เครื่องยนต์เบนซิน
เครื่องยนต์เบนซิน (อังกฤษ: petrol engine) หรือเครื่องยนต์แก๊สโซลีน (อังกฤษ: gasoline engine) ตามภาษาอังกฤษแบบอเมริกันและแคนาดา เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ถูกออกแบบมาให้ใช้น้ำมันเบนซิน (แก๊สโซลีน) เป็นเชื้อเพลิงหลัก แต่ต่อมาก็ถูกปรับแต่งให้รองรับเชื้อเพลิงประเภทอื่น ๆ ได้ เช่น แก๊สปิโตรเลียมเหลว (LPG) หรือเอทานอลผสม (เช่น E10 และ E85 )
เครื่องยนต์เบนซินส่วนใหญ่ใช้การจุดระเบิดด้วยประกายไฟ (spark ignition) ซึ่งแตกต่างจากเครื่องยนต์ดีเซลที่มักใช้การจุดระเบิดด้วยการอัด (compression ignition) อีกข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องยนต์เบนซินกับดีเซลคือ เครื่องยนต์เบนซินจะมีอัตราส่วนการอัด (compression ratio) ที่ต่ำกว่า
ประวัติ
[แก้]เครื่องยนต์เบนซินที่สามารถใช้งานได้จริงเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1876 ในประเทศเยอรมนีโดยนิโคลัส เอากุสท์ อ็อทโท (Nicolaus August Otto) และอ็อยเกิน ลังเงิน (Eugen Langen) ถึงแม้จะมีความพยายามสร้างเครื่องยนต์ลักษณะนี้มาก่อนหน้าโดยเอเตียน เลอนัวร์ (Étienne Lenior) ในปี 1860, ซีคฟรีท มาร์กุส (Siegfried Marcus) ในปี 1864 และจอร์จ เบรย์ตัน (George Brayton) ในปี 1873[1]
ลักษณะ
[แก้]อุณหพลศาสตร์
[แก้]
เครื่องยนต์เบนซินส่วนใหญ่จะอาศัยทำงานของกลจักร (cycle) ใดกลจักรหนึ่ง ดังนี้
- กลจักรอ็อทโท (otto's cycle)
- 4 จังหวะ พบได้ทั่วไปในเครื่องยนต์เบนซิน ประกอบด้วย 4 จังหวะ ได้แก่ ดูด (intake), อัด (compression), ระเบิด (combustion), และ คาย (exhaust)
- 2 จังหวะ เป็นกลจักรที่มีความเรียบง่าย แต่มีข้อเสียคือ สิ้นเปลืองน้ำมันและมีมลพิษมากกว่า
- กลจักรมิลเลอร์ (miller's cycle)
- กลจักรแอตคินสัน (atkinson's cycle)
คำว่า “กลจักร” ในที่นี้ หมายถึงกระบวนการทำงานของเครื่องยนต์ที่ซ้ำ ๆ กันภายในหนึ่งรอบ
เค้าโครง
[แก้]เครื่องยนต์เบนซินแบบลูกสูบ (petrol-powered piston engine) ส่วนมากจะเป็นเครื่องยนต์แบบสูบเรียง (straight engine) หรือ เครื่องยนต์แบบวี (V engine) แต่ก็มีการใช้เครื่องยนต์แบบอื่น ๆ บ้าง เช่น เครื่องยนต์แบบสูบนอน (flat engine) เครื่องยนต์แบบดับเบิลยู (W engine)
สำหรับเครื่องยนต์วันเคล (Wankel engine) การจำแนกประเภทจะขึ้นอยู่กับจำนวนโรเตอร์ที่ใช้งาน
อัตราส่วนการอัด
[แก้]การระบายความร้อน
[แก้]เครื่องยนต์เบนซินมีทั้งแบบระบายความร้อนด้วยอากาศ (air-cooled) และระบายความร้อนด้วยน้ำ (water-cooled)
การจุดระเบิด
[แก้]เครื่องยนต์เบนซินใช้การจุดระเบิดด้วยประกายไฟ (spark ignition) โดยหัวเทียน (spark plug) ซึ่งต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อให้เกิดประกายไฟ แรงดันไฟฟ้าสูงนี้ได้มาจากสองแหล่งจ่ายหลัก ดังนี้
- แม็กนีโต (magneto) ใช้ในเครื่องยนต์รุ่นเก่า อาศัยหลักการแม่เหล็กไฟฟ้าในการผลิตกระแสไฟฟ้าแรงดันสูง
- คอยล์จุดระเบิด (ignition coil) ใช้ในเครื่องยนต์รุ่นใหม่ ทำงานโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่รถยนต์ถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงที่คอยล์จุดระเบิด
จังหวะการจุดระเบิด (ignition timing) ในรถยนต์รุ่นใหม่จะถูกควบคุมโดยชุดควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ หรืออีซียู (ECU - Engine Control Unit) ซึ่งจะคำนวณและควบคุมจังหวะการจุดระเบิดให้เหมาะสม เพื่อประสิทธิภาพในการทำงานของเครื่องยนต์
มอดูลจุดระเบิด (Ignition module) ยังทำหน้าที่เป็น ตัวจำกัดรอบ (rev limiter) ในบางกรณี เพื่อป้องกันการเร่งเครื่องเกินกว่ารอบที่ปลอดภัย (overrevving) ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่าง ๆ ต่อเครื่องยนต์ เช่น วาล์วลอย หรือ ก้านสูบหัก
กำลังและประสิทธิภาพ
[แก้]เครื่องยนต์เบนซินขนาดเล็กและขนาดกลาง (รวมถึงเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงอื่นที่คล้ายกัน) นิยมวัดกำลังเครื่องยนต์เป็นกิโลวัตต์ (kW) หรือ แรงม้า (hp)
ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์เบนซินโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 20–30% ซึ่งถือว่าต่ำกว่าเครื่องยนต์ดีเซลบางรุ่นอยู่เกือบครึ่ง เนื่องจากกระบวนการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ และพลังงานความร้อนส่วนหนึ่งสูญเสียไปในรูปของความร้อน[2]
การใช้งาน
[แก้]เครื่องยนต์เบนซินมีการใช้งานอย่างหลากหลาย ได้แก่ รถยนต์ จักรยานยนต์ อากาศยาน เรือยนต์ และเครื่องยนต์ขนาดเล็ก (เช่น เครื่องตัดหญ้า เลื่อยยนต์ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบพกพา) เครื่องยนต์เบนซินยังใช้เป็น “เครื่องสตาร์ท” (pony engine) ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ชนิดหนึ่งที่ใช้สตาร์ทเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่แบบติดตั้งอยู่กับที่
ดูเพิ่ม
[แก้]อ้างอิง
[แก้]- ↑
Clerk, Dugald (1911). . ใน Chisholm, Hugh (บ.ก.). สารานุกรมบริตานิกา ค.ศ. 1911. Vol. 20 (11 ed.). สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. p. 36.
- ↑ "Toyota Gasoline Engine Achieves Thermal Efficiency Of 38 Percent". Green Car Reports (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2017-10-07.
