ระบบน้ำมันเชื้อเพลิง

Fuel System

ระบบน้ำมันเชื้อเพลิง เป็นระบบที่ทำหน้าที่ลำเลียงน้ำมันเข้าสู่เครื่องยนต์ ประกอบด้วย ถังน้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันเชื้อเพลิง กรองน้ำมันเชื้อเพลิง ปั้มน้ำมันเชื้อเพลิง และคาร์บูเรเตอร์ หรือหัวฉีด

ระบบน้ำมันเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน (gasoline fuel system) เป็นระบบการป้อนน้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์แก๊สโซลีนซึ่งประกอบด้วย ถังน้ำมัน(fuel tank) ปั้มน้ำมัน(fuel pump) และคาร์บูเรเตอร์( carburator) หรือหัวฉีด(injector) ถ้าเป็นระบบหัวฉีด

ระบบน้ำมันเชื้อเพลิงดีเซล (diesel fuel system) เป็นระบบน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลซึ่งประกอบด้วย ถังน้ำมัน ปั้มน้ำมัน กรองน้ำมัน ปั้มหัวฉีด และหัวฉีด

น้ำมันเบนซิน เมื่อผ่านกระบวนการกลั่นจะต้องปรับปรุงให้มีคุณภาพป้องกันการน๊อคด้วยการผ่านกระบวนการแปรรูปน้ำมัน

คุณสมบัติของน้ำมันเบนซิน

สตาร์ทติดง่าย

มีอัตราส่วนผสมที่พอเหมาะ ในน้ำมันเบนซินจะต้องมีสารบางชนิดเพื่อทำให้มีการระเหยตัวยาก เป็นการป้องกันการเกิดเวเปอร์ล็อค(vapor lock)

ไม่เกิดอาการเวเปอร์ล็อค

เร่งเครื่องยนต์ได้เรียบอย่างสม่ำเสมอ

อุ่นเครื่องยนต์ได้อย่างรวดเร็ว

การเกิดเวเปอร์ล็อค เกิดจากการระเหยกลายเป็นไอของน้ำมันเชื้อเพลิงเนื่องจากมีค่าออกเทนต่ำและได้รับความร้อน ไอระเหยที่เกิดขึ้นส่วนมากจะเกิดขึ้นระหว่างถังน้ำมันกับปั้มเชื้อเพลิง จะมีลักษณะเป็นฟองอากาศ ทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงไหลไม่สม่ำเสมอและเครื่องยนต์เดินเบาไม่เรียบ

วิธีแก้ไข

1. ต่อท่อจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงให้ติดตั้งอยู่ห่างจากท่อไอเสียหรือหม้อพักไอเสี

2.ต่อท่อที่ปั้มเชื้อเพลิงเพื่อป้องกันน้ำมันเชื้อเพลิงที่ตกค้างที่ปั้มเกิดการระเหยเป็นไอ

สารตัวเติมในน้ำมันเบนซิน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำมันเบนซิน

1. สารป้องกันการน็อค เป็นสารตะกั่ว(TEL (C2H2)) เพื่อเป็นการเพิ่มค่าการป้องกันการน็อคให้กับเครื่องยนต์

2. สี เพื่อเป็นการแยกประเภทของน้ำมัน ธรรมดา พิเศษ

3. สารป้องกันการรวมตัวของออกซิเจน เพื่อป้องกันยางเหนียวรวมตักับออกซิเจน

4. สารป้องกันการกัดกร่อน เพื่อป้องกันน้ำมันเบนซินละลายโลหะที่ใช้กับระบบน้ำมันเชื้อเพลิง เช่นทองแดง

5. สารหล่อลื่น เป็นการป้องกันยางเหนียวในระบบไอดี

6. สารป้องกันการเกิดเกล็ดน้ำแข็ง เป็นการป้องกันการเกิดเกล็ดน้ำแข็งที่นมหนูหลักในคาร์บูเรเตอร์

7. สารป้องกันการติดไฟเร็วกว่ากำหนด

การเผาไหม้ การเผาไหม้ภายในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาอันสั้น โมเลกุลของน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศ ผสมกันอย่างถูกต้องตามทฤษฎี (14.7 : 1) ประกอบด้วยออกซิเจน 20 % เมื่อเกิดการเผาไหม้จะรวมตัวกันกับออกซิเจนเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

การเผาไหม้สมบูรณ์ เมื่อส่วนผสมของไอดีถูกอัดให้มีอุณหูมิสูงขึ้นในจังหวะอัดหัวเทียนจะจุดประกายไฟในจังหวะจุดระเบิด เชื้อเพลิงจะค่อย ๆ ลุกไหม้แผ่ขยายออกไปอย่างช้า ๆ จนสุดห้องเผาไหม้อีกด้านหนึ่งจึงทำให้เกิดแรงดันเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ผลักดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ลงในจังหวะระเบิด

การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ เป็นสาเหตุทำให้เครื่องยนต์เกิดการน็อคขึ้นที่ผนังกระบอกสูบและห้องลูกสูบเนื่องจากแรงดันที่สูงขึ้นอย่างรวดเร็วภายในห้องเผาไหม้ สาเหตุการน็อคนี้เกิดจากการเผาไหม้ซ้อนกัน แบ่งลักษณะของการเผาไหม้ออกเป็น 2 ลักษณะ

1. ดีโทเนชัน(detonation) เป็นการน็อคที่เกิดจากการที่เครื่องยนต์มีอัตราส่วนการอัดสูง ส่วนผสมของไอดีที่อยู่ตรงข้ามกับหัวเทียนเกิดการลุกไหม้ขึ้นเองอย่างรวดเร็วในขณะหัวเทียนจุดประกายเผาไหม้ไอดีเช่นกันทำให้เกิดคลื่นแรงดันปะทะกันอย่างรุนแรงขึ้นบริเวณหัวลูกสูบ สาเหตุเกิดขึ้นเนื่องจากการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าความต้านทานการน็อคที่ต่ำ

    1. การชิงจุด (pre-ignition) เป็นการน็อคซึ่งเกิดขึ้นหลังจากหัวเทียนจุดประกายไฟหรือเมื่อปิดสวิทซ์จุดระเบิด เนื่องมาจากเกิดจุดร้อนขึ้นภายในห้องเผาไหม้ สาเหตุมาจากการเกิดเขม่าหรือการใช้หัวเทียนที่ร้อนจัดเกินไป ความร้อนจากจุดร้อนแดงนี้ทำให้เชื้อเพลิงเกิดการลุกไหม้ขึ้นในจังหวะอัดก่อนที่หัวเทียนจะเริ่มจุดประกายไฟ

ค่าออกเทน( octane number) เป็นคุณภาพของน้ำมันเบนซินในการต่อต้านการน็อคจากการลุกไหม้ขึ้นเองของน้ำมันเบนซิน ออกเทนที่มีค่าสูง ๆ นั้น ยิ่งค่าสูงเท่าไหร่การเผาไหม้กลับยิ่งช้าลงเท่านั้น

น้ำมันค่าออกเทนต่ำกว่ามาตรฐาน น้ำมันค่าออกเทนต่ำจะมีการเผาไหม้อย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้จากองศาการจุดระเบิดที่กำหนดไว้น้ำมันจะมีการเผาไหม้หมดไปเรียบร้อยแล้วก่อนที่ลูกสูบจะเคลื่อนขึ้นไปจนถึงจุดสูงสุด ทำให้กลายเป็นแรงกระแทกลูกสูบกลับลงมาสวนทางกับการหมุนขึ้นของลูกสูบเกิดเป็นเสียงเคาะที่เรียกว่า เครื่องน็อค ให้ได้ยิน ดังนั้นการแก้ไขถ้าไม่เปลี่ยนน้ำมันให้มีค่าออกเทนสูงขึ้นเพื่อระยะเวลาการเผาไหม้หรือแก้ไขด้วยการปรับตำแหน่งองศาการจุดระเบิดใหม่ได้โดยการตั้งไฟให้อ่อนกว่าปกติ เช่น เครื่องยนต์ Toyota 2E ถ้าใช้น้ำมันค่าออกเทน 90 จะตั้งองศาจุดระเบิด 10 ° ก่อนศูนย์ตายบน แต่พอใช้น้ำมันค่าออกเทน 85 ต้องตั้งองศาจุดระเบิดอ่อนลงเป็น 5 ° ก่อนศูนย์ตายบนการปรับองศาจุดระเบิดโดยการขยับตัวเรือนจานจ่าย ตามอ่อนย้อนแก่ ส่วนรถรุ่นใหม่จะมีตัวน็อคเซ็นเซอร์คอนตรวจจับอาการน็อคของเครื่องยนต์ให้มีการปรับองศาไฟจุดระเบิดอ่อนลงเองโดยอัตโนมัติ

น้ำมันค่าออกเทนสูงกว่ามาตรฐาน จากลักษณะการเผาไหม้ที่ช้าลงของน้ำมันเชื้อเพลิงค่าออกเทนสูงจะทำให้การจุดระเบิดยาวนานขึ้น โดยอาจจะมาสิ้นสุดตอนที่ลูกสูบผ่านจุดศูนย์ตายบนและกำลังเคลื่อนตัวกลับลงมาย่อมมีผลกับการทำงานของเครื่องยนต์ทำให้มีประสิทธิภาพไม่สมบูรณ์เท่าที่ควร เมื่อเราใช้น้ำมันชื้อเพลิงค่าออกเทนสูงขึ้นแม้กำลังเครื่องยนต์จะดีขึ้นแต่ก็ต้องเสียการทำงานที่ราบเรียบการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนสูงเกินเลยไปมาก ๆ จนกระทั่งไม่สามารถตั้งองศาไฟจุดระเบิดช่วยได้แม้จะเป็นจุดระเบิกแบบอิเล็คทรอนิคส์ก็ตาม

น้ำมันเชื้อเพลิงที่ดีคือน้ำมันที่มีค่าออกเทนเหมาะสมกับรูปแบบของเครื่องยนต์ ซึ่งความแตกต่างในความต้องการของน้ำมันเชื้อเพลิงแต่ละชนิดมันขึ้นอยู่กับกำลังอัด รอบเครื่องยนต์ รูปแบบห้องเผาไหม้ ระบบจ่ายเชื้อเพลิง ระบบจุดระเบิด จะใช้เครื่องยนต์ให้เหมาะสมกับระดับค่าออกเทนต้องถามบริษัทผู้ผลิตหรือจากหนังสือคู่มือประกอบ และสังเกตดูปฏิกิริยาของเครื่องยนต์หลังจากเติมน้ำมันเชื้อเพลิงแล้ว ถ้าพบว่าเครื่องยนต์น็อคหรือมีเสียงน็อคยามหักเลี้ยวที่รอบเครื่องยนต์ต่ำ กำลังเครื่องยนต์ตกต่ำกว่าเดิม แสดงว่าใช้น้ำมันมีค่าออกเทนต่ำไป

น้ำมันดีเซล หมายถึงน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลบางคนเรียกว่าน้ำมันโซล่า ในวงการน้ำมันเรียกว่า แก๊สออยล์(Gas oil) น้ำมันดีเซลโดยทั่ว ๆ ไปมีคุณสมบัติดังนี้

ต้านทานการน็อค ตัวควบคุมการน็อคเครื่องยนต์ดีเซลได้แก่ ซีเทนนัมเบอร์(CN) น้ำมันเชื้อเพลิงต้องมีซีเทนนัมเบอร์สูงพอที่จะไม่ทำให้เกิดการน็อค

การติดเครื่อง เครื่องยนต์จะติดง่าย การระเหยกลายเป็นไอของน้ำมันถ้าดีก็จะช่วยให้เครื่องยนต์ติดเครื่องง่ายขึ้น

ควันไอเสียและกลิ่น ไอเสียควรจะไม่มีควันหรือกลิ่น น้ำมันจึงควรมีการระเหยดีเพื่อการเผาไหม้ที่สมบูรณ์

การกัดกร่อนและสึกหรอ ก่อนหรือหลังการเผาไหม้น้ำมันไม่ควรมีสารที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนและสึกหรอ เช่น กำมะถัน

การขนย้ายและเก็บรักษา ต้องสะดวกและปลอดภัย

ชนิดของน้ำมันดีเซล น้ำมันดีเซลของเครื่องยนต์ดีเซลปัจจุบันแบ่งออกเป็น 3 ชนิด

1D ใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลรอบจัด

2D ใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลรอบปานกลาง

4D ใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลรอบช้า

ระบบเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซล

ถังน้ำมันเชื้อเพลิง เป็นที่เก็บน้ำมันเชื้อเพลิง จะมีท่อให้ดูดออกและให้น้ำมันส่วนเกินไหลกลับ

ปั้มส่งน้ำมันเชื้อเพลิง จะติดอยู่กับเสื้อของปั้มฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง ปั้มส่งน้ำมันเชื้อเพลิงจากถังน้ำมันแล้วอัดให้ผ่านหม้อกรองน้ำมันเชื้อเพลิงผ่านไปยังปั้มฉีดเชื้อเพลิง

หม้อกรองน้ำมันเชื้อเพลิง ทำหน้าที่กรองสิ่งสกปรกที่ปนมากับน้ำมันเชื้อเพลิง

ปั้มฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง เป็นอุปกรณ์สำคัญที่สุดในระบบเชื้อเพลิงเป็นตัวฉีดส่งให้น้ำมันออกไปฉีดที่กระบอกสูบเพื่อการเผาไหม้

หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง ทำหน้าที่เป็นตัวทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าห้องเผาไหม้มีการกระจายเป็นฝอยอย่างทั่วถึง

จุดมุ่งหมายของระบบเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน ทำหน้าที่จ่ายส่วนผสมของอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าภายในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์เพื่อให้เกิดการเผาไหม้และกำลังงาน พร้อมทั้งการปรับส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศให้เหมาะสมกับสภาวะของการทำงาน

จุดมุ่งหมายของระบบเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน ทำหน้าที่จ่ายส่วนผสมของอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าภายในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์เพื่อให้เกิดการเผาไหม้และกำลังงาน พร้อมทั้งการปรับส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศให้เหมาะสมกับสภาวะของการทำงาน

การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันเชื้อเพลิงถูกจ่ายให้กับระบบเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์แก๊สโซลีน

    1. จ่ายน้ำมันด้วยแรงโน้มถ่วง
    2. จ่ายน้ำมันด้วยแรงดัน

ส่วนประกอบของระบบเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน

ถังน้ำมันเชื้อเพลิง จะต้องติดตั้งให้อยู่ห่างจากเครื่องยนต์เพื่อป้องกันอุบัติเหตุที่จะทำให้เกิดอัคคีภัย ภายในถังจะถูกเคลือบด้วยสารชนิดพิเศษป้องกันสนิมต้องมีท่อสำหรับเติมน้ำมันติดตั้งอยู่ด้านบนของถัง

ปั้มน้ำมันเชื้อเพลิง ทำหน้าที่ดูดน้ำมันจากถังส่งจ่ายให้กับคาร์บูเรเตอร์ เนื่องจากถังน้ำมันติดตั้งอยู่ในระดับทีต่ำกว่าคาร์บูเรเตอร์ มีใช้กันอยู่ 2 แบบ

    1. ปั้มเชื้อเพลิงแบบกลไก(mechanical pump) จะทำงานโดยอาศัยลูกเบี้ยวที่เพลาลูกเบี้ยวกดกระเดื่องของปั้มให้แผ่นไดอะแฟรมเคลื่อนตัวขึ้นและลง เพื่อดูดน้ำมันผ่านลิ้นกันกลับทั้งสอง

2. ปั้มน้ำมันเชื้อเพลิงแบบไฟฟ้า(electrical pump) ปั้มแบบนี้มีข้อดีกว่าปั้มน้ำมันเชื้อเพลิงแบบกลไก เนื่องจากสามารถจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงไปยังคาร์บูเรเตอร์ได้อย่างทันทีที่ผู้ใช้เปิดสวิทซ์

ปั้มเชื้อเพลิงแบบไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่องยนต์ที่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงด้วยอิเล็กทรอนิคส์ มีใช้อยู่ 2 แบบ

ปั้มเชื้อเพลิงแบบโรเตอร์ ติดตั้งอยู่ที่ทางเดินของน้ำมันเชื้อเพลิง

ปั้มน้ำมันเชื้อแบบเทอร์ไบร์ แบบนี้จะติดตั้งอยู่ภายในถังน้ำมันเชื้อเพลิง

 

กรองอากาศ ทำหน้าที่กรองฝุ่นละอองที่ปะปนอยู่กับอากาศและยังลดเสียงดังของอากาศทีไหลผ่านเข้าคาร์บูเรเตอร์ ช่วยป้องกันเปลวไฟย้อนกลับที่เกิดจากการจุดระเบิดที่ผิดพลาด มีใช้อยู่ 3 แบบ

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

2.กรองอากาศแบบเปียก ไส้กรองจะทำจากเส้นใยโลหะที่สามารถอุ้มซับน้ำมันไว้ได้ ภายในหม้อกรองอากาศด้านล่างจะมีอ่างน้ำมันหล่อลื่น ฝุ่นละอองที่มีขนาดใหญ่จะถูกกักไว้ที่อ่างน้ำมันส่วนฝุ่นละอองที่มีอนุภาคขนาดเล็กจะถูกกักไว้ที่ไส้กรองที่ถูกชะโลมไว้ด้วยน้ำมัน

3. กรองอากาศแบบไซโคลน ไส้กรองทำด้วยกระดาษภายในไส้กรองจะมีครีบทำให้อากาศที่ไหลเข้าเกิดการหมุนวน ฝุ่นละอองที่มีน้ำหนักมากเมื่อถูกแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะตกอยู่ในถังเก็บฝุ่นละอองที่อยู่ด้านล่างของกรองอากาศ ส่วนฝุ่นผงที่อนุภาคที่เล็กจะถูกกรองด้วยไส้กรองอากาศ ทำให้ไส้กรองไม่เกิดการอุดตัน ช่วยลดการบำรุงรักษา

ไอดี คืออัตราส่วนผสมระหว่าน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศมีสถานะเป็นก๊าซ

คาร์บูเรเตอร์ มีหน้าที่จัดสรรน้ำมันเชื้อเพลิงให้ผสมกับอากาศเปล่า ๆ เพื่อเป็นไอดีประจุเข้าสู่กระบอกสูบให้ถูกต้องเหมาะสมกับสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ อัตราส่วนผสมของไอดีอาจแตกต่างกันไปบ้าง ถ้าต้องการกำลังสูงสุดก็อาจจะไม่ค่อยประหยัด หรือถ้าต้องการประหยัดก็ต้องยอมเสียกำลัง

อากาศ ประกอบด้วยก๊าซหลายชนิดแต่ก๊าซที่จำเป็นต่อการเผาไหม้คือก๊าซออกซิเจน ออกซิเจนจะทำหน้าที่ช่วยเผาไหม้โดยมีไนโตรเจนคอยควบคุมไม่ให้การเผาไหม้รุนแรงและรวดเร็วเกินไป เพราะการเผาไหม้นี้เป็นการเผาไหม้ในกระบอกสูบ 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 สะอาดหมดจดและได้ก๊าซไอเสียที่สะอาดไร้มลภาวะที่สุดคือ อัตราส่วนผสมโดยมวลของอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิงประมาณ 14.7-15.2 ต่อ 1 การเผาไหม้จะสมบูรณ์ที่สุดไอเสียที่ออกมาแทบจะไม่มีก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์และสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเจือปนอยู่ แต่จะได้สมรรถนะของเครื่องยนต์ประมาณ 90-95 % เท่านั้น

อัตราส่วนผสมของไอดีสภาวะต่าง ๆ

การสตาร์ทเครื่องยนต์ ส่วนผสมหนากว่าปกติแต่จะแปรผันตามอุณหภูมิของอากาศในขณะเวลานั้น ๆ ด้วย อัตราส่วนผสมจะอยู่ในระดับ 4-8 ต่อ 1 (โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน) อากาศยิ่งเย็นเครื่องก็ยิ่งต้องการไอดีที่หนากว่าปกติ

การทำงานของเครื่องยนต์ในรอบเดินเบา เครื่องยนต์เดินเบาที่ประมาณ 600-700 รอบต่อนาที อัตราส่วนของไอดีที่เหมาะสมต่อการทำงานในรอบเดินเบา จะอยู่ในระดับ 8-12 ต่อ 1 (โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน) หนากว่าปกติในขณะที่เครื่องยนต์เดินเบาก๊าซไอเสียจะมีมลภาวะมากและสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงมากการทำงานของเครื่องยนต์ที่รอบสูงกว่าเดินเบาจนถึงประมาณ 3,000 รอบต่อนาที อัตราส่วนผสมบางกว่าปกติเล็กน้อย 15-17 ต่อ 1(โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน) ความประหยัดจึงเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงความเร็วรอบนี้ เช่นความเร็วคงที่ 60-90 กม./ชม.

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

การทำงานของเครื่องยนต์เมื่อต้องการเพิ่มความเร็วอย่างกระทันหัน เช่นการแซงหรือลบหลีก อัตราส่วนผสมไอดีที่เหมาะสมประมาณ 11-12 ต่อ 1 (โดยมวลของอากาศกับน้ำมัน) หนากว่าปกติโดยจะมีระบบปั้มเร่ง

เครื่องยนต์จะมีสมรรถนะสูงสุดก็ต่อเมื่อได้รับอัตราส่วนผสมไอดีเหมาะสมกับสภาวะ

ระบบคาร์บูเรเตอร์ จะต้องทำงานผสมไอดีด้วยระบบกลไกที่มีส่วนประกอบน้อยชิ้นและทำงานด้วยระบบกลไกที่ไม่สลับซับซ้อน

ระบบหัวฉีดอิเล็กทรอนิคส์ ถูกพัฒนาขึ้นมาแทนที่ระบบคาร์บูเรเตอร์ ระบบการทำงานที่มีการจับสัญญานและประมวลผลที่สลับซับซ้อนจะทำให้การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นไปอย่างเหมาะสม

ระบบคาร์บูเรเตอร์แม้จะมีความผิดพลาดมากในการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง แต่มีความละเอียดน้อยและมิได้มีระบบสลับซับซ้อนอะไรมากจึงมีสมรรถนะด้อยกว่าระบบหัวฉีดในด้านความประหยัดเชื้อเพลิง

หลักการทำงานพื้นฐานของคาร์บูเรเตอร์ เมื่อเครื่องยนต์ทำงานลูกสูบจะดูดส่วนผสมของไอดีผ่านคาร์บูเรเตอร์เข้าสู่ห้องเผาไหม้สุญญากาศภายในห้องเผาไหม้จะมีมากทำให้เกิดแรงดันที่แตกต่างกันระหว่างแรงดันภายในกระบอกสูบและแรงดันภายนอกกระบอกสูบ ผลที่แตกต่างกันนี้ทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงภายในห้องลูกลอยถูกดูดผ่านหัวฉีด(นมหนู)และเมื่อได้รับแรงดันของอากาศจากภายนอกผ่านกระทบให้แตกเป็นฝอยกระจาย

สาเหตุที่อากาศไหลผ่านเข้าคาร์บูเรเตอร์ได้อย่างรวดเร็วได้นั้นเนื่องมาจากการออกแบบให้ท่ออากาศภายในคาร์บูเรเตอร์มีลักษณะเป็นคอคอด(venturi) เพื่อทำให้เกิดสุญญากาศขึ้นที่ปลายท่อหัวฉีด(นมหนู)

คอคอด(venturi) ที่ใช้กับคาร์บูเรเตอร์ แบ่งตามลักษณะการใช้งานเป็น 2 แบบ

1. คาร์บูเรเตอร์แบบคอคอดคงที่ ขนาดความโตของคอคอดที่อากาศไหลผ่านจะคงที่สุญญากาศและปริมาณน้ำมันที่ฉีดเข้าภายในกระบอกสูบจะเปลี่ยนแปลงไปมากหรือน้อยขิ้นอยู่กับการเปิดปิดของลิ้นเร่ง

แบบท่อเดี่ยว

แบบท่อคู่

แบบดูดลง

แบบดูดข้าง

 

2. คาร์บูเรเตอร์แบบคอคอดเปลี่ยนแปลงได้ การเปิดของคอคอดจะเเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพความเร็วรอบของเครื่องยนต์

แบบดูดข้าง(แบบเอสยู)

แบบดูดลง(แบบวี)

 

การทำงานของคาร์บูเรเตอร์คอคอดแบบคงที่

วงจรลูกลอย (floating circuit) ทำหน้าที่รักษาระดับน้ำมันเชื้อเพลิงในห้องลูกลอยให้อยู่คงที่ในขณะที่เครื่องยนต์ทำงานถ้าระดับสูงเกินไปน้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกป้อนเข้าหัวฉีดมากเกินไปทำให้ส่วนผสมหนาเกินไป แต่ถ้าระดับต่ำเกินไปน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าน้อยเกินไปส่วนผสมจะบาง ประกอบด้วย ลูกลอย ห้องลูกลอย และเข็มลูกลอย ระดับน้ำมันเชื้อเพลิงในห้องลูกลอยจะถูกควบคุมด้วยลูกลอย(ดังรูป)

เพื่อเป็นการป้องกันระดับน้ำมันเชื้อเพลิงภายในห้องลูกลอยมากเกินไป ระดับน้ำมันเชื้อเพลิงจะต้องต่ำกว่าหัวฉีดหลัก(นมหนูหลัก) ประมาณ 2-5 มม.(ดังรูป)

 

วงจรเดินเบาและความเร็วต่ำ (idle and low speed circuit)

วงจรเดินเบา เมื่อวาล์วปีกผีเสื้อปิดหรือเปิดเพียงเล็กน้อยเท่านั้นอากาศจำนวนน้อยมากไหลผ่านคาร์บูเรเตอร์ สุญญากาศที่คอคอดเกิดขึ้นน้อยมากจนไม่มีน้ำมันเชื้อเพลิงออกมาจากหัวฉีดหลัก

วงจรเดินเบาทำงานด้วยสุญญากาศจากท่อร่วมไอดีทำหน้าที่ป้อนส่วนผสมในขณะที่เครื่องยนต์เดินเบา ประกอบด้วย ช่องทางเดินของน้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศ ช่องทางเดินของอากาศเรียกว่ารูอากาศ(ari bleed) อากาศส่วนนี้จะทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงแตกเป็นฝอยไหลผ่านช่องเดินเบาตรงปลายแหลมของหมุดเกลียวปรับส่วนผสมเดินเบาซึ่งอยู่ใต้ปีกผีเสื้อ(ดังรูป)

วงจรความเร็วต่ำ เมื่อวาล์ปีกผีเสื้อเปิดเพียงเล็กน้อยการเกิดสุญญากาศที่คอคอดยังน้อยอยู่น้ำมันเชื้อเพลิงยังไม่จ่ายออกทางหัวฉีดหลักแต่อากาศก็ผ่านทางลิ้นเร่งซึ่งทำให้ต้องการน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น วงจรเดินเบาไม่สามารถจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงได้เพียงพอ จึงต้องมีช่องให้น้ำมันเชื้อเพลิงออกเพิ่มขึ้นคือช่องความเร็วต่ำอยู่สูงกว่าขอบลิ้นเร่งเมิอเปิดเล็กน้อย(ดังรูป)

ส่วนผสมไอดีขณะเครื่องยนต์เดินเบาหรือความเร็วต่ำจะหนาประมาณ 8-12 ต่อ 1 การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ก็เกิดขึ้นได้ง่ายและมีผลต่อมลภาวะ สามารถปรับความหนาของส่วนผสมได้โดยการปรับที่ลิ้นเร่งหรือปรับที่สกรูปรับอัตราส่วนผสมเดินเบา

วงจรความเร็วสูง (high speed circuit)

รอบปานกลาง อัตราส่วนผสมไอดีประมาณ 16-18 ต่อ 1 เมื่อวาล์วปีกผีเสื้อค่อย ๆ เปิดกว้างขึ้นสุญญากาศใต้ลิ้นเร่งค่อย ๆ ลดลงในขณะเดียวกันสุญญากาศตามบริเวณคอคอดก็ค่อย ๆ สูงขึ้นส่วนผสมที่ช่องเดินเบาจะลดน้อยลงตามลำดับแต่ที่หัวฉีดหลักจะเริ่มฉีดน้ำมันและฉีดมากขึ้นตามลำดับในที่สุดช่องเดินเบาจะหยุดฉีดน้ำมัน ในขณะนี้เครื่องยนต์จะเดินที่ความเร็วหนึ่งที่ที่ลิ้นเร่งเปิดครึ่ง ๆ กลาง(ดังรูป)

รอบสูง เครื่องยนต์เดินที่ความเร็วสูงสุดตำแหน่งลิ้นเร่งเปิดกว้างสุดอากาศจะไหลเข้าเต็มที่และน้ำมันก็จะออกได้เต็มที่