จังหวะเครื่องยนต์

ในบริบทเครื่องยนต์สันดาปภายใน คำว่า จังหวะ () มีความหมายที่เกี่ยวข้องดังนี้:

 ระยะของวัฏจักรเครื่องยนต์ (ตังอย่างเช่น จังหวะอัด จังหวะคาย) หมายถึง จังหวะการทำงานของเครื่องยนต์ซึ่งลูกสูบจะเคลื่อนที่จากบนลงล่าง หรือกลับกัน
 ประเภทของวัฏจักรการทำงานที่ใช้โดยเครื่องยนต์ลูกสูบ (ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์สองจังหวะ เครื่องยนต์สี่จังหวะ)
 ระยะชัก หมายถึงระยะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ได้ในแต่ละวัฏจักร ความยาวระยะชักนี้จะใช้ร่วมกับเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบเพื่อกำหนดความจุของเครื่องยนต์

 ระยะต่าง ๆ ในวัฏจักรกำลัง 


เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ที่ใช้กันทั่วไปมีระยะหรือจังหวะ (ดังที่อธิบายด้านล่างซึ่งเป็นจังหวะที่ใช้ในเครื่องยนต์สี่จังหวะ) ส่วนเครื่องยนต์ประเภทอื่นอาจมีจังหวะการทำงานที่แตกต่างกันมาก

จังหวะเหนี่ยวนำ-ดูด
จังหวะเหนี่ยวนำ (induction stroke) เป็นระยะแรกในเครื่องยนต์สี่จังหวะ (เช่น วัฏจักรออตโตหรือดีเซล) เป็นช่วงที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลงด้านล่าง ก่อให้เกิดสุญญากาศบางส่วนเพื่อดูดสารผสมอากาศกับเชื้อเพลิง (หรือเฉพาะอากาศในกรณีเครื่องยนต์ฉีดตรง) เข้าสู่ห้องเผาไหม้ สารผสมนี้จะเข้าสู่กระบอกสูบผ่านลิ้นไอดีที่อยู่ด้านบนของกระบอกสูบ

จังหวะอัด

จังหวะอัด (compression stroke) เป็นระยะที่สองในสี่ของเครื่องยนต์สี่จังหวะ

ในระยะนี้ สารผสมอากาศกับเชื้อเพลิง (หรืออากาศอย่างเดียวในกรณีเครื่องยนต์ฉีดตรง) จะถูกอัดขึ้นไปยังส่วนบนสุดของกระบอกสูบด้วยลูกสูบ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นด้านบน ทำให้ปริมาตรของห้องเผาไหม้ลดลง เมื่อใกล้สิ้นสุดระยะนี้ สารผสมจะถูกจุดระเบิดด้วยหัวเทียนสำหรับเครื่องยนต์เบนซินหรือโดยการจุดระเบิดด้วยตัวเองสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล

จังหวะเผาไหม้-กำลัง-ระเบิด
จังหวะระเบิด (combustion stroke) เป็นระยะที่สาม ซึ่งสารผสมอากาศกับเชื้อเพลิงที่ถูกจุดระเบิดจะขยายตัวและดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ลง แรงที่เกิดขึ้นจากการขยายตัวนี้เองที่สร้างกำลังให้กับเครื่องยนต์

จังหวะคาย
จังหวะคาย (exhaust stroke) เป็นระยะสุดท้ายในเครื่องยนต์สี่จังหวะ ในระยะนี้ ลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นเพื่อดันแก๊สที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ออกไป แก๊สจะถูกระบายออกจากกระบอกสูบผ่านลิ้นไอเสียที่อยู่ด้านบนของกระบอกสูบ เมื่อสิ้นสุดระยะนี้ ลิ้นไอเสียจะปิดลงและลิ้นไอดีจะเปิดออก ซึ่งหลังจากนั้นก็จะปิดลงเพื่อให้สารผสมอากาศกับเชื้อเพลิงใหม่เข้าไปในกระบอกสูบเพื่อเริ่มต้นกระบวนการทั้งหมดใหม่อีกครั้ง

 ประเภทของวัฏจักรกำลัง 
วัฏจักรเทอร์โมไดนามิกส์ที่ใช้ในเครื่องยนต์ลูกสูบมักถูกอธิบายด้วยจำนวนจังหวะที่ใช้ในการครบรอบหนึ่งวัฏจักร การออกแบบเครื่องยนต์ที่พบมากที่สุดคือสองจังหวะและสี่จังหวะ ส่วนการออกแบบที่พบได้น้อยกว่าได้แก่ เครื่องยนต์หนึ่งจังหวะ, เครื่องยนต์ห้าจังหวะ, เครื่องยนต์หกจังหวะ และเครื่องยนต์สองและสี่จังหวะ

 เครื่องยนต์หนึ่งจังหวะ 
บริษัท INNengine ซึ่งตั้งอยู่ในกรานาดา ประเทศสเปน ได้ประดิษฐ์เครื่องยนต์สูบชนที่มีลูกสูบสี่ตัวในแต่ละด้าน รวมทั้งหมดเป็นแปดสูบ แท่งโลหะยึดลูกสูบทั้งหมดไว้ด้วยกัน และใช้ห้องเผาไหม้ร่วมกัน แท่งโลหะเหล่านี้จะกดกับแผ่นที่มีลักษณะเป็นคลื่นเคลื่อนที่ไปมา ซึ่งทำให้แท่งโลหะสามารถกดและปล่อยลูกสูบในกระบวนการที่ประสานกันและราบรื่น เครื่องยนต์นี้รู้จักในชื่อ e-REX ซึ่งสร้างเหตุการณ์การจุดระเบิดเพื่อสร้างกำลัง (power events) ได้มากกว่าเครื่องยนต์สี่จังหวะทั่วไปถึง 4 เท่าต่อการหมุนหนึ่งรอบ และมากกว่าเครื่องยนต์สองจังหวะถึง 2 เท่า แม้ e-REX จะถูกเรียกว่าเป็น เครื่องยนต์หนึ่งจังหวะ แต่ก็มีการถกเถียงว่าแท้จริงแล้วมันคือเครื่องยนต์สองจังหวะ การที่เรียกว่าเครื่องยนต์หนึ่งจังหวะก็เพราะลูกสูบแต่ละตัวจะทำงานสองจังหวะ (คือจังหวะอัด/เผาไหม้ และจังหวะคาย/ดูด) ในการหมุนของเครื่องยนต์ครึ่งรอบ ดังนั้นตามหลักการของ INNengine แล้ว สองจังหวะคูณด้วยการหมุนครึ่งรอบจึงเป็นที่มาของชื่อ "1 Stroke" ที่ได้รับการจดสิทธิบัตร

 เครื่องยนต์สองจังหวะ 
เครื่องยนต์สองจังหวะทำงานครบวัฏจักรกำลังในทุกสองจังหวะ ซึ่งหมายความว่าทุกการหมุนหนึ่งรอบของเพลาข้อเหวี่ยง เครื่องยนต์จะทำงานครบหนึ่งวัฏจักรกำลังพอดี เครื่องยนต์สองจังหวะมักใช้ในเครื่องยนต์เรือ (ขนาดใหญ่) เครื่องมือไฟฟ้ากลางแจ้ง (เช่น เครื่องตัดหญ้าและเลื่อยยนต์) และจักรยานยนต์

 เครื่องยนต์สี่จังหวะ 
เครื่องยนต์สี่จังหวะทำงานครบวัฏจักรกำลังทุกสี่จังหวะ ซึ่งหมายความว่าจะครบรอบการทำงานในทุกสองรอบการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ในยานยนต์ใช้การออกแบบสี่จังหวะ

 เครื่องยนต์ห้าจังหวะ 
เครื่องยนต์ห้าจังหวะทำงานครบวัฏจักรกำลังทุกห้าจังหวะ ปัจจุบันเครื่องยนต์ชนิดนี้มีเพียงต้นแบบเท่านั้น

 เครื่องยนต์หกจังหวะ 
เครื่องยนต์หกจังหวะทำงานครบวัฏจักรกำลังทุกหกจังหวะ ซึ่งหมายความว่าการทำงานครบวัฏจักรกำลังจะเกิดขึ้นในทุกสามรอบการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง

 ระยะชัก 
ระยะชักคือระยะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ภายในกระบอกสูบ ซึ่งถูกกำหนดโดยข้อเหวี่ยงบนเพลาข้อเหวี่ยง

ความจุเครื่องยนต์คำนวณได้โดยการนำพื้นที่หน้าตัดกระบอกสูบ (กำหนดโดยขนาดกระบอกสูบ) มาคูณกับระยะชัก ตัวเลขที่ได้จะถูกนำมาคูณกับจำนวนกระบอกสูบในเครื่องยนต์ เพื่อหาความจุทั้งหมด

 เครื่องจักรไอน้ำ 
คำว่า stroke ยังสามารถนำไปใช้กับการเคลื่อนที่ของลูกสูบในกระบอกสูบรถจักรได้ด้วย

 อ้างอิง 

หมวดหมู่:เทคโนโลยีเครื่องยนต์