ระบบการทำงานของรถยนต์

ระบบการทำงานของรถยนต์

ในยุคปัจจุบัน ยังคงมีโครงสร้างและหลักการทำงานที่แทบจะไม่แตกต่างกัน ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์ของรถยนต์รุ่นเก่ากับรุ่นปัจจุบันอาจจะเรียก ได้ว่ามีในส่วนของรูปทรงที่กะทัดรัด และประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้นนับร้อยเท่า ยกตัวอย่างเครื่องยนต์แบบสูบเดี่ยวของรถยนต์คันแรกของโลก มีความจุกระบอกสูบ 958 ซีซี. ให้กำลังเทียบเท่ากับม้าประมาณ 0.8 ตัว เทียบกำลังของเครื่องยนต์กับความจุกระบอกสูบ 1 ลิตรแล้วจะมีอยู่ประมาณไม่ถึง 1 แรงม้าต่อลิตร แต่เครื่องยนต์ของรถรุ่นที่จำน่ายในท้องตลาดปัจจุบันจะเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 60 ไปจนถึง 100 กว่าแรงม้าต่อเครื่องยนต์ที่ทีความจุ 1 ลิตร และไม่อาจเทียบได้กับเครื่องยนต์ของรถแข่งที่สามารถผลิตแรงม้าออกมาได้มาก เป็นหลายร้อยแรงม้าเมื่อเทียบกับความจุเครื่องยนต์ 1 ลิตรเท่ากัน นี่คือวิวัฒนาการของสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงร้อยกว่าปี

  1.   เครื่องยนต์แบบสันดาป(เผาไหม้)ภายใน


ในยุคปัจจุบัน ยังคงมีโครงสร้างและหลักการทำงานที่แทบจะไม่แตกต่างกัน ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์ของรถยนต์รุ่นเก่ากับรุ่นปัจจุบันอาจจะเรียก ได้ว่ามีในส่วนของรูปทรงที่กะทัดรัด และประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้นนับร้อยเท่า ยกตัวอย่างเครื่องยนต์แบบสูบเดี่ยวของรถยนต์คันแรกของโลก มีความจุกระบอกสูบ 958 ซีซี. ให้กำลังเทียบเท่ากับม้าประมาณ 0.8 ตัว เทียบกำลังของเครื่องยนต์กับความจุกระบอกสูบ 1 ลิตรแล้วจะมีอยู่ประมาณไม่ถึง 1 แรงม้าต่อลิตร แต่เครื่องยนต์ของรถรุ่นที่จำน่ายในท้องตลาดปัจจุบันจะเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 60 ไปจนถึง 100 กว่าแรงม้าต่อเครื่องยนต์ที่ทีความจุ 1 ลิตร และไม่อาจเทียบได้กับเครื่องยนต์ของรถแข่งที่สามารถผลิตแรงม้าออกมาได้มาก เป็นหลายร้อยแรงม้าเมื่อเทียบกับความจุเครื่องยนต์ 1 ลิตรเท่ากัน นี่คือวิวัฒนาการของสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงร้อยกว่าปี

1. เครื่องยนต์แบบสันดาป(เผาไหม้)ภายใน


เครื่องยนต์สันดาปภายใน (internal combustion engine) เป็นเครื่องยนต์ซึ่งการสันดาปของเชื้อเพลิง (มักเป็นเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์) เกิดขึ้นกับตัวออกซิไดซ์ (มักเป็นอากาศ) ในห้องเผาไหม้ ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน การขยายตัวของแก๊สอุณหภูมิและความดันสูงเกิดขึ้นจากการสันดาปทำให้เกิดแรงโดยตรงแก่บางส่วนประกอบของเครื่องยนต์ แรงนี้ตามแบบนำไปใช้กับลูกสูบ ใบพัดเทอร์ไบน์ หรือหัวฉีด แรงนี้เคลื่อนส่วนประกอบไประยะหนึ่ง โดยการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานกลที่มีประโยชน์

คำว่า เครื่องยนต์สันดาปภายใน มักหมายถึง เครื่องยนต์ที่การสันดาปนั้นเกิดขึ้นไม่ต่อเนื่อง เช่น ที่คุ้นเคยกันมากคือ เครื่องยนต์ลูกสูบสี่จังหวะและสองจังหวะ เช่นเดียวกับรุ่นดัดแปลง เช่น เครื่องยนต์ลูกสูบหกจังหวะ และเครื่องยนต์โรตารีวันเคิล เครื่องยนต์สันดาปภายในชั้นสองใช้การสันดาปต่อเนื่อง: กังหันแก๊ส เครื่องยนต์เจ็ต และเครื่องยนต์จรวดส่วนใหญ่ ซึ่งทั้งสามเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในบนหลักการเดียวกับที่ได้อธิบายไปข้างต้น[1][2][3][4] เครื่องยนต์สันดาปภายในค่อนข้างแตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายนอก เช่น เครื่องยนต์ไอน้ำหรือสเตอร์ลิง ซึ่งพลังงานถูกส่งไปยังของไหลทำงาน ซึ่งไม่ประกอบด้วย หรือผสมกับ หรือเจือปนกับ ผลิตภัณฑ์การสันดาป ของไหลทำงานสามารถเป็นได้ทั้งอากาศ น้ำร้อน น้ำความดันสูง หรือกระทั่งโซเดียมในสถานะของเหลว ให้ความร้อนในหม้อน้ำบางชนิด
เครื่องยนต์สันดาปภายนอก ( External combustion engine) เป็นเครื่องยนต์ที่การเผาไหม้เกิดขึ้นภายนอกเครื่องยนต์จากเชื้อเพลิงต่างๆ เช่น ถ่านหิน ไม้ น้ำมัน หรือเชื้อเพลิงอื่น ใช้พลังความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเปลี่ยนสถานะของเหลวให้กลายเป็นไอน้ำแรงดันสูงก่อให้เกิดการเปลี่ยนเป็นพลังงานกลหมุนเครื่องยนต์ ข้อเสียของเครื่องยนต์แบบสันดาปภายนอกจะสูญเสียพลังงานความร้อนโดยเปล่าประโยชน์ไปมาก[1] โทมัส นิวคอแมน (Thomas Newcoman )ได้ประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำซึ่งเป็นเครื่องยนต์ชนิดสันดาปภายนอกครั้งแรกในปี พ.ศ. 2248 และเป็นที่นิยมกันมาก และได้รับพัฒนาต่อโดยเจมส์ วัตต์เครื่องจักรไอน้ำนับได้ว่าเป็นเครื่องจักรหรือเครื่องยนต์ยุคแรก ถูกนำไปใช้ใน รถจักรไอน้ำ รถไฟไอน้ำ เรือกลไฟ เครื่องจักรในโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น และเป็นจุดเริ่มต้นของอุตสาหกรรมสมัยใหม่

เครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถแบ่งได้หลายประเภทเช่น

1.แบ่งตามโครงสร้างของเครื่องยนต์ อาจจะได้เป็นเครื่องยนต์แบบลูกสูบธรรมดา, ลูกสูบแบบสามเหลี่ยมหรือโรตารี่ ฯลฯ

2.แบ่งตามวัฏจักรการทำงาน ก็จะได้เป็นเครื่องยนต์แบบ 2 จังหวะ หรือ 4 จังหวะ

3.แบ่งตามชนิดเชื้อเพลิง ก็อาจจะได้เป็น เครื่องยนต์เบนซิน และดีเซล เป็นต้น

 

เครื่องยนต์แบบ 2 จังหวะ และ 4 จังหวะ

เพื่อเป็นการเปรียบเทียบให้เห็นถึงความแตกต่างของเครื่องยนต์ที่นิยมใช้ในปัจจุบัน จะขอเปรียบเทียบเพิ่มเติมในระบบการทำงานระหว่างเครื่องยนต์แบบ 2 จังหวะและ 4 จังหวะ

เครื่องยนต์ทั้ง 2 และ 4 จังหวะ ถ้าดูจากภายนอกอาจจะไม่เห็นความแตกต่างของโครงสร้างและส่วนประกอบของเครื่อง ยนต์มากนัก แต่ถ้าศึกษาลึกลงไปภายในจะพบว่า มีชิ้นส่วนประกอบหลายชิ้นที่มีความแตกต่างๆกัน
เครื่องยนต์ 2 จังหวะจะมีส่วนประกอบหลักๆคือ กระบอกสูบ ลูกสูบ แหวนลูกสูบ ก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยง วาล์วอาจจะมีให้เห็นเป็นแบบโรตารี่วาล์วที่หมุนตามข้อเหวี่ยง Reed valveที่อาศัยแรงดูดของลูกสูบ หรืออาศัยลูกสูบทำหน้าที่เป็นวาล์วในตัวก็เป็นได้
ส่วนเครื่องยนต์ 4 จังหวะ จะมีส่วนประกอบของเครื่องยนต์ที่คล้ายกับเครื่องยนต์ 2 จังหวะ แต่จะมีความแตกต่างในส่วนที่เป็นวาล์วหรือลิ้นควบคุมการนำเข้าไอดี หรือคายไอเสียให้เห็นอย่างชัดเจน

เครื่องยนต์ 2 จังหวะ เมื่อเริ่มทำงาน

 

1.ไอดีจะถูกดูดเข้าสู่ห้องเผาไหม้ในจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนตัวลงจากจุดสูงสุด ห้องข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ 2 จังหวะจะถูกออกแบบให้ทำหน้าที่เป็นห้องกักเก็บไอดีไปในตัว เมื่อลูกสูบเลื่อนลงจากจุดศูนย์ตามบนก็จะเป็นการ”ไล่”ไอดีในห้องข้อเหวี่ยงให้เข้าไปในกระบอกสูบ ผ่านทางช่องพอร์ต (Scavenging port)ที่อยู่รอบๆผนังกระบอกสูบ

2.เมื่อ ลูกสูบเคลื่อนตัวกลับขึ้นจากตำแหน่งล่างสุดอีกครั้ง ก็จะเป็นการบีบอัดไอดีให้มีปริมาตรเล็กลงเหลือเพียง 1 ใน 6-8 ของปริมาตรเดิมเมื่อลูกสูบเคลื่อนขึ้นไปอยู่ตำแหน่งศูนย์ตายบน เมื่อมีการจุดระเบิดเพื่อเผาไหม้ไอดี แรงระเบิดจะขับดันให้ลูกสูบเคลื่อนตัวลงไปสูจุดต่ำสุดอีกครั้งหนึ่ง ในจังหวะนี้ไอดีใหม่จะถูกไล่จากห้องข้อเหวี่ยงเข้าสู่กระบอกสูบเหมือนกับ จังหวะที่ 1 ขณะเดียวกันก็ยังทำหน้าที่”ไล่”ไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ในจังหวะที่ 1 ออกไปด้วย

การทำงานของเครื่องยนต์ 2 จังหวะจะอัดไอดีเพื่อจุดระเบิดเมื่อลูกสูบเคลื่อนขึ้น และมีการดูดเอาไอดีเข้ามาเผาไหม้และไล่ไอเสียออกไปเมื่อลูกสูบเคลื่อนลงใน ทุกรอบการหมุนของเครื่องยนต์

ดังนั้นจึงมีไอดีส่วนหนึ่งอาจผสมปะปนกับไอเสียที่ยังไหลออกไม่หมด และตกค้างอยู่ในกระบอกสูบ หรือไม่ก็มีไอดีบางส่วนเล็ดลอดปะปนกับไอเสียที่ถูกไล่ออกไป ทั้งนี้และทั้งนั้นก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบและชนิดของวาล์วที่ทำหน้าที่กัก เก็บไอดีที่อยู่ในห้องข้อเหวี่ยง และการออกแบบ Scavenging port ไปจนถึงการคำนวณความยาวของท่อไอเสีย จึงจะทำให้เครื่องยนต์ 2 จังหวะทำงานได้ประสิทธิภาพสูงสุดที่รอบใดรอบหนึ่งได้ ข้อด้อยอีกประการหนึ่งของเครื่องยนต์ 2จังหวะก็คือ จะสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสูงกว่าเครื่องยนต์แบบ 4 จังหวะเมื่อเทียบกับขนาดความจุของเครื่องยนต์

เครื่องยนต์ 4 จังหวะ จะมีการแบ่งแยกการทำงานที่ชัดเจนในแต่ละจังหวะ

1.เมื่อเริ่มต้นการทำงานในจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนลงจาก ตำแหน่งศูนย์ตายบน วาล์วไอดีจะถูกเปิดออกเพื่อให้ไอดีไหลเข้าสู่กระบอกสูบอย่างเต็มที่จน กระทั่งลูกสูบเคลื่อนตัวลงไปถึงจุดล่างสุดหรือศูนย์ตายล่าง

2.เมื่อลูกสูบเคลื่อนตัวขึ้นสู่ตำแหน่งศูนย์ตายบนอีกครั้ง วาล์วไอดีจะถูกปิดพร้อมกับวาล์วไอเสีย ทำให้ไอดีในกระบอกสูบถูกอัดจนมีปริมาตรเล็กลงเหลือ 1 ใน 8-10 ของปริมาตรเดิมและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจนพร้อมที่จะถูกจุดระเบิด

3.เมื่อมีการจุดระเบิดของไอดีในห้องเผาไหม้ แรงระเบิดจะขับดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ลงด้านล่างอย่างรุนแรง ทำให้เครื่องยนต์เกิดกำลังในการทำงานขึ้นมา

4.เมื่อลูกสูบเคลื่อนตัวลงไปจนสุดและเคลื่อนตัวกลับขึ้นไปใหม่ วาล์วไอเสียจะเปิดออกเพื่อระบายไอเสียออกไปทางท่อไอเสีย และจะปิดอีกครั้งเมื่อลูกสูบเคลื่อนขึ้นไปอยู่ตำแหน่งสูงสุด ส่วนวาล์วไอดีก็พร้อมจะเปิดเมื่อลูกสูบเคลื่อนลงจากจุดสูงสุดอีกครั้ง เพื่อดูดรับไอดีเข้ามาใหม่

ทั้งหมดนี้คือวัฏจักรการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะ ที่มีการจัดการกับไอดี และไอเสียแยกจากกันทีละขั้นตอน ทำให้ประสิทธิภาพในการประจุไอดี หรือคายไอเสียทำได้เต็มที่ ลดการสูญเสียในเรื่องของเชื้อเพลิงลงได้มาก จึงเป็นข้อได้เปรียบของเครื่องยนต์ 4 จังหวะที่เหนือกว่าเครื่องยนต์ 2 จังหวะที่ทำได้ประหยัดกว่า


ฝากขายรถยนต์
www.auto108.com

                    

ค้นแบบธรรมดา

ประเภทรถ

 รถยอดนิยม

Mazda B2500…
MAZDA B2500
รถกระบะ
87,000฿
อีซูซุ…
ISUZU CAB4
รถกระบะ
239,000฿
TOYOTA VIGO…
TOYOTA HILUX VIGO
รถกระบะ
20,000฿
รถกะบะอีซุซุ…
ISUZU
รถกระบะ
350,000฿
toyota mighty…
TOYOTA HILUX MIGHTY-X
รถกระบะ
99,900฿
Top