กระปุกเกียร์อัตโนมัติ (ต่อ)

กราฟประสิทธิภาพของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      ลักษณะของกราฟที่แสดงประสิทธิภาพของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ ดูได้จากรูปด้านบน ซึ่งในกราฟจะมี อัตราส่วนแรงบิด, ประสิทธิภาพ และตัวประกอบกำลังด้านขาเข้า นั่นคือ อัตราส่วนของความเร็วต่อรากที่สองของแรงบิดด้านขาเข้า ซึ่งนำมาใช้ในการพล็อตกราฟในรูปของอัตราส่วนความเร็ว

      อัตราส่วนแรงบิดมีค่าสูงสุด ที่สภาวะเครื่องยนต์มีอาการ ถ่วง (Stall) ขณะที่ซึ่งความเร็วด้านขาออกยังเป็นศูนย์ อัตราส่วนแรงบิดลดลงเมื่ออัตราความเร็วรอบเพิ่มขึ้น (อัตราทดเกียร์ลดลง) และแปลงออกมาในท้ายที่สุดกระทำตามความสัมพันธ์กับระบบไฮดรอลิกส์ในกระปุกเกียร์ ด้วยอัตราส่วนของแรงบิด มีค่าเป็น1.0

รูปปั๊มอิมเพลเลอร์ สเตเตอร์ และเทอร์ไบน์ในทอร์ค คอนเวอร์เตอร์

      ที่จุดนี้ ความแตกต่างเพียงเล็กน้อยระหว่างความเร็วด้านขาเข้า และขาออกยังคงมีอยู่ เพราะว่ามันเกิดการลื่นไถลระหว่างปั๊มอิมเพลเลอร์ และเทอร์ไบน์ ประสิทธิภาพของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์เป็นศูนย์ที่เครื่องยนต์อยู่ในสภาวะถ่วง และจะเพิ่มขึ้นเมื่ออัตราส่วนของความเร็วรอบเพิ่มขึ้น (อัตราทดเกียร์ลดลง) มันจะไปสู่ค่าสูงสุดเมื่อ ของไหลไหลสัมพันธ์กัน (อัตราส่วนแรงบิดมีค่าเท่ากับ 1.0)

      เพื่อการคำนวณจากสภาพการทำงานจริงของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ จุดการทำงานของเครื่องยนต์จะมีความเฉพาะ เพราะว่าการขับเคลื่อนของเครื่องยนต์ด้วยทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ เป็นไปตามลักษณะสภาพการทำงานของเครื่องยนต์

เมื่อต้องการพิจารณาผลการทำงานของเครื่องยนต์ และคอนเวอร์เตอร์ จะต้องหา ปัจจัยความสามารถของเครื่องยนต์ (Engine capacity factor: K_e) ซึ่งสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้

รูปสมการ 2.42

กำหนดให้   n_e = ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ (rpm)

                 T_e = แรงบิดของเครื่องยนต์ (Nm)

การเปลี่ยนแปลงของปัจจัยความสามารถ กับความเร็วของเครื่องยนต์แต่ละชนิดดังแสดงให้เห็นในรูปด้านล่าง

รูปความสามารถของเครื่องยนต์

เพื่อให้เกิดการจับคู่ที่เหมาะสม เครื่องยนต์ และทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ ควรจะมีปัจจัยความสามารถอยู่ในช่วงที่คล้ายกัน

เพลาของเครื่องยนต์จะต่อไปที่เพลาขาเข้าของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ ดังที่กล่าวไว้แล้วต้น นั่นก็คือ 

K_e= K_c                           (2.43)

                ขั้นตอนการจับคู่ เริ่มต้นด้วยการระบุความเร็วรอบของเครื่องยนต์ กับแรงบิดของเครื่องยนต์ เพื่อให้รู้ถึงจุดการทำงานของเครื่องยนต์ หนึ่งในนั้นสามารถคำนวณหาปัจจัยความสามารถของเครื่องยนต์ได้ คือ K_e ดูที่รูปด้านล่าง

กราฟแรงฉุดลาก กับความเร็วของรถยนต์ที่ใช้เกียร์อัตโนมัติ

      นั่นคือ K_e= K_c ปัจจัยความสามารถทางด้านขาเข้าของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ ที่ทำงานสอดคล้องกับการทำงานที่จุดเฉพาะของเครื่องยนต์ ซึ่งได้ทราบกันแล้ว

รูปความสามารถของเครื่องยนต์ (รูปเดียวกันกับด้านบน)

      กราฟที่แสดงในรูปด้านบน เป็นค่าเฉพาะ สำหรับปัจจัยความสามารถทางขาเข้าของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ K_tc อัตราส่วนความเร็วรอบการแปลง C_sr และอัตราส่วนแรงบิด C_tr

      โดยสามารถคำนวณได้จาก กราฟประสิทธิภาพของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ แรงบิดด้านขาออก และความเร็วด้านขาเข้าของคอนเวอร์เตอร์ จะเขียนเป็นสมการได้ดังนี้

T_tc = T_eC_tr                      (2.44)

และ

n_tc = n_e C_sr¢                      (2.45)

กำหนดให้   T_tc = แรงบิดด้านขาออก (Nm)

                n_tc = รอบด้านขาออกของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ (rpm)

เมื่อ ทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ มีช่วงอัตราแรงบิดที่จำกัด (มักจะน้อยกว่า 2) กระปุกเกียร์อัตโนมัติก็มีการทำงานหลายความเร็ว ซึ่งเกิดจากการทำงานของระบบเฟืองภายใน

รูประบบฟันเฟืองเกียร์สุริยะของเกียร์อัตโนมัติ

      ในกระปุกเกียร์จะประกอบไปด้วยชุดเฟืองสุริยะ (Planetary gear) และชุดเลื่อนเปลี่ยนเกียร์อัตโนมัติ พร้อมกับมีอัตราส่วนของเฟืองเกียร์

รูปเฟืองสุริยะ

วิดีโอแอนิเมชันการทำงานของเกียร์อัตโนมัติ

แรงฉุดลาก และความเร็วของยานยนต์สามารถคำนวณได้จากสมการด้านล่าง

รูปสมการที่ 2.46 และ 2.47

กราฟแรงฉุดลาก กับความเร็วของรถยนต์ที่ใช้เกียร์อัตโนมัติ (รูปเดียวกันกับด้านบน)

ในรูปด้านบน แสดงให้เห็นถึงแรงฉุดที่มีการเปลี่ยนแปลงด้วยความเร็วในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ที่มีทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ และกระปุกเกียร์ 3 ความเร็วของเกียร์อัตโนมัติ

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ทุก ๆ การเปลี่ยนแปลง

มันก็คือ การเริ่มต้นใหม่

ทุกการเริ่มต้น ย่อมเกิดปัญหา

และทุกปัญหา ก็ย่อมมีทางออก”