หลักการทำงานเครื่องยนต์4จังหวะ

หลักการทำงานเคร่อื งยนต์4จังหวะ
เครอ่ื งยนต์ (Engine) คอื อปุ กรณใ์ ชส้ ำหรบั เปลี่ยนพลงั งานความรอ้ นให้เป็น

พลังงานกล เพ่ือใช้ในการขบั เคลอื่ นเครอ่ื งยนตใ์ นปัจจุบนั เป็นเครือ่ งยนตเ์ ผาไหม้ภายในซึง่ เป็น
อุปกรณท์ ่ีเปลย่ี นพลงั งานความรอ้ นทเี่ กดิ จากการเผาไหม้เชือ้ เพลงิ ภายในกระบอกสบู แลว้
เปลีย่ นเปน็ พลังงานกล ทตี่ ัวของเครือ่ งยนต์โดยสง่ ผ่านกำลังงานไปยงั ชิน้ ส่วน เชน่ ลกู สบู ก้าน
สบู เพลาข้อเหว่ยี ง และสง่ ตอ่ ไปยังล้อเพอื่ ให้เกดิ การขบั เคลอ่ื นของรถยนต์ หลักการทำงาน
ของเครื่องยนต์ประกอบไปด้วยจงั หวะการทำงานคอื จงั หวะดดู จงั หวะยดั จงั หวะระเบิด และ
จงั หวะคาย เครือ่ งยนต์ท่ีใชใ้ นปัจจบุ ันได้แก่เคร่อื งยนต์แกส๊ โซลนี และเครอ่ื 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 โซลีน 4 จงั หวะ
3. แผนภมู วิ ฏั จกั รการทำงานของเครือ่ งยนตแ์ กส๊ โซลีน 4 จังหวะ
4. แผนภมู เิ วลาการเปิดและปิดล้นิ ของเคร่ืองยนตแ์ ก๊สโซลนี 4 จังหวะ
5. วฏั จกั รการทำงานของเคร่ืองยนตด์ เี ซล 4 จังหวะ
6. แผนภมู วิ ฏั จักรการทำงานของเครอื่ งยนต์ดเี ซล 4 จังหวะ
7. แผนภมู ิเวลาการเปิดและปิดลิ้นของเครื่องยนต์ดเี ซล 4 จังหวะ
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 จักรการทำงานของเคร่ืองยนตแ์ กส๊ โซลีนและดีเซล 4 จงั หวะ
6. บอกลำดับการจดุ ระเบิดของเคร่ืองยนต์ 4 จังหวะได้

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

ความหมายของคำศัพท์ท่ีใช้เรียกเก่ยี วกบั การทำงานของเครือ่ งยนต์กอ่ น ซึ่งรายละเอียดมี
ดงั ตอ่ ไปนี้

· ศูนย์ตายบน (Top dead center หรือ T.D.C) คอื ตำแหนง่ ท่ลี ูกสบู เคลอื่ นท่ีไดส้ งู สุด

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

· ระยะชกั (Stroke) คือระยะทีล่ กู สูบเคลื่อนท่จี ากศูนย์ตายบนถึงศูนย์ตายล่าง หรอื จาก
ถึงศนู ยต์ ายล่างถงึ ศูนยต์ ายบน เม่ือลูกสบู เล่อื นไปสน้ิ สุดระยะชักแต่ละครง้ั กจ็ ะเปลี่ยนทศิ
ทางการเคลือ่ นท่ีหนงึ่ ระยะชกั ก็คอื หนึง่ จังหวะการทำงานของลกู สบู

· จังหวะ คือการเคลอื่ นทีข่ องลกู สบู จากจุดหน่งึ ไปยังอีกจุดหนึ่ง
· จงั หวะการทำงานของเครือ่ งยนต์ 4 จังหวะ คือ จังหวะดูด จงั หวะอัด จงั หวะระเบิด
(จงั หวะกำลงั ) และจังหวะคาย
· กลวัตรหรอื วฏั จกั ร (Cycle) คอื เครอ่ื งยนตท์ ำงานครบ 4 จงั หวะหรอื เพลาข้อเหวี่ยง

หมุน 2 รอบ
· สุญญากาศ คือบริเวณทีไ่ ม่มีบรรยากาศหรือมีน้อย

วฏั จกั รการทำงานของเครอื่ งยนต์แกส๊ โซลนี 4 จงั หวะ

เครอ่ื งยนต์ 4 จงั หวะ มลี ิ้นอยภู่ ายในฝาสบู และฝาสบู ติดต้ังอยดู่ ้านบนของเส้ือสบู
เพลาลูกเบย้ี วจะทำหน้าทเี่ ปิดและปดิ ล้นิ ให้สมั พนั ธก์ ับการเคลอื่ นทขี่ องลกู สบู ล้นิ ไอดที ำหน้าที่
ควบคมุ ไอดเี ข้าสู่กระบอกสบู และสิ้นไอเสยี ทำหน้าที่ปลอ่ ยก๊าซไอเสียทเ่ี กิดจากการเผาไหม้ออก
จากกระบอกสูบ ลำดบั การทำงานของเครอ่ื งยนต์ 4 จังหวะในระหวา่ งวฏั จักมดี ังนี้

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

ตายล่าง (B.D.C) ลิน้ ไอดเี ริ่มเปดิ ในขณะเดียวกนั สว่ นผสมน้ำมันกบั อากาศ (ไอด)ี ถกู ดูดผา่ น
ช่องลน้ิ ไอดีเข้าไปในกระบอกสูบการท่ไี อดสี ามารถไหลเขา้ มาในกระบอกสบู ไดก้ เ็ นอื่ งจากลูกสบู
เคลือ่ นทลี่ งทำใหป้ ริมาตรบนหวั ลูกสบู เพ่มิ ข้นึ อยา่ งรวดเร็วส่งผลให้เกดิ สุญญากาศบริเวณหัว
ลกู สบู ความดันบรรยากาศภายนอกดนั อากาศไปแทนทใ่ี นกระบอกสบู

สรปุ ในจงั หวะดดู ลกู สบู เคล่อื นทีล่ ง ลน้ิ ไอดีเปดิ (การทำงานจรงิ ลนิ้ ไอดเี ปิด
ก่อนศนู ยต์ ายบน) ลิน้ ไอเสยี ปิด เพลาขอ้ เหวย่ี งหมนุ ไปเปน็ มุม 180 องศา

2.จงั หวะอดั (Compression stroke)
ในจงั หวะอัด (รูปท่ี 6.3) ลกู สูบเคลอ่ื นที่ยังศูนย์ตายลา่ งล้นิ ท้งั สองปดิ สนิท ลกู สบู

เรมิ่ เคลอื่ นท่ขี ้นึ อดั ไอดจี นถงึ ศนู ย์ตายบน ไอดีลูกอดั จนปรมิ าตรเล็กลงสง่ ผลใหก้ ำลังดนั และ
อุณหภูมิเพ่มิ ขึ้น ขณะนเ้ี พลาข้อเหวยี่ งหมุนไปครบ 1 รอบ เปน็ มมุ 360 องศา

3.จงั หวะระเบิดหรือจงั หวะกำลงั (Power stroke)
ในจงั หวะกำลัง (รปู ท่ี 6.4) ลูกสบู เคลอ่ื นทข่ี ้ึนถงึ ศูนยต์ ายบนในจังหวะอดั หวั

เทยี วจะทำหน้าทจ่ี ดุ ประกายไฟทำใหไ้ อดีที่ถกู อัดตวั เกิดการเผาไหมข้ ้นึ อย่างรวดเร็ว กำลัวดนั
ที่เกิดจากการเผาไหม้จะกระทำท่หี วั ลกู สูบทำให้ลูกสบู เคลื่อนที่ลงสูศ่ นู ย์ตายล่าง เพลาข้อ
เหวยี่ งหมุนไปเปน็ มมุ รวมเท่ากับ 540 องศา

ตามความเป็นจริงแล้วไอดที ีเ่ กดิ จากการเผาไหมจ้ ะไมถ่ กู เผาไหม้หมดไปใน
ทนั ทีทันใด การติดไฟของไอดจี ะเริม่ ตน้ จากหัวเทยี นกอ่ นและแพรก่ ระจายออกไปรอบๆ
ต่อเนอื่ งกันไป พร้อมกันนน้ั กจ็ ะถา่ ยทอดกำลังงานไปด้วย จะเห็นไดว้ า่ การเผาไหมจ้ ะตอ้ งอาศัย
ระยะเวลาเพ่ือใหก้ ารเผาไหมห้ มดจด ดงั นั้นในทางปฏิบตั จิ ึงตอ้ งกำหนดใหม้ กี ารจดุ ระเบดิ
ก่อนทล่ี กู สบู จะเคล่อื นทถ่ี งึ ศนู ยต์ ายบน

สรุป ในจงั หวะกำลัง หัวเทยี นจดุ ประกายไฟ ลูกสบู เคล่อื นท่ลี ง ล้ินทงั้ สองปิด
สนทิ

4.จงั หวะคาย (Exhaust stroke)
ในจงั หวะคาย (รูปที่ 6.5) ลกู สบู เคลอื่ นที่ลงสู่ศูนยต์ ายลา่ งเน่ืองจากกำลงั ดัน

จากการเผาไหม้ลนิ้ ไอเสยี เรมิ่ เปดิ จากนัน้ ลกู สบู จะเคลอ่ื นทีข่ ึ้นเพ่ือไลไ่ อเสยี ออกจากกระบอกสบู
จนกระทั่งลกู สบู เคลอ่ื นทถี่ งึ ศนู ย์ตายบน เพลาขอ้ เหว่ยี งหมนุ ไป 2 รอบ เปน็ มมุ รวมเทา่ กบั
720 องศา

สรุป ในจงั หวะคาย ลูกสบู เคลือ่ นทข่ี นึ้ ล้นิ ไอดปี ิด และลิ้นไอเสียเปิด เมือ่
ลกู สูบเคลื่อนที่ถึงศูนย์ตายบน ลน้ิ ไอดเี ริ่มเปดิ ก็จะเร่มิ ตน้ สจู่ งั หวะดดู อกี ครั้ง เปน็ การเร่มิ กลวตั ร
ใหมต่ ่อไป และจะเกดิ ขึน้ ซ้ำๆกันเชน่ น้ีตลอดไปเทา่ ที่เครอื่ งยนตย์ งั ทำงานอยู่ การทำงานของ
เคร่ืองยนตท์ ง้ั 4 จังหวะ ครบ 1 กลวัตร จะเห็นไดว้ า่ การเคลื่อนทข่ี องลกู สบู ขน้ึ – ลง รวมกัน
4 ครั้ง เพลาข้อเหวย่ี งหมนุ 2 รอบ เปน็ มมุ 720 องศา และไดก้ ำลงั งาน 1 คร้ัง ซง่ึ หลกั การ
ดงั กล่าวเปน็ การทำงานขั้นพน้ื ฐานของเครื่องยนต์ 4 จงั หวะ

ในขณะทลี่ ูกสบู เคล่อื นทก่ี อ่ นถงึ ศูนยต์ ายบนเลก็ น้อย (กอ่ นสน้ิ สุดจงั หวะคาย)
ลิ้นไอดีจะเรม่ิ เปิดสว่ นลน้ิ ไอเสียกำลังจะปดิ หลังลกู สูบผา่ นศนู ย์ตายบนไปเลก็ นอ้ ย ในขณะท่ลี ิน้
ไอดีเรมิ่ เปดิ และลิ้นไอเสียกำลงั จะปิด เราเรยี กวา่ ลนิ้ โอเวอร์แลป (Valve Overlap)

แผนภูมวิ ัฏจกั รการทำงานของเครือ่ งยนต์แก๊สโซลีน 4 จงั หวะ
การทำงานของเครอื่ งยนต์แก๊สโซลนี 4 จงั หวะ (วฏั จักรออตโต) ความดันและ

ปรมิ าตรภายในกระบอกสูบจะเปลยี่ นแปลงไปตามการเคล่อื นของลูกสบู และสามารถเขียน
แผนภมู วิ ฏั จกั รการทำงานหรอื พี-วี ไดอะแกรม (P-V diagrams) ดงั รูปท่ี 6.6

ในจังหวะเริม่ ต้นลูกสบู อยทู่ ตี่ ำแหนง่ ศนู ยต์ ายบน ลนิ้ ไอดเี ปดิ และลนิ้ ไอเสยี ปิด ระหว่าง
จังหวะดดู ลูกสบู จะเคลอื่ นท่ลี งดดู สว่ นผสมของอากาศกับนำ้ มันเช้ือเพลิงเข้ามาในกระบอกสูบ
โดยผ่านลนิ้ ไอดีซง่ึ ในจงั หวะน้ปี ริมาตรภายในกระบอกสูบจะเพ่มิ ข้ึนสว่ นความดันตำ่ กว่าความ
อบั อากาศจนกระทัง่ ลูกสบู เคลอ่ื นทถี่ งึ ศูนยต์ ายล่างล้ินไอดจี ะปิด ลกู สูบเรม่ิ เคลื่อนทขี่ นึ้ ใน

จังหวะอัดอดั ส่วนผสมของอากาศกับน้ำมนั เชอ้ื เพลิงทำให้ปริมาตรภายในกระบอกสูบลดลง
ความดนั จะเพ่มิ ขึ้นเป็น 11 – 15 บาร์ และกอ่ นท่ีลกู สูบจะเคลอ่ื นทีถ่ งึ จุดศนู ย์ตายบนเพียง
เล็กน้อย หัวเทยี นจะจดุ ประกายไฟทำใหไ้ อดเี กดิ การลุกไหมค้ วามดนั และอุณหภูมเิ พ่มิ ข้ึน
(ความดันประมาณ 30 – 40 บาร)์ สว่ นปริมาตรในชว่ งเวลาของการเผา
ไหม้ (Combustion) เปล่ียนแปลงเลก็ น้อยหรืออาจกล่าวไดว้ า่ ปรมิ าตรคงที่ ความดนั สงู ของ
กา๊ ซจะผลักดนั ใหล้ ูกสบู เคลอ่ื นทลี่ งและส่งถา่ ยกำลงั มายังก้านสูบและเพลาข้อเหวย่ี งใหห้ มุนใน
จังหวะน้เี รียกวา่ จงั หวะกำลงั หรอื งาน ขณะทล่ี กู สบู เคล่ือนทีถ่ ึงศนู ย์ตายล่างล้ินไอเสียจะเปดิ
จากนั้นลูกสูบเร่มิ เคลื่อนท่ขี ึ้นสศู่ ูนย์ตายบนเพอ่ื ขับไลไ่ อเสียออกจากกระบอกสูบทางช่องลิ้นไอ
เสยี ทำให้ปริมาณลดลง ส่วนความดันสดุ ทา้ ยขณะที่ลกู สูบอย่ตู ำแหนง่ ศูนยต์ ายบนจะมคี า่
เท่ากับความดันท่ีจดุ เร่มิ ตน้ และล้นิ ไอเสยี จะปิดเปน็ การสน้ิ สุดจงั หวะคาย และเปน็ จงั หวะ
สดุ ทา้ ยของกลวตั

แผนภมู เิ วลาการเปิดและปิดล้นิ ของเคร่ืองยนต์แกส๊ โซลีน 4 จงั หวะ
จากรปู ที่ 6.7 แสดงเวลาการเปดิ และปิดของลิ้นไอดแี ละลิ้นไอเสยี ตลอดจนองศาใน

การจุดประกายไฟของหัวเทียนสำหรับเครอื่ งยนตแ์ ก๊สโซลีน 4 จงั หวะ ใน 1 กลวตั รการทำงาน
องศาการเปิดและปิดของลิ้นจะแตกต่างกนั ไปตามบริษทั ผู้ผลิต และจุดประสงค์ของการ
นำไปใชง้ าน มีรายละเอียดดังน้ี

1. เริม่ ต้นเมอ่ื ลนิ้ ไอดเี ปดิ กอ่ นลกู สบู เคลื่อนทถ่ี งึ ศูนยต์ ายบน 10 องศา (10” B
T.D.C) และปดิ หลังศนู ยต์ ายล่าง 45 องศา (45° A B.D.C) ในระหวา่ งงั หวะดูดเพอื่ ให้
ปริมาณดเี ขา้ ประจุภายใจการบอกสูบได้มากทีส่ ดุ เปน็ เพมิ่ ประสทิ ธภิ าพทางปรมิ าตรของ
เครือ่ งยนต์ เมอ่ื คิดระยะเวลาทั้งหมดท่ีล้ินไอดเี ปดิ เป็นองศาท่เี พลาขอ้ เหว่ยี งหมนุ ไปจะเทา่ กับ
235 องศา (10 + 180 + 45 = 235)

2. ในชว่ งปลายจงั หวะอดั คือกอ่ นทีล่ ูกสูบเคล่อื นทถ่ี งึ ศนู ย์ตายบน 15 องศา (15° B
T.D.C) หวั เทียนจะจุดประกายไฟเพื่อทำการเผาไหมไ้ อดี เหตุผลของการจดุ ประกายไฟกอ่ น
ศูนย์ตายบนเพื่อใหม้ เี วลาเพยี งพอในการเผาไหม้ไอดีได้อย่างสมบรู ณ์เป็นการเพมิ่
ประสทิ ธภิ าพการเผาไหม้

3. จงั หวะคาย ลนิ้ ไอเสยี จะเปดิ กอ่ นลกู สบู เคลอ่ื นท่ถี ึงศนู ยต์ ายลา่ ง 60 องศา (60° B
B.D.C) และปิดหลังศูนยต์ ายบน 30 องศา (30° A T.D.C) เพอื่ ขับไล่ไอเสยี ออกจากกระบอก
สูบ ได้อย่างรวดเรว็ และมากทีส่ ดุ เมือ่ คิดระยะเวลาทัง้ หมดทลี่ ิน้ ไอเสยี เปิดเปน็ องศาทีเ่ พลาข้อ
เหวย่ี งหมุนไปจะเท่ากบั 270 องศา (60 + 180 + 30 = 270)

4. ลิ้นโอเวอร์แลป (Valve overlap) คอื ลิ้นไอดีเริ่มเปิดในจงั หวะดดู ส่วนลิน้ ไอเสีย
กำลงั จะปิดสนทิ ในจงั หวะคาย ตำแหน่งน้ีมหี วเ้ พอ่ื ให้ไอดีส่วนหนง่ึ เขา้ ไปกวาดลา้ งไอเสียออก
จากกระบอกสูบใหห้ มด จากรูปท่ี 6.7 ลิ้นไอดีเปิดกอ่ นศนู ยต์ ายบน 10 องศา และลนิ้ ไอเสีย
ปดิ หลังศนู ย์ตายบน 30 องศา เมอ่ื คิดเป็นองศาท่ีเพลาขอ้ เหว่ยี งหมนุ ไปจะท่ากบั 40 องศา
(10 + 30 = 40)

วัฏจกั รการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล 4 จงั หวะ
เคร่ืองยนตด์ ีเซลเป็นเครอ่ื งยนต์เผาไหมภ้ ายใน (Internal Combustion

Engine) ซงึ่ มอี ัตราสว่ นการอัดตวั สงู ประมาณ 15 ถึง 22 ต่อ 1 (15-22 : 1) เครื่องยนต์แบบ
นี้จะดูดเฉพาะอากาศอย่างเดยี วเขา้ ไปในกระบอกสบู ในจงั หวะอัดอากาศภายในกระบอกสูบ
จะถูกอัดจนมอี ุณหภมู สิ งู ประมาณ 500 องศาเซลเซยี สหรือมากกว่า จากนน้ั หัวฉีดน้ำมนั
เชือ้ เพลงิ ทเี่ ป็นฝอยละอองเขา้ ไปในห้องเผาไหม้ในตำแหนง่ ทพ่ี อเหมาะ นำ้ มันจะคลุกเคลา้ กับ
อากาศและเกดิ การจุดระเบดิ ได้ดว้ ยตวั เอง

การทำงานของเคร่ืองยนตด์ ีเซล 4 จงั หวะ จะมกี ารทำงานระหวา่ งวฏั จักรคล้าย
กบั เคร่ืองยนตแ์ ก๊สโซลนี แต่จะแตกตา่ งกันเพยี งสารทำงานท่ีถูกดดู เข้าไปในกระบอกสูบใน
เครอื่ งยนตแ์ กส๊ โซลนี นนั้ ในจงั หวะดูดจะดูดส่วนผสมของอากาศกบั นำ้ มันซ่งึ เราเรียกว่าไอดี

สว่ นเคร่อื งยนต์ดีเซลในจงั หวะดดู จะมเี พยี งอากาศบรสิ ทุ ธิถ์ กู ดดู เขา้ มาในกระบอกสูบเพียง
อยา่ งเดยี ว จังหวะอัดน้ันลูกสูบเริม่ เคลื่อนทข่ี ้นึ อดั อากาศภายในกระบอกสูบใหม้ ปี รมิ าตร
ลดลงส่งผลแรงดันและอณุ หภูมิสูงขนึ้ จงั หวะกำลงั อากาศภายในกระบอกสูบจะมีอณุ หภมู ิสงู
มาก หวั ฉดี จะฉีดนำ้ มันเชอื้ เพลงิ ทเ่ี ปน็ ฝอยละอองเข้าไปในห้องเผาไหม้ละอองเชือ้ 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 จักรการทำงานท่มี กี ารเผาไหม้แบบปรมิ าตรคงทเี่ หมอื นวัฏจกั รออตโต
ผสมกบั การเผาไหม้แบบความดนั คงที่เหมือนวัฏจกั รดีเซล จึงเรียกวฏั จกั รนีว้ ่า “วฏั จักรผสม”
และเป็นตน้ แบบของเครอ่ื งยนต์ดีเซลหมนุ เร็วทใี่ ช้ในปจั จบุ นั

การเผาไหมใ้ นชว่ งแรกเปน็ แบบปริมาตรคงที่ และเผาไหม้ตอ่ ไปแบบความดนั คงท่ี
ขณะลูกสบู เคลื่อนท่ีลง การเผาไหมล้ กั ษณะนเ้ี 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 คร่อื งยนต์แก๊สโซลีนใชห้ 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 ยแล้ว ทงั้ น้ี
เน่อื งจากส้ินเปลืองน้ำมันเชอ้ื เพลิงสูง ตลอดจนสรา้ งปัญหาในการเกดิ มลภาวะเป็นพิษมาก
ดงั น้ันในทนี่ ีจ้ ึงขอกล่าวถงึ หลักการทำงานของเครื่องยนต์ 2 จังหวะเพยี งพอสังเขปเทา่ นนั้

เครอ่ื งยนต์ 2 จงั หวะ สว่ นใหญ่จะใชก้ บั จกั รยานยนต์ สามารถแบ่งตามการ
ควบคุมไอดีเขา้ ส่หู ้องเพลาขอ้ เหวยี่ งได้ 4 แบบ ดงั้ น้ี
1.แบบลูกสบู (Piston valve type)

เคร่อื งยนต์2 จังหวะท่ีใชร้ ะบบควบคุมไดดีแบบลกู สูบ หลกั การทำงานจะใช้
ส่วนบนและส่วนล่างของลูกสบู เป็นตวั กำหนดเวลาการปดิ เปดิ ช่องไอดี (Intake port) ชอ่ งไอ
เสยี (Exhaust port) และชอ่ งสง่ ไอดี (Transfer port) การทำงานของเคร่ืองยนต์ 2 จงั หวะ
ที่ใชร้ ะบบควบคมุ ไอดแี บบลกู สบู มีดังน้ี
*คร่ึงรอบท่ี 1 จงั หวะดดู ไอดีเขา้ หอ้ งเพลาขอ้ เหว่ียงและจังหวะอดั ไอดี

เมือ่ ลกู สูบเคล่ือนท่ขี ึ้นสู่ศนู ย์ตายบนทำให้แรงดันภายในหอ้ งเพลาขอ้ เหวย่ี งลดลง และเมื่อ
สว่ นลา่ งของลูกสบู เปิดชอ่ งไอดี แรงดันบรรยากาศภายนอกจะดันอากาศเข้ามาแทนท่โี ดยไหล
ผา่ นคาร์บูเรเตอร์ ขณะเดียวกนั นอี้ ากาศที่ไหลผา่ นคารบ์ เู รเตอรจ์ ะดึงน้ำมันเช้ือเพลิงและ
นำ้ มันหล่อลน่ื (ออโตลูป) ผสมเขา้ ด้วยกนั ซง่ึ เรียกว่าไอดี เขา้ ไปเก็บไวใ้ นห้องเพลาข้อเหวยี่ ง
จงั หวะนจ้ี ะตอ่ เน่ืองไปจนกวา่ ลูกสูบจะเคล่ือนทถ่ี งึ ศูนย์ตายบน ซ่ึงในขณะที่ลกู สบู เคลอ่ื นทขี่ ึ้น
สว่ นหัวของลูกสบู จะปดิ ช่องไอเสีย (Exhaust port) ทำใหไ้ อดที ่อี ยเู่ หนอื ลกู สบู ถกู อดั ตัวเรา

เรยี กวา่ จงั หวะอดั นำ้ มนั หล่อลน่ื ทีผ่ สมไปกับนำ้ มนั เชื้อเพลงิ จะทำหนา้ ท่ีหล่อลื่นชน้ิ สว่ น เชน่
ลูกปืนเพลาขอ้ เหวี่ยง สลกั กา้ นสบู แหวนลกู สบู เปน็ ตน้

สรุป ในจงั หวะนี้ลกู สูบเคลือ่ นท่ขี ้ึน 1 ครง้ั มกี ารดูดไอดีเขา้ ห้องเพลาข้อเหวยี่ ง
และจงั หวะอัด จงั หวะดูดไอดเี กิดขึ้นในห้องเพลาข้อเหวี่ยง และจงั หวะอดั เกดิ ขน้ึ ส่วนบนทีห่ วั
ลกู สูบเพลาข้อเหวี่ยงหมนุ ไปประมาณ ½ รอบ หรอื ประมาณ 180 องศา

*ครงึ่ รอบที่ 2 จงั หวะระเบดิ และจังหวะคาย

การทำงานตอ่ เนือ่ งจากจังหวะท่ี 1 เมอื่ ลกู สบู เคลื่อนท่ขี ้ึนถงึ ศนู ย์ตายบนไอดีถูก
อดั ใหป้ ริมาตรลดลง หวั เทียนจดุ ประกายไฟและเกดิ การเผาไหม้ไอดอี ยา่ งรวดเรว็ สง่ ผลให้เกิด
กำลงั ดนั สงู ผลกั ดันบนหวั ลกู สูบใหเ้ คลื่อนที่ลง ลกู สบู ส่งกำลังผา่ นก้านสูบ และเพลาขอ้ เหวี่ยง
เพือ่ นำไปใช้งาน

ในขณะทีล่ ูกสบู เคลอื่ นลงจนกระทงั่ หวั ลูกสบู เปิดชอ่ งไอเสีย ทำใหช้ อ่ งไอเสียเปิด
กา๊ ซไอเสยี ซ่ึงมกี ำลงั ดันกจ็ ะระบายออกจากห้องเผาไหมไ้ ปทท่ี ่อไอเสีย ซึ่งก็คือจงั หวะคาย
*การประจุเขา้ หอ้ งเผาไหมแ้ ละการกวาดล้างไอเสยี

ขณะทล่ี กู สูบเคลอื่ นที่ลงต่อจากจงั หวะคายเมอื่ หัวลูกสูบเปิดชอ่ งสง่ ไอดี ไอดที ี่อยู่
ภายในห้

องเพลาขอ้ เหวย่ี งซง่ึ มแี รงดนั สูงที่เกดิ จากการยดั ตวั ของลูกสบู ในขณะเคล่ือนทีล่ งสง่ ไอดีผา่ น
ช่องส่งไอดเี ข้าสหู่ ้องเผาไหมจ้ ะเหน็ ได้วา่ ชอ่ งทางไอเสียเปดิ เหล่ยี มอยกู่ บั ช่องส่งไอดีอยจู่ งึ ทำให้
ไอดีบางส่วนไปขับไลไ่ อเสยี ออกจากกระบอกสบู

ระบบควบคมุ ไอดีแบบลูกสบู มจี ดุ ดอ้ ยคือไอดีสามารถไหลย้อนกลบั ไปคาร์บเู รเตอร์
ได้
2.แบบรดี วาลว์ (Reed valve type)

ระบบควบคุมไอดแี บบรดี วาล์วมีลักษณะเหมือนลิน้ กนั กลับ ระบบนีถ้ กู ออกแบบ
มาเพ่อื แกข้ ้อดอ้ ยของระบบควบคุมไอดีแบบลกู สบู หลกั การทำงานมีดงั นี้

เมอื่ ลกู สบู เคล่อื นที่ข้ึน ส่วนล่างของลกู สบู จะเปดิ ชอ่ งไอดี สุญญากาศในหอ้ งเพลา
ข้อเหวี่ยงจะดดู ไอดผี า่ นรดี วาล์วเข้ามาบรรจุภายใจ เมอื่ ลกู สบู เคล่อื นท่ีต่อไปจะอัดไอดีใหม้ ี
ปริมาตรลดลง หัวเทยี นจดุ ประกายไฟทำใหไ้ อดีเกดิ การเผาไหม้และมกี ำลังดนั ขับดันลกู สบู ให้
เคลือ่ นทล่ี ง รีดวาล์วจะปดิ ชอ่ งไอดีทันทีโดยอาศยั แรงอนั ภายใตล้ ูกสูบขณะเคลื่อนทีล่ งและ
แรงสปรงิ ในตัวของแผ่นรีดวาลว์ เองเพ่อื ปอ้ งกันไอดไี หลย้อนกลบั คาร์บูเรเตอร์ ขณะทีล่ กู สบู
เคลื่อนทลี่ งสว่ นบนของลกู สบู จะเปดิ ช่องไอเสียเพ่อื คายไอเสยี ออกจากหอ้ งเผาไหม้า และเม่ือ
ลูกสบู เคลือ่ นท่ีต่อไปหวั ลกู สบู จะเปดิ ชอ่ งสง่ ไอดี ไอดีท่อี ยภู่ ายในหอ้ งเพลาข้อเหว่ียงซึงมี
แรงดันสูงท่ีเกดิ จากการอัดตวั ของลูกสบู ในขณะเคลือ่ นทลี่ งส่งไอดี ผา่ นช่องส่งไอดีเขา้ สูหอ้ ง

เผาไหม้ เพอ่ื เร่ิมกลวตั รการทำงานใหม่ ระบบควบคุมไอดแี บบรดี วาล์ว ขณะทเี่ คร่อื งยนต์มี
ความเร็วรอบตำ่ แผน่ รีดวาลว์ จะเปิดช้าแตป่ ดิ เร็ว เน่อื งจากแรงดดู ของลูกสบู ดา้ นล่างนอ้ ย แต่
ในขณะทีค่ วามเรว็ รอบสูงจะเปิดเร็วและปิดช้า ระบบนีจ้ งึ เหมาะสมกบั เคร่ืองยนต์ที่ความเร็ว
ไมส่ งู มากนกั
3.แบบโรตารี่วาล์ว (Rotary disc valve type)

ระบบควบคุมไอดีแบบโรตารี่วาลว์ (รูปที่ 614) จะใชแ้ ผน่ โรตาร่เี ปน็ ตวั ควบคุม
การประจไุ อดเี ข้าหอ้ งเพลาขอ้ เหว่ียง ส่วนการคายไอเสยี จะเป็นหนา้ ทข่ี องลูกสบู ระบบนจ้ี ะให้
อัตราเรง่ และกำลังของเครื่องยนต์มากท่คี วามเรว็ ตำ่ และสูง
4.แบบแครงเคสรีดวาลว์ (Crank case reed valve type)

ระบบควบคุมไอดแี บบแครงเคสรีดวาล์ว (รปู ท่ี 6.15) สว่ นผสมของไอดีจะไหล
เข้าหอ้ งเพลาขอ้ เหวีย่ งโดยตรงไม่ต้องผา่ นเสอื้ สูบ ทำให้ไอดีไหลเข้าสู่หอ้ งเผาไหม้ได้อยา่ ง
รวดเรว็ ตอบสนองอัตราเร่งได้ดีวา่ ระบบปอ้ นไอดแี บบอน่ื ๆ ระบบควบคุมไอดแี บบนี้จะใชร้ ีด
วาลว์ เปน็ ตวั ช่วยควบคุมการไหลของไอดีที่บรรจเุ ข้าห้องเพลาข้อเหวย่ี งเช่นเดยี วกบั แบบรดี
วาล์ว

ลำดบั การจดุ ระเบิดของเครอื่ งยนต์
ในหนง่ึ วฏั จักรของเครื่องยนตจ์ ะตอ้ งมกี ารจดุ ระเบิดเพ่อื ใหไ้ ด้กำลงั งาน ใน

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

หลกั การของเครือ่ งยนต์ 4 จังหวะในหน่งึ วัฏจกั ร เพลาขอ้ เหว่ียงหมนุ 2 รอบ ใน
หนง่ึ รอบมมุ เพลาขอ้ เหวย่ี งเท่ากบั 360 องศา ถ้าหมนุ 2 รอบเทา่ กบั 720 องศา ใน
เครอ่ื งยนต์ 4 จงั หวะ (จงั หวะดูด อดั กำลงั และคาย) แตล่ ะจงั หวะจะห่างกนั กี่องศาใหน้ ำ
จำนวนสูบของเครอ่ื งยนตห์ ารมุมของเพลาขอ้ เหว่ยี ง ในเคร่ืองยนต์ 4 สูบ 4 จังหวะ จะได้
720/4 = 180 องศา หมายความวา่ ในการหมนุ ของเพลาข้อเหวีย่ ง 2 รอบ จะเกดิ จงั หวะ

กำลงั ต่างกัน 180 องศา รวม 4 จงั หวะ ในเคร่ืองยนต์ 4 สูบ แบบลกู สูบเรยี งจะมลี ำดบั การ
จุดระเบดิ ทใ่ี ช้กนั อยู่ทวั่ ๆไป คอื 1-3-4-2 หรือ 1-2-4-3 ดังรปู ที่ 6.16

ตารางที่ 6.2 แสดงลำดับการจุดระเบดิ 1-3-4-2

ตารางท่ี 6.3 แสดงลำดับการจุดระบิด 1-2-4-3

2.ลำดบั การจุดระเบดิ ของเครอ่ื งยนต์ 6 สูบ (Six-cylinder engine Firing order)
ในเคร่ืองยนต์ 6 สูบ จะต้องมกี ารจุดระเบดิ เพลาขอ้ เหวีย่ งหมุนไปทุกๆ 120 องศา

(เพลาขอ้ เหวี่ยงของลูกสูบทำมุมกนั 120 องศาระหวา่ งกนั ) เครื่องยนตท์ ่กี ารจัดกระบอกสบู
เป็น แบบลกู สบู เรยี งสบู ทอี่ ยดู่ ้านหน้าหรอใกลห้ ม้อนำ้ เรยี กว่าสูบ 1 และสูบตอ่ ไปจะเป็นสบู ที่
2 และเรียงลำดับไปจบถงึ สบู สุดทา้ ย ลำดับการจุดระเบดิ ของเคร่อื งยนต์ 6 สบู ทใี่ ช้กนั ท่ัวไป
คอื 1-5-3-5-2 (รูป a ) หรือ 1-4-2-6-3-5 (รูป b) ในกรณนี ี้จงั หวะงานะเหลอื่ มกนั เนือ่ งจาก
เพลาขอ้ เหวยี่ งหมนุ 2 รอบจะมี 6 จังหวะกำลงั ภายใน 1 รอบ จะมี 2 สูบทอ่ี 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 = ศนู ย์ตายลา่ 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