ระบบการทำงานของเครื่องยนต์เครื่องยนต์นับเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ทำให้รถยนต์มีความแตกต่างไปจากรถที่ใช้แรงฉุดลาก หรือการขับเคลื่อนจากแรงภายนอก เครื่องยนต์จะเป็นตัวสร้างพลังงานที่ใช้ขับเคลื่อนตัวรถให้เคลื่อนที่ไปด้วยตัวเอง ในยุคแรกๆของการพัฒนารถยนต์ ได้มีการคิดค้นหาแหล่งที่จะทำให้รถเคลื่อนที่ได้เองอย่างหลากหลายชนิด ไม่ว่าจะเป็นแรงลม พลังไอน้ำ พลังงานไฟฟ้า ฯลฯ แต่ท้ายที่สุดเมื่อเห็นว่าการนำเอาเครื่องยนต์แบบสันดาปภายในมาใช้ในการขับเคลื่อนรถ เป็นวิธีที่มี Show
ในปัจจุบัน โครงสร้าง และหลักการทำงานของเครื่องยนต์แทบจะไม่แตกต่างกัน ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์ของรถยนต์รุ่นเก่ากับรุ่นปัจจุบันอาจจะเป็นในส่วนของรูปทรงที่กะทัดรัด และประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้นนับร้อยเท่า ยกตัวอย่างเครื่องยนต์แบบสูบเดี่ยวของรถยนต์คันแรกของโลก มีความจุกระบอกสูบ 958 ซีซี ให้กำลังเทียบเท่ากับม้าประมาณ 0.8 ตัว เทียบกำลังของเครื่องยนต์กับความจุกระบอกสูบ 1 ลิตรแล้วจะมีอยู่ประมาณไม่ถึง 1 แรงม้าต่อลิตร แต่เครื่องยนต์ของรถรุ่นที่จำหน่ายในท้องตลาดปัจจุบันจะเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 60 ไปจนถึง 100 กว่าแรงม้าต่อเครื่องยนต์ที่ทีความจุ 1 ลิตร และไม่อาจเทียบได้กับเครื่องยนต์ของรถแข่งที่สามารถผลิตแรงม้าออกมาได้มากเป็นหลายร้อยแรงม้าเมื่อเทียบกับความจุเครื่องยนต์ 1 ลิตรเท่ากัน นี่คือวิวัฒนาการของสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงร้อยกว่าปี หากมองตามลักษณะการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง รถที่ใช้น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิง เรียกเครื่องยนต์ชนิดว่า “เครื่องยนต์แก๊ส เครื่องยนต์ในปัจจุบัน ใช้ลักษณะการจุดระเบิดในกระบอกสูบ เพื่อทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ไปในแนวตรงกันข้าม และด้านล่างของลูกสูบก็จะต่อกับก้านสูบ ส่วนปลายอีกข้างหนึ่งของก้านสูบ ก็จะต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงอีกที เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ไปมาในแนวลูกสูบ ก็จะมีผลให้ไปดึงเพลาข้อเหวี่ยงหมุนไปด้วย ยิ่งเคลื่อนที่เร็วเท่าไหร่ เพลาข้อเหวี่ยง ก็จะหมุนเร็วมากขึ้นเท่านั้น แรงหมุนนี้เองที่จะนำไปใช้ประโยชน์ต่างๆ ในระบบรถยนต์ ลักษณะการทำงานแบบนี้เองที่เรียกว่า เครื่องยนต์ชนิดลูกสูบชัก ส่วนประกอบต่างๆของเครื่องยนต์1. ฝาสูบ (Cylinder Head) หรือ บ่าวาล์ว (Valve Seat)
คือส่วนที่อยู่ตอนบนสุดของเครื่องทำหน้าที่ปิดส่วนบนของเครื่องและเป็นที่ตั้งของหัวฉีด ลิ้นไอดี ลิ้นไอเสีย เป็นโลหะเหล็กแข็งแรง ทนทาน เครื่องยนต์แบบสันดาป (เผาไหม้) ภายในเครื่องยนต์แบบสันดาปภายใน ได้แก่ เครื่องยนต์ที่มีการระเบิด หรือเผาไหม้ส่วนผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศเกิดขึ้นภายในเครื่องยนต์ แรงระเบิดจากการเผาไหม้จะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานเพื่อใช้ในการขับเคลื่อนตัวรถ หลักการทำงานนี้อ่านแล้วอาจจะเข้าใจยาก แต่ถ้าจะยกตัวอย่างให้เข้าใจง่ายขึ้นก็ต้องบอกว่า เมื่อเอาอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิงป้อนเข้าสู่เครื่องยนต์ และให้มีกระบวนการจุดระเบิดเกิดขึ้นของส่วนผสมทั้งสองชนิดภายในกระบอกสูบเครื่องยนต์ก็จะทำงานหรือเกิดการหมุนที่เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ได้ แล้วเราก็เอาพลังงานจากการหมุนของเครื่องยนต์นี้ไปใช้ในการขับเคลื่อนรถยนต์อีกที ความแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาป (เผาไหม้) ภายนอกเครื่องยนต์แบบสันดาปภายใน จะมีกระบวนการเผาไหม้ของอากาศกับเชื้อเพลิงเกิดขึ้นภายในเครื่องยนต์ เช่นในกระบอกสูบ แต่เครื่องยนต์สันดาปภายนอก โดยหลักการแล้วจะต้องเป็นการเผาไหม้จากภายนอกเครื่องยนต์ แล้วจึงเอาความร้อนจากการเผาไหม้ที่ได้นั้นไปใช้งานอีกต่อหนึ่ง ยกตัวอย่างง่ายๆ ก็คือเครื่องจักรไอน้ำที่ใช้ในการขับเคลื่อนหัวจักรรถไฟในอดีต ที่อาศัยการต้มน้ำให้ร้อนด้วยเตาที่มีเชื้อเพลิงเป็นฟืน แล้วจึงนำเอาไอน้ำไปขับดันเครื่องจักรไอน้ำอีกต่อหนึ่ง เมื่อเครื่องจักรไอน้ำทำงานจึงสามารถขับดันให้ล้อของหัวรถจักรหมุนได้ และขับเคลื่อนตัวรถไปได้ในที่สุด แต่ก็ด้วยประสิทธิภาพที่ต่ำมาก เพราะต้องสูญเสียพลังงานในการขับเคลื่อนไปหลายขั้นตอนกว่าจะถึงล้อรถ ความนิยมจึงลดน้อยลงไปจนแทบไม่เหลือให้เห็นในปัจจุบัน เครื่องยนต์สันดาปภายใน สามารถแบ่งได้หลายประเภท1. แบ่งตามโครงสร้างของเครื่องยนต์ อาจจะได้เป็นเครื่องยนต์แบบลูกสูบธรรมดา, ลูกสูบแบบสามเหลี่ยมหรือโรตารี่ ฯลฯ เนื่องจากรถยนต์ที่ผลิตออกจำหน่าย และนิยมใช้งานกันอย่างแพร่หลายเรียกว่าเกือบจะ100% เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบ 4 จังหวะ ที่ใช้เชื้อเพลิงน้ำมันเบนซิน และดีเซลเป็นหลัก และเกือบจะร้อยละ 100 จะเป็นเครื่องยนต์ที่มีลูกสูบวิ่งขึ้นลงในกระบอกสูบที่เรียกว่า Reciprocating Engine และมีเพียงเล็กน้อยไม่กี่เปอร์เซนต์ที่ใช้เครื่องยนต์แบบลูกสูบหมุนหรือว่า Rotary Engine ดังนั้นในบทความที่จะอ้างถึงเครื่องยนต์สำหรับรถยนต์ต่อไปนี้ ถ้าไม่มีการจำเพาะเจาะจงใดๆเป็นพิเศษ จะหมายถึงเครื่องยนต์แบบลูกสูบหรือ Reciprocating ที่ทำงานเป็นแบบ 4 จังหวะเป็นหลัก เครื่องยนต์แบบ 2 จังหวะ และ 4 จังหวะเพื่อเป็นการเปรียบเทียบให้เห็นถึงความแตกต่างของเครื่องยนต์ที่นิยมใช้ในปัจจุบัน เครื่องยนต์ทั้ง 2 และ 4 จังหวะ มีใช้กันในรถยนต์ทั้งแบบเบนซินและดีเซล แต่ในปัจจุบันเครื่องยนต์ 2 จังหวะไม่มีผู้ผลิตทั้งรถยนต์ และรถจักรยานยนต์ใช้กันแล้ว ถ้าดูจากภายนอก อาจจะไม่เห็นความแตกต่างของโครงสร้างและส่วนประกอบของเครื่องยนต์มากนัก แต่ถ้าศึกษาลึกลงไปภายในจะพบว่า มีชิ้นส่วนประกอบหลายชิ้นที่มีความแตกต่างๆ กัน เครื่องยนต์ 2 จังหวะเครื่องยนต์ 2 จังหวะจะมีส่วนประกอบหลักๆ คือ กระบอกสูบ ลูกสูบ แหวนลูกสูบ ก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยง วาล์วอาจจะมีให้เห็นเป็นแบบโรตารี่วาล์วที่หมุนตามข้อเหวี่ยง Reed Valve ที่อาศัยแรงดูดของลูกสูบ หรืออาศัยลูกสูบทำหน้าที่เป็นวาล์วในตัวก็เป็นได้ ส่วนเครื่องยนต์ 4 จังหวะ จะมีส่วนประกอบของเครื่องยนต์ที่คล้ายกับเครื่องยนต์ 2 จังหวะ แต่จะมีความแตกต่างในส่วนที่เป็นวาล์วหรือลิ้นควบคุมการนำเข้าไอดี หรือคายไอเสียให้เห็นอย่างชัดเจน เครื่องยนต์ 4 จังหวะการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะนั้น ไอดีจะถูกดูดเข้ากระบอกสูบ หรือฉีดเข้ากระบอกสูบโดยหัวฉีดในช่วงชักดูด และไอดีจะถูกอัดให้มีอุณหภูมิสูงขึ้นประมาณ 700-900 องศาเซลเซียส แล้วไอดีถูกจุดระเบิดโดยประกายไฟประมาณ 25,000 โวลต์ จากเขี้ยวหัวเทียน แรงระเบิดทำให้ลูกสูบเลื่อนลง เครื่องยนต์ได้งานในช่วงชักนี้ ทำให้เพลาข้อเหวี่ยงเกิดการหมุน เป็นการเปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล ช่วงชักคายลูกสูบเลื่อนขึ้น ลิ้นไอดี “ปิด” ลิ้นไอเสีย “เปิด” ไอเสียออกจากกระบอกสูบทางลิ้นไอเสีย ผ่านท่อไอเสีย ออกสู่บรรยากาศ เครื่องยนต์ทำงาน ครบ 4 ช่วงชัก ทำให้รถเคลื่อนที่ไปข้างหน้า วัฏจักรการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะ มีการจัดการกับไอดี และไอเสียแยกจากกันทีละขั้นตอน ทำให้ประสิทธิภาพในการประจุไอดี หรือคายไอเสียทำได้เต็มที่ ลดการสูญเสียในเรื่องของเชื้อเพลิงลงได้มาก จึงเป็นข้อดีของเครื่องยนต์ 4 จังหวะที่เหนือกว่าเครื่องยนต์ 2 จังหวะที่ประหยัดกว่า เครื่องยนต์ระบบไฮบริดเครื่องยนต์ไฮบริด (Hybrid) หรือเครื่องยนต์ลูกผสม โตโยต้าถือเป็นผู้ผลิตรถยนต์รายแรกของโลก ที่นำเทคโนโลยีไฮบริดมาใช้ในการผลิตเชิงพาณิชย์ หรือ Mass Production กับการเปิดตัวรถรุ่น พรีอุส ในปี 1997 ก่อนที่ฮอนด้าจะส่งรุ่น อินไซท์ 3 ประตู ออกมาขายในปี 1999 หลังจากนั้น ตลาดกลุ่มนี้ก็ได้รับความนิยมอย่างต่อเนื่อง และมีรุ่นใหม่ๆ หลากหลายยี่ห้อที่คิดค้นและพัฒนาออกมาขายกันเป็นจำนวนมาก เทคโนโลยีหลักของระบบไฮบริด คือ การผสานการทำงานระหว่างเครื่องยนต์สันดาปภายใน กับมอเตอร์ไฟฟ้าเปรียบเทียบกับรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซิน ซึ่งมีความจุกระบอกสูบ 1500 ซีซี ในระดับเดียวกันแล้ว รถยนต์โตโยต้า พรีอุส ซึ่งใช้เทคโนโลยีเครื่องยนต์แบบไฮบริดมีความสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง 28 กิโลเมตร/ลิตร (โดยประมาณ) น้อยกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน มากกว่า 1 เท่าตัว และมีระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในไอเสียต่ำกว่าถึง 50% รถยนต์ระบบไฮบริดจึงเปรียบเสมือนกับเป็นสะพาน ที่เชื่อมต่อระหว่างรถยนต์ยุคปัจจุบันที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน สำหรับระบบไฮบริดมีอยู่ 3 รูปแบบคือ
กระแสไฟฟ้าที่ใช้ส่งให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนรถยนต์จะมาจากแบตเตอรี่แบบ นิเกิล เมทัล ไฮดราย ที่ติดตั้งอยู่ในรถยนต์ คือการผสานการทำงานระหว่างมอเตอร์ไฟฟ้ากับเครื่องยนต์สันดาปภายใน ไม่ว่าจะเป็นเบนซินหรือดีเซลในการขับเคลื่อนตัวรถ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการนำไปใช้งาน การทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลคอมมอนเรลข้อจำกัดของเครื่องยนต์ดีเซลรุ่นเดิมๆ อย่างระบบสเวิร์ลแชมเมอร์ และไดเร็คอินเจคชั่น หมดไปด้วยความล้ำหน้าของเทคโนโลยีดีเซลสมัยใหม่ที่สามารถตอบสนองต่อการขับขี่ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ทั้งด้านสมรรถนะ อัตราความสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง และความทนทานของการใช้งานของระบบคอมมอนเรล ไดเร็คอินเจคชั่น หรือ CDI (Commonrail Direct Injection) ที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้งานกับรถยนต์นั่งในระดับหรูหราที่เน้นทั้งแรงม้า-แรงบิด และความนุ่มนวลในการทำงานบนพื้นฐานความประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง ในครั้งนี้เราจะอธิบายหลักการทำงานของเครื่องยนต์คอมมอนเรล ไดเร็คอินเจคชั่นให้ละเอียดมากขึ้น คอมมอนเรล มีความหมายถึงแรงอัดที่สะสมจากการฉีดน้ำมันด้วยแรงดันสูงเข้าสู่กระบอกสูบ การสูบฉีดของเครื่องยนต์หลายครั้งทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้เงียบขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ และก๊าซพิษตัวอื่นๆ หัวใจสำคัญของระบบคอมมอนเรล คือการสร้างแรงดันน้ำมันสูงรอไว้ในท่อเพื่อจ่ายน้ำมันได้อย่างแม่นยำ และต่อเนื่อง น้ำมันที่ถูกฉีดเข้าสู่ห้องเผาไหม้จะมีลักษณะเป็นละอองฝอย เพื่อเพิ่มความสามารถในการผสมกับไอดี และเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น การทำงานทั้งหมดจะเริ่มต้นโดยอาศัยปั๊มแรงดันสูง ที่สามารถจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง ด้วยแรงดันที่สูงถึง 1,350 บาร์ หรือสูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซล ไดเร็คอินเจคชั่นทั่วไปถึง 8 เท่า และเครื่องยนต์คอมมอนเรลในยุคปัจจุบันของผู้ผลิตบางราย มีแรงดันน้ำมันสูงถึง 2,000 บาร์ขึ้นไป น้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกสูบผ่านเข้ามารอในรางน้ำมันคอมมอนเรลด้วยแรงดันสูง โดยที่ปลายของรางส่งน้ำมันจะติดตั้งตัวจำกัดแรงดันน้ำมัน และเซ็นเซอร์ตรวจจับแรงดันน้ำมันเพื่อทำหน้าที่รักษา และควบคุมแรงดันของน้ำมันที่ถูกส่งมาจากปั๊มแรงดันสูง ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมกับการขับขี่ก่อนที่หัวฉีดอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีรูฉีดน้ำมันถึง 6 รูต่อหัว จะจ่ายน้ำมันที่มีลักษณะเป็นฝอยเข้าสู่ห้องเผาไหม้โดยตรง โดยการทำงานของหัวฉีดจะเป็นแบบ 2 ครั้งใน 1 จังหวะ ด้วยการฉีดน้ำมันนำร่อง (Pilot Injection) ก่อนทำการฉีดจริงซึ่งจะช่วยลดระดับเสียงดังที่เกิดจากการจุดระเบิด นอกจากนั้นการทำงานในทุกขั้นตอนของระบบคอมมอนเรล ไดเร็คอินเจคชั่น จะถูกควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยข้อมูลที่ถูกส่งมาจากส่วนต่างๆ เช่น เซ็นเซอร์ของเพลาข้อเหวี่ยงตำแหน่งคันเร่ง อุณหภูมิอากาศ ฯลฯ นำมาประมวลผลเพื่อให้มีการสั่งจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงอย่างถูกต้อง และสอดคล้องกับความเร็วรอบเครื่องยนต์ ส่งผลให้เครื่องยนต์มีสมรรถนะดีขึ้น แรง ประหยัดน้ำมัน เงียบ สั่นสะเทือนน้อย มลพิษในไอเสียต่ำ และมีความทนทานสูง ระบบคอมมอนเรล เป็นเทคโนโลยีดีเซลที่ติดตั้งในรถยนต์ระดับหรูของยุโรป และมีกระแสตอบรับที่ดีจากผู้ใช้ทั่วโลก เช่น โตโยต้า จึงได้พัฒนาเครื่องยนต์ดีเซล ระบบคอมมอนเรล ไดเร็คอินเจคชั่นอย่างต่อเนื่อง โดยเรียกว่า D-4D หรือ Direct 4 Stroke Direct Injection with Commonrail System และนำมาใช้กับรถกระบะ ไฮลักซ์ ไทเกอร์ (ในยุคนั้น) นับว่าเป็นรถกระบะรายแรกของโลกที่ใช้ เครื่องยนต์ดีเซลคอมมอนเรล ไดเร็คอินเจคชั่น เครดิต www.checkraka.com เครื่องยนต์ 2 จังหวะมีจังหวะอะไรบ้างภายในเครื่องยนต์ของรถมอเตอร์ไซค์ 2 จังหวะ. ดูด (Intake) ... . การอัดในอ่างน้ำมันเครื่อง (Crankcase Compression) ... . คาย (Transfer/Exhaust) ... . อัด (Compression) ... . ระเบิด (Power) ... . การบำรุงรักษาเครื่องยนต์ 2 จังหวะของคุณ. เครื่องยนต์ 2 จังหวะใช้อะไรเป็นลิ้นไอดีไอเสียเครื่องยนต์ 2 จังหวะ (อังกฤษ: Two-stroke engine ) คือเครื่องยนต์ที่ทำงาน 2 ช่วงชัก คือช่วงชักที่ 1 คือช่วงชักดูดกับอัด และ ช่วงชักที่ 2 คือช่วงชักระเบิดและคาย และเครื่องยนต์2 ช่วงชักจะไม่มีวาล์วเปิดปิดไอดีไอเสีย แต่จะใช้ลูกสูบเป็นตัวเปิดปิดไอดีไอเสียแทน ซึ่งเครื่องยนต์ 2 ช่วงชักจะทำงานรอบจัดกว่าเครื่องยนต์ 4 จังหวะ และ ...
แหวนลูกสูบของเครื่องยนต์ 2 จังหวะ มีกี่ตัวแหวนลูกสูบมี 2 ชนิด ได้แก่ แหวนอัดและแหวนน้ำมัน โดยทั่วไปเครื่องยนต์มีแหวนลูกสูบ 3 วง สองวงบนเป็นแหวนอัด ส่วนแหวนอันล่างเป็นแหวนน้ำมัน แหวนอัดจะทำหน้าที่เป็นซีลป้องกันการรั่วไหลของความดันในห้องเผาไหม้ ส่วนแหวนน้ำมันทำหน้าที่กวาดน้ำมันหล่อลื่นส่วนเกินบนผนังกระบอก ให้ไหลกลับลงสู่อ่างน้ำมันที่เหลือเพื่อหล่อลื่นลูกสูบและ ...
เครื่องยนต์ 2 จังหวะหมุนกี่รอบสรุป การทางานของเครื่องยนต์2 จังหวะคือ ลูกสูบเลื่อนขึ้นลง 2 ครั้ง เพลาข้อเหวี่ยงหมุน 1 รอบจะ เกิดการระเบิด 1 ครั้ง คือได้กาลังงาน 1 ครั้ง เครื่อง ยนต์ดีเซล (Diesel Engine)
|