หน่วยที่ 3

หน่วยที่ 3

อตั ราส่วนการอดั

สาระสําคญั
อตั ราส่วนการอดั เป็ นอตั ราส่วนระหวา่ งปริมาตรรวมของกระบอกสูบกบั ปริมาตรอดั หรือ

ปริมาตรหอ้ งเผาไหม้ โดยหลกั การทาํ งานของเครื่องยนตจ์ ะตอ้ งมีการอดั อากาศหรือไอดีในจงั หวะ
อดั เพื่อเพิ่มความดนั และอุณหภูมิก่อนท่ีจะทาํ การเผาไหม้ เพื่อให้ไดพ้ ลงั งานความร้อน ซ่ึงจะพบวา่
ในเครื่องยนตน์ ้นั อตั ราส่วนการอดั มีผลต่อการทาํ งานและประสิทธิภาพของเคร่ืองยนต์ กล่าวคือ
ถา้ เครื่องยนตม์ ีอตั ราส่วนการอดั สูง ก็ยอ่ มจะเกิดแรงระเบิดหรือแรงดนั ภายในกระบอกสูบสูงดว้ ย

จุดประสงค์การเรียนรู้
1. อธิบายความหมายของอตั ราส่วนการอดั ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง
2. คาํ นวณหาอตั ราส่วนการอดั ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง
3. คาํ นวณหาปริมาตรอดั ของเคร่ืองยนตจ์ ากอตั ราส่วนการอดั ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง
4. คาํ นวณหาระยะความสูงของหอ้ งเผาไหมไ้ ดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง
5. คาํ นวณหาคา่ ความแตกต่างระยะความสูงของหอ้ งเผาไหมจ้ ากการเปล่ียนแปลงอตั ราส่วน

การอดั ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง
6. คาํ นวณหาอตั ราส่วนการอดั ใหม่เม่ือมีการเปล่ียนแปลงระยะความสูงของหอ้ งเผาไหม้

ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง
7. แสดงพฤติกรรมตามหลกั เศรษฐกิจพอเพยี ง มีความประณีต รอบคอบ ปลอดภยั

มีคุณธรรมและจริยธรรม

24

3.1 อตั ราส่วนการอดั (Compression Ratio ; C.R.)
อตั ราส่วนการอดั หมายถึง อตั ราส่วนของปริมาตรก่อนการอดั ตวั ต่อปริมาตรหลงั การอดั ตวั ใช้
สัญลกั ษณ์แทนดว้ ย C.R. และสามารถคาํ นวณหาอตั ราส่วนการอดั ไดด้ งั น้ี
ปริมาตรก่อนการอดั ตวั
อตั ราส่วนการอดั = ปริมาตรหลงั การอดั ตวั

ตวั อยา่ งเช่น เคร่ืองยนตม์ ีอตั ราส่วนการอดั 8:1 หมายความวา่ ปริมาตรก่อนการอดั ตวั มี 8 ส่วน
หลงั การอดั ตวั เหลือเพยี ง 1 ส่วน ดงั แสดงในรูปท่ี 3.1

(ก) ปริมาตรก่อนการอัดตวั (ข) ปริมาตรหลงั การอัดตัว

รูปที่ 3.1 แสดงอัตราส่วนการอัด
ท่ีมา : H.Gerschler (editer),1989 : 191

จากรูปท่ี 3.1 จะเห็นวา่ ปริมาตรก่อนการอดั ตวั (ก) ประกอบดว้ ยปริมาตรดูด (VS) 7 ส่วนและ
ปริมาตรอดั หรือปริมาตรหอ้ งเผาไหม้ (VC) 1 ส่วน รวมเป็ นปริมาตรกระบอกสูบ 8 ส่วน และเม่ือ
สิ้นสุดจงั หวะอดั ขณะลูกสูบอยใู่ นตาํ แหน่งศูนยต์ ายบน ปริมาตรหลงั การอดั ตวั (ข) จะเหลือเพียง 1
ส่วนเท่าน้นั ซ่ึงปริมาตร 1 ส่วนน้ีคือ ปริมาตรอดั (VC) นน่ั เอง ดงั น้นั สามารถสรุปเป็ นสมการใน
การคาํ นวณหาอตั ราส่วนการอดั ไดด้ งั น้ี
C.R. = VS + VC ……………….(3.1)

เม่ือ C.R. = อตั VราCส่วนการอดั
VS = ปริมาตรดูด (mm3,cm3)
VC = ปริมาตรอดั (mm3,cm3)

25

ตัวอย่างท่ี 3.1 รถยนตโ์ ตโยตา้ ไฮลกั ซ์ วโี กส้ มาร์ทแคบ 3.0 (CHAMP) ใชเ้ ครื่องยนต์ 1 KD -
FTV (I/C) 4 จงั หวะ 4 สูบ ความจุกระบอกสูบ 2982.15 cc และมีปริมาตรหอ้ งเผาไหม้
176.45 cc จงหาอตั ราส่วนการอดั ของเครื่องยนตเ์ คร่ืองน้ี
โจทยก์ าํ หนด VS = 2982.15 cc และ VC = 176.45 cc
ใหห้ า C.R.
วธิ ีทาํ จากสมการ C.R. = VS + VC
= VC
cc
2982.15 + 176.45 cc
176.45
= 17.9

∴ อตั ราส่วนการอดั เท่ากบั 17.9 : 1 ตอบ
ตัวอย่างที่ 3.2 เคร่ืองยนตเ์ ครื่องหน่ึงมีเส้นผา่ นศูนยก์ ลางกระบอกสูบ 75 mm ระยะชกั 112 mm
และปริมาตรอดั 65,550 mm3 จงหาอตั ราส่วนการอดั
โจทยก์ าํ หนด D = 75 mm , L = 112 mm และ VC = 65,550 mm3
ใหห้ า C.R.
วธิ ีทาํ
หา VS จากสมการ πD2
4
VS = ⋅L

= π × (75)2 × 112 mm2⋅ mm
4
= 494,802 mm3

หา C.R. จากสมการ VS + VC
C.R. = VC

= 494,802 + 65,550 mm 3
65,550 mm 3
= 8.5484

∴ อตั ราส่วนการอดั เท่ากบั 8.5484 : 1 ตอบ
3.2 ความสัมพนั ธ์ระหว่างปริมาตรดูด ปริมาตรอดั และอตั ราส่วนการอดั
การคาํ นวณหาปริมาตรอดั สามารถคาํ นวณหาไดจ้ ากความสมั พนั ธ์ระหวา่ งปริมาตรดูด

ปริมาตรอดั และอตั ราส่วนการอดั ซ่ึงสามารถสรุปความสัมพนั ธ์ไดด้ งั น้ี

26

จากสมการ C.R. = VS + VC
ดงั น้นั =
= VVVVSSCCVC++ VC
VC
C.R. - 1 = 1
VC =
VS

VC ……………….(3.2)
VS

C.R. -1

ตวั อย่างที่ 3.3 เครื่องยนตด์ ีเซล 4 จงั หวะ 4 สูบ มีขนาด Bore × Stroke เทา่ กบั 96 × 103 mm
และมีอตั ราส่วนการอดั 17.9 : 1 จงหา

ก. ปริมาตรดูด
ข. ปริมาตรห้องเผาไหม้

โจทยก์ าํ หนด D = 96 mm , L = 103 mm , K = 4 สูบ และ C.R. = 17.9

ใหห้ า VS และ VC VS = πD2 ⋅L⋅K
วธิ ีทาํ ก. ปริมาตรดูด 4

จากสมการ

= π × (96)2 × 103 × 4 mm2 ⋅ mm
4
= 2982150.54 mm3
= 2982.15 cm3 (cc)

∴ ปริมาตรดูดเทา่ กบั 2982.15 cc ตอบ

ข. ปริมาตรห้องเผาไหม้ VS
C.R. -1
จากสมการ VC =

= 2982.15 cc
17.9 - 1
= 176.45 cc

∴ ปริมาตรหอ้ งเผาไหมเ้ ท่ากบั 176.45 cc ตอบ

27
3.3 การเปลย่ี นแปลงอตั ราส่วนการอดั

การเปล่ียนแปลงอตั ราส่วนการอดั ของเคร่ืองยนต์สามารถทาํ ไดโ้ ดยการเพิ่มหรือลดปริมาตร
หอ้ งเผาไหม้ และเปลี่ยนปริมาตรดูดโดยการควา้ นกระบอกสูบใหโ้ ตข้ึนหรืออดั ปลอกสูบใหม่ ปกติ
ในการออกแบบสร้างเคร่ืองยนต์ไดม้ ีการคาํ นวณอตั ราส่วนการอดั มาอย่างเหมาะสมแลว้ แต่เพื่อ
จุดประสงคก์ ารใชง้ านบางอยา่ ง อาจจะตอ้ งมีการเพิ่มหรือลดอตั ราส่วนการอดั นอกจากน้นั บางคร้ัง
เราไมไ่ ดต้ ้งั ใจที่จะเปล่ียนอตั ราส่วนการอดั เช่น การเกิดเขม่าจบั บริเวณห้องเผาไหมแ้ ละหวั ลูกสูบก็
สามารถทาํ ให้อตั ราส่วนการอดั เปล่ียนแปลงได้เหมือนกัน แต่ในท่ีน้ีจะขอกล่าวถึงเฉพาะการ
เปลี่ยนแปลงอตั ราส่วนการอดั เน่ืองจากการเปลี่ยนระยะความสูงของหอ้ งเผาไหมเ้ ทา่ น้นั

3.3.1 การคาํ นวณหาระยะความสูงของหอ้ งเผาไหม้

รูปท่ี 3.2 แสดงระยะความสูงของห้องเผาไหม้

จากสมการ C.R. = VS + VC
= VC
=
= (A ⋅ L ⋅ K) + (A ⋅ C ⋅ K)
=
A⋅L⋅K
A ⋅ K (L + C)

A⋅ C ⋅ K
L+ C

L C C
C C
+

28

C.R. = L +1
C
L
C.R. - 1 = C

ดงั น้นั C = L ……………….(3.3)
C.R. -1

3.3.2 การคาํ นวณหาค่าความแตกตา่ งระยะความสูงของห้องเผาไหม้ เม่ือตอ้ งการเปลี่ยนแปลง
อตั ราส่วนการอดั

รูปที่ 3.3 แสดงความแตกต่างระยะความสูงของห้องเผาไหม้

หากตอ้ งการเปล่ียนแปลงอตั ราส่วนการอดั เช่น ตอ้ งการเพิ่มอตั ราส่วนการอดั จาก C.R.1 เป็ น
C.R.2 ตอ้ งทาํ การเปลี่ยนระยะความสูงของหอ้ งเผาไหมโ้ ดยการนาํ ฝาสูบไปเจียระไนหรือไสฝาสูบ
ออกระยะหน่ึง ระยะที่ถูกเจียระไนหรือไสออกน้ีคือ คา่ ความแตกตา่ งระยะความสูงของห้องเผาไหม้
โดยสัญลกั ษณ์แทนดว้ ย X ดงั แสดงในรูปท่ี 3.3 และสามารถคาํ นวณหาค่าความแตกต่างของระยะ

ความสูงของหอ้ งเผาไหมไ้ ดด้ งั น้ี C1 = L …………………(ก)
จากสมการ C.R.1 - 1 ………………….(ข)

และ C2 = L
C.R.2 - 1
นาํ สมการ (ก) ลบดว้ ยสมการ (ข) จะได้
L L
C1 - C2 = C.R.1 - 1 - C.R.2 - 1

29

X = L - L ................……..(3.4)
C.R.1 - 1 C.R.2 - 1

เมื่อ X = คา่ ความแตกต่างระยะความสูงของหอ้ งเผาไหม้ (mm)
ในทางตรงกนั ขา้ ม หากมีความจาํ เป็นตอ้ งเจียระไนหรือไสฝาสูบออก เช่น ฝาสูบโก่งเกินพกิ ดั
ฝาสูบบิดเบ้ียว เป็นตน้ เราสามารถคาํ นวณหาอตั ราส่วนการอดั ใหม่ไดด้ ว้ ยสมการต่อไปน้ี
L L
จากสมการ X= C.R.1 - 1 - C.R.2 - 1

X + L = L
C.R.2 - 1 C.R.1 - 1
L L
C.R.2 - 1 = C.R.1 - 1 - X

L= L -X  ( C.R.2 - 1 )
 
(C.R.1 - 1) 

L = C.R.2 - 1

 L - X
 
(C.R. 1 - 1)

ดงั น้นั C.R.2 = L +1 ………………..(3.5)
L X
 - 
 (C.R. - 1)
1

ตวั อย่างท่ี 3.4 เครื่องยนตด์ ีเซล 4 จงั หวะ 4 สูบ มีขนาดเส้นผา่ นศูนยก์ ลางกระบอกสูบ 96 mm
ระยะชกั 103 mm และมีอตั ราส่วนการอดั 17.9 : 1 จงหาระยะความสูงของหอ้ งเผาไหม้
โจทยก์ าํ หนด D = 96 mm , L = 103 mm และ C.R. = 17.9

ใหห้ า C C= L
วธิ ีทาํ จากสมการ C.R. 1 - 1

= 103 mm
17.9 -1
= 6.0946 mm

∴ ระยะความสูงของหอ้ งเผาไหมเ้ ทา่ กบั 6.0946 mm ตอบ

30

ตัวอย่างที่ 3.5 จากตวั อยา่ งท่ี 3.4 ถา้ ตอ้ งการเพิม่ อตั ราส่วนการอดั เป็น 20:1 จะตอ้ งเจียระไนฝาสูบ
ออกเท่าไร
โจทยก์ าํ หนด L = 103 mm , C.R.1 = 17.9 และ C.R.2 = 20
ใหห้ า X
วธิ ีทาํ จากสมการ X = L -1 - L -1
C.R. 1 C.R.2
103 103
= 17.9 -1 - 20 -1 mm

= 6.0946 - 5.421 mm

= 0.6736 mm

∴ จะตอ้ งเจียระไนฝาสูบออกเท่ากบั 0.6736 mm ตอบ
ตวั อย่างท่ี 3.6 เครื่องยนตเ์ บนซินมีเส้นผา่ นศูนยก์ ลางกระบอกสูบ 75 mm ระยะชกั 108 mm และ
มีอตั ราส่วนการอดั 7.5:1 ถา้ ฝาสูบโก่งและตอ้ งเจียระไนฝาสูบออก 1.52 mm โดยใชป้ ะเกน็ หนา
เท่าเดิม จงหาอตั ราส่วนการอดั ใหม่
โจทยก์ าํ หนด D = 75 , L = 108 , C.R.1 = 7.5 และ X = 1.52 mm
ใหห้ า C.R.2
วธิ ีทาํ จากสมการ C.R.2 = L +1
 L X
 (C.R. 1 - 1) - 

mm
= 108 + 1 mm
 108 - 1.52
 (7.5 -1) 

= 8.1545

บทสรุป ∴ อตั ราส่วนการอดั ใหม่เท่ากบั 8.1545:1 ตอบ

อตั ราส่วนการอดั หมายถึง อตั ราส่วนของปริมาตรก่อนการอดั ตวั ต่อปริมาตรหลงั การอดั ตวั
สามารถคาํ นวณหาอตั ราส่วนการอดั ไดจ้ ากสมการ
VS + VC
C.R. = VC

31

การคาํ นวณหาปริมาตรอดั หรือปริมาตรหอ้ งเผาไหมจ้ ากอตั ราส่วนการอดั สามารถคาํ นวณ

หาไดจ้ ากสมการ VS
C.R. -1
VC =

การคาํ นวณหาระยะความสูงของหอ้ งเผาไหม้ สามารถคาํ นวณหาไดจ้ ากสมการ
L
C = C.R. -1

การคาํ นวณหาค่าความแตกต่างระยะความสูงของหอ้ งเผาไหม้ เมื่อตอ้ งการเปล่ียนแปลง
อตั ราส่วนการอดั สามารถคาํ นวณหาไดจ้ ากสมการ
L L
X = C.R. 1 - 1 - C.R.2 - 1

การคาํ นวณหาอตั ราส่วนการอดั ใหม่ เมื่อเจียระไนหรือไสฝาสูบออก สามารถคาํ นวณหา

ไดจ้ ากสมการ L +1

C.R.2 = L X

 (C.R. - 1) -

1