Make your own free website on Tripod.com
การทำงานของเครื่องยนต์

Computer Bussiness
2005 Rajamangala University of Technology Chanthaburi . All rights Reserved
Welcome all comments, please click here to contact me
JSMoter.com

เครื่องยนต์ 4 จังหวะ

เครื่องยนต์  4   จังหวะ  (4 Cycle Engine)
           เครื่องยนต์แบบนี้มีการทำงานแบ่งออกเป็น4จังหวะคือจังหวะดูดจังหวะอัด จังหวะระเบิด และจังหวะคาย การทำงานทั้ง 4 จังหวะของลูกสูบเท่ากับการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง2รอบ

การทำงานของเครื่องยนต์4จังหวะ มีดังนี้
           1.จังหวะดูด(SuctionStroke) ลูกสูบจะเคลื่อนที่ลงลิ้นไอดีจะเปิดและลิ้นไอเสียจะปิดขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลงจะเกิดสูญญากาศภายในกระบอกสูบทำให้เกิดการดูดเอาอากาศเพียงอย่างเดียวเข้ามาในกระบอกสูบ  เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงจนถึงจุดศูนย์ตายล่าง  ลิ้นไอดีจะปิดเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศหนีออกไป
           2.จังหวะอัด(CompressionStroke)ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นขณะที่ลิ้นไอดีและไอเสียปิดทำให้เกิดการอัดอากาศภายในกระบอกสูบจนกระทั่งลูกสูบเคลื่อนที่ถึงจุดศูนย์ตายบน ปริมาตร ของอากาศจะเหลือประมาณ1/16ของปริมาตรเดิมและอุณหภูมิจะสูงประมาณ550องศาเซลเซียส
           3.จังหวะระเบิด(PowerStroke) เมื่อลูกสูบอยู่ที่ตำแหน่งศูนย์ตายบน อากาศจะถูกอัดเต็มที่และมีความร้อนสูง หัวฉีดก็จะฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบทำให้เกิดการระเบิด และผลักลูกสูบให้เคลื่อนที่ลง
           4.จังหวะคาย(ExhaustStroke) ลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นลิ้นไอดีจะปิดแต่ลิ้นไอเสียจะเปิด ทำให้อากาศเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ถูกขับออก เมื่อสิ้นสุดจังหวะคายแล้วลูกสูบก็จะเคลื่อนที่ลงทำให้เกิดจังหวะดูดต่อไป

โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องยนต 4 จังหวะ
           1. เสื้อสูบกับกระบอกสูบและห้องเพลาข้อเหวี่ยง เป็นชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่เป็นโครงสร้างหลักสำหรับยึดชิ้นส่วนอื่นๆของเครื่องยนต์
           2. กลไกลูกสูบและข้อหมุนเหวี่ยง (Piston & Cranking Mechanism) ประกอบด้วย ลูกสูบ ก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยง และล้อช่วยแรงซึ่งเป็นชิ้นส่วนเคลื่อนที่ของเครื่องยนต์ที่รับความดันจากการเผาไหม้ในห้องสูบแล้วเปลี่ยนเป็นแรงกระทำบนหัวลูกสูบ ไปส่งต่อผ่านก้านสูบไปกระทำที่ก้านหมุนเพลาข้อเหวี่ยงทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนอย่างเรียบจ่ายแรงบิดออกไปใช้งาน
           3. ฝาสูบ เป็นฝาปิดกระบอกสูบทำให้เกิดเป็นห้องเผาไหม้ขึ้นในเครื่องยนต์และทำให้เป็นปริมาตรอัดเกิดขึ้นบนฝาสูบ
           4. กลไกลิ้น (Valve Mechanism) หรือกลไกขับควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์ (Engine Steering Mechanism) ประกอบขึ้นด้วย เพลาลูกเบี้ยว ปลอกกระทุ้งลิ้น ก้านกระทุ้งลิ้น กระเดื่องกดลิ้น สปริงลิ้นและลิ้นส่วนชิ้นส่วนอุปกรณ์เครื่องยนต์อื่นๆเช่น คาร์บูเรเตอร์ ระบบจุดระเบิด ปั๊มน้ำ อัลเตอร์เนเตอร์ มอเตอร์สตาร์ท ปั๊มน้ำมันเครื่อง ฯลฯ เป็นชิ้นส่วนของระบบการทำงานเครื่องยนต์ที่มีแตกต่างกันตามแบบของระบบนั้นๆ

กระบวนการทำงานในแต่ละจังหวะของเครื่องยนต์ 4 จังหวะ
           ในแต่ละกลวัฏเครื่องยนต์ ขั้นตอนตามลำดับตลอดกลวัฏเครื่องยนต์คือการดูด การอัด การใช้งาน และการคายดำเนินไปกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบทั้ง 4 ช่วงชักดังต่อไปนี้
           1.จังหวะดูด(SuctionStroke)การดูดหรือการบรรจุสูบเริ่มจากลิ้นไอดีเปิดก่อนที่ลูกสูบถึงศูนย์ตายบนเล็กน้อยจนกระทั่งลูกสูบเลื่อนลงแล้วผ่านลงศูนย์ตายล่างกระบอกสูบจะได้รับการบรรจุสูบหรือการใส่เชื้อผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศตลอดเวลาระหว่างจังหวะดูดในระหว่างที่ลูกสูบเลื่อนตัวเองไปหลังศูนย์ตายบนทำให้ปริมาตรของกระบอกสูบโตขึ้นและนำไปสู่การลดลงของความดันเป็นความกดดันต่ำจนเหลือประมาณ 0.8-0.9 บาร์ก็จะมีอาการดูดเกิดขึ้นในห้องสูบตามมาด้วยการเปิดของลิ้นไอดี เชื้อผสมของเบนซินและอากาศก็จะไหลเข้ามาในห้องสูบ จากอุณหภูมิทำงาน (Working Temperature) ของเครื่องยนต์ทำให้อุณหภูมิของแก๊สไอดีที่ไหลเข้ามาสูงขึ้นถึง 100 องศาเซลเซียส ตลอดเวลาการดูดของลูกสูบ เชื้อเพลิงผสมของอากาศและเบนซินจะเข้าสู่ห้องสูบเป็นไปอย่างรวดเร็วเนื่องจากการขยายโตขึ้นของปริมาตรในห้องสูบ เมื่อลูกสูบเลื่อนลงมีผลทำให้ห้องสูบมีความกดดันต่ำเกิดความแตกต่างและต่ำกว่าภายนอกห้องสูบขึ้นมาก หมายถึงว่าด้วยขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของลิ้นไอดีที่โตเท่าที่จะทำได้ยอมให้ไอดีไหลผ่านเข้าไปในห้องสูบ ลิ้นไอดีเปิดก่อนศูนย์ตายบนถึงประมาณ 40 องศาเพลาข้อเหวี่ยง แต่อย่างไรก็ไม่สามารถ ทำให้การบรรจุสูบของไอดีเข้าไปทดแทนความดันที่ต่ำลงเป็นไปได้อย่างเต็มที่ 100% และจากการที่กระแสไหลของไอดียังมีพลังอยู่มากด้วยความเฉื่อยของมันในช่วงสั้นๆ หลังศูนย์ตายล่าง เพื่อต้องการให้มีการบรรจุสูบยาวนานขึ้นจึงยอมให้ลิ้นไอดีเปิดให้ไอดีไหลเข้าห้องสูบอีกต่อไป จนถึงหลังศูนย์ตายล่างประมาณ 70 องศาเพลาข้อเหวี่ยงแล้วลิ้นไอดีจึงปิด การบรรจุไอดีเข้าห้องสูบจึงจะสิ้นสุดลง
           2.จังหวะอัด (Compression Stroke)การอัดเชื้อผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศเกิดขึ้นขณะลูกสูบแล่นขึ้นสู่ศูนย์ตายบนเมื่อลิ้นไอดีปิดแล้วทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นแต่การอัดนั้นยังไม่ทำให้อุณหภูมิสูงพอที่จะทำให้เชื้อเพลิงเกิดจุดติดไฟตัวเองหรือเชิงจุด (Self Ignition) ขึ้นได้ จากอุณหภูมิอัด (Compression Temperature) ที่สูงขึ้นทำให้เชื้อเพลิงกลายเป็นไอระเหย (Vapour) ดีขึ้นกว่าเดิมและเกิดการคลุกเคล้ากับอากาศได้ดีขึ้นด้วยกลายเป็นเชื้อระเบิด (Vapoured Mixture) ในจังหวะอัดลูกสูบเลื่อนตัวเองจากศูนย์ตายล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบน ลิ้นไอดียังเปิดอยู่จนกว่าถึงหลังศูนย์ตายบน 70 องศาเพลาข้อเหวี่ยง ในช่วงนี้ปริมาตรกระบอกสูบจะเล็กลง ความดันและอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น การวัดขนาดของการอัดที่ศูนย์ตายบนวัดเป็น สัดส่วนความอัด (Copression Ratio) การเลือกใช้อัตราการอัดในเครื่องยนต์ออโตเมื่อลูกสูบอัดสุดหรือปลายจังหวะอัดจะต้องไม่เกิดการชิงจุด (Preignition) ของเชื้อผสมของอากาศและเบนซินในห้องสูบขึ้นได้อันหมายถึงว่าถ้าเกิดการชิงจุดจะทำให้เครื่องยนต์เกิดอาการน็อกขึ้น จากการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงที่ต้านการน็อก (Anti Knock) และการออกแบบลักษณะห้องเผาไหม้ที่เหมาะสมจึงทำให้เครื่องยนต์นี้มีอัตราการอัดสูงขึ้นได้ถึงประมาณ 8 : 1-11 : 1 และอุณหภูมิอัดสูงสุดถึงประมาณ 350 – 450 องศาเซลเซียส อันเป็นอุณหภูมิอัดเฉลี่ยที่มีค่าเป็นกลาง ๆ ส่วนอุณหภูมิที่เป็นจริงซึ่งสูงกว่านี้จะถูกหล่อเย็นหรือระบายออกไปทางผนังกระบอกสูบส่วนหนึ่งและทางชิ้นส่วนหล่อเย็นอื่น ๆ อีกเช่น หัวสูบลิ้นไอเสียเป็นส่วนใหญ่
           อัตราอัดของเครื่องยนต์เป็นผลให้เกิดความดันอัดหรือกำลังอัด (Compression Pressure) ขึ้นประมาณ 10 – 16 บาร์ ผลเสียของการอัดสูง ๆ ติดตามมาคือความดันในจังหวะงานสูงแล้วสิ่งที่ติดตามมาคือ ชิ้นส่วนเครื่องยนต์รับภาระมากเกินไป (Over Load) การจุดติดไฟของเชื้อระเบิดยังอยู่ในช่วงของการที่ลูกสูบแล่นจากศูนย์ตายล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบนในเวลาอันสั้นก่อนศูนย์ตายบน ความดันที่ขึ้นสูงมากขึ้นจึงไม่เกิดขึ้นเพียงปริมาตรที่ค่อนข้างเล็กลงเท่านั้น แต่ยังเพิ่มขึ้นมาจากการเผาไหม้ที่รวดเร็วและรุนแรงที่เรียกว่าการจุดระเบิดอีกด้วย และการเกิดความดันที่เพิ่มขึ้นอย่างมากตามสัดส่วนของกำลังอัดในจังหวะอัดนี้เป็นการเพิ่มความดันในห้องเผาไหม้ที่ค่อย ๆ เกิดขึ้นก่อนลูกสูบถึงศูนย์ตายบนอีกด้วย


Top