ระบบหัวฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์แก๊สโซลีน

Posted on : 07-11-2012 | By : Author | In : การทำงานของเครื่องยนต์

ชนิดของการฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิง

เครื่องยนต์แก๊สโซลีนที่ใช้ระบบหัวรดจะมีช่องวาล์วปีกผีเสื้อ (throttle body) ติดตั้งอยู่บนท่อร่วมไอดี ช่องวาล์วปีกผีเสื้อมีลักษณะคล้ายกับช่องวาล์วปีกผีเสื้อซึ่งอยู่ที่ส่วนล่างของคาร์บูเรเตอร์ ดังแสดงในรูปที่ 13.1

ช่องวาล์วปีกผีเสื้อจะมีวาล์วปีกผีเสื้อจำนวน 1 อันหรือ 2 อัน เช่นเดียวกับในคาร์บูเรเตอร์ ตำแหน่งของวาล์วปีกผีเสื้อสำหรับควบคุมปริมาณอากาศที่ไหลผ่านท่อร่วมไอดี วาล์วปีกผีเสื้อจะขยับเคลื่อนที่เมื่อผู้ขับขี่กดแป้นคันเร่ง เพื่อยอมให้อากาศไหลผ่านไปได้มากหรือน้อย ในขณะเดียวกัน ระบบฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิงจะป้อนนํ้ามันเชื้อเพลิงด้วยปริมาณที่เหมาะสม เพื่อผสมกับอากาศและได้ส่วนผสมที่เหมาะสมกับการเผาไหม้

ในเครื่องยนต์แก๊สโซลีนระบบหัวฉีด นํ้ามันเชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าไปในอากาศโดยวาล์วหัวฉีด ซึ่งทำงานโดยการควบคุมของโซลีนอยด์ การฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิงอาจแยกเป็น 2 แบบใหญ่ ๆ ดังนี้ การฉีดเข้าช่องไอดี (port injection) และการฉีดเข้าช่องวาล์วปีกผีเสื้อ (throttle-body injection หรือ TBI) การฉีดเข้าช่องไอดีอาจเรียกว่า การฉีดหลายจุด (multipoint injection) น้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกฉีดที่ตำแหน่งต่าง ๆ หรือจุดต่าง ๆ การฉีดเข้าช่องวาล์วปีกผีเสื้ออาจเรียกว่า การฉีดจุดเดียว (single-point injection) คือ นํ้ามันเชื้อเพลิงจะฉีดที่จุดเดียวบนช่องวาล์วปีกผีเสื้อ การฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิงจะเกิดขึ้นตรงบริเวณก่อนที่อากาศจะไหลผ่านวาล์วปีกผีเสื้อเข้าสู่ท่อร่วมไอดี

รูปที่ 13.2 แสดงการฉีดเข้าช่องไอดี โดยจะมีวาล์วหัวฉีดที่ช่องไอดีแต่ละอัน วาล์วหัวฉีดจะฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิงเข้าช่องไอดีตรงบริเวณก่อนเข้าวาล์วไอดีด้วยเวลาที่สอดคล้องกันกับการทำงานของแต่ละกระบอกสูบ (ดูรูปที่ 13.3) เมื่อวาล์วไอดีเปิด ไอดีจะไหลเข้ากระบอกสูบ การฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิงจะเกิดขึ้นตามลำดับเช่นเดียวกับลำดับการจุดระเบิด อย่างไรก็ตามบางระบบ อาจแบ่งการฉีดออกเป็นกลุ่ม ๆ สำหรับการฉีดเข้าช่องวาล์วปีกผีเสื้อนั้นแสดงตามรูปที่ 13.4 วาล์ว หัวฉีดจะฉีดนํ้ามันเข้าสู่อากาศก่อนที่จะไหลผ่านวาล์วปีกผีเสื้อเข้าท่อร่วมไอดีและเข้ากระบอกสูบ

การฉีดเป็นจังหวะและการฉีดต่อเนื่อง

ระบบหัวฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิงอาจแยกออกตามลักษณะการฉีด ซึ่งได้แก่ การฉีดเป็นจังหวะ (timed injection) วาล์วหัวฉีดจะเปิดและปิดตามสัญญาณจากชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนการฉีดอีกแบบหนึ่ง ได้แก่ การฉีดต่อเนื่อง (continuous injection) การฉีดเข้าช่องไอดีและ การฉีดเข้าช่องวาล์วปีกผีเสื้ออาจเป็นแบบใดแบบหนึ่งก็ได้คือ อาจฉีดเป็นจังหวะหรือฉีดต่อเนื่องปริมาณนํ้ามันเชื้อเพลิงที่ฉีดนั้นขึ้นอยู่กับอัตราเร็วของเครื่องยนต์และกำลังที่ต้องการ ซึ่งขึ้นอยู่กับการเหยียบคันเร่งของผู้ขับขี่เพื่อเปิดวาล์วปีกผีเสื้อ

ข้อดีของการฉีดเข้าช่องไอดี

ไม่ว่าจะเป็นการฉีดต่อเนื่องหรือการฉีดเป็นจังหวะ การฉีดเข้าช่องไอดีจะช่วยลดปัญหาการกระจายของไอดีในท่อร่วมไอดี ปัญหาที่สำคัญอย่างหนึ่งในเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์คือ ปัญหาส่วนผสมของไอดีในแต่ละกระบอกสูบไม่เท่ากัน กระบอกสูบที่อยู่ปลายท่อร่วมไอดีมักจะได้รับ ส่วนผสมที่ค่อนข้างหนา ดังแสดงในรูปที่ 13.5 กระบอกสูบที่อยู่ใกล้คาร์บูเรเตอร์จะได้รับส่วนผสมที่บางกว่ากระบอกสูบที่อยู่ปลายท่อร่วมไอดี ทั้งนี้เพราะว่าหยดนํ้ามันมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปสู่ปลายท่อร่วมไอดี

การฉีดเข้าช่องไอดีแก้ปัญหานี้ได้ เพราะว่านํ้ามันเชื้อเพลิงถูกฉีดเข้าช่องวาล์วไอดีแต่ละอันโดยตรง ทำให้กระบอกสูบแต่ละอันได้รับส่วนผสมเท่า ๆ กัน

ข้อดีอีกอย่างหนึ่งของการฉีดเข้าช่องไอดีคือ ท่อร่วมไอดีสามารถได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการไหลของอากาศเพียงอย่างเดียว เพราะว่าไม่มีนํ้ามันเชื้อเพลิงไหลผ่าน นอกจากนี้เราสามารถตัดคาร์บูเรเตอร์ออกไปจากระบบได้ ดังนั้นจึงมีเฉพาะช่องวาล์วปีกผีเสื้อเท่านั้น ทำให้ความสูงของเครื่องยนต์ลดลงได้มาก และมีผลต่อไปเกี่ยวกับการออกแบบ รูปทรงของรถยนต์คือ สามารถลดความสูงของรถยนต์ลงได้

ระบบหัวฉีดนํ้ามันเชื้อเพลิง ไม่จำเป็นต้องมีระบบการอุ่นไอดีหรืออุ่นอากาศ สภาพการทำงานต่าง ๆ จะมีอัตราส่วนผสมที่เหมาะสมตลอดเวลา การตอบสนองต่อการเร่งเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว เพราะว่านํ้ามันเชื้อเพลิงถูกฉีดออกมาภายใต้ความดันตลอดเวลาโดยใช้ความดัน จากปั๊มไฟฟ้า จึงแตกต่างกับเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ที่อาศัยความแตกต่างของความดันอากาศ เป็นแรงดันให้นํ้ามันเชื้อเพลิงไหลออกมามากหรือน้อย

ข้อดีของระบบ TBI

ระบบ TBI หรือระบบการฉีดเข้าช่องวาล์วปีกผีเสื้อ มีข้อดีบางประการเช่นเดียวกับการฉีดเข้าช่องไอดี ระบบ TBI ให้อัตราส่วนผสมของอากาศกับนํ้ามันเชื้อเพลิงได้แน่นอนกว่า การใช้คาร์บูเรเตอร์ และสามารถลดความสูงของเครื่องยนต์ลงได้ การตอบสนองต่อการเร่งเป็นไปอย่างรวดเร็ว เพราะว่านํ้ามันเชื้อเพลิงถูกฉีดออกมาภายใต้ความดัน อย่างไรก็ตามในระบบ TBI กระบอกสูบแต่ละอันอาจได้รับอัตราส่วนผสมไม่เท่ากัน กระบอกสูบที่อยู่ปลายท่อไอดีมีแนวโน้มที่จะได้รับส่วนผสมหนากว่ากระบอกสูบช่วงกลาง สำหรับเครื่องยนต์ 4 สูบนั้นปัญหาจะเกิดขึ้นน้อยมาก

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.