การไล่ไอเสีย

การไล่ไอเสีย () คือกระบวนการของการแทนที่ไอเสียที่อยู่ในกระบอกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยสารผสมอากาศกับเชื้อเพลิงใหม่ (หรืออากาศใหม่ในกรณีเครื่องยนต์ฉีดตรง) สำหรับวัฏจักรต่อไป หากการไล่ไอเสียไม่สมบูรณ์ ไอเสียที่หลงเหลืออยู่สามารถทำให้เกิดการเผาไหม้อย่างไม่เหมาะสมในวัฏจักรต่อไป นำไปสู่กำลังขับที่ลดลง

การไล่ไอเสียมีความสำคัญเท่าเทียมกันสำหรับทั้งเครื่องยนต์สองจังหวะและสี่จังหวะ เครื่องยนต์สี่จังหวะสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ฝาสูบแบบไหลแนวนอน (crossflow) และการตั้งองศาลิ้นซ้อนเหลื่อมเพื่อไล่ไอเสียออกจากกระบอกสูบ เครื่องยนต์สองจังหวะสมัยใหม่ใช้การไล่ไอเสียแบบชนือร์เลอ (Schnuerle) (เรียกอีกอย่างว่า "การไล่ไอเสียแบบวน" (loop)) หรือการไล่ไอเสียแบบไหลทางเดียว (uniflow)

ช่องไล่ไอเสีย (scavenge/scavenging port) หมายถึงช่องที่อากาศสะอาดเข้าสู่กระบอกสูบ ส่วนช่องไอเสีย (exhaust port) คือช่องที่สารผสมที่เผาไหม้แล้วออกจากกระบอกสูบ

 ต้นกำเนิด 
เครื่องยนต์ชุดแรกที่ได้รับการออกแบบโดยเจตนาเพื่อส่งเสริมการไล่ไอเสียคือเครื่องยนต์แก๊สที่สร้างขึ้นโดยบริษัท Crossley Brothers Ltd ในสหราชอาณาจักรในช่วงต้นทศวรรษ 1890 เครื่องยนต์ Crossley Otto Scavenging เหล่านี้เกิดขึ้นได้จากการเปลี่ยนจากลิ้นเลื่อนเป็นลิ้นดอกเห็ด ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมการตั้งจังหวะการเปิดปิดลิ้นได้ยืดหยุ่นมากขึ้น ลิ้นไอเสียจะปิดช้ากว่าเครื่องยนต์รุ่นก่อนหน้ามากกว่า 30 องศา ทำให้เกิดช่วง 'องศาลิ้นซ้อนเหลื่อม' ที่ยาวนาน (เมื่อทั้งลิ้นไอดีและลิ้นไอเสียเปิดพร้อมกัน) เนื่องจากเครื่องยนต์เหล่านี้เป็นเครื่องยนต์แก๊สจึงไม่จำเป็นต้องปิดลิ้นเป็นเวลานานในระหว่างจังหวะการอัด ไอเสียถูกดูดออกจากเครื่องยนต์โดยภาวะสุญญากาศบางส่วนที่ตามมาจากการเคลื่อนที่ของ 'ก้อน' ไอเสียจากวัฏจักรเผาไหม้ก่อนหน้า

วิธีการนี้กำหนดให้ท่อไอเสียต้องมีความยาวเพียงพอจะบรรจุก้อนแก๊สนั้นไว้ได้ตลอดระยะเวลาของจังหวะ เนื่องจากเครื่องยนต์ครอสลีย์มีรอบเดินเบาที่ต่ำมาก สิ่งนี้จึงส่งผลให้ท่อไอเสียมีความยาว  ระหว่างเครื่องยนต์กับหม้อลดเสียง 'pot' ที่ทำจากเหล็กหล่อ

 ประเภท 
 การไล่ไอเสียแบบไหลแนวนอน


ฝาสูบแบบไหลแนวนอนถูกใช้ในเครื่องยนต์ 4 จังหวะสมัยใหม่ส่วนใหญ่ โดยที่ช่องไอดีจะอยู่ด้านหนึ่งของห้องเผาไหม้ และช่องไอเสียจะอยู่อีกด้านหนึ่ง โมเมนตัมของแก๊สจะช่วยในการไล่ไอเสียระหว่างช่วง 'องศาลิ้นซ้อนเหลื่อม' (เมื่อลิ้นไอดีและไอเสียเปิดพร้อมกัน)

 การไล่ไอเสียแบบวนแนวตั้ง 
สำหรับเครื่องยนต์สองจังหวะ การไล่ไอเสียแบบไหลแนวนอนถูกใช้ในเครื่องยนต์อัดไอดีในห้องข้อเหวี่ยง (crankcase-compression) ในยุคแรก ๆ เช่นที่ใช้ในจักรยานยนต์ขนาดเล็ก ช่องถ่ายโอน (transfer port) (ที่สารผสมอากาศกับเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้) และช่องไอเสียจะตั้งอยู่ตรงข้ามกันในห้องเผาไหม้ การจัดเรียงนี้มีข้อดีคือความเรียบง่าย แต่ก็มีข้อเสียคือมันจะนำไอดีที่ไหลเข้ามาพุ่งตรงไปยังช่องไอเสีย เพื่อปรับปรุงการไล่ไอเสียออกจากกระบอกสูบและเก็บไอดีที่เข้ามาไว้ในกระบอกสูบได้มากขึ้น จึงมักใช้ลูกสูบเบน (deflector piston) รูปทรงของลูกสูบนี้จะนำไอดีไปยังด้านบนของกระบอกสูบเพื่อดันไอเสียลงและออกทางช่องไอเสีย อย่างไรก็ดี ในทางปฏิบัติลูกสูบเบนไม่มีประสิทธิภาพมากนัก—แก๊สส่วนใหญ่จะลัดวงจรและไม่สามารถขึ้นไปถึงด้านบนของกระบอกสูบได้—และรูปทรงของลูกสูบยังส่งผลกระทบต่อรูปร่างของห้องเผาไหม้ ทำให้เกิดเส้นทางเปลวไฟที่ยาวและมีพื้นที่ผิวมากเกินไป ดังนั้น การไล่ไอเสียแบบวนแนวตั้งจึงไม่ค่อยได้ใช้ในเครื่องยนต์สองจังหวะสมัยใหม่

 การไล่ไอเสียแบบชนือร์เลอ 

การไล่ไอเสียแบบชนือร์เลอ (บางครั้งเรียกว่า "การไล่ไอเสียแบบวน" หรือ "การไล่ไอเสียแบบย้อนกลับ") คือการออกแบบที่ใช้ในเครื่องยนต์สองจังหวะไม่มีลิ้นสมัยใหม่ส่วนใหญ่ ข้อแตกต่างที่สำคัญเมื่อเทียบกับการไล่ไอเสียแบบไหลแนวนอนคือช่องถ่ายโอนตั้งอยู่ทั้งสองด้านของช่องไอเสียและถูกกำหนดทิศทางให้พุ่งไปยังผนังกระบอกสูบฝั่งตรงข้าม ขณะที่สารผสมอากาศกับเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ มันจะเดินทางข้ามกระบอกสูบ จากนั้นขึ้นไปตามผนังกระบอกสูบที่อยู่ตรงข้ามกับช่องไอเสียก่อนจะวนขึ้นด้านบนที่ฝาสูบแล้ววกกลับลงมาที่ช่องไอเสีย เส้นทางการไหลที่ยาวนี้และทิศทางการไหลที่ตรงกันข้ามของไอดีและไอเสียช่วยลดการผสมกันของแก๊สใหม่และแก๊สใช้แล้วและจำกัดปริมาณไอดีที่หลุดรอดออกจากกระบอกสูบก่อนที่ช่องต่าง ๆ จะปิด วิธีการไล่ไอเสียนี้ต้องการความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับการไหลของแก๊สแบบ 3 มิติในกระบอกสูบและต้องดูแลเอาใจใส่ในการจัดวาง ขนาด และมุมของช่องต่าง ๆ อย่างระมัดระวัง

 การไล่ไอเสียแบบไหลทางเดียว

การไล่ไอเสียแบบไหลทางเดียวเป็นการออกแบบที่ประจุใหม่และไอเสียไหลไปในทิศทางเดียวกัน สิ่งนี้กำหนดให้ช่องไอดีและไอเสียต้องอยู่ตรงข้ามกันที่ปลายกระบอกสูบ ตามที่ใช้ในเครื่องยนต์สองจังหวะบางชนิด ประจุใหม่จะเข้าทางช่องที่ควบคุมโดยลูกสูบใกล้กับด้านล่างของกระบอกสูบและไหลขึ้นด้านบน ดันไอเสียออกทางลิ้นดอกเห็ดที่อยู่บนฝาสูบ เครื่องยนต์ไหลทางเดียวแบบอื่น—เช่นเครื่องยนต์เรือ Ricardo Dolphin—ใช้ทิศทางการไหลลง โดยสารผสมอากาศกับเชื้อเพลิงใหม่จะเข้าสู่ด้านบนของกระบอกสูบและไอเสียจะออกจากด้านล่างของกระบอกสูบ มีการออกแบบอีกแบบที่ใช้ช่องที่ควบคุมโดยลูกสูบทั้งสองด้านของกระบอกสูบและลูกสูบตรงข้ามสองตัวในแต่ละกระบอกสูบที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามเพื่ออัดประจุระหว่างกัน

วิธีไล่ไอเสียแบบไหลทางเดียวมักถูกใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะในยานยนต์ เรือเดินทะเล รถจักร และเป็นเครื่องยนต์อยู่กับที่ ข้อเสียคือความซับซ้อน มวล ปริมาตร และต้นทุนที่เพิ่มขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้ขบวนเปิดปิดลิ้นดอกเห็ด (หรือเพลาข้อเหวี่ยงหรือกระเดื่องกดลิ้นเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการควบคุมลูกสูบตัวที่สอง)

 ดูเพิ่ม 
 การปรับแต่งเครื่องยนต์
 สี่จังหวะ
 การอัดบรรจุอากาศจากความเฉื่อย
 ปรากฏการณ์คาเดนาซี

 อ้างอิง 

หมวดหมู่:ระบบไอเสีย
หมวดหมู่:เทคโนโลยีเครื่องยนต์สองจังหวะ