อยลงและใช้น้ำมันอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ฟอร์ดจึงเป็นผู้ริเริ่มพลิกประวัติศาสตร์ โดยเริ่มจากการพัฒนา แคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์ แบบ 3 ทางที่ช่วยลดมลพิษ แต่ยังต้องการการควบคุมที่แม่นยำมากขึ้น ฟอร์ดได้จัดการกับความท้าทายดังกล่าวโดยเปิดตัวระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Engine Control หรือ EEC) ที่มีต้นแบบมาจากหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Control Unit หรือ ECU) ซึ่งเป็นกล่องดำขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ในเครื่องยนต์ทุกรุ่น
ระบบควบคุมเครื่องยนต์อีเล็กทรอนิกส์ 3 รุ่นแรกได้ช่วยให้รถฟอร์ดสามารถควบคุมองค์ประกอบสำคัญของเครื่องยนต์ ตั้งแต่หัวฉีดอิเล็กทรอนิกส์ การควบคุมการจุดระเบิด ไปถึงอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง แต่การปฏิวัติครั้งยิ่งใหญ่ในวิวัฒนาการการพัฒนาซอฟต์แวร์ได้เกิดขึ้นในยุค 80 พร้อมกับการเปิดตัวระบบควบคุมเครื่องยนต์อีเล็กทรอนิกส์รุ่นที่ 4 และ 5 (EEC-IV และ EEC-V)
ระบบควบคุมเครื่องยนต์อีเล็กทรอนิกส์รุ่นที่ 4 (EEC-IV) ถูกสร้างขึ้นจากหน่วยประมวลผลที่มีหน่วยความจำ (ROM) ขนาด 64K แต่ภายในระยะเวลา 1 ปี ระบบควบคุมเครื่องยนต์อีเล็กทรอนิกส์รุ่นที่ 5 (EEC-V) ได้มีหน่วยความจำสูงสุดถึง 1 MB ซึ่งแสดงถึงวิวัฒนาการของเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว และเป็นระยะเวลาเดียวกันที่เราเริ่มใช้โค้ดระดับสูง ซึ่งหมายถึงเครื่องยนต์เริ่มที่จะทำงานหนักและเร็วขึ้นสำหรับผู้ขับขี่ ในขณะเดียวกัน ระบบการตรวจสอบการทำงานเครื่องยนต์ (Onboard Diagnostics หรือ OBD) ก็ได้ถือกำเนิดขึ้น
สัญญาณไฟเครื่องยนต์ขนาดเล็กที่กระพริบอยู่บนแผงควบคุมก็นับเป็นอีกหนึ่งจุดเปลี่ยนอันยิ่งใหญ่ในปลายยุค 80 และยังเป็นจุดเริ่มต้นที่เราเริ่มใช้ซอฟต์แวร์ในการค้นหาสิ่งผิดปกติ เพื่อเตือนให้ลูกค้าได้รับรู้ปัญหาหรือให้เข้ารับบริการ
เครื่องยนต์ในช่วงกลางยุค 90 ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์อย่างเต็มตัว ซอฟต์แวร์ คอมพิวเตอร์ได้เข้ามามีบทบาทมากกว่าเพียงแค่การควบคุมเครื่องยนต์ แต่ยังรวมถึงนวัตกรรมใหม่ ๆ ในระบบตรวจสอบการทำงานของเครื่องยนต์ รวมทั้งการส่งกำลังและการจัดการเชื้อเพลิงซึ่งมอบประสบการณ์การขับขี่ที่นุ่มนวลและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
ในปี 2003 ได้มีการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่เกิดขึ้นอีก เมื่อฟอร์ดได้นำระบบคันเร่งไฟฟ้า แบบ Drive By Wire มาใช้ ซึ่งการบังคับเครื่องยนต์จะไม่ได้สั่งงานผ่านระบบกลไก โดยเมื่อผู้ขับเหยียบคันเร่ง ข้อมูลจากระบบนี้จะถูกป้อนเข้าหน่วยควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) เพื่อสั่งการทำงานเครื่องยนต์แทน ด้วยเหตุนี้เอง วิศวกรสามารถปรับสมดุลระบบทุกระบบ เพื่อมอบประสบการณ์การขับขี่อย่างเต็มสมรรถนะมากยิ่งขึ้นทั้งในเรื่องการจ่ายกำลังและการประหยัดน้ำมัน
ในอีก 2-3 ปีต่อมา นวัตกรรมทางซอฟต์แวร์ได้เริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้นเรื่อย ๆ ในตอนนั้น ฟอร์ดได้สร้างความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วและเริ่มทดสอบประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมันอย่างเข้มงวด ซึ่งกลายเป็นรากฐานสำคัญในการพัฒนาต่อยอดเครื่องยนต์อีโคบูสต์
เครื่องยนต์อีโคบูสต์ขับเคลื่อนด้วยซอฟต์แวร์
โรลลิงเกอร์มีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญด้านระบบควบคุมซอฟต์แวร์ทางรถยนต์มายาวนาน ทั้งยังเป็นแนวหน้าและศูนย์กลางในการพัฒนาระบบอิเล็กทรอนิกส์และซอฟต์แวร์ที่สำคัญในเครื่องยนต์ฟอร์ด แต่สำหรับเขา ไม่มีอะไรน่าประทับใจไปกว่าการก่อกำเนิดซอฟต์แวร์ของสุดยอดเครื่องยนต์อีโคบูสต์
ทีมวิศวกรซอฟต์แวร์ของฟอร์ดกว่า 100 คน และยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ได้รับมอบหมายงานสุดหิน เพื่อสร้างเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพในการประหยัดน้ำมันและยังขับขี่ได้อย่างเต็มสมรรถนะ โดยการผสมผสานซอฟต์แวร์และเทคโนโลยีเครื่องยนต์ อาทิ ระบบหัวฉีดแบบไดเรกอินเจกชั่น วาล์วแปรผันและเทอร์โบชาร์จเจอร์
เพื่อเพิ่มกำลังและประสิทธิภาพให้กับเครื่องยนต์รุ่นใหม่ ความแม่นยำนับเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด ไม่ว่าจะเป็นระบบหัวฉีดที่มีความแม่นยำ หรือความผันผวนของแรงดันในการการอัดฉีดเชื้อเพลิง ความเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเหล่านี้ที่อยู่ภายใต้การควบคุมของซอฟต์แวร์ต่างมีผลกระทบต่อสมรรถนะเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น จังหวะการฉีดได้ถูกปรับให้สูงถึง 300 ครั้งต่อ 1 วินาที เพื่อเพิ่มความสามารถในการเผาไหม้ที่ไม่เป็นมลพิษและยังมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
ฟอร์ดพยายามดึงศักยภาพออกมาจากตัวเครื่องให้ได้มากที่สุด โดยปะติดปะต่อโค้ดกว่านับร้อยนับพันบรรทัด รวมทั้งกรอกค่าพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง ในที่สุดได้ออกแบบหนึ่งในชุดซอฟต์แวร์ที่มีความล้ำสมัยที่สุดในอุตสาหกรรมยานยนต์ในช่วงเวลานั้น และนี่คือต้นกำเนิดของเครื่องยนต์อีโคบูสต์
ผลลัพธ์ที่ได้คือเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงอย่างมีประสิทธิภาพและอัดแน่นด้วยพละกำลัง การจ่ายพลังออกมากหมายถึงเครื่องยนต์อีโคบูสต์ที่มีขนาดเล็กกว่าแต่สามารถส่งกำลังได้เทียบเท่ากับเครื่องยนต์แบบดั้งเดิมที่มีขนาดใหญ่กว่า
ซอฟต์แวร์ในอีโคบูสต์ยังช่วยให้ทีมวิศวกรฟอร์ดขจัดข้อจำกัดดั้งเดิมของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ อาทิ อาการเทอร์โบรอรอบ เมื่อเหยียบคันเร่ง ผู้ขับขี่จะรู้สึกถึงการตอบสนองทันที และสัมผัสได้ถึงพลังกระหึม ของเครื่องยนต์อีโคบูสต์
หัวใจสำคัญของซอฟต์แวร์เครื่องยนต์อีโคบูสต์คือการมีฐานข้อมูลเฉพาะที่สร้างขึ้นภายในฟอร์ด ซึ่งเป็นข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องยนต์และระบบขับเคลื่อน ซึ่งฐานข้อมูลนี้ ช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานในสถานการณ์ที่หลากหลายที่อาจเกิดขึ้นได้และพร้อมตอบสนองความต้องการของผู้ขับขี่อย่างทันท่วงที
สมมุติว่า มีผู้ขับขี่ที่กำลังมุ่งหน้าสู่ถนนไฮเวย์ หากอยู่ในจังหวะที่จะมีการเปลี่ยนเกียร์จากเกียร์ต่ำไปเกียร์สูง ซอฟต์แวร์ก็พร้อมจะส่งสัญญาณไปควบคุมเครื่องยนต์ ให้พร้อมทำงานได้อย่างเต็มสมรรถนะ
ไม่ว่าจะเจอกับเหตุการณ์ใด ๆ ผู้ขับขี่จะได้สัมผัสกับสุดยอดประสบการณ์การขับขี่ที่น่าประทับใจกับเครื่องยนต์ อีโคบูสต์ (Ecoboost)
