3.1.5.2 อัตราส่วนสมดุลเชื้อเพลิง / อากาศ

รูปอัตราส่วนผสมของเชื้อเพลิง / อากาศ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      อัตราส่วนของน้ำนเชื้อเพลิง / อากาศ (อากาศ / เชื้อเพลิง) ที่มีความเหมาะสม เป็นการผสมกันของเชื้อเพลิง กับอากาศ มันจะเป็นปัจจัยที่สำคัญที่จะมีผลกระทบต่อสมรรถนะ, ประสิทธิภาพ และลักษณะการปลดปล่อยก๊าซของเครื่องยนต์ดังแสดงให้เห็นในกราฟด้านล่าง

กราฟผลของอัตราส่วนเชื้อเพลิง / อากาศบน ไอเอ็มอีพี, ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และ isfc

ความดันผลิตผลเฉี่ยมีปริมาณสัมพันธ์เล็กน้อย (ระหว่าง f = 1 และ 1.2) อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงจะลดลง เมื่อมีการผสมที่สมบูรณ์เหนือปริมาณสารสัมพันธ์ (Stoichiometry) (f > 1) เพราะว่ายังมีส่วนหนึ่งของเชื้อเพลิง ที่ยังเหลืออยู่หลังเกิดการเผาไหม้

      เมื่อ f ลดลง ประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงก็จะเพิ่มขึ้น เพราะว่ามันมีออกซิเจนเพียงพอที่อยู่ในกระบอกสูบเพื่อที่จะทำการช่วยเผาไหม้ หรือออกซิไดซ์ (Oxidize) เชื้อเพลิง และพลังงานของเชื้อเพลิง เกือบทั้งหมดจะปล่อยออกมาเป็นพลังงานความร้อน

รูปผลกระทบส่วนหนึ่งของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

      อัตราส่วนผสมเชื้อเพลิง / อากาศ ยังมีผลอย่างมากในเรื่อง การปล่อยก๊าซเรือนกระจก (Effect on emissions) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์ที่ใช้หัวเทียน ดังแสดงในกราฟด้านล่าง

รูปอัตราส่วนผสม กับการปล่อยก๊าซ

กราฟอัตราส่วนเชื้อเพลิง / อากาศที่มีผลต่อการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

อัตราส่วนผสมที่บางมันจะลดการปล่อยก๊าซ ไนโตรเจนออกไซด์, คาร์บอนมอนอกไซด์ และไฮโดรคาร์บอน แต่ก็อาจจะทำให้คุณภาพของการเผาไหม้จะไม่ดี และอาจลามไปถึงการจุดระเบิดไม่ติดก็เป็นได้

กราฟอัตราส่วนเชื้อเพลิง / อากาศที่มีผลต่อการปล่อยก๊าซเรือนกระจก (ซ้ำ)

                เมื่ออัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศต่ำกว่าในบางจุด (0.85 ในกราฟด้านบน) จะมีความเสี่ยงต่อการเกิดการปล่อยไฮโดรคาร์บอน และการทำงานของเครื่องยนต์อาจเกิดการทำงานที่ผิดปกติ

      ส่วนในการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ จะมีรูปร่างกราฟแตกต่างกว่าของคาร์บอนมอนอกไซด์ และไฮโดรคาร์บอน มันใกล้กับค่าสูงสุดที่ส่วนผสมของปริมาณสารสัมพันธ์

      เพราะว่าไนโตรเจนออกไซด์ในสภาวะนี้ค่อนข้างจะมีอุณหภูมิ และความดันสูง ซึ่งเป็นกรณีของการเผาไหม้ปริมาณสารสัมพันธ์

กราฟอัตราส่วนเชื้อเพลิง / อากาศที่มีผลต่อการปล่อยก๊าซเรือนกระจก (ซ้ำ)

      กราฟด้านบน บ่งบอกถึงความซับซ้อนของการควบคุมมลพิษ ในเครื่องยนต์เย็น (ตอนสตาร์ทเครื่องใหม่ ๆ และในอากาศที่เย็น) มักจะเกิดการเป็นไอของเชื้อเพลิงช้า จำเป็นที่จะต้องให้มีการไหลของเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น (การเปิดโช๊ค)

รูปคาร์บูเรเตอร์ที่แสดงให้เห็นระบบโช๊ค ช่วยในการสตาร์ทตอนเครื่องยนต์เย็น

เพื่อให้เกิดการเผาไหม้ได้อย่างง่ายดาย เกิดส่วนผสมที่สมบูรณ์ (ในสภาวะที่เครื่องเย็น) มีส่วนผสมของเชื้อเพลิงที่หนาในกระบอกสูบ ใช้โช๊คจนกว่าเครื่องยนต์จะพ้นระยะอุ่นเครื่อง จนเครื่องยนต์ถึงอุณหภูมิทำงานก็ทำการยกเลิกใช้โช๊ค ปริมาณของเชื้อเพลิงก็จะถูกลดลง (ส่วนผสมบางลง กับสู่สภาวะปกติ) 

รูปตัวอย่างการเปิด และปิดโช๊คเพื่อเพิ่มความหนาของส่วนผสม

      หากเครื่องยนต์ยังมีการรับภาระ และหากเครื่องยนต์ยังคงได้รับ อัตราส่วนผสมบาง (Lean mixture) ในกระบอกสูบ จะทำให้การปล่อยไฮโดรคาร์บอน และคาร์บอนมอนอกไซด์ต่ำลง และการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์อยู่ในระดับปานกลาง

      หากต้องการให้ระดับไนโตรเจนออกไซด์ต่ำลงไปอีก ก็ใช้วิธีรีไซเคิลไอเสียเพื่อให้เกิดาการเจือจางในเครื่องยนต์ เพื่อช่วยลดระดับของไนโตรเจนออกไซด์ (เทคนิคเป็นการลดอุณหภูมิในกระบอกสูบ) แต่คุณภาพในการเผาไหม้จะด้อยลงไป

      ในทางปฏิบัติ อัตราส่วนผสมเชื้อเพลิง / อากาศ จะแปรเปลี่ยนไปตามความเร็วรอบเครื่องยนต์ และอัตราการไหลของมวลทางเข้าจะแสดงให้เห็นในรูปกราฟด้านล่าง ที่อัตราการไหลของมวลต่ำ (ลิ้นปีกผีเสื้อเปิดเล็กน้อย)    

รูปอัตราส่วนผสมเชื้อเพลิง / อากาศ แปรเปลี่ยนไปตามรอบเครื่องยนต์ และการไหลของมวลทางเข้า

      ส่วนผสมอยู่ใกล้กลับทางทฤษฎี หรือสมบูรณ์ยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์ที่มีการวัดเชื้อเพลิง ในคาบูเรเตอร์ (Carburetor) (เส้นโค้งบนในกราฟด้านบน) เนื่องจากละอองน้ำมันน้อยลงในส่วนผสม และการทำงานของเครื่องยนต์ราบรื่นขึ้น

รูปคาร์บูเรเตอร์

      ส่วนระบบฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง (Fuel injection system) จะเกิดละอองน้ำมันเชื้อเพลิงที่ดีกว่าการใช้คาร์บูเรเตอร์ พร้อมกับมีอัตราการไหลของมวลที่ทางเข้าสูง ส่วนผสมจะกลายเป็นสมบูรญ์ยิ่งขึ้น ทำให้เกิดแรงบิดด้านขาออกสูงขึ้นตาม ระหว่างช่วงกลาง ส่วนผสมที่เป็นผสมบาง จะให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น และการปล่อยมลพิษลดลง

รูประบบฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

ร่วมน้อมรำลึกถึง คำพ่อสอน เพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิต

“ในชีวิตการงานนั้น ทุกคนมีภาระ อันหนักที่จะต้องกระทำมากมาย

ทั้งในงานอาชีพ และงานที่ทำประโยชน์แก่สังคม

นอกจากนั้น ยังมีหน้าที่ที่จะต้องปฏิบัติ รับใช้ชาติบ้านเมือง

ในฐานะที่เป็นพลเมืองไทย อีกประการหนึ่งด้วย”
    
พระบรมราโชวาทของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว

ในพิธีพระราชทานปริญญาบัตรมหาวิทยาลัยศิลปากร ณ วังท่าพระ

๑๔ ตุลาคม ๒๕๑๒

ขอน้อมส่งพระองค์สู่สวรรคาลัย

ด้วยเกล้าด้วยกระหม่อมขอเดชะ

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>