การทำงานของเครื่องยนต์
การระเบิดในกระบอกสูบ เกิดจากน้ำมันเชื้อเพลิง (Fuel) ผสมกับก๊าซไอดี (Intake) ในอัตราส่วนที่เหมาะสม รวมทั้งแรงอัดอากาศ ในจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นไปที่ตำแหน่งศูนย์ตายบน (Top Dead Center) จากนั้น ก็จะเกิดประกายไฟจากหัวเทียน ทำให้เกิดการระเบิดขึ้น หลังจากเกิดการระเบิดแล้ว ก็จะเกิดไอเสีย (Exhaust) ขับข่ายออกไปทางท่อไอเสีย และจะเกิดเหตุการณ์ แบบนี้ซ้ำๆ กันไป จนกว่าจะดับเครื่องยนต์ การทำงานของลูกสูบ ยังแบ่งออกเป็นแบบ 4 จังหวะ และ 2 จังหวะ
*
เครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ
*
เครื่องยนต์เบนซิน 2 จังหวะ
การทำงานของเครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ
1. จังหวะดูด (Intake Stroke)
คือจังหวะแรกของการที่ ลูกสูบ เคลื่อนที่ ลงมาจาก ศูนย์ตายบน (Top Dead Center) จนถึงศูนย์ตายล่าง (Bottom Dead Center) ในจังหวะนี้ วาล์วไอดีจะเปิด และวาล์ดไอเสียจะปิด เท่ากับว่า การเคลื่อนที่ลงในครั้งนี้ เป็นการดูดเอาไอดีเข้ามา อยู่ในกระบอกสูบ
2. จังหวะอัด (Compression Stroke)
คือจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ตายล่าง ขึ้นไปสู่ศูนย์ตายบนอีกครั้ง แต่ครั้งนี้ วาล์วไอดี และวาล์วไอเสียจะปิดทั้งคู่
3. จังหวะกำลัง (Power Stroke)
คือจังหวะที่ลูกสูบเคลี่อนที่จากศูนย์ตายบน ลงสู่ศูนย์ตายล่างอีกครั้ง เนื่องจาก แรงระเบิดจากการที่ หัวเทียนเกิดประกายไฟ ในจังหวะนี้ วาล์วไอดี และไอเสียจะปิดทั้งคู่
4. จังหวะคาย (Exhaust Stroke)
จังหวะนี้ ลูกสูบจะเคลื่อนที่ จากศูนย์ตายล่าย ขึ้นสู่ศูนย์ตายบนอีกครั้ง และในจังหวะนี้เอง วาล์วไอเสียจะเปิดขึ้น เพื่อให้ไอเสียหลังการระเบิด ได้ระบายออกไปทางวาล์วไอเสีย
การทำงานของเครื่องยนต์เบนซิน 2 จังหวะ
เครื่องยนต์ชนิด 2 จังหวะ ถูกออกแบบมาไม่เหมือนกับเครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะคือ เครื่องยนต์ 4 จังหวะ จะใช้วาล์วไอดี และวาล์วไอเสีย เป็นกลไก ในการจ่ายไอดี และไอเสียสลับกัน แต่เครื่อง 2 จังหวะ ถูกออกแบบให้มีช่องไอดี และไอเสีย อยู่ที่กระบอกสูบ ซึ่งช่องนี้ จะเปิด หรือปิดได้ อยู่ที่การเคลื่อนที่ของตัวลูกสูบ เท่ากับว่าลูกสูบ ทำหน้าที่เป็นวาล์วไปในตัว
1. จังหวะดูด และอัดในกระบอกสูบ
เป็นจังหวะที่ลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ตายล่าง ขึ้นสู่ศูนย์ตายบน ระหว่างการเคลื่อนที่นี้เอง ด้านบนลูกสูบ คือการอัดอากาศไอดี ในขณะเดียวกัน ช่องไอเสีย จะถูกปิดด้วยตัวลูกสูบ โดยอัตโนมัติ โดยที่เวลาเดียวกันนี้เอง ความสูงของลูกสูบก็พ้นช่องไอดีออกไป ทำให้อากาศไอดี ใหลเข้าสู่ห้องเพลาข้อเหวี่ยง โดยอัตโนมัติ เช่นกัน
2. จังหวะกำลัง และจังหวะคายในกระบอกสูบ
เมื่อลูกสูบ เคลื่อนที่ขึ้นไปสู่ศูนย์ตายบน ก็จะเกิดประกายไฟ จากหัวเทียน ทำให้เกิดระเบิดเพื่อดันลูกสูบ ลงไปสู่ศูนย์ตายล่างอีกครั้ง ในระหว่างการเคลื่อนที่ลงครั้งนี้ ความสูงของลูกสูบ ก็จะไปปิดช่องอากาศทางเข้าไอดี และด้านบนของลูกสูบ ก็จะพ้นช่องทางออกของไอเสีย ทำให้อากาศไอเสีย ใหลผ่านออกไป ในขณะเดียวกันนี้เอง ที่ด้านบนของลูกสูบ ก็จะพ้นช่องใหลเข้าของไอดีที่มาจากห้องเพลาข้อเหวี่ยง เข้าไปแทนที่
สรุป
เครื่องยนต์ 4 จังหวะ จะใช้วาล์วไอดี และวาล์วไอเสีย เป็นกลไกในการระบายอากาศ ส่วนเครื่องยนต์ 2 จังหวะ จะใช้การออกแบบให้ผนังกระบอกสูบ มีช่องที่สามารถให้อากาศผ่าน เข้าและออกได้ แต่การดูดอากาศเข้าหรือ คายอากาศออก เกิดจากการ ขึ้นลงของลูกสูบ
ความสำคัญของวาล์ว (Valve)
เทคโนโลยี่เครื่องยนต์ ถูกพัฒนาไปตามลำดับ เครื่องยนต์ประเภท 4 จังหวะ ถูกพัฒนาให้มีกลไก การถ่ายเทอากาศ ผ่านทางวาล์วไอดี และไอเสีย ถ้าวาล์วไอดีเปิด อากาศใหลเข้า แต่ถ้าวาล์วไอเสียเปิด อากาศจะใหลออก ตัวที่ควบคุมให้วาล์ว ปิดหรือเปิด คือ แคมชาร์ป (Cam shaft) หรือเพลาลูกเบี้ยวนั่นเอง
วาล์ว (Valve) และส่วนประกอบของวาล์ว
แคมชาร์ป (Camshaft)
อย่าจำสับสนระหว่าง เพลาข้อเหวี่ยง (Crank shaft) คือเพลาที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดการเคลื่อนที่ขึ้น-ลง ของลูกสูบ ผ่านทางก้านสูบ และยืดหมุนได้กับเพลาข้อเหวี่ยงนี้ แต่เพลาลูกเบี้ยว (Cam shaft) เป็นเพลาที่มีลูกเบี้ยว ติดอยู่ตามแกนของเพลา ทำหน้าที่ควบคุมการเปิด หรือปิดของวาล์วไอดี หรือไอเสีย
เพลาลูกเบี้ยวนี้ จะหมุนได้ โดยได้รับการถ่ายทอดกำลัง มาจากเพลาข้อเหวี่ยงอีกที โดยผ่านตัวกลางต่างๆ เช่น สายพานไทม์มิ่ง โซ่ไทม์มิ่ง หรือเฟืองไทม์มิ่ง เป็นต้น แล้วแต่การออกแบบ เครื่องยนต์แต่ละรุ่น
สายพานไทม์มิ่ง (Timing Belt)
โซ่ไทม์มิ่ง (Timing Chain)
เฟืองไทม์มิ่ง (Timing Gear)
การพัฒนาเครื่องยนต์ มุ่งให้ความสำคัญ กับวาล์วมากขึ้น เห็นได้จาก การมีวาล์เพิ่มมากขึ้นเช่นเครื่องยนต์ 12 วาล์ว, เครื่องยนต์ 16 วาล์ว, เครื่องยนต์ 24 วาล์ว เป็นต้น การที่มีวาล์วเพิ่มมากขึ้น ก็จะทำให้อากาศไหลเข้า ไหลออกได้คล่องตัวมากขึ้น เช่นเครื่องยนต์ 4 สูบ 12 วาล์ว กับเครื่องยนต์ 4 สูบ 16 วาล์ว จะเห็นได้ว่า เครื่องยนต์ 16 วาล์ว มีวาล์วอยู่ 4 ตัวต่อ 1 สูบ (4 สูบ x 4 วาล์ว = 16 วาล์ว) ก็สามารถมีการถ่ายเทของอากาศได้มากกว่า เครื่อง 4 สูบ 12 วาล์ว ในสภาพแวดล้อมของอุปกรณ์ต่างๆ เหมือนๆ กัน
ตัวควบคุมการทำงานของวาล์ว หรือ เพลาลูกเบี้ยว (Cam shaft) ได้รับการพัฒนาไปตามลำดับ เครื่องยนต์รุ่นเก่าหน่อย ก็จะมีเพลาลูกเบี้ยวอยู่ภายในห้องเพลาข้อเหวี่ยงด้วย และควบคุมการเปิดปิดวาล์ว (ส่งกำลังการเปิดปิดวาล์ว) ผ่านไปทางก้านกระทุ้ง เพื่อควบคุมวาล์ว
แสดงการทำงานของเพลาลูกเบี้ยว
เครื่องยนต์รุ่นใหม่ ถูกออกแบบให้มีเพลาลูกเบี้ยวอยู่เหนือ กระบอกสูบ (Over Head Camshaft หรือ OHC) ทำให้ควบคุมการเปิดปิดวาล์วได้ดียิ่งขึ้น สังเกตได้จากการโฆษณาตามสื่อต่างๆ ถึงตัวย่อที่ผ่านตาบ่อยๆ เช่น SOHC = Single Over Head Camshaft คือการที่มีแกนเพลาลูกเบี้ยวเพียงแกนเดียวอยู่เหนือกระบอกสูบ ส่วน DOHC = Double Over Head Camshaft คือมีแกนเพลาลูกเบี้ยว 2 แกน อยู่เหนือกระบอกสูบ ทำงานประสานกัน โดยแกนที่หนึ่งควบคุม การเปิดปิดวาล์วไอดี และแกนที่ 2 ควบคุมการเปิดปิดวาล์วไอเสีย แต่ผู้ผลิตรถยนต์บางราย อาจใช้คำแตกต่างกันไป จาก DOHC เช่นใช้คำว่า Twin Cam เป็นต้น
สตาร์ทไม่ติด
เมื่อคุณตื่นขึ้นมาในตอนเช้า จะรีบไปทำงาน เปิดประตู ใส่กุญแจสตาร์ทเครื่องยนต์ อ้าวปรากฎว่าไม่ติด มันเกิดอะไรขึ้น ขณะนี้คุณทราบแล้วว่าเครื่องยนต์มีหลักการทำงานอย่างไร ขอให้พึงตะหนักว่า มีเพียง 3 ส่วนหลักที่ทำให้เครื่องยนต์สตาร์ทไม่ติด คือ ส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิงไม่ถูกต้อง อากาศไม่ถูกอัด และ ไม่มีการเผาไหม้ภายในลูกสูบ นอกจากนี้แล้ว เป็นปัญหาเล็กๆน้อยๆ แก้ไขได้ ต่อไปเป็นการอธิบายปัญหาหลักที่เกิดขึ้นอย่างละเอียด
ส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิงไม่ถูกต้อง เกิดขึ้นจาก
* น้ำมันหมด จึงมีแต่อากาศไหลเข้าไปในกระบอกสูบ แก้ได้ง่ายมากคือไปเติมน้ำมันซิครับ
* ระบบดูดอากาศเกิดการอุดตัน มีแต่น้ำมันไหลเข้าไม่มีอากาศ
* ระบบฉีดน้ำมันมีปัญหา เช่น ฉีดมากไปน้อยไป ทำให้การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์
* น้ำมันสกปรก หรือมีน้ำผสม ทำให้ไม่มีการเผาไหม้
อากาศไม่ถูกอัด ถ้าน้ำมันเชื้อเพลิงไม่ถูกอัด การเผาไหม้จะเกิดขึ้นไม่ได้ ซึ่งสาเหตุอาจเกิดจาก
* แหวนลูกสูบหลวม ทำให้เชื้อเพลิงรั่ว ออกจากกระบอกขณะที่อยู่ในจังหวะอัด
* วาวล์ไอดีและไอเสียปิดไม่สนิท เกิดการรั่วขึ้นได้ในจังหวะอัด
* มีรอยร้าวในกระบอกสูบ
ไม่มีการเผาไหม้ อาจเกิดจากหลายสาเหตุ
* หัวเทียนบอด
* สายไฟต่อกับหัวเทียนขาดหรือรั่วลงดิน
* การสปาร์คของหัวเทียนเกิดขึ้นก่อนหรือหลังจังหวะระเบิด ทำให้การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ เครื่องกระตุกและไม่ติด
สาเหตุอื่นๆ
อาจมีสาเหตุอื่นอีก แต่ไม่ใช่สาเหตุหลัก ดังเช่น
* แบตเตอรี่หมด เชื่อเถอะครับ สตาร์ทอย่างไรก็ไม่ติด
* ลูกปืนของเพลาข้อเหวี่ยงฝืด
* วาวล์ไอดี และไอเสีย เปิดปิดไม่เป็นไปตามจังหวะเวลา
* ช่องทางไอเสียอุดตัน เชื้อเพลิงที่เผาไหม้แล้วไม่สามารถถ่ายเทออกมาได้
* น้ำมันเครื่องหมด
ยังมีหลายระบบภายในเครื่องยนต์ที่ยังไม่ได้กล่าวถึง แต่ละระบบมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องมีการใช้เทคโนโลยีสมัยใหม่เข้ามาช่วยเสริม เรามาดูระบบเหล่านี้กันในหน้าถัดไป
credit :: http://www.supradit.com
Labels:
comment closed