ทำไมเครื่องยนต์ต้องมีไอดีและไอเสีย?

ทำไมเครื่องยนต์ต้องมีไอดีและไอเสีย?

1.บทบาทของระบบไอดี

• ให้ออกซิเจน: แก่นแท้ของการเผาไหม้คือปฏิกิริยาเคมีระหว่างเชื้อเพลิงและออกซิเจน 

ระบบไอดีจะเติมอากาศ (ที่มีออกซิเจน) เข้าไปในกระบอกสูบเพื่อให้แน่ใจว่าเชื้อเพลิงจะถูกเผาไหม้หมด

• เชื้อเพลิงผสม: ในเครื่องยนต์เบนซิน ท่อร่วมไอดีจะผสมอากาศกับเชื้อเพลิงที่กลายเป็นละอองเพื่อสร้างส่วนผสมที่ติดไฟได้ (เครื่องยนต์ดีเซลจะฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบโดยตรง)

• ผลการระบายความร้อน: การไหลเวียนของอากาศเข้าสามารถช่วยระบายความร้อนส่วนประกอบภายในเครื่องยนต์ (เช่น ผนังกระบอกสูบและลูกสูบ)

• เพิ่มประสิทธิภาพการเพิ่มประสิทธิภาพ: เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จหรือซูเปอร์ชาร์จช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้และกำลังด้วยการเพิ่มปริมาตรไอดีอย่างรุนแรง

2. บทบาทของระบบไอเสีย

• ก๊าซไอเสีย: ก๊าซไอเสียหลังการเผาไหม้ (เช่น ซีโอ₂, ไอน้ำ, ไนโตรเจนออกไซด์ เป็นต้น) 

จำเป็นต้องระบายออกทันเวลาเพื่อหลีกเลี่ยงการยึดพื้นที่กระบอกสูบและส่งผลต่อการเผาไหม้ครั้งต่อไป

• ลดแรงดันย้อนกลับ: การออกแบบไอเสียที่ปรับให้เหมาะสมช่วยลดปริมาณไอเสียตกค้างและปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดอากาศ เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของท่อไอเสียจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์

• การปกป้องสิ่งแวดล้อมและลดเสียงรบกวน: ระบบไอเสียประกอบด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา (ลดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย) 

และหม้อพักไอเสีย (ลดเสียงรบกวน) เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมและความต้องการด้านความสะดวกสบาย

• ระบบขับเคลื่อนกังหัน: ในเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ ก๊าซไอเสียจะขับเคลื่อนกังหันให้หมุน ส่งผลให้คอมเพรสเซอร์ด้านไอดีขับเคลื่อนเพื่อเพิ่มแรงดันไอดี

3. การทำงานประสานกันของไอดีและไอเสีย เครื่องยนต์จะแปลงพลังงานให้เสร็จสมบูรณ์ด้วยวงจรสี่จังหวะ (ไอดี แรงอัด กำลัง ไอเสีย) หรือวงจรสองจังหวะ:

1. จังหวะดูด ลูกสูบเคลื่อนที่ลง วาล์วไอดีเปิดขึ้น และสูดอากาศบริสุทธิ์หรือก๊าซผสมเข้าไป

2. จังหวะอัด: วาล์วจะปิดและลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นเพื่ออัดก๊าซผสม

3. จังหวะกำลัง: หัวเทียนจุดระเบิด (หรือจุดระเบิดด้วยแรงอัดของดีเซล) และส่วนผสมจะเผาไหม้และดันลูกสูบลง 

4. จังหวะไอเสีย: วาล์วไอเสียจะเปิดขึ้น และลูกสูบจะเคลื่อนขึ้นเพื่อปล่อยก๊าซไอเสีย หากขาดไอดี การเผาไหม้ก็จะไม่สามารถเริ่มต้นได้ 

หากเกิดการขาดไอเสีย การกักเก็บก๊าซไอเสียจะทำให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างรวดเร็วหรืออาจถึงขั้นดับได้

4. การเปรียบเทียบกรณีพิเศษ

• เครื่องยนต์ 2 จังหวะ: ไอดีและไอเสียซิงโครไนซ์กันผ่านการเคลื่อนที่ของลูกสูบ (ไม่มีวาล์วอิสระ) 

แต่ประสิทธิภาพต่ำและมลพิษสูง ส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์ขนาดเล็ก

• เครื่องยนต์โรตารี: การดูดและระบายเกิดขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของโรเตอร์ แม้ว่าโครงสร้างจะแตกต่างกัน แต่หลักการก็คล้ายคลึงกัน

บทสรุป ระบบไอดีและไอเสียเป็นจุดเชื่อมโยงหลักของการหายใจของเครื่องยนต์: ระบบไอดีทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการเผาไหม้ ส่วนระบบไอเสียทำหน้าที่กำจัดของเสีย 

ทั้งสองทำงานร่วมกันเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องยนต์ทำงานได้อย่างต่อเนื่อง มีประสิทธิภาพ และสะอาด เทคโนโลยีสมัยใหม่ (เช่น ระบบวาล์วแปรผันและเทอร์โบชาร์จเจอร์) เพิ่มประสิทธิภาพให้กับกระบวนการนี้มากยิ่งขึ้น 

การปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานและการปกป้องสิ่งแวดล้อม