ในบทความนี้ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับระบบหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง คาร์บูเรเตอร์เป็นกลไกแรกที่ทำให้สามารถผสมน้ำมันเบนซินกับอากาศในสัดส่วนที่เหมาะสม เพื่อเตรียมส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงและจ่ายไปยังห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ อุปกรณ์เหล่านี้ถูกใช้อย่างแข็งขันมาจนถึงทุกวันนี้ ไม่ว่าจะเป็นรถจักรยานยนต์ เลื่อยโซ่ยนต์ เครื่องตัดหญ้า และอื่นๆ นั่นเป็นเพียงจากอุตสาหกรรมยานยนต์ พวกเขาถูกแทนที่ด้วยระบบหัวฉีดมานานแล้ว ล้ำหน้าและสมบูรณ์แบบยิ่งขึ้น
คาร์บูเรเตอร์คืออะไร
คาร์บูเรเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ผสมเชื้อเพลิงและอากาศ นำส่วนผสมที่ได้ไปยังท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์สันดาปภายใน คาร์บูเรเตอร์ยุคแรกทำงานโดยปล่อยให้อากาศผ่านพื้นผิวของเชื้อเพลิง (ในกรณีนี้คือน้ำมันเบนซิน) แต่ภายหลังส่วนใหญ่จ่ายเชื้อเพลิงตามปริมาณที่วัดได้ไปยังกระแสลม อากาศนี้ผ่านไอพ่น สำหรับคาร์บูเรเตอร์ สภาพของชิ้นส่วนเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง
คาร์บูเรเตอร์เป็นเครื่องมือหลักในการผสมเชื้อเพลิงและอากาศในเครื่องยนต์สันดาปภายในจนถึงปี 1980 เมื่อสงสัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพของมัน เมื่อเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้ จะเกิดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายจำนวนมาก แม้ว่าคาร์บูเรเตอร์จะถูกใช้ในสหรัฐอเมริกา ยุโรป และประเทศพัฒนาแล้วอื่นๆ จนถึงกลางปี 1990 พวกเขาทำงานร่วมกับระบบควบคุมที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการปล่อยคาร์บอน
ประวัติการพัฒนา
คาร์บูเรเตอร์ประเภทต่างๆ ได้รับการพัฒนาโดยผู้บุกเบิกด้านยานยนต์จำนวนหนึ่ง รวมถึงวิศวกรชาวเยอรมัน Karl Benz, นักประดิษฐ์ชาวออสเตรีย Siegfried Markus, นักประดิษฐ์ชาวอังกฤษ Frederick W. Lanchester และอื่นๆ เนื่องจากมีการใช้วิธีการผสมอากาศและเชื้อเพลิงที่หลากหลายในช่วงปีแรกๆ ของการดำรงอยู่และการพัฒนารถยนต์ (และเครื่องยนต์เบนซินแบบอยู่กับที่แบบเดิมก็ใช้คาร์บูเรเตอร์ด้วย) จึงค่อนข้างยากที่จะระบุได้ชัดเจนว่าใครเป็นผู้คิดค้นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนนี้
ประเภทคาร์บูเรเตอร์
การออกแบบในช่วงแรกๆ แตกต่างไปตามวิธีการใช้งานพื้นฐาน พวกเขายังแตกต่างจากที่ทันสมัยกว่าที่ครอบงำเกือบศตวรรษที่ยี่สิบ คาร์บูเรเตอร์สมัยใหม่สำหรับเลื่อยโซ่ยนต์แบบสเปรย์ ซึ่งใช้แบบเดียวกันนี้กับรถยนต์สมัยใหม่ อย่างแรก ประวัติศาสตร์ การก่อสร้างสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
- คาร์บูเรเตอร์แบบพื้นผิว
- สเปรย์คาร์บูเรเตอร์
มาดูรายละเอียดทีหลัง
คาร์บูเรเตอร์พื้นผิว
การออกแบบคาร์บูเรเตอร์ในยุคแรกๆ ทั้งหมดเป็นเพียงผิวเผิน แม้ว่าจะมีความหลากหลายในหมวดหมู่นี้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น Siegfried Markus นำเสนอสิ่งที่เรียกว่า "แปรงคาร์บูเรเตอร์แบบหมุน" ในปี 1888 และเฟรเดอริค แลนเชสเตอร์ ได้พัฒนาไส้เทียนประเภทคาร์บูเรเตอร์ในปี พ.ศ. 2440
ลูกลอยคาร์บูเรเตอร์คันแรกได้รับการพัฒนาในปี 1885 โดย Wilhelm Maybach และ Gottlieb Daimler คาร์ล เบนซ์ยังได้จดสิทธิบัตรคาร์บูเรเตอร์แบบลอยตัวในเวลาเดียวกัน อย่างไรก็ตาม การออกแบบในช่วงแรกๆ เหล่านี้เป็นคาร์บูเรเตอร์บนพื้นผิวที่ทำงานโดยส่งอากาศผ่านพื้นผิวของเชื้อเพลิงเพื่อผสมให้เข้ากัน แต่ทำไมเครื่องยนต์ถึงต้องการคาร์บูเรเตอร์? และหากไม่มีก็เป็นไปไม่ได้ที่จะจ่ายส่วนผสมของเชื้อเพลิงไปยังห้องเผาไหม้ (หัวฉีดยังไม่เป็นที่รู้จักในศตวรรษที่สิบเก้า)
อุปกรณ์พื้นผิวส่วนใหญ่ทำงานบนพื้นฐานของการระเหยอย่างง่าย แต่มีคาร์บูเรเตอร์อื่น ๆ พวกเขาเป็นที่รู้จักในฐานะอุปกรณ์ที่ทำงานเนื่องจาก "ฟองสบู่" (เรียกอีกอย่างว่าคาร์บูเรเตอร์ตัวกรอง) พวกมันทำงานโดยดันอากาศขึ้นไปทางด้านล่างของห้องเชื้อเพลิง เป็นผลให้ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงเกิดขึ้นเหนือปริมาตรหลักของน้ำมันเบนซิน และส่วนผสมนี้จะถูกดูดเข้าไปในท่อร่วมไอดีในเวลาต่อมา
สเปรย์คาร์บูเรเตอร์
แม้ว่าคาบูเรเตอร์บนพื้นผิวต่างๆ จะมีบทบาทสำคัญในช่วงทศวรรษแรกของการดำรงอยู่ของรถยนต์ แต่คาร์บูแบบสเปรย์ก็เริ่มเข้ามาเติมเต็มช่องว่างที่สำคัญในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 19 และ 20 แทนโดยอาศัยการระเหย คาร์บูเรเตอร์เหล่านี้พ่นเชื้อเพลิงตามปริมาณมิเตอร์ขึ้นไปในอากาศที่ถูกดูดเข้าโดยไอดี คาร์บูเรเตอร์เหล่านี้ใช้ลูกลอย (เช่น Maybach และรุ่นก่อนหน้าของ Benz) แต่พวกเขาปฏิบัติตามหลักการของเบอร์นูลลี เช่นเดียวกับเอฟเฟกต์ Venturi เช่นเดียวกับอุปกรณ์ที่ทันสมัย เช่น คาร์บูเรเตอร์ K-68
หนึ่งในประเภทย่อยของคาร์บูเรเตอร์แบบละอองคือสิ่งที่เรียกว่าคาร์บูเรเตอร์แรงดัน ปรากฏตัวครั้งแรกในทศวรรษที่ 1940 แม้ว่าคาร์บูเรเตอร์แรงดันจะมีลักษณะคล้ายกับคาร์บูเรเตอร์ที่เป็นละออง แต่จริง ๆ แล้วพวกมันเป็นตัวอย่างแรกสุดของอุปกรณ์ฉีดเชื้อเพลิงแบบบังคับ (หัวฉีด) แทนที่จะอาศัยเอฟเฟกต์ Venturi เพื่อดูดเชื้อเพลิงออกจากห้อง คาร์บูเรเตอร์แรงดันจะฉีดเชื้อเพลิงออกจากวาล์วในลักษณะเดียวกับหัวฉีดสมัยใหม่ คาร์บูเรเตอร์มีความซับซ้อนมากขึ้นในช่วงปี 1980 และ 1990
"คาร์บูเรเตอร์" หมายถึงอะไร
"คาร์บูเรเตอร์" เป็นคำภาษาอังกฤษที่มาจากคำว่า carbure แปลจากภาษาฝรั่งเศสว่า "คาร์ไบด์" ในภาษาฝรั่งเศส carburer หมายถึง "รวม (บางสิ่ง) กับคาร์บอน" ในทำนองเดียวกัน คำว่า "คาร์บูเรเตอร์" ในภาษาอังกฤษในทางเทคนิคหมายถึง "ปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้น"
คาร์บูเรเตอร์ K-68 ทำงานในลักษณะเดียวกัน ซึ่งใช้กับสกู๊ตเตอร์ประเภท Tula (ต่อมาคือ Ant), รถจักรยานยนต์ Ural และ Dnepr
ส่วนประกอบ
คาร์บูเรเตอร์ทุกประเภทมีส่วนประกอบที่แตกต่างกัน แต่เครื่องใช้ที่ทันสมัยมีลักษณะทั่วไปหลายประการ ได้แก่:
- แอร์ช่อง (Venturi tube).
- ลิ้นปีกผีเสื้อ
- โซลินอยด์วาล์วเดินเบา
- ปั๊มคันเร่ง
- ห้องคาร์บูเรเตอร์ (ตัวหลัก ตัวลอย และอื่นๆ)
- กลไกลอย
- ไดอะแฟรมถ่ายน้ำมันคาร์บูเรเตอร์
- สกรูปรับ
คาร์บูเรเตอร์ทำงานอย่างไร
คาร์บูเรเตอร์ทุกประเภททำงานด้วยกลไกที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น คาร์บูเรเตอร์แบบไส้ตะเกียงทำงานโดยการบังคับอากาศเหนือพื้นผิวของไส้ตะเกียงที่แช่แก๊ส ทำให้น้ำมันเบนซินระเหยไปในอากาศ อย่างไรก็ตาม เครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทไส้ตะเกียง (และเครื่องใช้ประเภทพื้นผิวอื่นๆ) มีอายุมากกว่าร้อยปี
คาร์บูเรเตอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในรถยนต์ทุกวันนี้ใช้กลไกการพ่น พวกเขาทั้งหมดทำงานในลักษณะเดียวกัน คาร์บูเรเตอร์สมัยใหม่ใช้เอฟเฟกต์ Venturi เพื่อดึงเชื้อเพลิงออกจากห้อง
หลักการพื้นฐานของคาร์บูเรเตอร์
คาร์บูเรเตอร์ตามหลักการของ Bernoulli มีคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง การเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศสามารถคาดการณ์ได้และเกี่ยวข้องโดยตรงกับความเร็วของการเคลื่อนที่ นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากช่องอากาศผ่านคาร์บูเรเตอร์มีเวนทูรีที่แคบและถูกบีบอัด มันเป็นสิ่งจำเป็นในการเร่งอากาศในขณะที่มันผ่านไป
การไหลของอากาศ (ไม่ใช่การไหลของส่วนผสม) ผ่านคาร์บูเรเตอร์ถูกควบคุมโดยแป้นคันเร่ง มันเชื่อมต่อกับวาล์วปีกผีเสื้อตั้งอยู่ในคาร์บูเรเตอร์โดยใช้สายเคเบิล วาล์วนี้จะปิด Venturi เมื่อไม่ได้ใช้งานแป้นคันเร่ง และจะเปิดขึ้นเมื่อเหยียบคันเร่ง ทำให้อากาศผ่านเวนทูรีได้ ส่งผลให้มีการดึงเชื้อเพลิงออกจากห้องผสมมากขึ้น การทำงานของคาร์บูเรเตอร์เป็นไปตามหลักการดังกล่าว
คาร์บูเรเตอร์ส่วนใหญ่มีวาล์วเพิ่มเติมเหนือ Venturi (เรียกว่าคันเร่งที่ทำหน้าที่เป็นคันเร่งสำรอง) เค้นยังคงปิดบางส่วนเมื่อเครื่องยนต์เย็น ซึ่งจะช่วยลดปริมาณอากาศที่สามารถผ่านเข้าไปในคาร์บูเรเตอร์ ส่งผลให้ส่วนผสมของอากาศ/เชื้อเพลิงสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ดังนั้นควรเปิดปีกผีเสื้อ (โดยอัตโนมัติหรือด้วยตนเอง) เมื่อเครื่องยนต์อุ่นเครื่องแล้วและไม่ต้องการส่วนผสมที่เข้มข้นอีกต่อไป
ส่วนประกอบอื่นๆ ของระบบคาร์บูเรเตอร์ยังได้รับการออกแบบให้ส่งผลต่อส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงในสภาพการทำงานต่างๆ ตัวอย่างเช่น วาล์วกำลังหรือก้านวัดแสงอาจเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงเมื่อเปิดปีกผีเสื้อ หรืออาจตอบสนองต่อแรงดันของระบบสุญญากาศต่ำ (หรือตำแหน่งปีกผีเสื้อจริง) คาร์บูเรเตอร์เป็นองค์ประกอบที่ซับซ้อน และพื้นฐานทางกายภาพของการทำงานของมันค่อนข้างซับซ้อน
ปัญหา
ปัญหาคาร์บูเรเตอร์บางอย่างสามารถแก้ไขได้โดยการปรับโช้ค ส่วนผสม หรือรอบเดินเบา ขณะที่บางปัญหาต้องการการซ่อมแซมหรือเปลี่ยนใหม่ บ่อยครั้งที่เมมเบรนคาร์บูเรเตอร์สึกหรอ หยุดสูบน้ำมันเบนซินเข้าไปในห้อง
เมื่อไรคาร์บูเรเตอร์ไม่ทำงานเครื่องยนต์จะทำงานได้ไม่ดีภายใต้เงื่อนไขบางประการ ปัญหาบางอย่างของระบบคาร์บูเรเตอร์ทำให้เครื่องยนต์พัง โดยปกติแล้วจะไม่สามารถเดินเบาได้หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากภายนอก (เช่น การดึงโช้คหรือการหายใจไม่ออกอย่างต่อเนื่อง) ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดมักเกิดขึ้นในฤดูหนาวเมื่อเครื่องยนต์ทำงานยากที่สุด และคาร์บูเรเตอร์ที่ทำงานได้ไม่ดีในเครื่องยนต์ที่เย็นอาจทำงานได้ดีเมื่ออุ่น (เนื่องจากปัญหาช่องถ่านโค้ก)
เป็นที่น่าสังเกตว่าคาร์บูเรเตอร์สำหรับรถไถเดินตามนั้นเหมือนกับคาร์บูเรเตอร์ในรถยนต์ ความแตกต่างอยู่ที่จำนวนขององค์ประกอบและขนาดขององค์ประกอบ ในบางกรณี ปัญหาคาร์บูเรเตอร์สามารถแก้ไขได้โดยการปรับส่วนผสมหรือความเร็วรอบเดินเบาด้วยตนเอง ด้วยเหตุนี้ ส่วนผสมจึงมักจะถูกปรับโดยหมุนสกรูตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป พวกเขามีวาล์วเข็ม สกรูเหล่านี้ช่วยให้วาล์วเข็มสามารถปรับตำแหน่งได้ตามร่างกาย ส่งผลให้ปริมาณเชื้อเพลิงลดลง (ลีน) หรือเพิ่มขึ้น (สมบูรณ์) ขึ้นอยู่กับสถานการณ์
ซ่อมคาร์บูเรเตอร์
ปัญหาระบบคาร์บูเรเตอร์มากมายสามารถแก้ไขได้โดยทำการเปลี่ยนแปลงหรือแก้ไขอื่น ๆ โดยไม่ต้องถอดเครื่องออกจากเครื่องยนต์ ในการปรับคาร์บูเรเตอร์สำหรับรถไถเดินตาม ไม่จำเป็นต้องถอดออก แต่ปัญหาบางอย่างสามารถแก้ไขได้ด้วยการถอดอุปกรณ์ออกและหมดหรือการกู้คืนบางส่วน การสร้างคาร์บูเรเตอร์ขึ้นใหม่มักจะเกี่ยวข้องกับการถอดบล็อก แยกชิ้นส่วน และทำความสะอาดด้วยตัวทำละลายที่ออกแบบมาเฉพาะเพื่อการนี้
ต้องเปลี่ยนส่วนประกอบภายใน ซีล และชิ้นส่วนอื่นๆ จำนวนหนึ่งก่อนการติดตั้ง หลังจากผ่านการประมวลผลอย่างระมัดระวังแล้วจำเป็นต้องประกอบคาร์บูเรเตอร์และติดตั้งเข้าที่ เพื่อการบริการที่มีคุณภาพ คุณจะต้องมีชุดซ่อมคาร์บูเรเตอร์ ประกอบด้วยองค์ประกอบการออกแบบที่สำคัญที่สุดทั้งหมด
เราจึงพบว่าคาร์บูเรเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่เติมน้ำมันเบนซิน (เชื้อเพลิง) ขึ้นไปในอากาศและส่งส่วนผสมนี้ไปยังห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์
