การทำงานของเครื่องยนต์ เบนซิน

         

        

          ส่วนประกอบของระบบเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน

           ถังน้ำมันเชื้อเพลิง จะต้องติดตั้งให้อยู่ห่างจากเครื่องยนต์เพื่อป้องกันอุบัติเหตุที่จะทำให้เกิดอัคคีภัย ภายในถัง
           จะถูกเคลือบด้วยสารชนิดพิเศษป้องกันสนิมต้องมีท่อสำหรับเติมน้ำมันติดตั้งอยู่ด้านบนของถัง

          ปั้มน้ำมันเชื้อเพลิง ทำหน้าที่ดูดน้ำมันจากถังส่งจ่ายให้กับคาร์บูเรเตอร์ เนื่องจากถังน้ำมันติดตั้งอยู่ในระดับที
          ต่ำกว่าคาร์บูเรเตอร์ มีใช้กันอยู่ 2 แบบ

          1.ปั้มเชื้อเพลิงแบบกลไก(mechanical pump) จะทำงานโดยอาศัยลูกเบี้ยวที่เพลาลูกเบี้ยวกดกระ
          เดื่องของปั้มให้แผ่นไดอะแฟรมเคลื่อนตัวขึ้นและลง เพื่อดูดน้ำมันผ่านลิ้นกันกลับทั้งสอง

              2. ปั้มน้ำมันเชื้อเพลิงแบบไฟฟ้า(electrical pump) ปั้มแบบนี้มีข้อดีกว่าปั้มน้ำมันเชื้อเพลิงแบบกล
              ไก เนื่องจากสามารถจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงไปยังคาร์บูเรเตอร์ได้อย่างทันทีที่ผู้ใช้เปิดสวิทซ์

ปั้มเชื้อเพลิงแบบไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่องยนต์ที่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงด้วยอิเล็กทรอนิคส์
มีใช้อยู่ 2 แบบ

          ปั้มเชื้อเพลิงแบบโรเตอร์ ติดตั้งอยู่ที่ทางเดินของน้ำมันเชื้อเพลิง

          ปั้มน้ำมันเชื้อแบบเทอร์ไบร์ แบบนี้จะติดตั้งอยู่ภายในถังน้ำมันเชื้อเพลิง

          กรองอากาศ ทำหน้าที่กรองฝุ่นละอองที่ปะปนอยู่กับอากาศและยังลดเสียงดังของอากาศทีไหลผ่านเข้าคาร์บู
          เรเตอร์ ช่วยป้องกันเปลวไฟย้อนกลับที่เกิดจากการจุดระเบิดที่ผิดพลาด มีใช้อยู่ 3 แบบ

          1. กรองอากาศแบบแห้ง จะทำด้วยกระดาษบรรจุไว้ในหม้อกรองอากาศ จะกรองอนุภาคของฝุ่นละอองโดย
          จะให้ตกอยู่รอบ ๆ ไส้กรอง ไส้กรองแบบนี้เมื่อเกิดการอุดตันจะสามารถทำการเปลี่ยนใหม่ประมาณ 20,000 กม.
          หรือเป่าทำความสะอาดทุก ๆ 2,500 กม.

          2.กรองอากาศแบบเปียก ไส้กรองจะทำจากเส้นใยโลหะที่สามารถอุ้มซับน้ำมันไว้ได้ ภายในหม้อกรอง
          อากาศด้านล่างจะมีอ่างน้ำมันหล่อลื่น ฝุ่นละอองที่มีขนาดใหญ่จะถูกกักไว้ที่อ่างน้ำมันส่วนฝุ่นละอองที่มี
          อนุภาคขนาดเล็กจะถูกกักไว้ที่ไส้กรองที่ถูกชะโลมไว้ด้วยน้ำมัน

          3. กรองอากาศแบบไซโคลน ไส้กรองทำด้วยกระดาษภายในไส้กรองจะมีครีบทำให้อากาศที่ไหลเข้าเกิดการ
          หมุนวน ฝุ่นละอองที่มีน้ำหนักมากเมื่อถูกแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะตกอยู่ในถังเก็บฝุ่นละอองที่อยู่ด้านล่างของ
          กรองอากาศ ส่วนฝุ่นผงที่อนุภาคที่เล็กจะถูกกรองด้วยไส้กรองอากาศ ทำให้ไส้กรองไม่เกิดการอุดตัน ช่วยลด
          การบำรุงรักษา

          ไอดี คืออัตราส่วนผสมระหว่าน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศมีสถานะเป็นก๊าซ

          คาร์บูเรเตอร์ มีหน้าที่จัดสรรน้ำมันเชื้อเพลิงให้ผสมกับอากาศเปล่า ๆ เพื่อเป็นไอดีประจุเข้าสู่กระบอกสูบให้ถูก
          ต้องเหมาะสมกับสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ อัตราส่วนผสมของไอดีอาจแตกต่างกันไปบ้าง ถ้าต้องการ
          กำลังสูงสุดก็อาจจะไม่ค่อยประหยัด หรือถ้าต้องการประหยัดก็ต้องยอมเสียกำลัง

          อากาศ ประกอบด้วยก๊าซหลายชนิดแต่ก๊าซที่จำเป็นต่อการเผาไหม้คือก๊าซออกซิเจน ออกซิเจนจะทำหน้าที่
          ช่วยเผาไหม้โดยมีไนโตรเจนคอยควบคุมไม่ให้การเผาไหม้รุนแรงและรวดเร็วเกินไป เพราะการเผาไหม้นี้เป็น
          การเผาไหม้ในกระบอกสูบ อากาศ ปรกติจะประกอบด้วย ไนโตรเจน 78 %, ออกซิเจน 21 %, อาร์กอน
          0.096 %, คาร์บอนไดออกไซด์ 0.03 %

          อัตรส่วนผสมไอดี

รอบการทำงาน	เดินเบา	ปานกลาง	รอบสูง	เร่งรอบ
ผลของอัตราส่วนผสมไอดี	8-12 ต่อ 1	15-17 ต่อ 1	12.5-13 ต่อ 1	11-12 ต่อ 1

          อัตราส่วนของไอดี ที่เหมาะสม และทำให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ที่สุด สะอาดหมดจดและได้ก๊าซไอเสียที่สะอาด
          ไร้มลภาวะที่สุดคือ อัตราส่วนผสมโดยมวลของอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิงประมาณ 14.7-15.2 ต่อ 1 การเผาไหม้จะ
          สมบูรณ์ที่สุดไอเสียที่ออกมาแทบจะไม่มีก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์และสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเจือปนอยู่ แต่
          จะได้สมรรถนะของเครื่องยนต์ประมาณ 90-95 % เท่านั้น

          อัตราส่วนผสมของไอดีสภาวะต่าง ๆ

          การสตาร์ทเครื่องยนต์ ส่วนผสมหนากว่าปกติแต่จะแปรผันตามอุณหภูมิของอากาศในขณะเวลานั้น ๆ ด้วย อัตรา
          ส่วนผสมจะอยู่ในระดับ 4-8 ต่อ 1 (โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน) อากาศยิ่งเย็นเครื่องก็ยิ่งต้องการไอดีที่หนากว่า
          ปกติ

          การทำงานของเครื่องยนต์ในรอบเดินเบา เครื่องยนต์เดินเบาที่ประมาณ 600-700 รอบต่อนาที อัตราส่วน
          ของไอดีที่เหมาะสมต่อการทำงานในรอบเดินเบา จะอยู่ในระดับ 8-12 ต่อ 1 (โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน)
          หนากว่าปกติในขณะที่เครื่องยนต์เดินเบาก๊าซไอเสียจะมีมลภาวะมากและสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงมากการ
          ทำงานของเครื่องยนต์ที่รอบสูงกว่าเดินเบาจนถึงประมาณ 3,000 รอบต่อนาที อัตราส่วนผสมบางกว่าปกติเล็ก
          น้อย 15-17 ต่อ 1(โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน) ความประหยัดจึงเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงความเร็วรอบนี้ เช่น
          ความเร็วคงที่ 60-90 กม./ชม.

          การทำงานในรอบการทำงานที่เกินกว่า 2,500 รอบต่อนาที จนถึงรอบสูงสุดมักจะต้องการกำลังจากเครื่อง
          ยนต์เต็มที่ อัตราส่วนผสมไอดีในช่วงความเร็วรอบนี้จะใช้ประมาณ 12.5-13 ต่อ 1(โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน)
          หนากว่าปกติไม่ประหยัดแต่ได้สมรรถนะเต็มที่

          การทำงานของเครื่องยนต์เมื่อต้องการเพิ่มความเร็วอย่างกระทันหัน เช่นการแซงหรือลบหลีก อัตรา
          ส่วนผสมไอดีที่เหมาะสมประมาณ 11-12 ต่อ 1 (โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน) หนากว่าปกติโดยจะมีระบบปั้มเร่ง

          เครื่องยนต์จะมีสมรรถนะสูงสุดก็ต่อเมื่อได้รับอัตราส่วนผสมไอดีเหมาะสมกับสภาวะ

          ระบบคาร์บูเรเตอร์ จะต้องทำงานผสมไอดีด้วยระบบกลไกที่มีส่วนประกอบน้อยชิ้นและทำงานด้วยระบบกล
          ไกที่ไม่สลับซับซ้อน

          ระบบหัวฉีดอิเล็กทรอนิคส์ ถูกพัฒนาขึ้นมาแทนที่ระบบคาร์บูเรเตอร์ ระบบการทำงานที่มีการจับสัญญาน
          และประมวลผลที่สลับซับซ้อนจะทำให้การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นไปอย่างเหมาะสม

          ระบบคาร์บูเรเตอร์แม้จะมีความผิดพลาดมากในการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง แต่มีความละเอียดน้อยและมิได้มี
          ระบบสลับซับซ้อนอะไรมากจึงมีสมรรถนะด้อยกว่าระบบหัวฉีดในด้านความประหยัดเชื้อเพลิง

          หลักการทำงานพื้นฐานของคาร์บูเรเตอร์ เมื่อเครื่องยนต์ทำงานลูกสูบจะดูดส่วนผสมของไอดีผ่านคาร์บู
          เรเตอร์เข้าสู่ห้องเผาไหม้สุญญากาศภายในห้องเผาไหม้จะมีมากทำให้เกิดแรงดันที่แตกต่างกันระหว่างแรงดัน
          ภายในกระบอกสูบและแรงดันภายนอกกระบอกสูบ ผลที่แตกต่างกันนี้ทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงภายในห้องลูกลอย
          ถูกดูดผ่านหัวฉีด(นมหนู)และเมื่อได้รับแรงดันของอากาศจากภายนอกผ่านกระทบให้แตกเป็นฝอยกระจาย

          สาเหตุที่อากาศไหลผ่านเข้าคาร์บูเรเตอร์ได้อย่างรวดเร็วได้นั้นเนื่องมาจากการออกแบบให้ท่ออากาศภายใน
          คาร์บูเรเตอร์มีลักษณะเป็นคอคอด(venturi) เพื่อทำให้เกิดสุญญากาศขึ้นที่ปลายท่อหัวฉีด(นมหนู)

          คอคอด(venturi) ที่ใช้กับคาร์บูเรเตอร์ แบ่งตามลักษณะการใช้งานเป็น 2 แบบ

          1. คาร์บูเรเตอร์แบบคอคอดคงที่ ขนาดความโตของคอคอดที่อากาศไหลผ่านจะคงที่สุญญากาศและ
          ปริมาณน้ำมันที่ฉีดเข้าภายในกระบอกสูบจะเปลี่ยนแปลงไปมากหรือน้อยขิ้นอยู่กับการเปิดปิดของลิ้นเร่ง

          แบบท่อเดี่ยว

          แบบท่อคู่
                แบบดูดลง

แบบดูดข้าง

          2. คาร์บูเรเตอร์แบบคอคอดเปลี่ยนแปลงได้ การเปิดของคอคอดจะเเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพความเร็ว
          รอบของเครื่องยนต์

แบบดูดข้าง(แบบเอสยู)

แบบดูดลง(แบบวี)

          การทำงานของคาร์บูเรเตอร์คอคอดแบบคงที่

          วงจรลูกลอย (floating circuit) ทำหน้าที่รักษาระดับน้ำมันเชื้อเพลิงในห้องลูกลอยให้อยู่คงที่ในขณะที่
          เครื่องยนต์ทำงานถ้าระดับสูงเกินไปน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกป้อนเข้าหัวฉีดมากเกินไปทำให้ส่วนผสมหนาเกิน
          ไป แต่ถ้าระดับต่ำเกินไปน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าน้อยเกินไปส่วนผสมจะบาง ประกอบด้วย ลูกลอย ห้องลูกลอย
          และเข็มลูกลอย ระดับน้ำมันเชื้อเพลิงในห้องลูกลอยจะถูกควบคุมด้วยลูกลอย(ดังรูป)

          เพื่อเป็นการป้องกันระดับน้ำมันเชื้อเพลิงภายในห้องลูกลอยมากเกินไป ระดับน้ำมันเชื้อเพลิงจะต้องต่ำกว่าหัว
          ฉีดหลัก(นมหนูหลัก) ประมาณ 2-5 มม.(ดังรูป)

          วงจรเดินเบาและความเร็วต่ำ (idle and low speed circuit)

          วงจรเดินเบา เมื่อวาล์วปีกผีเสื้อปิดหรือเปิดเพียงเล็กน้อยเท่านั้นอากาศจำนวนน้อยมากไหลผ่านคาร์บูเรเตอร์
          สุญญากาศที่คอคอดเกิดขึ้นน้อยมากจนไม่มีน้ำมันเชื้อเพลิงออกมาจากหัวฉีดหลัก

          วงจรเดินเบาทำงานด้วยสุญญากาศจากท่อร่วมไอดีทำหน้าที่ป้อนส่วนผสมในขณะที่เครื่องยนต์เดินเบา ประกอบ
          ด้วย ช่องทางเดินของน้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศ ช่องทางเดินของอากาศเรียกว่ารูอากาศ(ari bleed) อากาศส่วน
          นี้จะทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงแตกเป็นฝอยไหลผ่านช่องเดินเบาตรงปลายแหลมของหมุดเกลียวปรับส่วนผสมเดินเบา
          ซึ่งอยู่ใต้ปีกผีเสื้อ(ดังรูป)

         วงจรความเร็วต่ำ เมื่อวาล์ปีกผีเสื้อเปิดเพียงเล็กน้อยการเกิดสุญญากาศที่คอคอดยังน้อยอยู่น้ำมันเชื้อเพลิง
         ยังไม่จ่ายออกทางหัวฉีดหลักแต่อากาศก็ผ่านทางลิ้นเร่งซึ่งทำให้ต้องการน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น วงจรเดินเบา
         ไม่สามารถจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงได้เพียงพอ จึงต้องมีช่องให้น้ำมันเชื้อเพลิงออกเพิ่มขึ้นคือช่องความเร็วต่ำอยู่
         สูงกว่าขอบลิ้นเร่งเมิอเปิดเล็กน้อย(ดังรูป)

          ส่วนผสมไอดีขณะเครื่องยนต์เดินเบาหรือความเร็วต่ำจะหนาประมาณ 8-12 ต่อ 1 การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ก็
          เกิดขึ้นได้ง่ายและมีผลต่อมลภาวะ สามารถปรับความหนาของส่วนผสมได้โดยการปรับที่ลิ้นเร่งหรือปรับที่
          สกรูปรับอัตราส่วนผสมเดินเบา

          วงจรความเร็วสูง (high speed circuit)

          รอบปานกลาง อัตราส่วนผสมไอดีประมาณ 16-18 ต่อ 1 เมื่อวาล์วปีกผีเสื้อค่อย ๆ เปิดกว้างขึ้นสุญญากาศ
          ใต้ลิ้นเร่งค่อย ๆ ลดลงในขณะเดียวกันสุญญากาศตามบริเวณคอคอดก็ค่อย ๆ สูงขึ้นส่วนผสมที่ช่องเดินเบา
          จะลดน้อยลงตามลำดับแต่ที่หัวฉีดหลักจะเริ่มฉีดน้ำมันและฉีดมากขึ้นตามลำดับในที่สุดช่องเดินเบาจะหยุด
          ฉีดน้ำมัน ในขณะนี้เครื่องยนต์จะเดินที่ความเร็วหนึ่งที่ที่ลิ้นเร่งเปิดครึ่ง ๆ กลาง(ดังรูป)

          รอบสูง เครื่องยนต์เดินที่ความเร็วสูงสุดตำแหน่งลิ้นเร่งเปิดกว้างสุดอากาศจะไหลเข้าเต็มที่และน้ำมันก็จะออก
          ได้เต็มที่