เทอร์โมไดนามิกส์

Thermodynamic II

  เครื่องยนต์ 2 จังหวะ

        
ภาพการทำงานของเครื่องยนต์รถจักรยานยนต์ 2 ช่วงชัก

ภาพการทำงานของเครื่องยนต์ 2 ช่วงชัก

เครื่องยนต์ 2 จังหวะ (Two-stroke engine ) คือเครื่องยนต์ที่ทำงาน 2 ช่วงชัก คือช่วงชักที่ 1 คือช่วงชักดูดกับอัด และ ช่วงชักที่ 2 คือช่วงชักระเบิดและคาย และเครื่องยนต์ 2 ช่วงชักจะไม่มีวาล์วเปิดปิดไอดีไอเสีย แต่จะใช้ลูกสูบเป็นตัวเปิดปิดไอดีไอเสียแทน ซึ่งเครื่องยนต์ 2 ช่วงชักจะทำงานรอบจัดกว่าเครื่องยนต์ 4 ช่วงชัก และการเผาไหม้ก็มีประสิทธิภาพด้อยกว่าด้วย

ช่วงชักการทำงานของเครื่องยนต์ 2 ช่วงชัก
สามรถอธิบายโดยละเอียดได้ดังนี้

ช่วงชักที่ 1 
ดูด/อัด:ลูกสูบเคลื่อนที่ลงจากศูนย์ตายบนสู่ศูนย์ตายล่าง ในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลงมานั้นจะจะทำให้ช่องพอร์ตไอดีเปิดไอดีถูกอัดจาก ห้องแคร้งค์ผ่านเข้ามาบรรจุในห้องเผาไหม้ในตอนนี้ช่องพอร์ตไอเสียจะเปิดออก ด้วยเชื้อเพลิงที่เข้ามาจะช่วยขับไอเสียจากการเผาไหม้ด้วย ในการทำงานดังกล่าวเพลาข้อเหวี่ยงทำงาน1/2 รอบ (ครึ่งรอบ)

ช่วงชักที่ 2 
ระเบิด/คาย:ลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นจากศูนย์ตายล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบนทำ ให้ช่องพอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสียปิดอัดเอาเชื่อเพลิงให้มีปริมาตรเล็กลงใน ห้องเผาไหม้ หัวเทียนส่งประกายไฟจุดระเบิดเชื้อเพลิงลูกสูบเคลื่อนที่ลงเพราะแรงระเบิดทำ ให้ลูกสูบอัดเชื่อเพลิงในห้องแคร้งค์แล้วถูกอัดเข้ามาเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงจนพอร์ต 
        ไอดีและพอร์ตไอเสียเปิดเชื้อเพลิงจะขับไล่ไอเสียออกด้วย เพลาข้อเหวี่ยงหมุนครบ 1 รอบ พอดี

เครื่องยนต์ 2 จังหวะ ( 2 Cycle Engine )
             เครื่องยนต์ 2 จังหวะ  (Cycle  Engine)  เป็นเครื่องยนต์แบบง่าย  การทำงานและชิ้นส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์ 2 จังหวะ  มีความยุ่งยากน้อยกว่าเครื่องยนต์แบบ  4 จังหวะ  การนำเอากาศดีเข้าไปในกระบอกสูบและปล่อยอากาศที่เกิดจากการเผาไหม้ออกจากกระบอกสูบเกิดขึ้นโดยการเปิดและปิดของลูกสูบเอง  เครื่องยนต์ชนิดนี้จึงไม่จำเป็นต้องมีลิ้นและกลไกเกี่ยวกับลิ้น
             ลักษณะของเครื่องยนต์ 2 จังหวะ  มีดังนี้
1.  อ่างน้ำมันเครื่องปิดสนิทแต่เครื่องยนต์บางแบบมีช่องให้อากาศหรือไอดีเข้าเพื่อผ่านขึ้นไปในกระบอกสูบ
2. ไม่มีเครื่องกลไกของลิ้น  ลูกสูบจะทำหน้าที่เป็นลิ้นเอง
3.  กระบอกสูบอยู่ในลักษณะตั้งตรง
4.  มีช่องไอดี (Inlet Port) เป็นทางให้อากาศเข้าไปภายในกระบอกสูบ  โดยอาจจะมีเครื่องเป่าอากาศช่วยเป่าเข้าไป
5.   มีช่องไอเสีย (Exhaust Port)  เป็นทางให้อากาศเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ออกไปจากกระบอกสูบ
การทำงานของเครื่องยนต์ 2 จังหวะ มีดังนี้
1.  จังหวะคายและดูด  ลูกสูบจะเคลื่อนที่จากจุดศูนย์ตายบนลงมาเรื่อยๆ จนผ่านช่องไอเสีย  ไอเสียก็จะผ่านออกไปทางช่องนี้เมื่อลูกสูบเคลื่อนต่อไปอีกเล็กน้อย  ช่องไอดีก็จะเปิดให้อากาศเข้าไปในกระบอกสูบและไล่ไอเสียออกไปจนหมดสิ้น  ลูกสูบจะเคลื่อนลงจนถึงจุดศูนย์ตายล่าง
2.  จังหวะอัดและระเบิด  ลูกสูบจะเคลื่อนจากศูนย์ตายล่างขึ้นไปเรื่อยๆ จนปิดช่องไอดีและช่องไอเสียตามลำดับ  พร้อมกับอัดอากาศไปด้วยเมื่อลูกสูบเคลื่อนเข้าใกล้จุดศูนย์ตายบน  หัวฉีดก็จะทำการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงให้แตกเป็นฝอยเล็กๆ เข้าไปกระทบกับอากาศที่ถูกอัดจนร้อน  ทำให้เกิดการเผาไหม้และระเบิดดันลูกสูบให้ทำงาน  ในขณะเดียวกันไอเสียก็จะมีความดันสูงด้วย  เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงมาเปิดช่องไอดี  อากาศก็จะเข้ามาและทำการขับไล่ไอเสียออกไปทางช่องไอเสียเหลือไว้เพียงแต่ไอดีในห้องเผาไหม้
จะเห็นได้ว่า เมื่อเครื่องยนต์ทำงานครบ 2 จังหวะ  เพลาข้อเหวี่ยงจะหมุนไปได้หนึ่งรอบ
เมื่อลูกสูบอยู่ที่ตำแหน่งศูนย์ตายล่างในจังหวะดูด  ภายในกระบอกสูบจะมีปริมาตรที่บรรจุส่วนผสมน้ำมัน และอากาศหรืออากาศเพียงอย่างเดียว  เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นในจังหวะอัด  ปริมาตรนี้จะถูกอัดให้ลดลงตรงส่วนของลูกสูบ  เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ถึงจุดศูนย์ตายบนปริมาตรจะมีขนาดเล็กที่สุด  บริเวณที่มีปริมาตรเล็กนี้ถูกเรียกว่าห้องเผาไหม้        
             สัดส่วนความอัด (Compression Ratio) อัตราส่วนระหว่างปริมาตรภายในกระบอกสูบเมื่อลูกสูบอยู่ที่จุดศูนย์ตายล่างกับปริมาตรภายในกระบอกสูบ เมื่อลูกสูบอยู่ที่ศูนย์ตายบนสัดส่วนความอัดของเครื่องยนต์มีความสำคัญมากเพราะมีความสัมพันธ์กับชนิดและคุณภาพของน้ำมันเชื้อเพลิงที่จะนำไปใช้  เครื่องยนต์เบนซินจะมีสัดส่วนความอัดอยู่ระหว่าง 5.5/1 ถึง 8/1 สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลนั้น  น้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบหลังจากที่อากาศถูกอัดแล้ว  สัดส่วนความอัดอยู่ระหว่าง 14/1 ถึง 18/1