ส่วนประกอบของเครื่องยนต์
อ.เจษฎา ตัณฑเศรษฐี

บทความนี้ได้คัดลอกมาเฉพาะบางส่วนมาพอเป็นน้ำจิ้ม จากหนังสือ Internal Combustion Engine ฉบับภาษาไทยโดย อ.เจษฎา ตัณฑเศรษฐี ทาง GME เห็นว่ามีประโยชน์มาก ซึ่งปกติเรื่องราวแบบนี้ หาอ่านยากและจะมีเป็นตำราก็เฉพาะคนที่เรียนวิศวกรเครื่องกลและส่วนมากก็จะมีแต่เป็นภาษาอังกฤษเท่านั้น และไม่สามารถนำเสนอได้ทั้งหมดจึงนำมาเป็นตัวอย่างได้เฉพาะบางส่วน หากมีความสนใจอยากหาอ่านเพิ่มเติมเพื่อความรู้ความเข้าใจในเรื่องของทฤษฎีเครื่องยนต์สันดาปภายใน ก็ต้องเป็นหนังสือเล่มนี้ขอขอบคุณที่สนใจและหากต้องการอ่านมากๆกว่านี้ ท่านสามารถหาซื้อเป็นเจ้าของได้ที่ Se-ad ทุกสาขานะครับไม่ผิดหวัง
GMC-LPG/CNG Power
1 ธันวาคม 2549

ส่วนประกอบของเครื่องยนต์ (ENGINE COMPONENTS)

รายการส่วนประกอบที่สำคัญของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบเคลื่อนที่สลับทิศ มีดังต่อไปนี้ (ดูภาพประกอบ 1-15)เสื้อสูบ (Block) ทำจากเหล็กหล่อหรืออลูมิเนียม มีกระบอกสูบเป็นส่วนประกอบ ในเครื่องยนต์แบบเก่าบางรุ่นจะมีลิ้นและช่องลิ้นอยู่ในเสื้อสูบด้วย เสื้อสูบของเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยน้ำจะมีโพรงน้ำหล่อเย็นอยู่รอบกระบอกสูบ ส่วนเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยอากาศ จะมีครีบระบายความร้อนเพลาลูกเบี้ยว (Camshaft) เพลาซึ่งหมุนและกดลิ้นให้เปิดตามจังหวะทำงานของเครื่องยนต์ อาจกดโดยตรง หรือผ่านกลไก หรือผ่านกลไก หรือกลไกไฮดรอลิคก็ได้ (ก้านกระทุ้ง กระเดื่อง

รูปที่ 1-15 ภาพตัดตามขวางของเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ สี่จังหวะ :( A) เรือนเครื่องยนต์ (B) เพลาลูกเบี้ยว (C) ห้องเผาไหม้ (D) ก้านสูบ (E) ห้องข้อเหวี่ยง (F) เพลาข้อเหวี่ยง (G) กระบอกสูบ (H) ท่อร่วมไอเสีย (I) ฝาสูบ (J) ท่อร่วมไอดี (K) อ่างน้ำมันเครื่อง (L) ลูกสูบ (M) แหนลูกสูบ (N) ก้านกระทุ้ง (O) หัวเทียน (P) ลิ้น, (Q) โพรงสารหล่อเย็น

ลิ้นผีเสื้อที่ต้นทางของท่อร่วมไอดี เครื่องยนต์เบนซินรุ่นใหม่บางรุ่น ให้หัวฉีดฉีดเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้โดยตรง

ปั๊มเชื้อเพลิง (Fuel pump) สูบเชื้อเพลิงจากถังเชื้อเพลิงให้แก่เครื่องยนต์ มีทั้งแบบกลไกและแบใช้ไฟฟ้า ในรถยนต์รุ่นใหม่ส่วนมาก ใช้ปั๊มเชื้อเพลิงไฟฟ้าแช่อยู่ในถังเชื้อเพลิง เครื่องยนต์เล็กบางรุ่นและรถยนต์ยุคแรก ไม่มีปั๊มเชื้อเพลิงน้ำมันจะถูกป้อนให้แก่เครื่องยนต์โดยอาศัยแรงโน้มถ่วง
หัวเผา (Glow plug) อุปกรณ์ทำความร้อนด้วยความต้านทานกระแสไฟฟ้า สำหรับทำให้ห้องเผาไหม้ร้อนขณะติดเครื่องเย็นหัวเผาจะหยุดทำงานเมื่อเครื่องยนต์ติดแล้ว
ฝาสูบ (Head) ชิ้นส่วนที่ปิดด้านบนของกระบอกสูบ เป็นที่บรรจุปริมาตรอัดส่วนหนึ่งของห้องเผาไหม้ ทำจาเหล็กหล่อหรืออลูมิเนียม แล้วขันยึดกับเสื้อสูบ เครื่องยนต์บางแบใช้ฝาสูบเป็นชิ้นเดียวกับเสื้อสูบฝาสูบของเครื่องยนต์เบนซินจะติดตั้งหัวเทียนส่วนฝาสูบของเครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์เบนซินยุคนี้จะติดตั้งหัวฉีดส่วนใหญ่จะมีวาล์ว และบางรุ่นจะมีเพลาลูกเบี้ยวอยู่ด้วย (OHV และ OHC)
ประเก็นฝาสูบ (Head gasket) ทำหน้าที่ป้องกันการรั่วซึม ระหว่างเสื้อสูบและฝาสูบซึ่งถูกขันยึดติดกัน โครงสร้างของประเก็นเป็นวัสดุแตกต่างกัน เช่นโลหะ และวัสดุผสมเครื่องยนต์บางรุ่นอาจใช้ประเก็นเหลวก็ได้
ท่อร่วมไอดี (Intake manifold) ระบบท่อสำหรับป้อนอากาศเข้าสู่กระบอกสูบ ทำจากโลหะหล่อ พลาสติก หรือวัสดุผสม ในเครื่องยนต์เบนซินเชื้อเพลิงจะถูกป้อนให้ผสมกับอากาศในท่อไอดีด้วยหัวฉีดหรือม็คาร์บิวเรเตอร์ ท่อไอดีบางแบบจะถูกอุ่น เพื่อช่วยให้เชื้อเพลิงระเหยได้ดี ส่วนของท่อร่วมไอดีที่แยกเข้าสู่แต่ละสูบ เราเรียกว่า “ท่อแยก” (runner)
แบริ่งหลัก (Main bearing) แบริ่งหลักอยู่ติดกับเสื้อสูบส่วนที่รองรับเพลาข้อเหวี่ยงจำนวนแบริ่งหลักจะไม่เกินจำนวนสูบบวกด้วยหนึ่ง หรือไม่เกิน จำนวนที่อยู่ระหว่างก้านสูบบวกด้วยสองที่ปลายทั้งสองด้านนั้นเอง ในเครื่องยนต์ที่ให้กำลังน้อยหรือไม่เน้นคุณภาพ จำนวนแบริ่งหลักจะน้อยกว่าจำนวนสูงสุดดังกล่าว
อ่างน้ำมันเครื่อง (Oil pan) ภาชนะบรรจุนำมันเครื่อง ยึดติดกับด้านล่างของเสื้อสูบเป็นส่วนหนึ่งของห้องข้อเหวี่ยงทำหน้าที่เป็นอ่างรองรับน้ำมันเครื่องในเครื่องยนต์ทั่วไป
ปั๊มน้ำมันเครื่อง (Oil pump) ปั๊มสำหรับสูบน้ำมันเครื่องไปยังจุดต่างๆ ที่ต้องการการหล่อลื่น ใช้โซ่หรือฟันเฟืองขับเคลื่อนโดยกำลังของเครื่องยนต์ หรืออาจใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนในรุ่นพิเศษบางรุ่น เครื่องยนต์เล็กบางรุ่น อาจไม่มีปั๊มน้ำมันเครื่อง เพราะใช้หล่อลื่นโดยอาศัยฝอยละอองน้ำมันสาดใส่
อ่างเก็บน้ำมันเครื่อง (Oil sump) ภาชนะเก็บกักน้ำมันเครื่องสำหรับระบบหล่อลื่นเครื่องยนต์ มักเป็นส่วนหนึ่งของห้องข้อเหวี่ยง ยกเว้นเครื่องยนต์เครื่องบิน รถสปอร์ทบางรุ่น รถแข่ง ที่มีภาชนะเก็บน้ำมันเครื่องต่างหาก น้ำมันเครื่องที่ไหลกลับสู่อ่างจะถูกดูดไปเก็บในภาชนะนี้ตลอดเวลา จึงมีอ่างน้ำมันเครื่องแบนเรียบ เรียกกันว่า
“แบบอ่างแห้ง” (dry sump)
ลูกสูบ (Piston) มวลโลหะทรงกระบอกซึ่งเคลื่อนที่ไปมาในกระบอกสูบ ทำหน้าที่แปลงความดันกาซในห้องเผาไหม้เป็นแรงบิดของเพลาข้อเหวี่ยง ส่วนบนเหนือสลักลูกสูบเรียกกันว่า “หัวลูกสูบ” (piston crown) ส่วนล่างใต้สลักลูกสูบ เรียกว่า “กระโปรง ลูกสูบ หรือ ชายลูกสูบ” (piston skirt) ด้านบนของหัวลูกสูบ ทำหน้าที่เป็นผนังด้านหนึ่งของห้องเผาไหม้ อาจเรียบหรือเป็นทรงนูนเว้าก็ได้ บางรุ่นอาจเป็นหลุมทำหน้าที่ห้องเผาไหม้เกือบทั้งหมด เนื้อลูกสูบทำจากเหล็กหล่อ เหล็กกล้า หรืออลูมิเนียม ลูกสูบเหล็กหล่อและเหล็กกล้า อาจมีส่วนแหลมหรือบางได้ เพราะความแข็งแรงของวัสดุรวมทั้งมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ ทำให้ใช้พิกัดเผื่อแบบกระชับกับกระบอกสูบได้ส่วนลูกสูบอลูมิเนียมจะเบาและมีแรงเฉื่อยน้อยลูกสูบบางแบบอาจใช้โลหะเฉพาะส่วนหัวและใช้ส่วนอื่นทำจากโลหะผสม บางแบบอาจใช้เซรามิคทนความร้อนสูง ฉาบผิวหัวลูกสูบ
แหวนลูกสูบ (Piston rings) แหวนโลหะสวมในร่องรอบลูกสูบ ส่วนนอกเคลื่อนที่เสียดสีกับผนังกระบอกสูบ ส่วนบนสุดอย่างน้อยสองวง เป็นแหวนอัด (compression rings) ทำจากเหล็กชุบโครเมียมแข็งขัดมัน ทำหน้าที่ป้องกันกาซในห้องเผาไหม้ รั่วผ่านลงสู่ห้องข้อเหวี่ยง ใต้แหวนอัดเป็นแหวนกวาดน้ำมัน (oil ring) อย่างน้อยหนึ่งวงทำหน้าที่หล่อลื่นผนังกระบอกสูบและกวาดน้ำมันเครื่องกลับลงสู่อ่างน้ำมันเครื่องเพื่อลดความสิ้นเปลืองน้ำมันเครื่อง
ก้านกระทุ้ง (Push rods) ก้านต่อกลไกระหว่างเพลาลูกเบี้ยวและลิ้น ในเครื่องยนต์ลิ้นในฝาสูบ ที่มีเพลาลูกเบี้ยวอยู่ในเสื้อสูบ ก้านสูบส่วนใหญ่จะมีรูกลวง ให้น้ำมันเครื่องไหลไปหล่อลื่นกระเดื่องลิ้น
หม้อน้ำ (Radiator) อุปกรณ์ระบายความร้อนจากของเหลวสู่อากาศ โครงสร้างแบบรังผึ้งระบายความร้องจากน้ำหล่อเย็นสู่อากาศภายนอกหม้อน้ำของรถส่วนใหญ่ จะอยู่ด้านหน้าเพื่อรับลมปะทะโดยทั่วไปจะมีพัดลมช่วยเพิ่มอัตราไหลของอากาศผ่านหม้อน้ำหัวเทียน (Spark plug) อุปกรณ์ไฟฟ้าใช้กระตุ้นให้เกิดการสันดาปในเครื่องยนต์เบนซินโดยประกายไฟจากการคายประจุไฟฟ้าแรงเคลื่อนสูงที่เขี้ยวหัวเทียน ทำจากโลหะหุ้มด้วยฉนวนเซรามิคหัวเทียนรุ่นใหม่บางรุ่น มีเซนเซอร์วัดความดันอยู่ในตัว เพื่อส่งข้อมูลให้แก่ระบบบริหารเครื่องยนต์
อุปกรณ์คงความเร็วรถ (Cruise control, Speed control) อุปกรณ์อัตโนมัติระบบไฟฟ้าผสมกลไกใช้รักษาความเร็วรถให้คงที่ โดยการควบคุมความเร็วรอบของเครื่องยนต์
อุปกรณ์ติดเครื่อง (Srarter) มีวิธีติดเครื่องยนต์สันดาปภายในหลายวิธีด้วยกัน ส่วนใหญ่แล้วใช้มอเตอร์ไฟฟ้าหมุนฟลายวีลด้วยฟันเฟือง โดยใช้พลังงานจากแบทเตอรี่สำหรับเครื่องยนต์ขนาดใหญ่มากเช่นที่ใช้ในรถแทรคเตอร์และอุปกรณ์สำหรับงานก่อสร้างมอเตร์ไฟฟ้ามีกำลังไม่พอ จึงต้องใช้เครื่องยนต์เล็กเป็นอุปกรณ์ติดเครื่องโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้าหมุนเครื่องยนต์เล็กจนติด แล้วจึงใช้เครื่องยนต์เล็กขับฟลายวีลของเครื่องยนต์ใหญ่อีกต่อหนึ่ง

เครื่องยนต์ของเครื่องบินยุคก่อน มักถูกสตาร์ทโดยการใช้มือหมุนใบพัดซึ่งทำหน้าที่แทนฟลายวีลไปในตัวส่วนการติดเครื่องยนต์เล็กส่วนใหญ่ใช้เชือกพันพุลลีย์ของเพลาข้อเหวี่ยงแล้วดึงให้หมุนอย่างเร็ว
เครื่องยนต์ขนาดใหญ่บางรุ่น มีระบบอัดอากาศสำหรับสตาร์ทเครื่องยนต์ โดยเปิดลิ้นในจังหวะอัดให้อ้าไว้ให้อากาศความดันสูง ดันลูกสูบให้อากาศความดันสูง ดันลูกสูบให้เครื่องยนต์หมุนฟรีจนมีแรงเฉื่อยเพียงพอแล้วจึงให้ลิ้นทำงานตามปกติเพื่อให้เครื่องยนต์ติด
ตัวอัดบรรจุอากาศ (Supercharger) เครื่องอัดอากาศ ซึ่งใช้กำลังของเครื่องยนต์ขับให้หมุนด้วยสายพาน โซ่ หรือฟันเฟือง เพื่ออัดเพิ่มความดันของอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์โดยไม่ต้องเพิ่มความจุของเครื่องยนต์
ลิ้นผีเสื้อ (Throttle) ลิ้นควบคุมอัตราไหลของอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์เบนซิน ติดตั้งอยู่ต้นทางของท่อร่วมไอดี เครื่องยนต์เล็กและเครื่องยนต์ต้นกำลังสถิตย์ที่ใช้ความเร็วรอบคงที่บางรุ่น ไม่ใช้ลิ้นปีกผีเสื้อ
เทอร์โบชาร์เจอร์ (Turbocharger) อุปกรณ์อัดอากาศแบบกังหัน ใช้พลังงานของไอเสียขับกังหันให้หมุนด้วยความเร็วสูง ใบพัดอีกชุดที่ติดอยู่อีกด้านของเพลาเดียวกันจะดูดอากาศแล้วอัดเพิ่มความดัน แล้วป้อนให้เครื่องยนต์เพื่อเพิ่มกำลัง
วาล์ว (Valves) หรือลิ้น เปิให้กาซเข้าสู่และออกจากกระบอกสูบตามจังหวะการทำงานของเครื่องยนต์ เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ใช้ลิ้นดอกเห็ด (poppet valves) ซึ่งปิดด้วยแรงสปริงและเปิดด้วยกลไกลูกเบี้ยว ทำจากเหล็กกล้า ส่วนที่ลิ้นสัมผัสขณะปิดเรียกว่า “บ่าลิ้น” (valve seats) ทำจากเหล็กกล้า อบชุบแข็งหรือเซรามิค เครื่องยนต์บางรุ่นใช้ลิ้นหมุน หรือลิ้นโรทารี่ มีทั้งแบบจานและแบบกระบอก ส่วนเครื่องยนต์สองจังหวะใช้ช่อง (posts) ที่ผนังกระบอกสูบ แทนลิ้นแบบกลไก
ช่องน้ำเสื้อสูบ (Water jacket) ระบบทางเดินน้ำหล่อเย็นรอบกระบอกสูบ ถูกออกแบบเป็นส่วนหนึ่งของเสื้อสูบและฝาสูบ สารหล่อเย็นจะไหลผ่านช่องน้ำเสื้อสูบ เพื่อป้องกันกระบอกสูบร้อนจัด โดยทั่วไปจะใช้เอธีลีน ไกลคอล ผสมน้ำเป็นสารหล่อเย็นเพื่อป้องกันสนิมและป้องกันการแข็งตัวของน้ำ (ในประเทศเขตหนาว)
ป๊มน้ำ (Water pupm) สูบและส่งน้ำหล่อเย็น ให้หมุนเวียนผ่านเครื่องยนต์ และหม้อน้ำโดยใช้กำลังจากเครื่องยนต์
สลักลูกสูบ (Wrist pin หรือ Piston pin) สลักยึดก้านสูบกับลูกสูบ

1-6 วัฎจักรพื้นฐานของเครื่องยนต์
เครื่องยนต์สันดาปภายในเกือบทั้งหมด ทั้งแบบจุดระเบิดด้วยประกายไฟ และแบบจุดระเบิดด้วยการอัดล้วนทำงานด้วยวัฎจักรอย่างใดอย่างหนึ่ง คือวัฎจักรสี่จังหวะ หรือวัฎจักรสองจังหวะ ยกเว้นเฉพาะบางแบบที่มีการออแบบเป็นพิเศษ เฉพาะตัวเท่านั้น
วัฎจักรเครื่องยนต์สี่จังหวะจุดระเบิดด้วยประกายไฟ (เครื่องยนต์เบนซิน)
1. จังหวะแรก: จังหวะดูด (Intake Stroke) ลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ตายบนไปยังศูนย์ตายล่าง ขณะที่ลิ้นไอดีเปิดและลิ้นไอเสียปิด เป็นการขยายปริมาตรของห้องเผาไหม้และทำให้เกิดความดันต่ำกว่าบรรยากาศ อากาศภายนอกจึงถูกดันไหลเข้าสู่กระบอกสูบเชื้อเพลิงจากหัวฉีด หรือคาร์บิวเรเตอร์จะถูกผสมกับอากาศ ในอัตราส่วนที่เหมาะสมต่อการเผาไหม้
2. จังหวะที่สอง : จังหวะอัด (Compression Stroke) ลิ้นไอดีปิดเมื่อลูกสูบถึงศูนย์ตายล่าง ลูกสูบเคลื่อนที่กลับไปยังศูนย์ตายบน ในขณะที่ลิ้นทุกตัวปิด ไอดีจะถูกลดปริมาตรทั้งความดันและอุณหภูมิ จะสูงขึ้น เนื่องจากลิ้นไอดีไม่สามารถปิด ได้ทันที เพราะฉะนั้นการอัดไอดีจะเริ่มเมื่อลิ้นไอดีปิดสนิทหลังศูนย์ตายล่าง และเมื่อลูกสูบเคลื่อน ที่เกือบถึงศูนย์ตายบนหัวเทียนจะปล่อยประกายไฟเพื่อกระตุ้นให้เกิดการเผาไหม้
3. การเผาไหม้ การเผาไหม้ของไอดี (ส่วนผสมระหว่างเชื้อเพลิงและอากาศ) เกิด ขึ้นในช่วงเวลาสั้นมากก่อนลูกสูบถึงศูนย์ตายเล็กน้อย เป็นการเผาไหม้ในห้องเผาไหม้ปริมาตรค่อนข้างคงที่ และสิ้นสุดเมื่อลูกสูบผ่านศูนย์ตายบนไปเล็กน้อย การเผาไหม้เปลี่ยนแปลงส่วนประกอบของกาซให้กลายเป็นไอเสีย พร้อมกับเพิ่มอุณหภูมิของการให้สูงขึ้นมาก ทำให้ความดันของกาซในห้องเผาไหม้สูงมากตามไปด้วย
4. จังหวะที่สาม : จังหวะกำลัง หรือจังหวะขยายตัว (Power Stroke หรือ Expansion Stroke) ขณะที่ลิ้นทุกตัวปิด กาซความดันสูงให้ห้องเผาไหม้ จะดันลูกสูบเคลื่อนที่ลงจากศูนย์ตายล่าง เป็นจังหวะที่เครื่องยนต์ให้กำลังและงาน การขยายตัวของห้องเผาไหม้ ทำให้ความดันและอุณหภูมิลดลง
5. การระบายไอเสีย ช่วงท้ายของจังหวะกำลังลิ้นไอเสียจะเปิดเพื่อระบายไอ เสีย ความดันและอุณหภูมิของไอเสียในกระบอกสูบ ยังสูงมากอยู่เมื่อเทียบกับบรรยากาศภายนอกกระบอกสูบ ทำให้ไอเสียส่วนใหญ่ถูกคายออกจากกระบอกสูบตั้งแต่ลูกสูบยังไม่ถึง

รูปที่ 1-16 วัฎจักรทำงานของเครื่องยนต์สี่จังหวะ จุดระเบิดด้วยประกายไฟ (a) จังหวะดูด อากาศและเชื้อเพลิงถูกดูดในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ตายบนไปยังศูนย์ตายล่าง (b) จังหวะอัด (c) การสันดาปขณะปริมาตรค่อนข้างคงที่ ใกล้ศูนย์ตายบน (d) จังหวะทำงานหรือจังหวะขยายตัว (e) ไอเสียถูกระบายเมื่อลิ้นเปิดในช่วงปลายของจังหวะทำงาน (f) จังหวะคายไอเสีย ไอเสียถูกไล่ออกจากปลายกระบอกสูบ ขณะลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ตายล่างไปยังศูนย์ตายล่างไปยังศูนย์ตายบน

ศูนย์ตายล่าง เป็นไอเสียที่ยังมีปริมาณแอนธาลพีอยู่สูงทำให้ประสิทธิภาพของวัฎจักรลดลงการเปิดลิ้นไอเสียก่อนลูกสูบถึงศูนย์ล่าง ทำให้งานที่เครื่องยนต์ลดน้อยลง แต่เป็นความจำเป็น เพราะการระบายไอเสียออกต้องใช้เวลา
6. จังหวะที่สี่: จังหวะคายไอเสีย (Eshaust Stroke) ขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ถึงศูนย์ตายล่าง ในกระบอกสูบยังเต็มไปด้วยไอเสียความดันต่ำ ใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศลูกสูบเคลื่อนตัวขึ้นจากศูนย์ตายล่างในขณะที่ลิ้น
ไอเสียยังเปิดอยู่ ไอเสียจะถูกไล่ออกจากกระบอกสูบ จนเหลือตกค้างเพียงปริมาตรอัด (clearance volume) เมื่อลูกสูบจากกระบอกสูบ จนเหลือตกค้างเพียงปริมาตรอัด (clearance volume) เมื่อลูกสูบถึงศูนย์ตายบน ก่อนลูกสูบจะถึงศูนย์ตายบนลิ้นไอดีจะเริ่มเปิด และเปิดสุดที่หลังศูนย์ตายบน เป็นการเริ่มต้นจังหวะแรกของวัฎจักรต่อไป ส่วนลิ้นไอเสียจะเริ่มปิดก่อนศูนย์ตายบน และปิดสนิทหลังศูนย์ตายบนเล็กน้อย ช่วงก่อนและหลังศูนย์ตายบนเล็กน้อยในช่วงสุดท้ายของจังหวะคายไอเสีย และช่วงเริ่มต้นของจังหวะดูด จึงเป็นช่วงที่ลิ้นไอดีและไอเสียเปิดอยู่ด้วยกัน เราเรียกช่วงนี้ว่า มุมลิ้นซ้อนเหลื่อม (valve overlap)

วัฎจักรเครื่องยนต์สี่จังหวะจุดระเบิดด้วยการอัด (เครื่องยนต์ดีเซล)

1. จังหวะแรก : จังหวะดูด เช่นเดียวกับเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟยกเว้นตรงที่เป็นการดูดแต่อากาศเท่านั้น ไม่มีการผสมเชื้อเพลิง
2. จังหวะที่สอง : จังหวะอัดเช่นเดียวกับเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ แต่เป็นการอัดที่ความดัน และอุณหภูมิสูงกว่า ในช่วงสุดท้ายของจังหวะนี้ เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเป็นฝอยตรงเข้าห้องเผาไหม้ และผสมกับอากาศร้อนจัด เชื้อเพลิง จะถูกฉีดเป็นฝอยตรงเข้าห้องเผาไหม้ และผสมกับความร้อนจัด เชื้อเพลิงจะระเหยอย่างรวดเร็ว และลุกไหม้ขึ้นเอง เป็นการเริ่มต้นการเผาไหม้
3. การเผาไหม้ การเผาไหม้เกิดขึ้นเต็มที่ที่ศูนย์ตายบน เป็นการเผาไหม้ที่ความดันคงที่อย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งสิ้นสุดการฉีดเชื้อเพลิง และลูกสูบเริ่มเคลื่อนที่ลงสู่ศูนย์ตายล่าง
4. จังหวะที่สาม : จังหวะกำลัง เริ่มเมื่อการเผาไหม้สิ้นสุด และลูกสูบเคลื่อนที่ไปยังศูนย์ตายล่าง
5. การระบายไอเสีย เช่นเดียวกับเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ
6. จังหวะที่สี่ : จังหวะคายไอเสีย เช่นเดียวกับเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ

รูปที่ 1 –17 วัฎจักรการทำงานของเครื่องยนต์สองจังหวะจุดระเบิดด้วยประกายไฟโดยใช้ความดันในห้องข้องเหวี่ยง (a) จังหวะทำงานหรือจังหวะขยายตัว กาวความดันสูงดันลูกสูบจากศูนย์ตายบน ลงสู่ศูนย์ตายล่างในขณะที่ช่องทั้งหมดยังปิดอยู่ กาซในห้องข้อเหวี่ยงจะถูกอัดโดยลูกสูบที่เคลื่อนที่ลง (b) ไอเสียถูกระบายเมื่อช่องไอเสียเปิด ในช่วงปลายของจังหวะทำงาน (c) ไอดีซึ่งถูกอัดเข้าสู่กระบอกสูบเมื่อช่องไอดีเปิด จะไล่ไอเสียส่วนที่เหลือออกทางช่องไอเสีย จนกระทั่งลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นจากศูนย์ตายล่าง และช่องทั้งสองถูกเปิด (d) จังหวะ ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นสู่ศูนย์ตายบน ไอดีถูกดูดเข้าสู่ห้องข้อเหวี่ยง เกิดประกายไฟจุดระเบิดในช่วงปลายของจังหวะอัด (e) การสันดาปแบบปริมาตรค่อนข้างคงที่ใกล้ศูนย์ตายบน

วัฎจักรเครื่องยนต์สองจังหวะ จุดระเบิดด้วยประกายไฟ
(ภาพประกอบ 1-17 )

1. การเผาไหม้ เกิดการเผาไหม้อย่างรวดเร็วที่ศูนย์ตายบน อุณหภูมิและความดันจะเริ่มขึ้นสูงมาที่ปริมาตรค่อนข้างคงที่
2. จังหวะแรก: จังหวะกำลังหรือจังหวะขยายตัว กาซความดันสูงจาการเผาไหม้ ดันลูกสูบเคลื่อนที่ลง การเพิ่มปริมาตรทำให้ความดันและอุณหภูมิลงในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่สู่ศูนย์ตายล่าง
3. การระบายไอเสีย ประมาณ 75 องศา ก่อนศูนย์ตายล่าง ลิ้นไอเสียจะเปิดและการระบายไอเสียเริ่มขึ้น ลิ้นไอเสียอาจเป็นลิ้นดอกเห็นในฝาสูบ หรืออาจเป็นช่องที่ผนังกระบอกสูบก็ได้ และจะเริ่มเปิดเต็มที่เมื่อลูกสูบใกล้ศูนย์ตายล่าง หลังการระบายไอเสีย จะเหลือไอเสียความดันต่ำค้างอยู่ในกระบอกสูบ
4. การดูดไอดีและการไล่ไอเสีย เมื่อการระบายไอเสียใกล้สิ้นสุดที่ปริมาณ 50 องศาก่อนศูนย์ตายล่าง หัวลูกสูบจะเริ่มพ้นขอบช่องไอดี ไอดีในห้องข้องเหวี่ยงซึ่งถูกลูกสูบเพิ่มความดันขณะเคลื่อนที่ลงจะไหลเข้ากระบอกสูบพร้อมกับไล่ไอเสียที่ตกค้างออไปทางช่องไอเสียเป็นการขับไล่ไอเสีย(scavenging) ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นจากศูนย์ตายล่าง พร้อมับปิดช่องไอดี และช่องไอเสียตามลำดับ (หรือลิ้นไอเสียปิดถ้าใช้ลิ้นดอกเห็ด) ไอดีความดันสูงจะถูกป้อนเข้ากระบอกสูบได้สองวิธีด้วยกันคือใช้ตัวอัดบรรจุอากาศ (supercharger) ในเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ หรือใช้ไอดีจากห้องข้อเหวี่ยงในเครื่องยนต์ขนาดเล็ก โดยให้ห้องข้อเหวี่ยงและลูกสูบทำหน้าที่ปั๊มอัดไอดีไปในตัว
5. จังหวะที่สอง: จังหวะอัด ในช่วงที่ลิ้นหรือช่องไอดีและไอเสียปิดหมด และลูกสูบกำลังเคลื่อนที่สู่ศูนย์ตายบน พร้อมกับไอดีถูกอัดเพิ่มความดันและอุณหภูมิหัวเทียนจะปล่อยประกายไฟก่อนสิ้นสุดจังหวะอัดการเผาไหม้จะเริ่มที่ใกล้ศูนย์ตายบนและเข้าสู่วัฎจักรถัดไป

วัฎจักรเครื่องยนต์สองจังหวะ จุดระเบิดด้วยการอัด (เครื่องยนต์ดีเซล)
วัฏจักรสองจังหวะของเครื่องยนต์ดีเซลเหมือนกับเครื่องยนต์ ยกเว้นข้อแตกต่างสองประการคือ เป็นการอัดอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์โดยไม่มีเชื้อเพลิงผสม ไม่มีหัวเทียนแต่ติดตั้งหัวฉัดเชื้อเพลิงแทน ในช่วงปลายของจังหวะอัด เชื้อเพลิงจะถูกฉีดสู่อากาศความดันและอุณหภูมิสูงในห้องเผาไหม้ และลุกไหม้ขึ้นเอง

รูปที่ 1-18 เครื่องยนต์ วี – 6สูบ ของเจเนอรัล มอเตอร์ส รุ่น แอล 67 ซีรีส์ 2 4 จังหวะ จุดระเบิดด้วยประกายไฟ ลิ้นเหนือฝาสูบ ความจุ 3.8 ลิตร 2 ลิ้นต่อสูบ ใช้คอมเพรสเชอร์ประจุอากาศ ให้กำลัง 140 แรงม้าที่ 5200 รอบต่อนาที แรงบิด 280 ปอนด์-ฟุต ที่ 3,600 รอบต่อนาที พิมพ์โดยได้รับอนุญาตจาก General Motors Corp.

ประชาสัมพันธ์
www.gmcworkshop.com
3 พฤศจิกายน 2549