3.1.2.3 ประสิทธิภาพทางกล

      กำลังงานทั้งหมดที่สร้างในกระบอกสูบ (กำลังงานบ่งชี้) แล้วถ่ายทอดมาที่เพลาข้อเหวี่ยง แล้วนำไปใช้งาน ส่วนหนึ่งเป็นการใช้เพื่อขับอุปกรณ์เสริมของเครื่องยนต์ นอกจากกำลังงานที่สร้างจากต้นกำลังแล้ว ก็ยังมีกำลังงานที่ต้องเอาชนะแรงเสียดทานภายในเครื่องยนต์อีกด้วย สมการของกำลังงานในเครื่องยนต์ดูได้จากด้านล่าง  

P_ig = P_b + P_f                         (3.4)

กำหนดให้   P_ig = กำลังงานจากต้นกำลัง

                P_b = กำลังงานเบรก (กำลังงานที่เป็นประโยชน์บนเพลาข้อเหวี่ยง)

              P_f = กำลังงานเสียดทาน (Friction power)

มันค่อนข้างยากที่จะกำหนดแรงเสียดทานให้ได้อย่างถูกต้อง ในทางปฏิบัติมีวิธีการหนึ่งที่พบบ่อยโดยการนำไปทดสอบการหมุน หรือขับบนอุปกรณ์การวัดที่เรียกว่า ไดนาโมมิเตอร์ (Dynamometer) มันจะทำการวัดที่จ่ายออกมาจากไดนาโมมิเตอร์

รูปการวัดกำลังงานจากไดนาโมมิเตอร์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปไดนาโมมิเตอร์

      อัตราส่วนของกำลังเบรก (กำลังที่มีประโยชน์บนเพลาข้อเหวี่ยง) เพื่อให้เป็นกำลังงานบ่งชี้ จึงเรียกว่า ประสิทธิภาพทางกล (Mechanical efficiency: h_m) สมการดูได้จากด้านล่าง

h_m = P_b/P_ig= 1– (P_f/P_ig)                       (3.5)

ประสิทธิภาพทางกลของเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับตำแหน่งการเปิดของ ลิ้นปีกผีเสื้อ (Throttled) ซึ่งถูกออกแบบให้การทำงาน ตามความเร็วรอบของเครื่องยนต์

รูปลิ้นปีกผีเสื้อ

ค่าทั่วไปสำหรับเครื่องยนต์ของยานยนต์สมัยใหม่ มีลักษณะเปิดกว้างเท่ากับ 90% ส่วนที่ความเร็วต่ำประมาณ 1800 – 2400 รอบต่อนาที อาจลดลงถึง 75% ที่อัตราความเร็วสูงสุด ซึ่งลิ้นปีกผีเสื้อของเครื่องยนต์เปิด ประสิทธิภาพทางกลลดลงเป็นศูนย์เมื่อมันไม่ได้ทำงาน

      โดยการไม่คิดการสูญเสียของเครื่องยนต์จากงานบ่งชี้ หรือ ความดันประสิทธิผลบ่งชี้เฉลี่ย หนึ่งสิ่งที่สามารถได้รับงานสุทธิ หรือ ความดันประสิทธิผลการเบรกเฉลี่ย

      ความดันประสิทธิผลการเบรกเฉลี่ยสูงสุด ของการออกแบบเครื่องยนต์ที่ดี ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดี และเป็นหลักคงที่สม่ำเสมอตลอดช่วงกว้างของขนาดเครื่องยนต์ ค่าทั่วไปสำหรับบีเอ็มอีพี (bmep) มีดังต่อไปนี้

สำหรับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน (ใช้หัวเทียน) ค่าสูงสุดคือช่วง 850 – 1059 kPa (125 – 150 psi) ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่สร้างแรงบิดสูงสุด ที่อัตรากำลังงานสูงสุด ค่าบีเอ็มอีพีอยู่ที่ต่ำกว่า 10 – 15%

สำหรับเครื่องยนต์แก๊สโซลีนที่ติดตั้งเทอร์โบชาร์จ ค่าบีเอ็มอีพีสูงสุดอยู่ที่ช่วง 1250 – 1700 kPa (180 – 250 psi) ที่อัตรากำลังสูงสุด บีเอ็มอีพีอยู่ในช่วงค่า 900 – 1400 kPa (130 – 200 psi)

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“จงอย่าสวดมนต์ เพื่อขอสิ่งใด นอกจาก "ปัญญา" และ "ความกล้าหาญ" ”