TURBO ทำไมต้องแรง

ความสำคัญของเทอร์โบTURBO เทอร์โบ เป็นอุปกรณ์ชิ้นหนึ่ง ที่สามารถเพิ่มความแรงให้กับเครื่องยนต์ จนเป็นชื่อเรียกติดปากถึงความแรงว่า เมื่อไรที่มีเทอร์โบแล้วต้องแรง จนแพร่ไปถึงการเปรียบเปรยในเรื่องอื่น เช่น แรง-เร็ว ยังกับติดเทอร์โบ

เทอร์โบ คือ อุปกรณ์อัดอากาศชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่อัดไอดีเข้ากระบอกสูบด้วยแรงดันและมวลของอากาศที่มากกว่าแรงดูดจากการเลื่อนลงของลูกสูบของเครื่องยนต์ปกติ เครื่องยนต์ที่ไม่มีระบบอัดอากาศ จะสามารถประจุไอดีได้เพียง 70-100% ของความจุกระบอกสูบ เพราะการเลื่อนตัวลงของกระบอกสูบ แม้จะมีแรงดูดสูง แต่ยังไงก็ยังเป็นการดูด ทั้งยังมีสารพัดชิ้นส่วนขวางการไหลของอากาศ เช่น วาล์ว ลิ้นปีกผีเสื้อ ไส้กรองอากาศ ฯลฯ จึงทำให้การดูดอากาศนั้นไม่เต็มที่ 100% ของแรงดูด ถ้างง ให้เปรียบเทียบกับคนที่มีปอดขยายตัวคอยสูดอากาศ แต่อากาศก็ยังเข้าไปได้แค่พอประมาณ เพราะต้องดูดผ่านจมูกรูแคบ ๆ ทั้งยังมีขนจมูกคอยกันอยู่ด้วย ในส่วนของการพัฒนาเพิ่มประสิทธิภาพการดูดอากาศ ยังไงก็ยังเป็นการดูดมวลของอากาศที่เข้าไปเต็มที่ก็ใกล้เคียง 100% เท่านั้น

ถึงเครื่องยนต์จะมีประสิทธิภาพในการดูดอากาศได้สูงเพียงใด แต่ก็เป็นไปในช่วงแคบๆของรอบการทำงานเท่านั้น เพราะเมื่อรอบเครื่องยนต์เปลี่ยนไปตามจังหวะการเปิด-ปิดวาล์ว อากาศที่ไหลเข้าสู่กระบอกสูบก็จะน้อยลง อีกทั้งยังมีอุปกรณ์อื่นเช่น พอร์ท วาล์ว ฯลฯ ขัดขวางการไหลของอากาศจนสามารถบรรจุไอดีได้ 75-90% เท่านั้น

เครื่องยนต์ที่ติดเทอร์โบ ช่วยอัดอากาศตั้งแต่รอบเครื่องยนต์หมุนปากกลางขึ้นไป จะมีประสิทธิภาพในการประจุไอดีได้สูงในช่วงรอบเครื่องยนต์ที่กว้างกว่า เนื่องจากการอัดไอดีด้วยแรงดันอย่างต่อเนื่องไม่ใช่แค่แรงดูดจากการเลื่อนลงของลูกสูบ มวลอากาศที่ถูกอัดเข้าไปในกระบอกสูบจึงมีความหนาแน่นมากกว่าปกติ

เทอร์โบ ประกอบด้วยชุด เทอร์ไบน์ (กังหันไอเสีย) และคอมเพรสเซอร์ (กังหันไอดี) มีลักษณะคล้ายกังหัน 2 ตัว ติดตั้งอยู่บนแกนเดียวกัน ฟากละตัว หันหลังเข้าหากัน หมุนไปพร้อมกันตลอด ไม่มีระบบอากาศเชื่อมกัน และมีระบบหล่อลื่นช่วงกลางแกนกังหันด้วยน้ำมันหล่อลื่นที่ไหลเวียนจากปั๊มเครื่องยนต์

ชุดกังหันไอดี และกังหันไอเสีย จะหมุนไปพร้อมกัน โดยที่ชุดโข่งและกังหันไอเสีย ได้ติดตั้งอยู่กับท่อไอเสีย กังหันไอเสียจะหมุนด้วยการไหลและการขยายตัวของไอเสียที่ถูกส่งเข้ามา กลายเป็นต้นกำลังในการหมุนของแกนเทอร์โบ ต่อจากนั้นไอเสียก็จะถูกระบายทิ้งไปตามปกติทางท่อไอเสียไปยังด้านท้ายของรถยนต์ ความเร็วในการหมุนของกังหันไอเสีย ผกผันอยู่กับความร้อนและปริมาณไอเสียทั้งหมดที่ถูกส่งเข้ามา

การทำงานของเทอร์โบ ไม่ใช่เป็นความเข้าใจผิด ๆ ของบางคนว่า เทอร์โบ เป็นการใช้ไอเสียกลับเข้าสู่เครื่องยนต์ ซึ่งไม่มีเหตุผลที่จะทำเช่นนั้น เพราะไอเสียร้อนและแทบไม่มีออกซิเจนที่ช่วยในการเผาไหม้อยู่เลย เมื่อกังหันไอเสียหมุนด้วยกำลังจากไอเสีย กังหันไอดีที่ติดตั้งอยู่บนแกนเดียวกันอีกฟากหนึ่ง จะหมุนดูดอากาศแล้ว อัดเข้าสู่กระบอกสูบผ่านท่อไอดีด้วยแรงดันที่เรียกว่า แรงดันเสริม (BOOST PRESSURE) แรงดันที่สูงกว่าบรรยากาศปกติ เทอร์โบ สามารถสร้างแรงดันเสริมให้สูงขึ้นได้หลายระดับ ตามการออกแบบหรือตามการควบคุม แต่ถ้าใช้แรงดันสูงเกินไป ชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์อาจเสียหายได้

แม้กังหันไอเสีย และกังหันไอดีจะหมุนทำงานต่อเนื่องบนแกนเดียวกันแต่ทั้ง 2 กังหันมิได้มีอากาศหมุนเวียนต่อ เนื่องกันเลย ไอเสีย เมื่อมาหมุนกังหันไอเสีย และก็ปล่อยทิ้งออกไป ส่วนกังหันไอดีมีต้นกำลังจากการหมุนของกังหันไอเสีย ก็ดูดอากาศบริสุทธิ์จากข้างนอกเข้ามา

การทำงานของเทอร์โบ มิได้ทำให้เครื่องยนต์สูญเสียพลังงานส่วนใดมากนักเลย เพราะเป็นการนำพลังงานความร้อนจากการขยายตัวของไอเสียที่จะต้องทิ้งไปเปล่าประโยชน์มาใช้หมุนกังหันไอเสีย เปลี่ยนเป็นพลังงานกลก่อนที่จะระบายทิ้งไป แต่อาจมีแรงดันน้อยกลับ เกิดขึ้นในระบบไอเสียบ้างเล็กน้อย เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ที่ไม่ได้ติดเทอร์โบ ซึ่งใช้หม้อพักแบบไส้ย้อน ก็จะเกิดแรงดันย้อนกลับในระบบไอเสียมากกว่ากันไม่เท่าไร

นั่นคือบทสรุปสั้น ๆ ของการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ด้วยการอัดอากาศจากเทอร์โบ คือ ไม่ต้องมีการขยายความจุกระบอกสูบ-ซีซี ซึ่งการเพิ่มซีซีของเครื่องยนต์มีจุดด้อยมากมาย แต่ต้องมีการเพิ่มความแข็งแรงของหลายชิ้นส่วนเตรียมรองรับแรงดันและมวลของอากาศที่เพิ่มขึ้นกว่าปกติ ดังที่รู้กันว่า เครื่องยนต์ที่มีซีซีและระบบพื้นฐานต่าง ๆ ใกล้เคียงกัน ซึ่งมีและไม่มีเทอร์โบ เครื่องยนต์ที่มีเทอร์โบจะมีทั้งกำลังม้าและแรงบิดมากกว่าอยู่ไม่มากก็น้อย

แต่มิได้หมายความว่า เครื่องยนต์ที่ติดตั้งเทอร์โบ จะต้องแรงดุจเครื่องยนต์ของรถแข่ง เพราะขึ้นอยู่กับแรงดันและมวลของอากาศที่ถูกควบคุมหรือออกแบบกำหนดไว้ เครื่องยนต์เทอร์โบในสายการผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ มักควบคุมให้มีแรงดันของอากาศ (บูสต์) ไม่สูงหรือที่เรียกกันว่า เครื่องยนต์แบบ LIGHT TURBO เพราะเป็นการเน้นการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ให้มีกำลังดีตั้งแต่รอบต่ำและเป็นช่วงกว้างเท่านั้น

โดยทั่วไป การดูแลเครื่องยนต์ที่ติดตั้งเทอร์โบ มีความยุ่งยากกว่าเครื่องยนต์ที่ไม่ได้ติดตั้งเทอร์โบพอสมควร คือควรใช้น้ำมันเครื่องคุณภาพสูง และการปล่อยให้เครื่องยนต์เทอร์โบเดินเบาก่อนการดับเครื่องยนต์สัก 1-5 นาที ตามความร้อนที่สะสมอยู่ ถ้าขับคลาน ๆ ในเมือง ก็ปล่อยให้เครื่องยนต์เดินเบาแค่ช่วงสั้นๆ ถ้าอัดทางยาวมาก็ปล่อยให้เครื่องยนต์เดินเบาไว้นานหน่อย ส่วนเครื่องยนต์ธรรมดาที่ไม่ได้ติดตั้งเทอร์โบ หากเจ้าของต้องการติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเข้าไป ต้องใช้อุปกรณ์ร่วมที่ดี
และช่างต้องมีความเชี่ยวชาญ โดยจะต้องมีการเปลี่ยนชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์หรือไม่ ต้องดูกันเป็นกรณี ๆ ไป

การติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเข้าไปในเครื่องยนต์ดีเซล ส่วนใหญ่ไม่ต้องมีการเปลี่ยนชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ แต่ควรใช้แรงดันของอากาศ (บูสต์)ไม่เกิน 5-7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว และถ้ามีการแต่งปั๊มจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มก็จะดีขึ้นไปอีก

การติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเข้าไปในเครื่องยนต์เบนซิน ถ้าใช้แรงดันของอากาศ (บูสต์)ไม่เกิน 5-7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว อาจไม่ต้องมีการเปลี่ยนชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ แต่อาจต้องมีการเพิ่มอัตราการจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม นับว่าละเอียดอ่อนและยุ่งยากกว่าการติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเข้าไปในเครื่องยนต์ดีเซล

ไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซล ถ้ามีการติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเติมภายหลัง แม้จะทำได้ดี เครื่องยนต์ไม่พังกระจาย แต่ก็ต้องยอมรับว่า เครื่องยนต์จะมีการสึกหรอเพิ่มขึ้น และมีอายุการใช้งานลดลงบ้างไม่มากก็น้อย

Leave a Reply