เรื่องของอากาศ และเทอร์โบ

โดยองค์ประกอบที่ทำให้เกิดการเผาไหม้ หรือทำให้เกิดการจุดระเบิดขึ้นมานั้น มีอยู่เพียงไม่กี่อย่าง เช่น เชื้อเพลิง, อากาศ, ประกายไฟ หรือความร้อนที่เกิดจากการสร้างแรงอัด เมื่อทุกอย่างอยู่ในสัดส่วนที่เหมาะสมกัน มีอุณหภูมิหรือเกิดประกายไฟในจังหวะที่ถูกต้อง ก็จะมีการเผาไหม้และเกิดแรงระเบิดขึ้นมา ส่งกำลังผ่านหัวลูกสูบไปยังก้านสูบ และข้อเหวี่ยงตามลำดับ

ในเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงเป็นน้ำมันในตระกูลเบนซิน และเครื่องยนต์ที่ใช้แก๊สชนิดต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นก๊าซหุงต้มเหลว ( LPG ) หรือแก๊สธรรมชาติอัด (CNG) จะใช้ประกายไฟมาเป็นตัวทำปฏิกิริยากับเชื้อเพลิงเหล่านั้น แต่ในเครื่องยนต์ดีเซลจะใช้แรงอัดอากาศของลูกสูบ บีบอัดอากาศก่อนส่งเข้าไปภายในกระบอกสูบ หรือห้องเผาไหม้ให้อากาศมีขนาดเล็กลง ซึ่งการบีบอัดอากาศดังกล่าว จะมีความร้อนเกิดขึ้นในขั้นตอนนั้น และเมื่อมีน้ำมันดีเซลถูกฉีดออกมาเป็นละอองฝอยขนาดเล็กมากๆ ความร้อนที่เกิดจากการบีบอัดอากาศ ก็จะทำให้ละอองฝอยน้ำมันดีเซลขนาดเล็ก ลุกไหม้และลามไปจนกลายเป็นแรงระเบิดเกิดขึ้น

โลกยานยนต์ในยุคหนึ่งเมื่อต้องการให้เครื่องยนต์มีกำลังมากขึ้น ก็ต้องหาทางทำให้ส่วนผสมของอากาศและน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มสัดส่วนขึ้นภายใต้พื้นที่ของห้องเผาไหม้ หรือพื้นที่ภายในกระบอกสูบที่มีขนาดเท่าเดิม วิศวกรจึงคิดค้นการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง เข้าไปในห้องเผาไหม้ หรือภายในกระบอกสูบมากขึ้น ในเครื่องที่ใช้คาบูเรเตอร์เป็นตัวจ่ายเชื้อเพลิง ก็ใช้วิธีการขยายช่องของหัวฉีดนมหนูให้น้ำมันไหลผ่านได้มากขึ้น แล้วไปทำให้กรองอากาศซึ่งปรกติทำหน้าที่ดักกรองสิ่งสกปรก จึงปรับเปลี่ยนไปใช้ไส้กรองอากาศที่ทำให้อากาศไหลผ่านได้ง่ายและมากขึ้น

ในการเพิ่มปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงนั้น สามารถทำได้ง่ายกว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเครื่องยนต์หันมาใช้ระบบจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง ด้วยระบบหัวฉีดไฟฟ้า ซึ่งสามารถกำหนดได้ว่าจะจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงให้มากหรือน้อยเพียงใดก็ได้ การคิดประดิษฐ์อุปกรณ์ที่จะมาทำให้ปริมาณอากาศ ไหลเข้าห้องเผาไหม้หรือไหลเข้ากระบอกสูบได้มากขึ้น จึงเกิดตามมา

โดยในระยะแรกนิยมการเพิ่มปริมาณอากาศเข้าห้องเผาไหม้สองรูปแบบด้วยกัน รูปแบบที่หนึ่งคือการใช้ซูเปอร์ชาร์จทำหน้าที่บีบอัดและป้อนอากาศเข้าไป แบบนี้นิยมใช้กันในรถยนต์อเมริกันมายาวนาน ส่วนรูปแบบที่สองใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์ทำหน้าที่บีบอัดอากาศ ซึ่งรูปแบบที่สองนี้ปัจจุบันนิยมใช้กันอย่างกว้างขวางมากกว่ารูปแบบแรก

การใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์อัดอากาศนั้น ในระยะแรกหวังผลที่จะให้เครื่องยนต์มีกำลังมากขึ้น จึงพบเห็นกันมาในบรรดาเครื่องยนต์ของรถแข่งรูปแบบต่าง ๆ ทั้งการแข่งขันแบบทางเรียบ เช่น การแข่งขันรถยนต์สูตรหนึ่ง และการแข่งขันรถยนต์ทางวิบากหรือทางฝุ่นแบบแรลลี่

แต่ต่อ ๆ มาตราบจนทุกวันนี้ การใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์แพร่หลายในรถยนต์ที่จำหน่ายทั่วไป โดยมีเจตนารมย์ที่จะทำให้การเผาไหม้มีความสมบูรณ์มากขึ้น หลงเหลือกากของเชื้อเพลิงตกค้าง จนถูกขับปะปนมากับไอเสียให้น้อยที่สุด ด้วยการหวังผลสองประการก็คือ ประการแรก ต้องการให้เกิดการประหยัดน้ำมัน เพราะเมื่อน้ำมันหรือเชื้อเพลิงถูกเผาไหม้หมดจดขึ้น ก็เท่ากับมีกากของเชื้อเพลิงเหลือจากการเผาไหม้น้อยลง ในปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงเท่ากัน เครื่องยนต์ที่เผาไหม้ได้หมดจดกว่า จะมีการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงน้อยกว่า

เหตุผลประการที่สองของการใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์กับเครื่องยนต์ปัจจุบันนี้ คือ ทำให้มีมลพิษจากไอเสียน้อยลง ทำให้ผ่านข้อกำหนดกฎหมายของประเทศต่าง ๆ ที่นำรถเข้าไปจำหน่าย เพราะเหตุผลที่ว่าเมื่อน้ำมันเชื้อเพลิงที่ถูกฉีดเข้าห้องเผาไหม้ ถูกเผาไหม้จนหมดเกลี้ยง ก็จะไม่มีกากหรือไอน้ำมันเชื้อเพลิงถูกขับปนมากับไอเสีย ออกมาสู่ภายนอกทางปลายท่อไอเสีย ควันไอเสียก็มีน้อยลง มลพิษจากกากเชื้อเพลิงก็มีน้อยลงด้วยนั่นเอง

สัจธรรมของโลกนี้อย่างหนึ่งก็คือ ไม่มีสิ่งใดที่จะมีแต่ข้อดีโดยไม่มีข้อเสีย ในเรื่องของเทคโนโลยียานยนต์ก็เช่นกัน แม้ว่าทางทฤษฎีจะกล่าวเอาไว้ว่า การที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์มาช่วยบีบอัดอากาศ ทำให้มีการเผาไหม้สมบูรณ์มากขึ้น เท่ากับว่าทำให้เกิดการประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้น แต่ในโลกแห่งชีวิตจริงก็คือ เมื่อมีการเผาไหม้ที่ดีขึ้น เท่ากับว่าทำให้อัตราเร่งดีขึ้น ผู้ขับรถจึงมักจะขับด้วยความเร็วที่สูงขึ้น หรือใช้การเร่งแซงและเร่งออกตัวที่แรงและเร็วบ่อยครั้งขึ้น สุดท้ายอัตราการประหยัดเชื้อเพลิงที่ว่ามา หากไม่มีการปรับพฤติกรรมการขับ ก็ไม่ได้ทำให้มีอัตราการประหยัดเชื้อเพลิงดีขึ้นแต่อย่างใด

ประการต่อมาก็คือการที่มีชิ้นส่วนใด ๆ เพิ่มขึ้น เท่ากับว่าต้องมีภาระในการดูแลรักษาเพิ่มขึ้น และเท่ากับว่ามีจุดเปราะบางที่ต้องระวังมากขึ้น ที่พบเห็นกันบ่อยครั้งมากในรถยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์ก็คือ เมื่อใดก็ตามที่ผู้ขับรถละเลยหรือหลงลืมดูเกจ์หรือมาตรวัดความร้อน ก็อาจจะเกิดความร้อนสูงกว่าปรกติในเครื่องยนต์ขึ้นมาได้ เพราะอากาศที่ถูกบีบอัดโดยเทอร์โบชาร์จเจอร์ จะมีความร้อนสูงกว่าอากาศที่ไหลเข้าห้องเผาไหม้ตามปรกติ

ผู้ผลิตรถยนต์ที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์ในระยะต่อมา จึงติดตั้งตัวระบายความร้อนขออากาศก่อนเข้าเทอร์โบชาร์จเจอร์มาด้วย ที่รู้จักกันในนามของอินเตอร์คูลเลอร์ หรือที่มีรูปลักษณะและทำหน้าที่คล้ายกับรังผึ้งหม้อน้ำ เพียงแต่สิ่งที่ไหลผ่านไม่ใช่น้ำแต่เป็นอากาศ ซึ่งเมื่ออากาศที่ไหลเข้าเทอร์โบชาร์จเจอร์มีอุณหภูมิที่ต่ำลง เวลาที่ถูกบีบอัดจึงสามารถบีบอัดในปริมาณที่มากขึ้นได้ และมีอุณหภูมิไม่สูงมากหรือมีความร้อนลดน้อยลงด้วยนั่นเอง

แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นท้ายที่สุดแล้ว ผู้ขับรถก็ต้องมีหน้าที่ดูแลอุปกรณ์ส่วนต่อควบของทั้งอินเตอร์คูลเลอร์ และ เทอร์โบชาร์จเจอร์ให้อยู่ในสภาพที่สมบูรณ์ด้วยเช่นกัน หากจุดใดจุดหนึ่งเกิดความบกพร่องขึ้นมา ก็จะทำให้เครื่องยนต์ทำงานบกพร่องหรือเกิดความไม่สมบูรณ์ขณะทำงานขึ้นได้ 

คราวหน้าผมจะมาพูดต่อถึงเรื่องปัญหาหญ้าปากคอก ที่เกี่ยวกับเทอร์โบชาร์จเจอร์ต่อครับ