10. การเพิ่มความสามารถให้เครื่องยนต์ (จบ)

10. การเพิ่มความสามารถให้เครื่องยนต์

      การเพิ่มความสามารถให้กับเครื่องยนต์ เรียกทางภาษาช่างเราเรียกว่า “การยกเครื่องหรือโอเวอฮอลล์ (Overhaul)” หมายถึงการทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้ดีกว่าเดิม สามารถรีดเอาขุมพลังที่อยู่ออกมาใช้งานให้มีประสิทธิภาพได้เต็มที่ มีความประหยัดเชื้อเพลิงได้มากกว่า การเพิ่มความสามารถให้กับเครื่องยนต์มีดังนี้

การเพิ่มปริมาตรการอัด (Increase displacement) ถ้าเครื่องยนต์สามารถเพิ่มปริมาตรการอัดกระบอกสูบได้ จะทำให้แรงม้าของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น วิธีการที่ทำการเพิ่มปริมาตรอัดของกระบอกสูบ เช่น คว้านกระบอกสูบเปลี่ยนลูกสูบให้ใหญ่กว่าเดิม เสริมประเก็น (Gasket) ที่ฝาสูบเพื่อเพิ่มปริมาตรห้องเผาไหม้ จำนวนลูกสูบก็มีส่วนช่วยให้ปริมาตรการอัดมากขึ้น ส่วนเครื่องยนต์ใช้งานทั่วไปที่ผลิตออกมาในปัจจุบันมีจำนวนสูบมากที่สุด 12 สูบ ปริมาตรกระบอกสูบมักเรียกเป็น ซี.ซี. (Cubic Centimeter: c.c.)   

รูปประเก็นที่ฝาสูบความหนามีผลต่อปริมาตร และอัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

การเพิ่มอัตราส่วนการอัด  อัตราส่วนการอัด (Compressor ratio) คืออัตราส่วนการอัดตัวของส่วนผสมระหว่างอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิง เครื่องยนต์แก๊สโซลีนทั่วไปมีอัตราส่วนผสมการอัดอยู่ที่ประมาณ 8:1(อากาศแปดส่วนต่อน้ำมันเชื้อเพลิงหนี่งส่วน) ถึงประมาณ 15:1 อัตราส่วนการอัดที่สูงกว่า เป็นผลให้ได้กำลังงานที่มากกว่า วิธีการที่นิยมใช้ก็คือการเสริม/ลดประเก็น หรือปาดฝาสูบค่าเหล่านี้สามารถหาได้จากการคำนวณ รายละเอียดจะยังไม่กล่าวในที่นี้

เพิ่มปริมาณความจุไอดีในแต่ละกระบอกสูบ ถ้าสามารถเพิ่มอากาศให้เข้ากระบอกสูบได้มากกว่า (และตามด้วยเชื้อเพลิง) ก็จะได้กำลังงานที่เพิ่มขึ้นจากกระบอกสูบ (ในทำนองเดียวกันกับการเพิ่มขนาดกระบอกสูบ) อุปกรณ์ที่ช่วยการอัดอากาศก็คือ เทอร์โบชาร์จ และซูเปอร์ชาร์จ ที่บังคับอากาศให้เข้าสู่กระบอกสูบได้มากขึ้น

รูปเทอร์โบที่มีหน้าที่เพิ่มปริมาตรความจุอากาศในห้องเผาไหม้

  การลดอุณหภูมิของอากาศที่เข้ากระบอกสูบ การอัดอากาศจะทำให้เกิดอุณหภูมิสูงขึ้น ฉะนั้นคุณควรจะมีการระบายความร้อนของอากาศ ที่จะเข้าไปในกระบอกสูบ เพราะว่า อากาศที่ร้อนนั้นอากาศจะขยายตัว ทำให้อากาศที่จะเข้ากระบอกสูบไหลเข้าได้น้อย มีผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์

      เพราะฉะนั้นทั้งเทอร์โบชาร์จ และซูเปอร์ชาร์จ จะมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า อินเตอร์คูลเลอร์ (Intercooler)  หน้าที่ก็คือการระบายความร้อนให้อากาศก่อนที่อากาศจะไหลเข้าไปในกระบอกสูบ

รูปอินเตอร์คูลเลอร์ระบายความร้อนอากาศก่อนเข้ากระบอกสูบของเครื่องยนต์ Audi A4 2.0

การทำให้อากาศไหลเข้าได้ง่าย ลูกสูบเคลื่อนที่ลงในจังหวะดูดเพื่อให้ดูดอากาศเข้ามานั้น อาจความต้านทานของอากาศที่หม้อกรองอากาศ, ที่ผนังท่อไอดี, ที่จุดท่อโค้ง และที่บ่าวาล์ว  ความต้านทานของอากาศเหล่านี้อาจจะลดทอนกำลังเครื่องยนต์ได้

      ความต้านทานของอากาศส่วนใหญ่อยู่ที่ช่วงการไหลผ่านบ่าวาล์ว รถยนต์รุ่นใหม่ ๆ แก้ปัญหาโดยการขัดมันที่ท่อร่วม และตัววาล์วเพื่อลดความต้านทานของอากาศ หม้อกรองอากาศที่ใหญ่ก็สามารถลดแรงต้านอากาศได้ดีด้วยเช่นกัน

การให้ไอเสียไหลออกได้ง่าย เมื่อมีความต้านทานอากาศเกิดขึ้น ก็จะทำให้การไหลออกของไอเสียยากขึ้นด้วย ก็จะทำให้มีการลดทอนกำลังของเครื่องยนต์เช่นกัน ความต้านทานของอากาศสามารถทำให้ลดน้อยลงที่วาล์วไอเสียในแต่ละกระบอกสูบ (ในกระบอกสูบหนึ่งของ รถยนต์นั่งในปัจจุบันจะมีวาล์ว 4 ตัว คือมีวาล์วไอดี 2 และวาล์วไอเสีย 2) ถ้าท่อทางของไอเสียมีขนาดเล็กด้วย หรือท่อพักมีขนาดเล็กแรงต้านอากาศที่ไหลออกก็จะมีมากไปด้วย มันอาจจะเกิด ความดันย้อนกลับ (Back-pressure) ซึ่งก็จะมีผลต่อประสิทธิภาพเครื่องยนต์

      ระบบไอเสียที่มีสมรรถนะสูงจะใช้ท่อเฮดเดอร์ (Headers), ท่อไอเสียขนาดใหญ่ และท่อพักไอเสียที่มีการออกแบบให้มีการไหลอย่างอิสระ ก็จะแก้ปัญหาของความดันย้อนกลับในระบบไอเสีย รถยนต์บางรุ่นจะมีท่อไอเสียออกมาสองท่อที่เรียกว่า ปลายท่อแยก (Dual exhaust) นั่นคือท่อไอเสียจะมีท่อแยกที่ปลายออกเป็นสองท่อ 

รูปปลายท่อแยกทำให้ไอเสียออกจากห้องเผาไหม้ได้เร็วขึ้น

รูปปลายท่อแยกของนิสสันจีทีอาร์

ลดน้ำหนักของเครื่องยนต์ ชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักเบา จะช่วยให้สมรรถนะเครื่องยนต์ดีขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ลูกสูบถ้าเป็นเหล็กการเคลื่อนที่ของลูกสูบแต่ละครั้งจะทำให้สูญเสียพลังงานมาก ก็จะเปลี่ยนมาเป็นลูกสูบที่เป็น อะลูมิเนียมผสม (Aluminum alloys) แทน

รูปลูกสูบอลูมิเนียมผสมเพื่อลดน้ำหนักของเครื่องยนต์

การฉีดเชื้อเพลิง หัวฉีดเชื้อเพลิงจะทำให้การจ่ายเชื้อเพลิงเข้าสู่กระบอกสูบมีความแม่นยำ ก็เป็นผลทำให้สมรรถนะเครื่องยนต์ดีขึ้น อีกทั้งยังประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงอีกด้วย

นอกจากนี้ค่าออกเทน (Octane) ที่มาก ผสมในน้ำมันเชื้อเพลิงก็มีส่วนช่วยในการเผาไหม้ดีขึ้นส่งผลให้สมรรถนะเครื่องยนต์สูงขึ้น แต่ผลเสียก็คือการก่อมลพิษทางอากาศมากขึ้นเช่นกัน

จบบทความเครื่องยนต์เบนซิน 

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“เล่นหมากรุก อย่าเอาแต่บุกอย่างเดียว

เดินหมากรุกยังต้องคิด เดินหมากชีวิต จะไม่คิดได้อย่างไร”