หลักการทำงานเครื่องยนต์4จังหวะ

หลักการทำงานเครอ่ื งยนต4์ จังหวะ
เครอ่ื งยนต์ (Engine) คอื อปุ กรณใ์ ชส้ ำหรับเปลี่ยนพลงั งานความรอ้ นให้เปน็

พลังงานกล เพ่ือใช้ในการขบั เคลอื่ นเครอ่ื งยนต์ในปัจจุบนั เป็นเครือ่ งยนตเ์ ผาไหม้ภายในซึง่ เป็น
อุปกรณท์ ่ีเปลย่ี นพลงั งานความรอ้ นทเี่ กดิ จากการเผาไหม้เช้ือเพลงิ ภายในกระบอกสบู แลว้
เปลีย่ นเปน็ พลังงานกล ทตี่ ัวของเครือ่ งยนต์โดยสง่ ผ่านกำลังงานไปยงั ชิน้ ส่วน เชน่ ลกู สบู ก้าน
สบู เพลาข้อเหว่ยี ง และสง่ ตอ่ ไปยังล้อเพอื่ ให้เกดิ การขบั เคลื่อนของรถยนต์ หลักการทำงาน
ของเครื่องยนต์ประกอบไปด้วยจงั หวะการทำงานคอื จงั หวะดดู จงั หวะยดั จงั หวะระเบิด และ
จงั หวะคาย เครือ่ งยนต์ท่ีใชใ้ นปัจจบุ ันได้แก่เคร่อื งยนต์แกส๊ โซลีนและเครอ่ื งยนต์ดเี ซล โดยแบง่
ตามจังหวะการทำงานแล้วไดแ้ ก่ เครอื่ งยนต์ 6 จงั หวะ และเครือ่ งยนต์ 2 จงั หวะ

สาระการเรยี นรู้
1. คำศพั ท์เกยี่ วกบั การทำงนของเครือ่ งยนต์ 4 จงั หวะ
2. วฏั จกั รการทำงานของเคร่ืองยนต์แกส๊ โซลนี 4 จงั หวะ
3. แผนภมู วิ ฏั จกั รการทำงานของเครือ่ งยนตแ์ กส๊ โซลีน 4 จงั หวะ
4. แผนภมู เิ วลาการเปิดและปิดล้นิ ของเครอ่ื งยนตแ์ กส๊ โซลนี 4 จังหวะ
5. วฏั จกั รการทำงานของเคร่ืองยนตด์ เี ซล 4 จงั หวะ
6. แผนภมู วิ ฏั จักรการทำงานของเครอื่ งยนต์ดเี ซล 4 จังหวะ
7. แผนภมู ิเวลาการเปิดและปิดลิ้นของเครอ่ื งยนต์ดเี ซล 4 จงั หวะ
8. หลกั การทำงานของเครื่องยนต์แกส๊ โซลีน 2 จงั หวะ
9. ลำดบั การจดุ ระเบดิ ของเครอ่ื งยนต์

ผลการเรียนร้ทู คี่ าดหวัง
1. บอกความหมายคำศัพท์เกย่ี วกบั การทำงานของเครื่องยนตไ์ ด้
2. อธบิ ายวัฏจกั รการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จงั หวะได้
3. อธิบายวัฏจกั รการทำงานของเครอื่ งยนต์ 2 จังหวะได้
4. เขียนแผนภูมิเวลาการเปดิ และปิดของล้ินได้

5. อธบิ ายแผนภูมวิ ฏั จักรการทำงานของเครอ่ื งยนตแ์ กส๊ โซลีนและดีเซล 4 จงั หวะ
6. บอกลำดับการจดุ ระเบิดของเคร่ืองยนต์ 4 จังหวะได้

คำศัพท์เก่ยี วกบั การทำงานของเคร่ืองยนต์ 4 จงั หวะ
กอ่ นท่จี ะศึกษาถึงหลกั การทำงานของเคร่ืองยนต์ 4 จงั หวะ ควรทำความเข้าใจ

ความหมายของคำศัพท์ท่ีใช้เรียกเก่ยี วกบั การทำงานของเครือ่ งยนต์กอ่ น ซึ่งรายละเอียดมี
ดงั ตอ่ ไปนี้

· ศูนย์ตายบน (Top dead center หรอื T.D.C) คือตำแหนง่ ท่ลี ูกสบู เคลอื่ นท่ีไดส้ ูงสุด

· ศูนยต์ ายลา่ ง (Bottom dead center หรอื B.D.C) คือตำแหนง่ ทลี่ กู สบู เคลื่อนที่ได้
ตำ่ สุด

· ระยะชกั (Stroke) คือระยะทีล่ กู สูบเคลือ่ นท่ีจากศนู ย์ตายบนถึงศูนย์ตายล่าง หรอื จาก
ถึงศนู ยต์ ายล่างถงึ ศูนยต์ ายบน เม่ือลูกสบู เล่อื นไปสน้ิ สดุ ระยะชักแต่ละครง้ั กจ็ ะเปลี่ยนทศิ
ทางการเคลือ่ นท่ีหนงึ่ ระยะชกั ก็คอื หนึง่ จังหวะการทำงานของลกู สบู

· จังหวะ คือการเคลอื่ นทีข่ องลกู สบู จากจดุ หนึ่งไปยงั อีกจุดหนึ่ง
· จงั หวะการทำงานของเครือ่ งยนต์ 4 จังหวะ คอื จงั หวะดูด จงั หวะอัด จงั หวะระเบิด
(จงั หวะกำลงั ) และจังหวะคาย
· กลวัตรหรอื วฏั จกั ร (Cycle) คอื เครอ่ื งยนต์ทำงานครบ 4 จงั หวะหรอื เพลาข้อเหวี่ยง

หมุน 2 รอบ
· สุญญากาศ คือบรเิ วณทีไ่ มม่ ีบรรยากาศหรือมีน้อย

วฏั จกั รการทำงานของเครือ่ งยนต์แกส๊ โซลนี 4 จงั หวะ

เคร่อื งยนต์ 4 จังหวะ มลี ิ้นอยภู่ ายในฝาสบู และฝาสบู ติดต้ังอยดู่ ้านบนของเส้ือสบู
เพลาลูกเบ้ียวจะทำหน้าทเี่ ปดิ และปิดล้นิ ให้สมั พนั ธก์ ับการเคลอื่ นทขี่ องลกู สบู ล้นิ ไอดที ำหน้าที่
ควบคมุ ไอดีเข้าส่กู ระบอกสบู และสิ้นไอเสยี ทำหน้าที่ปลอ่ ยก๊าซไอเสียทเ่ี กิดจากการเผาไหม้ออก
จากกระบอกสูบ ลำดบั การทำงานของเครอ่ื งยนต์ 4 จังหวะในระหวา่ งวฏั จักมดี ังนี้

1.จังหวะดดู (Intake stroke)
ในจงั หวะดดู (รปู ท่ี 6.2) ลกู สูบเคลอ่ื นทล่ี งจากศูนยต์ ายบน (T.D.C) ลงสศู่ นู ย์

ตายลา่ ง (B.D.C) ล้ินไอดเี ริม่ เปดิ ในขณะเดียวกนั สว่ นผสมน้ำมันกบั อากาศ (ไอด)ี ถกู ดูดผา่ น
ช่องล้นิ ไอดเี ขา้ ไปในกระบอกสูบการท่ีไอดสี ามารถไหลเขา้ มาในกระบอกสบู ไดก้ เ็ นอื่ งจากลูกสบู
เคลือ่ นทลี่ งทำใหป้ รมิ าตรบนหวั ลูกสบู เพ่มิ ข้นึ อยา่ งรวดเร็วส่งผลให้เกดิ สุญญากาศบริเวณหัว
ลกู สบู ความดนั บรรยากาศภายนอกดนั อากาศไปแทนทใ่ี นกระบอกสบู

สรปุ ในจังหวะดดู ลูกสบู เคล่อื นทีล่ ง ลน้ิ ไอดีเปดิ (การทำงานจรงิ ล้ินไอดเี ปิด
ก่อนศนู ย์ตายบน) ลน้ิ ไอเสยี ปิด เพลาขอ้ เหวย่ี งหมนุ ไปเปน็ มุม 180 องศา

2.จงั หวะอัด (Compression stroke)
ในจังหวะอดั (รูปท่ี 6.3) ลกู สูบเคล่ือนที่ยังศูนย์ตายลา่ งล้นิ ท้งั สองปดิ สนิท ลกู สบู

เรมิ่ เคลอื่ นท่ีขึน้ อดั ไอดีจนถงึ ศนู ย์ตายบน ไอดีลูกอดั จนปรมิ าตรเล็กลงสง่ ผลให้กำลังดนั และ
อุณหภูมิเพ่มิ ข้ึน ขณะนเ้ี พลาข้อเหว่ียงหมุนไปครบ 1 รอบ เปน็ มมุ 360 องศา

3.จงั หวะระเบิดหรือจงั หวะกำลงั (Power stroke)
ในจงั หวะกำลัง (รปู ท่ี 6.4) ลูกสูบเคล่ือนทข่ี น้ึ ถงึ ศนู ย์ตายบนในจงั หวะอดั หัว

เทยี วจะทำหน้าทจ่ี ดุ ประกายไฟทำใหไ้ อดีที่ถกู อดั ตวั เกดิ การเผาไหม้ขึ้นอย่างรวดเร็ว กำลวั ดนั
ที่เกิดจากการเผาไหม้จะกระทำท่หี วั ลกู สูบทำให้ลูกสูบเคลื่อนทลี่ งสศู่ นู ยต์ ายล่าง เพลาข้อ
เหวยี่ งหมุนไปเปน็ มมุ รวมเท่ากับ 540 องศา

ตามความเป็นจริงแล้วไอดที ีเ่ กดิ จากการเผาไหม้จะไมถ่ กู เผาไหม้หมดไปใน
ทนั ทีทันใด การติดไฟของไอดจี ะเริม่ ตน้ จากหัวเทยี นก่อนและแพรก่ ระจายออกไปรอบๆ
ต่อเนอื่ งกันไป พร้อมกันนน้ั กจ็ ะถา่ ยทอดกำลงั งานไปด้วย จะเหน็ ไดว้ า่ การเผาไหม้จะต้องอาศัย
ระยะเวลาเพ่ือใหก้ ารเผาไหมห้ มดจด ดงั นั้นในทางปฏบิ ัตจิ งึ ตอ้ งกำหนดใหม้ กี ารจุดระเบิด
ก่อนทล่ี กู สบู จะเคล่อื นทถ่ี งึ ศนู ยต์ ายบน

สรุป ในจงั หวะกำลัง หัวเทยี นจุดประกายไฟ ลูกสูบเคล่ือนท่ลี ง ล้ินทง้ั สองปดิ
สนทิ

4.จงั หวะคาย (Exhaust stroke)
ในจงั หวะคาย (รูปที่ 6.5) ลกู สบู เคล่ือนทีล่ งสูศ่ นู ยต์ ายลา่ งเนื่องจากกำลงั ดัน

จากการเผาไหม้ลนิ้ ไอเสยี เรมิ่ เปดิ จากนัน้ ลกู สบู จะเคลื่อนทีข่ ึ้นเพอื่ ไลไ่ อเสียออกจากกระบอกสบู
จนกระทั่งลกู สบู เคลอ่ื นทถี่ งึ ศนู ย์ตายบน เพลาข้อเหวีย่ งหมนุ ไป 2 รอบ เปน็ มมุ รวมเทา่ กับ
720 องศา

สรุป ในจงั หวะคาย ลกู สบู เคลอ่ื นทีข่ น้ึ ล้นิ ไอดปี ดิ และล้นิ ไอเสียเปิด เมอื่
ลกู สูบเคลื่อนที่ถึงศูนย์ตายบน ลน้ิ ไอดเี ริ่มเปิดก็จะเรมิ่ ต้นสจู่ งั หวะดูดอกี ครง้ั เป็นการเริ่มกลวัตร
ใหมต่ ่อไป และจะเกดิ ขึน้ ซ้ำๆกันเชน่ น้ีตลอดไปเท่าทเี่ ครือ่ งยนต์ยงั ทำงานอยู่ การทำงานของ
เคร่ืองยนตท์ ง้ั 4 จังหวะ ครบ 1 กลวัตร จะเห็นไดว้ า่ การเคล่อื นทีข่ องลูกสบู ขน้ึ – ลง รวมกนั
4 ครั้ง เพลาข้อเหวย่ี งหมนุ 2 รอบ เปน็ มมุ 720 องศา และได้กำลังงาน 1 ครัง้ ซึง่ หลกั การ
ดงั กล่าวเปน็ การทำงานขั้นพน้ื ฐานของเครื่องยนต์ 4 จงั หวะ

ในขณะทลี่ ูกสบู เคล่อื นทก่ี อ่ นถงึ ศนู ยต์ ายบนเลก็ นอ้ ย (กอ่ นสนิ้ สุดจงั หวะคาย)
ลิ้นไอดีจะเรม่ิ เปิดสว่ นลน้ิ ไอเสียกำลังจะปดิ หลังลกู สบู ผ่านศนู ยต์ ายบนไปเลก็ น้อย ในขณะที่ลนิ้
ไอดีเรมิ่ เปดิ และลิ้นไอเสียกำลงั จะปิด เราเรยี กวา่ ล้ินโอเวอรแ์ ลป (Valve Overlap)

แผนภมู วิ ฏั จกั รการทำงานของเครือ่ งยนต์แกส๊ โซลีน 4 จงั หวะ
การทำงานของเคร่ืองยนต์แก๊สโซลนี 4 จงั หวะ (วฏั จักรออตโต) ความดันและ

ปรมิ าตรภายในกระบอกสบู จะเปลยี่ นแปลงไปตามการเคล่อื นของลูกสบู และสามารถเขียน
แผนภมู วิ ัฏจกั รการทำงานหรอื พี-วี ไดอะแกรม (P-V diagrams) ดงั รูปท่ี 6.6

ในจังหวะเร่มิ ตน้ ลกู สบู อยทู่ ่ีตำแหนง่ ศนู ยต์ ายบน ลนิ้ ไอดเี ปดิ และลนิ้ ไอเสียปิด ระหว่าง
จงั หวะดดู ลกู สบู จะเคลอื่ นท่ีลงดดู สว่ นผสมของอากาศกับน้ำมันเช้ือเพลิงเข้ามาในกระบอกสูบ
โดยผา่ นลิน้ ไอดซี ง่ึ ในจงั หวะนป้ี ริมาตรภายในกระบอกสูบจะเพ่มิ ข้ึนสว่ นความดันตำ่ กว่าความ
อบั อากาศจนกระทงั่ ลูกสบู เคลอื่ นทถี่ งึ ศูนยต์ ายล่างล้ินไอดจี ะปิด ลกู สูบเรม่ิ เคลื่อนทขี่ นึ้ ใน

จังหวะอัดอดั ส่วนผสมของอากาศกบั น้ำมนั เช้อื เพลิงทำให้ปริมาตรภายในกระบอกสูบลดลง
ความดนั จะเพ่มิ ขึ้นเป็น 11 – 15 บาร์ และก่อนทล่ี กู สูบจะเคล่อื นที่ถงึ จดุ ศูนย์ตายบนเพียง
เล็กน้อย หัวเทยี นจะจดุ ประกายไฟทำให้ไอดีเกดิ การลกุ ไหม้ความดันและอุณหภูมเิ พ่มิ ข้ึน
(ความดันประมาณ 30 – 40 บาร)์ สว่ นปรมิ าตรในช่วงเวลาของการเผา
ไหม้ (Combustion) เปล่ียนแปลงเล็กน้อยหรอื อาจกล่าวไดว้ า่ ปรมิ าตรคงที่ ความดนั สงู ของ
กา๊ ซจะผลักดนั ใหล้ ูกสบู เคลอ่ื นทล่ี งและส่งถา่ ยกำลงั มายงั กา้ นสบู และเพลาขอ้ เหวย่ี งใหห้ มุนใน
จังหวะน้เี รียกวา่ จงั หวะกำลงั หรอื งาน ขณะทล่ี ูกสูบเคลื่อนท่ีถงึ ศนู ย์ตายลา่ งล้ินไอเสียจะเปดิ
จากนั้นลูกสูบเร่ิมเคลื่อนท่ขี ึ้นสศู่ นู ยต์ ายบนเพือ่ ขับไล่ไอเสียออกจากกระบอกสูบทางช่องลิ้นไอ
เสยี ทำให้ปริมาณลดลง ส่วนความดันสุดท้ายขณะที่ลูกสบู อย่ตู ำแหนง่ ศูนยต์ ายบนจะมคี า่
เท่ากับความดันท่ีจดุ เร่มิ ตน้ และลิน้ ไอเสียจะปดิ เปน็ การสน้ิ สุดจงั หวะคาย และเปน็ จงั หวะ
สดุ ทา้ ยของกลวตั

แผนภมู เิ วลาการเปิดและปิดล้นิ ของเครอ่ื งยนตแ์ กส๊ โซลีน 4 จังหวะ
จากรปู ที่ 6.7 แสดงเวลาการเปดิ และปดิ ของลนิ้ ไอดแี ละลิน้ ไอเสยี ตลอดจนองศาใน

การจุดประกายไฟของหัวเทียนสำหรับเครื่องยนตแ์ กส๊ โซลีน 4 จงั หวะ ใน 1 กลวตั รการทำงาน
องศาการเปิดและปิดของลิ้นจะแตกต่างกนั ไปตามบรษิ ทั ผู้ผลติ และจดุ ประสงค์ของการ
นำไปใชง้ าน มีรายละเอียดดังน้ี

1. เริม่ ต้นเม่ือลนิ้ ไอดเี ปิดกอ่ นลกู สบู เคล่ือนทถ่ี ึงศูนย์ตายบน 10 องศา (10” B
T.D.C) และปดิ หลังศนู ยต์ ายล่าง 45 องศา (45° A B.D.C) ในระหวา่ งงั หวะดูดเพอื่ ให้
ปริมาณดีเขา้ ประจภุ ายใจการบอกสูบได้มากทีส่ ดุ เปน็ เพ่ิมประสทิ ธภิ าพทางปริมาตรของ
เครือ่ งยนต์ เมอ่ื คิดระยะเวลาทัง้ หมดที่ล้ินไอดีเปดิ เปน็ องศาทเ่ี พลาขอ้ เหว่ยี งหมนุ ไปจะเทา่ กับ
235 องศา (10 + 180 + 45 = 235)

2. ในชว่ งปลายจงั หวะอดั คือกอ่ นท่ลี ูกสบู เคลอื่ นทถ่ี งึ ศนู ย์ตายบน 15 องศา (15° B
T.D.C) หวั เทียนจะจุดประกายไฟเพื่อทำการเผาไหมไ้ อดี เหตุผลของการจดุ ประกายไฟกอ่ น
ศูนย์ตายบนเพอื่ ให้มีเวลาเพยี งพอในการเผาไหม้ไอดีได้อยา่ งสมบรู ณ์เป็นการเพมิ่
ประสทิ ธภิ าพการเผาไหม้

3. จงั หวะคาย ลนิ้ ไอเสียจะเปดิ กอ่ นลกู สูบเคลอ่ื นทีถ่ งึ ศนู ยต์ ายลา่ ง 60 องศา (60° B
B.D.C) และปิดหลังศูนยต์ ายบน 30 องศา (30° A T.D.C) เพ่อื ขับไล่ไอเสยี ออกจากกระบอก
สูบ ได้อยา่ งรวดเรว็ และมากทีส่ ดุ เมือ่ คิดระยะเวลาทั้งหมดท่ีลน้ิ ไอเสียเปิดเปน็ องศาทีเ่ พลาข้อ
เหวย่ี งหมุนไปจะเท่ากบั 270 องศา (60 + 180 + 30 = 270)

4. ลิ้นโอเวอรแ์ ลป (Valve overlap) คอื ลิ้นไอดีเริ่มเปิดในจงั หวะดดู ส่วนลิน้ ไอเสีย
กำลงั จะปดิ สนทิ ในจงั หวะคาย ตำแหน่งน้ีมหี วเ้ พอ่ื ใหไ้ อดสี ว่ นหนึ่งเขา้ ไปกวาดลา้ งไอเสียออก
จากกระบอกสูบใหห้ มด จากรูปท่ี 6.7 ลิ้นไอดเี ปิดกอ่ นศูนย์ตายบน 10 องศา และลนิ้ ไอเสยี
ปดิ หลังศนู ย์ตายบน 30 องศา เมอ่ื คิดเป็นองศาท่เี พลาขอ้ เหวี่ยงหมนุ ไปจะท่ากบั 40 องศา
(10 + 30 = 40)

วัฏจกั รการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล 4 จงั หวะ
เครอ่ื งยนตด์ ีเซลเป็นเครอ่ื งยนต์เผาไหมภ้ ายใน (Internal Combustion

Engine) ซงึ่ มอี ัตราส่วนการอดั ตวั สงู ประมาณ 15 ถึง 22 ต่อ 1 (15-22 : 1) เครื่องยนตแ์ บบ
นี้จะดูดเฉพาะอากาศอย่างเดยี วเขา้ ไปในกระบอกสบู ในจังหวะอัดอากาศภายในกระบอกสูบ
จะถูกอัดจนมอี ณุ หภมู สิ งู ประมาณ 500 องศาเซลเซียสหรอื มากกว่า จากนน้ั หวั ฉีดน้ำมนั
เชือ้ เพลงิ ทเี่ ป็นฝอยละอองเขา้ ไปในห้องเผาไหมใ้ นตำแหนง่ ท่ีพอเหมาะ นำ้ มันจะคลุกเคลา้ กับ
อากาศและเกดิ การจดุ ระเบิดได้ดว้ ยตวั เอง

การทำงานของเคร่ืองยนตด์ ีเซล 4 จงั หวะ จะมกี ารทำงานระหวา่ งวฏั จักรคล้าย
กบั เคร่ืองยนตแ์ ก๊สโซลนี แต่จะแตกตา่ งกนั เพยี งสารทำงานท่ีถูกดดู เข้าไปในกระบอกสูบใน
เครอื่ งยนตแ์ กส๊ โซลนี นนั้ ในจังหวะดูดจะดูดส่วนผสมของอากาศกบั น้ำมันซ่งึ เราเรียกว่าไอดี

สว่ นเคร่อื งยนต์ดีเซลในจงั หวะดดู จะมเี พยี งอากาศบรสิ ทุ ธิถ์ กู ดดู เขา้ มาในกระบอกสูบเพียง
อยา่ งเดยี ว จังหวะอัดน้ันลูกสูบเริม่ เคลื่อนทข่ี ้นึ อดั อากาศภายในกระบอกสูบใหม้ ปี ริมาตร
ลดลงส่งผลแรงดันและอณุ หภูมิสูงขึ้น จงั หวะกำลงั อากาศภายในกระบอกสบู จะมีอุณหภมู ิสงู
มาก หวั ฉดี จะฉีดนำ้ มันเชอื้ เพลงิ ทเ่ี ป็นฝอยละอองเข้าไปในห้องเผาไหม้ละอองเชือ้ เพลงิ จะ
คลกุ เคลา้ กบั อากาศรอ้ นและเกดิ การระเบดิ ดว้ ยตวั เอง แรงดันทเี่ กดิ จากการเผาไหม้จะผลักดนั
ลูกสูบใหเ้ คล่อื นที่ลงกอ่ นถึงศนู ย์ตายลา่ งล้นิ ไอเสียถูกเปดิ กา๊ ซไอเสยี ที่เกิดจากการเผาไหม้
แลว้ ซ่งึ มีแรงดันสงู อยจุ่ ะถกู ถ่ายเทออกผ่านทอ่ ไอเสียอย่างรวดเรว็

ในเครอื่ งยนตด์ ีเซลจะมตี ำแหน่งลิ้นโอเวอร์แลปเหมือนกับเครอื่ งยนตแ์ กส๊ โซลนี
ในตำแหนง่ นมี้ ีไวเ้ พอื่ ให้อากาศบริสทุ ฺธกิ์ วาดล้างไอเสียออกจากกระบอกสบู ใหห้ มด
แผนภูมิวฏั จกั รการทำงานของเครอ่ื งยนตด์ ีเซล 4 จงั หวะ

จากรปู ที่ 6.8 เปน็ วฏั จักรการทำงานทีม่ กี ารเผาไหม้แบบปรมิ าตรคงทเี่ หมอื นวัฏจกั รออตโต
ผสมกบั การเผาไหม้แบบความดนั คงที่เหมือนวัฏจกั รดีเซล จึงเรียกวฏั จกั รนว้ี ่า “วฏั จักรผสม”
และเป็นตน้ แบบของเครอ่ื งยนต์ดีเซลหมนุ เร็วทใี่ ช้ในปจั จบุ ัน

การเผาไหมใ้ นชว่ งแรกเปน็ แบบปริมาตรคงที่ และเผาไหม้ตอ่ ไปแบบความดันคงท่ี
ขณะลูกสบู เคลื่อนท่ีลง การเผาไหมล้ ักษณะนเ้ี กดิ ขึ้นเน่อื งจากการควบคุมการฉีดน้ำมนั

เชอ้ื เพลงิ ในชว่ งแรกจะฉีดเขา้ ห้องเผาไหมใ้ นปริมาณน้อยขณะทีล่ ูกสบู เคล่ือนท่ีก่อนถึงศนู ย์
ตายบนประมาณ 20 -30 องศา ทำใหเ้ กดิ การเผาไหม้อย่างฉบั พลันเม่ือเชอื้ เพลิงส่วนทเี่ หลือ
ในปรมิ าณท่ีมากกวา่ ครั้งแรกเพอื่ ให้เกดิ การเผาไหม้แบบความดนั คงท่ี

แผนภมู ิเวลาการเปิดและปดิ ลนิ้ ของเคร่ืองยนตด์ เี ซล 4 จังหวะ
จากรูปที่ 6.9 แสดงให้เห็นถึงองศาในการเปิดและปิดของลน้ิ ไอดีและล้ินไอเสยี

ตลอดจนองศาการฉดี นำ้ มนั เช้ือเพลิงของหัวฉีดในเคร่อื งยนต์ดเี ซล 4 จังหวะ ใน 1 กลวตั ร
การทำการฉดี นำ้ มนั เชอ้ื เพลิงจะแตกตา่ งกนั งาน ซง่ึ จะเหมอื นกบั เครอ่ื งยนต์แกส๊ โซลีน แตจ่ ะ
แตกตา่ งกนั ตรงทีเ่ คร่ืองยนต์แก๊สโซลนี ใชห้ วั เทียนจุดประกายไฟเม่ือลูกสบู

เคลอื่ นที่กอ่ นถึงศูนยต์ ายบนใน
ปลายจงั หวะอดั ส่วนเครอ่ื งยนต์ดีเซลจะใชห้ วั ฉดี ฉดี นำ้ มันเชอื้ เพลงิ อย่างเป็นฝอยละออง

ละเอียดเข้าไปกระทลอากาศร้อนในหอ้ งเผาไหมส้ ำหรบั องศาการเปิดและปิดของลิ้นรวมถงึ อง
ศออกไปตามบรษิ ทั ผผู้ ลติ

การเปรยี บเทียบจังหวะการทำงานของเครอื่ งยนตแ์ ก๊สโซลนี กบั เครอ่ื งยนตด์ เี ซล 4 จงั หวะ
ตารางที่ 6.1 แสดงการเปรียบเทียบจังหวะการทำงานของเคร่ืองยนต์แกส๊ โซลนี

กับเคร่ืองดีเซล 4 จงั หวะ

หลกั การทำงานของเคร่ืองยนต์แกส๊ โซลนี 2 จงั หวะ
เคร่อื งยนต์แกส๊ โซลีน 2 จงั หวะ หมายถงึ เครอื่ งยนตท์ ่มี กี ารเคล่อื นท่ีขึ้นของสูบ 1

ครง้ั และลง 1 คร้งั เพลาขอ้ เหวยี่ งหมุนไป 1 รอบ (360 องศา) เคร่อื งยนต์ทำงานครบ 1 กล
วัตร (ดดู – อัด – ระเบดิ – คาย) ไดก้ ลังงาน 1 ครง้ั จะเหน็ ไดว้ า่ ใน 1 กลวตั ร มีการเคลือ่ นที่
ขึน้ ของสูบ 1 ครง้ั และ ลง 1 ครั้ง รวมเปน็ 2 ครั้ง จงึ เรียกเคร่อื งยนต์ 2 จงั หวะ

ในปจั จบุ ันนีเ้ คร่ืองยนต์ 2 จงั หวะ บริษัทผผู้ ลิตไม่ผลิตอกมาจำหนา่ ยแลว้ ทงั้ น้ี
เน่อื งจากสิ้นเปลืองน้ำมันเชอ้ื เพลิงสูง ตลอดจนสรา้ งปัญหาในการเกดิ มลภาวะเป็นพิษมาก
ดงั น้ันในที่นี้จึงขอกล่าวถงึ หลักการทำงานของเครื่องยนต์ 2 จังหวะเพยี งพอสังเขปเทา่ นนั้

เครอื่ งยนต์ 2 จงั หวะ ส่วนใหญ่จะใชก้ บั จักรยานยนต์ สามารถแบ่งตามการ
ควบคุมไอดีเข้าสูห่ อ้ งเพลาขอ้ เหว่ียงได้ 4 แบบ ดงั้ น้ี
1.แบบลูกสบู (Piston valve type)

เครอ่ื งยนต2์ จงั หวะท่ีใช้ระบบควบคุมไดดแี บบลูกสบู หลกั การทำงานจะใช้
ส่วนบนและส่วนลา่ งของลูกสบู เป็นตวั กำหนดเวลาการปิดเปิดช่องไอดี (Intake port) ช่องไอ
เสยี (Exhaust port) และชอ่ งส่งไอดี (Transfer port) การทำงานของเคร่ืองยนต์ 2 จงั หวะ
ที่ใชร้ ะบบควบคมุ ไอดแี บบลกู สูบ มีดังน้ี
*คร่ึงรอบท่ี 1 จังหวะดูดไอดีเขา้ หอ้ งเพลาข้อเหว่ียงและจงั หวะอดั ไอดี

เมือ่ ลกู สูบเคลื่อนท่ขี ึ้นส่ศู ูนย์ตายบนทำให้แรงดนั ภายในหอ้ งเพลาขอ้ เหวย่ี งลดลง และเมื่อ
สว่ นลา่ งของลูกสูบเปดิ ชอ่ งไอดี แรงดันบรรยากาศภายนอกจะดนั อากาศเข้ามาแทนทีโ่ ดยไหล
ผา่ นคาร์บูเรเตอร์ ขณะเดียวกนั นีอ้ ากาศที่ไหลผา่ นคาร์บูเรเตอรจ์ ะดงึ น้ำมันเช้ือเพลิงและ
นำ้ มันหล่อลน่ื (ออโตลูป) ผสมเขา้ ด้วยกัน ซงึ่ เรยี กว่าไอดี เข้าไปเก็บไวใ้ นหอ้ งเพลาขอ้ เหว่ียง
จงั หวะนจ้ี ะต่อเน่ืองไปจนกว่าลูกสูบจะเคลอ่ื นทถ่ี งึ ศูนยต์ ายบน ซึง่ ในขณะที่ลูกสบู เคลื่อนทข่ี ึ้น
สว่ นหัวของลูกสบู จะปดิ ช่องไอเสีย (Exhaust port) ทำใหไ้ อดที ีอ่ ยูเ่ หนอื ลกู สบู ถกู อดั ตัวเรา

เรยี กวา่ จงั หวะอดั นำ้ มนั หลอ่ ลื่นที่ผสมไปกบั นำ้ มนั เช้อื เพลงิ จะทำหนา้ ที่หลอ่ ลื่นชิน้ สว่ น เชน่
ลูกปืนเพลาขอ้ เหวีย่ ง สลกั กา้ นสูบ แหวนลกู สบู เปน็ ต้น

สรุป ในจงั หวะนี้ลกู สูบเคลือ่ นท่ขี ้ึน 1 ครั้ง มกี ารดูดไอดเี ข้าห้องเพลาขอ้ เหวยี่ ง
และจงั หวะอัด จังหวะดูดไอดเี กดิ ขน้ึ ในห้องเพลาขอ้ เหวย่ี ง และจงั หวะอัดเกดิ ขึน้ ส่วนบนทีห่ วั
ลกู สูบเพลาข้อเหวี่ยงหมนุ ไปประมาณ ½ รอบ หรอื ประมาณ 180 องศา

*ครงึ่ รอบที่ 2 จงั หวะระเบิดและจงั หวะคาย

การทำงานตอ่ เน่อื งจากจังหวะท่ี 1 เมอื่ ลกู สบู เคลอื่ นท่ีขน้ึ ถงึ ศนู ยต์ ายบนไอดีถูก
อดั ใหป้ ริมาตรลดลง หวั เทียนจุดประกายไฟและเกดิ การเผาไหม้ไอดอี ย่างรวดเรว็ สง่ ผลให้เกิด
กำลงั ดนั สงู ผลกั ดันบนหวั ลูกสูบให้เคล่ือนท่ีลง ลกู สบู ส่งกำลงั ผ่านก้านสูบ และเพลาขอ้ เหวี่ยง
เพือ่ นำไปใช้งาน

ในขณะทีล่ ูกสบู เคลอื่ นลงจนกระทงั่ หวั ลกู สบู เปดิ ชอ่ งไอเสีย ทำใหช้ อ่ งไอเสียเปิด
กา๊ ซไอเสยี ซ่ึงมกี ำลงั ดันกจ็ ะระบายออกจากห้องเผาไหมไ้ ปทที่ ่อไอเสีย ซงึ่ ก็คอื จังหวะคาย
*การประจุเขา้ หอ้ งเผาไหมแ้ ละการกวาดล้างไอเสีย

ขณะทล่ี กู สูบเคล่อื นทลี่ งต่อจากจงั หวะคายเมอื่ หัวลูกสูบเปดิ ช่องสง่ ไอดี ไอดที ี่อยู่
ภายในห้

องเพลาข้อเหว่ยี งซง่ึ มแี รงดันสงู ที่เกดิ จากการยดั ตวั ของลูกสบู ในขณะเคลื่อนทล่ี งส่งไอดผี ่าน
ช่องส่งไอดเี ข้าส่หู ้องเผาไหม้จะเหน็ ได้วา่ ชอ่ งทางไอเสียเปดิ เหล่ยี มอยู่กบั ชอ่ งส่งไอดีอยจู่ ึงทำให้
ไอดีบางส่วนไปขับไลไ่ อเสยี ออกจากกระบอกสบู

ระบบควบคมุ ไอดแี บบลูกสบู มจี ดุ ดอ้ ยคือไอดีสามารถไหลย้อนกลบั ไปคาร์บูเรเตอร์
ได้
2.แบบรดี วาลว์ (Reed valve type)

ระบบควบคุมไอดีแบบรดี วาล์วมีลักษณะเหมือนลิน้ กนั กลบั ระบบนถี้ กู ออกแบบ
มาเพ่อื แกข้ อ้ ด้อยของระบบควบคุมไอดีแบบลกู สบู หลกั การทำงานมีดงั นี้

เมือ่ ลกู สบู เคลื่อนท่ีข้ึน ส่วนล่างของลกู สบู จะเปดิ ชอ่ งไอดี สญุ ญากาศในห้องเพลา
ข้อเหว่ียงจะดูดไอดผี า่ นรดี วาล์วเข้ามาบรรจภุ ายใจ เมอื่ ลกู สบู เคล่อื นทีต่ อ่ ไปจะอดั ไอดใี หม้ ี
ปริมาตรลดลง หัวเทยี นจดุ ประกายไฟทำใหไ้ อดีเกดิ การเผาไหม้และมกี ำลงั ดนั ขับดันลูกสูบให้
เคลือ่ นทล่ี ง รดี วาล์วจะปดิ ช่องไอดีทันทีโดยอาศยั แรงอนั ภายใตล้ ูกสูบขณะเคลื่อนท่ลี งและ
แรงสปริงในตัวของแผ่นรีดวาลว์ เองเพ่อื ปอ้ งกันไอดไี หลย้อนกลบั คาร์บเู รเตอร์ ขณะที่ลกู สบู
เคลื่อนท่ีลงสว่ นบนของลกู สูบจะเปดิ ช่องไอเสียเพ่อื คายไอเสยี ออกจากหอ้ งเผาไหม้า และเม่ือ
ลูกสบู เคลือ่ นท่ตี ่อไปหวั ลกู สบู จะเปดิ ชอ่ งสง่ ไอดี ไอดีท่อี ยู่ภายในหอ้ งเพลาขอ้ เหวี่ยงซึงมี
แรงดันสงู ท่ีเกิดจากการอัดตวั ของลูกสบู ในขณะเคลือ่ นทลี่ งส่งไอดี ผา่ นช่องส่งไอดีเขา้ สูห้อง

เผาไหม้ เพอ่ื เร่ิมกลวตั รการทำงานใหม่ ระบบควบคุมไอดแี บบรดี วาลว์ ขณะทเี่ คร่อื งยนต์มี
ความเร็วรอบตำ่ แผน่ รีดวาลว์ จะเปิดช้าแตป่ ดิ เร็ว เนอ่ื งจากแรงดูดของลูกสบู ด้านลา่ งนอ้ ย แต่
ในขณะทีค่ วามเรว็ รอบสูงจะเปิดเร็วและปิดช้า ระบบน้ีจงึ เหมาะสมกบั เครื่องยนต์ที่ความเร็ว
ไมส่ งู มากนกั
3.แบบโรตารี่วาล์ว (Rotary disc valve type)

ระบบควบคุมไอดีแบบโรตารี่วาลว์ (รูปที่ 614) จะใช้แผน่ โรตารเ่ี ปน็ ตวั ควบคุม
การประจไุ อดเี ข้าหอ้ งเพลาขอ้ เหว่ียง ส่วนการคายไอเสยี จะเปน็ หน้าท่ขี องลกู สบู ระบบนจ้ี ะให้
อัตราเรง่ และกำลังของเครื่องยนต์มากท่คี วามเรว็ ตำ่ และสงู
4.แบบแครงเคสรีดวาลว์ (Crank case reed valve type)

ระบบควบคุมไอดแี บบแครงเคสรีดวาล์ว (รปู ท่ี 6.15) ส่วนผสมของไอดีจะไหล
เข้าหอ้ งเพลาขอ้ เหวีย่ งโดยตรงไม่ต้องผา่ นเสอื้ สูบ ทำให้ไอดีไหลเข้าสหู่ ้องเผาไหม้ได้อยา่ ง
รวดเรว็ ตอบสนองอัตราเร่งได้ดีวา่ ระบบปอ้ นไอดแี บบอน่ื ๆ ระบบควบคุมไอดแี บบนี้จะใชร้ ีด
วาลว์ เปน็ ตวั ช่วยควบคุมการไหลของไอดีที่บรรจเุ ขา้ ห้องเพลาขอ้ เหวีย่ งเช่นเดยี วกบั แบบรดี
วาลว์

ลำดบั การจดุ ระเบิดของเครอื่ งยนต์
ในหนง่ึ วฏั จักรของเครื่องยนตจ์ ะตอ้ งมกี ารจุดระเบิดเพื่อใหไ้ ด้กำลังงาน ใน

เครื่องยนต์ 4 จังหวะ หลายสูบจะมีการจุดระเบดิ ตามลำดับ เราจงึ เรียกว่าลำดบั การจดุ ระเบิด
1.ลำดบั การจุดระเบิดของเครื่องยนต์ 4 สูบ (Four cylinder engine Firing order)

หลกั การของเครือ่ งยนต์ 4 จังหวะในหน่ึงวฏั จกั ร เพลาข้อเหวีย่ งหมนุ 2 รอบ ใน
หนง่ึ รอบมมุ เพลาขอ้ เหวย่ี งเท่ากบั 360 องศา ถ้าหมนุ 2 รอบเท่ากบั 720 องศา ใน
เครอ่ื งยนต์ 4 จงั หวะ (จงั หวะดูด อดั กำลงั และคาย) แต่ละจงั หวะจะห่างกนั กี่องศาใหน้ ำ
จำนวนสูบของเครอ่ื งยนตห์ ารมุมของเพลาขอ้ เหวย่ี ง ในเครือ่ งยนต์ 4 สบู 4 จังหวะ จะได้
720/4 = 180 องศา หมายความวา่ ในการหมนุ ของเพลาข้อเหว่ยี ง 2 รอบ จะเกดิ จงั หวะ

กำลงั ตา่ งกัน 180 องศา รวม 4 จงั หวะ ในเครอื่ งยนต์ 4 สูบ แบบลูกสบู เรยี งจะมลี ำดบั การ
จุดระเบดิ ท่ใี ชก้ นั อย่ทู ัว่ ๆไป คือ 1-3-4-2 หรือ 1-2-4-3 ดังรูปท่ี 6.16

ตารางท่ี 6.2 แสดงลำดับการจดุ ระเบิด 1-3-4-2

ตารางท่ี 6.3 แสดงลำดับการจดุ ระบดิ 1-2-4-3

2.ลำดับการจุดระเบิดของเครือ่ งยนต์ 6 สบู (Six-cylinder engine Firing order)
ในเครอื่ งยนต์ 6 สบู จะต้องมกี ารจดุ ระเบิดเพลาขอ้ เหวีย่ งหมุนไปทุกๆ 120 องศา

(เพลาข้อเหว่ยี งของลูกสูบทำมมุ กัน 120 องศาระหวา่ งกนั ) เครือ่ งยนตท์ ีก่ ารจัดกระบอกสบู
เป็น แบบลูกสูบเรยี งสบู ทอี่ ยูด่ ้านหนา้ หรอใกล้หมอ้ นำ้ เรยี กวา่ สบู 1 และสบู ตอ่ ไปจะเป็นสบู ที่
2 และเรียงลำดับไปจบถงึ สูบสุดทา้ ย ลำดบั การจุดระเบิดของเคร่ืองยนต์ 6 สูบ ท่ีใช้กนั ท่ัวไป
คอื 1-5-3-5-2 (รปู a ) หรือ 1-4-2-6-3-5 (รปู b) ในกรณนี จี้ ังหวะงานะเหลอื่ มกนั เนือ่ งจาก
เพลาขอ้ เหวีย่ งหมนุ 2 รอบจะมี 6 จังหวะกำลงั ภายใน 1 รอบ จะมี 2 สบู ทอ่ี ยใู่ นจงั หวะ
กำลัง

คำศัพท์
Engine = เครือ่ งยนต์
Stroke = ระยะชกั
Cycle = กลวตั รหรอื วฏั จักร
Intake stroke = จงั หวะดดู
Exhaust stroke = จงั หวะคาย
Valve Overlap = ล้ินโอเวอรแ์ ลป
Combustion = การเผาไหม้
Compression stroke = จังหวะอดั
Top dead center หรอื T.D.C = ศูนยต์ ายบน
Bottom dead center หรอื B.D.C = ศูนย์ตายลา่ ง
Working Cycle Diagram = แผนภมู วิ ฏั จักรการทำงาน
Engine operation Principle = หลักการทำงานของเครอื่ งยนต์
Internal Combustion Engine = เครื่องยนต์เผาไหมภ้ ายใน
Four Stroke diesel cycle = วัฏจกั รการทำงานของเครื่องยนตด์ เี ซล 4 จงั หวะ
Six-cylinder engine Firing order = ลำดับการจดุ ระเบดิ ของเครอ่ื งยนต์ 6 สบู
Four cylinder engine Firing order = ลำดับการจุดระเบดิ ของเครื่องยนต์ 4 สบู
Four stroke gasoline engine cycle = วฏั จกั รการทำงานของเครื่องยนตแ์ กส๊ โซลีน 4
จงั หวะ
Working cycle diagrams = แผนภูมิเวลาการเปดิ และปดิ ลิ้นของเคร่ืองยนตแ์ ก๊สโซลีน 4
จังหวะ
Valve timing diagrams = ก่อนศูนยต์ ายบน
Before top dead center หรอื B T.D.C = หลงั ศนู ยต์ ายบน
After top dead center หรอื A T.D.C = หลงั ศนู ยต์ ายบน

Two stroke gasoline engine operating principle = หลักการทำงานของเครื่องยนต์
แก๊สโซลีน 2 จังหวะ
Intake port = ชอ่ งไอดี
Exhaust port = ชอ่ งไอเสยี
Transfer port = ชอ่ งสง่ ไอดี
Firing order = ลำดับการจุดระเบดิ
Power stroke = จงั หวะระเบิดหรอื จงั หวะกำลัง