เทอร์โบ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ คอมเพรสเซอร์
สำหรับรถยนต์ : ทุ่กยี่ห้อ
http://www.thaiautoserver.com/images/tech/18_b.gif
วันหนึ่งขณะขับรถอยู่บนทางด่วน การจราจรโล่งๆ วิ่งอยู่เลนขวาด้วยความเร็วพอที่ตำรวจจะกวักมือทักทายได้ จู่ๆ ก็มีรถกระบะคันยักษ์วิ่งมาจ่อตู๊ด... แล้วเราก็ต้องหลบซ้ายให้ตามมารยาทผู้ดีๆ แล้วมันก็แซงไปแบบชิวๆ... เหตุการเช่นนี้อาจทำให้เหล่าบรรดาคนขับรถเก๋ง รู้สึกเสียฟอร์มหน่อยๆ แต่ก็ต้องยอมรับโดยละม่อมเพราะนี่มันไม่ใช่ยุคก่อนแล้ว... สมัยนี้รถกระบะเค้าติดเทอร์โบแล้ว แรงกันเหลือๆ
ว่าแต่ว่าไอ้เจ้าเทอร์โบเนี่ย... มันมีดีอะไร ทำไมมันถึงทำให้รถกระบะหนักๆ วิ่งได้ขนาดนั้นนะ เรามารู้จักเจ้าหอยตัวน้อยๆ นี้กันซักหน่อยดีกว่า ว่าทำไม เวลามันเข้าไปเกาะบนเครื่องยนต์แล้ว ถึงสามารถดูดเอากำลังภายในให้เพิ่มขึ้นได้มากมายนัก แล้วมันมีกันกี่พันธุ์ กี่ชนิด กี่แบบ จากนั้นก็แว๊บๆ ไปดูอุปกรณ์ อื่นๆ ที่ใช้ประกอบการปล่อยพลังในการนี้ด้วย
หลักง่ายๆ ระเบิดให้แรงที่สุด
เป็นที่รู้กันเรื่องเครื่องยนต์สันดาปภายในว่า มันก็คือการทำงานของระเบิดที่เข้าจังหวะนี่เอง ยิ่งระเบิดได้แรง ก็ยิ่งทำให้เครื่องยนต์มีกำลังขึ้น และปัจจัยสำคัญที่ทำให้ การระเบิดในห้องเผาไหม้รุนแรงก็คือ ปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงนั่นเอง ยิ่งมากก็ยิ่งระเบิดได้แรง แต่ถ้าน้ำมันเชื้อเพลิงมากแต่ไม่มีอากาศเข้าไปด้วยก็ไม่รู้จะเอาออกซิเจนที่ไหน ไประเบิด ดังนั้นการอัดอากาศก็คือหน้าที่ของเทอร์โบนี่เองไง
โดยการสร้างแรงดันในท่อไอดี
ในเครื่องยนต์ปกติ การนำเข้าไอดีเพื่อนำมาระเบิดในห้องเผาไหม้นั้น จะใช้แรงดูดที่เกิดจากการเคลื่อนที่ลงของลูกสูบ เหมือนกับดูดยาน้ำเข้าในหลอดฉีดยาเลย พลังดูดก็มีมากพอสมควรอยู่แล้ว แต่เมื่อแปะเทอร์โบเข้าไปแล้ว มันจะทำหน้าที่อัดแรงดันเข้าไปในท่อไอดีเพิ่มเข้าไปอีก มากกว่าแรงดูดจากลูกสูบอีกมาก นั่นก็แปลว่า ไอดีก็จะถูกอัดเข้าไปเต็มกระบอกสูบแบบแน่นสุดๆ... เมื่อวาล์วปิด ลูกสูบดันกลับขึ้นมาอัดซ้ำเข้าไปอีก แล้วหัวเทียนก็จุดระเบิด (หรือร้อนจนระเบิดในระบบดีเซล) คราวนี้ก็ตูม!! เลย แรงเลย
ด้วยกลไลฉลาดๆ
กลไลภายในเป็นเสน่ห์ของระบบนี้มักๆ เพราะมันไม่ต้องใช้ไฟฟ้า ไม่ต้องใช้สายพานพ่วงกับเครื่อง ไม่มีสลิง ไม่มีสตันท์แมนอะไรทั้งนั้น การทำงานเกิดจากการดักเอา ลมไอเสียของเครื่องยนต์ด้วยใบพัดอันนึง แล้วก็มาปั่นใบพัดอีกใบที่อยู่บนแกนหมุนเดียวกัน ให้ดูดลมเข้าไปในท่อไอดี จากในรูปที่เอามาจากเว็บไซท์ของผู้ผลิตเทอร์โบ ยี่ห้อแกแรต เราก็สามารถเข้าใจได้โดยง่ายตามนี้เลย
http://www.thaiautoserver.com/images/tech/18_1.jpg
ที่จุด A กับ B ก็คือตัวเทอร์โบทั้งลูกซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ฝั่ง ฝั่ง A ก็คือฝั่งที่รับแรงดันลมจากท่อไอเสีย เมื่อใบพัด(สีเทา) ฝั่ง A หมุน ใบพัดฝั่ง B ก็หมุนตามไฟด้วย และดูด อัดลมเข้าไปในท่อ เมื่อลมถูกอัดแรงๆ อุณหภูมิของลมจะสูงขึ้น ดังนั้นลมที่ถูกอัดแล้วจึงถูกนำไปผ่านตัวระบายความร้อนจุด C หรือที่เค้าเรียกกันว่า อินเตอร์คูลเลอร์ เพื่อลด อุณหภูมิของอากาศซะก่อน (อากาศยิ่งเย็น มวลอากาศต่อ 1 หน่วยปริมาตรก็จะยิ่งมากขึ้นด้วย ยิ่งอัดอากาศเข้าไปได้มาก)
จากนั้นอากาศอัดก็จะถูกอัดเข้าห้องเผาไหม้ไปพร้อมๆ กับไอน้ำมัน เข้าไประเบิดกันอย่างรุนแรงข้างใน แล้วก็เป็นไอเสียที่มีแรงดันมากขึ้น แล้วออกมาปั่นใบพัดฝั่ง A อีก เป็นอย่างงี้ไปเรื่อยๆ นั่นเอง วนไปก็วนมา โดยส่วนใหญ่แล้วเทอร์โบสามารถอัดอากาศ(บูส) ได้อีก 6-8 psi (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) เทียบกับบรรยากาศ ณ ระดับน้ำทะเล ซึ่งเท่ากับ 14.7 psi ก็จะเห็นได้ว่า เทอร์โบสามารถอัดอากาศเข้าห้องเผาไหม้ได้มากกว่าบรรยากาศปกติอีก 50%
ปัญหานิดหน่อย
ก็ตอนที่เริ่มเหยียบเร่งเครื่องนั่นแหละ เนื่องจากแรงปั่นเทอร์โบก็ต้องมาจากแรงพ่นลมจากช่องไอเสีย ตอนก่อนเร่งเครื่อง ลมจากท่อไอเสียมันก็ยังไม่แรงแต่มันต้องไปปั่น ใบพัด A ซึ่งเป็นตัวใบพัดเองก็เป็นตัวต้านลมในตอนแรก ใบพัด (B) ก็เลยยังไม่สามารถอัดลมเข้าท่อไอดีได้มากนัก ก็เลยมีอาการรอให้รอบเครื่องสูงซักระดับนึงก่อน เทอร์โบจึงจะสามารถเริ่มอัดลมได้ดี หรือเค้าเรียกๆกันว่า อาการรอรอบหรือ เทอร์โบแลค
ถ้างั้นก็ปรับใบพัดให้รับลมได้มากๆ ตั้งแต่รอบเบาๆ เลยซิ... ก็ได้นะ แต่ลองนึกถึงตอนเราเร่งรอบสูงปรี๊ดซิ.. เครื่องจะการจายไหม๊เนี่ย... จากปัญหาที่ว่าก็เลยเกิดเทคโนโลยี ในการแก้อาการรอรอบออกมาอีกหลากหลายอย่าง ดังนี้เลยล่ะ
1. เทอร์โบรอบต่ำ อันนี้เป็นเทอร์โบสำหรับทำงานในรอบต่ำๆ เท่านั้น เพื่อเพิ่มกำลังที่รอบต่ำ ออกตัวดีต้นจี๊ดจ๊าด แต่จะถูกตัดการทำงานในรอบเครื่องสูงๆ
2. ทวินเทอร์โบ เป็นการใช้เทอร์โบ 2 ตัว 2 ขนาด ตัวเล็กกว่าเอาไว้ใช้ในรอบต่ำ แต่พอรอบสูงก็จะเปลี่ยนให้ตัวใหญ่กว่าทำงานแทน
3. ไบเทอร์โบ เป็นการใช้เทอร์ขนาดเท่าๆ กัน 2 ตัว มักใช้กับเครื่องยนต์ที่ไม่ใช่แถวเรียง เนื่องจากท่อไอเสียจะออกมา 2 ทาง
4. เทอร์โบแปรผัน เป็นเทอร์โบตัวเดียวแต่ใบพัดปรับมุมได้ ทำให้ปรับการกินลมได้ ใช้ได้ดีทั้งรอบสูงและรอบต่ำ... เจ๋งงง...
แล้วซูเปอร์ชาร์จมันคือเทอร์โบแบบนึงอ่ะป่าว
ซูเปอร์ชาร์จหรือที่เมอร์ซิเดนส์ เบนซ์ เค้าเรียกของเค้าว่า คอมเพรสเซอร์ (Kompressor) ก็มีหลักการแบบเดียวกับเทอร์โบ คือ การอัดอากาศ แต่ที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัดก็คือแทนที่จะใช้ลมไอเสียมาปั่นใบพัด กลับใช้พลังจากเครื่องมาปั่นซะเลย แรงดี โดยการเอาสายพานมาพ่วงกับเครื่องยนต์ซะงั้นเลย แต่ใบพัดที่ทำหน้าที่อัดอากาศเข้าห้องเผาไหม้นั้นก็มีหลายลักษณะ หลักๆ ก็มีอยู่ 3 แบบคือ
A. ทวินสกูว์ (Twin-screw Supercharger) มีลักษณะเป็นแท่งเกลียว 2 แท่งที่มีรูปร่างรับกัน อากาศเข้าที่ต้นทางแล้วก็ถูกอัดออกไปทางด้านหลังลงไปด้านล่าง
http://www.thaiautoserver.com/images/tech/18_2.jpg
B. เซนทริฟูกัล (Centrifugal Supercharger) แบบนี้เหมือนกับเทอร์โบเลย
C. รูทส์ (Roots Supercharger) มีลักษณะเป็นใบพัดแท่ง 2 แท่งหมุนเข้าหากันเพื่ออัดอากาศลงห้องเผาไหม้ทางด้านล่าง และจะถูกติดตั้งอยู่เหนือเครื่องยนต์
http://www.thaiautoserver.com/images/tech/18_3.jpg
2 อุปกรณ์ ที่มักจะได้ยินพร้อมกับคำว่าเทอร์โบ
โบลออฟ วาล์ว (BOV: Blow-Off Valve) เป็นอุปกรณ์ที่ถูกติดตั้งอยู่ที่ท่อทางเข้าไอดี ที่มาจากเทอร์โบ เพื่อทำหน้าที่ป้องกันการไหลย้อนกลับ... ของแรงอัดที่เทอร์โบอัดมา เพราะในขณะที่เร่งเครื่อง ปีกผีเสื้อ(วาล์วที่คุมการไหลของไอดี) เปิด อากาศที่ถูกอัดก็จะไหลเข้าไปตามปกติ แต่ในขณะที่เราถอดคันเร่งเร็วๆ ปีกผีเสื้อปิดอย่างรวดเร็ว ทำให้ อากาศที่เทอร์โบอัดมาให้... มันไม่มีทางจะไป ก็เลยต้องย้อนกลับและแรงที่เกิดขึ้นนี้ก็มากพอที่จะทำร้ายเทอร์โบได้
แต่ถ้ามีเจ้าโบลออฟติดตั้งอยู่ระหว่างทางนั้น พอแรงดันมากมันก็จะดันให้วาล์วตัวนี้เปิดออก ปล่อยแรงดันออกไปจากระบบนั่นเอง แต่รับประกันได้เลยว่าเรื่องความปลอดภัยของ เทอร์โบนั้นไม่ใช่ปัจจัยที่ทำให้บรรดานักแต่งรถยอมจ่ายตังค์ติดตั้งมัน แต่สิ่งที่ทำให้เค้าตัดสินใจซื้อคือเวลามันโบลออกมาเนี่ย... เสียงมันช่างไพเราะพริ้งซะจริงๆ
http://www.thaiautoserver.com/images/tech/18_4.jpg
เวสเกตท์ (WasteGates) เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานแบบเดียวกันกับโบวออฟวาล์วแต่อยู่คนละฝั่ง (ฝั่งใบพัดที่รับไอเสีย) และมีจุดประสงค์ที่มากกว่า กล่าวคือ นอกจากจะ ป้องกันเครื่องยนต์และเทอร์โบไม่ให้เสียหายจากการไหลย้อนกลับของไอเสียแล้ว มันยังทำหน้าที่คุมแรงดันของไอเสียก่อนเข้าไปหมุนใบพัดเพื่อคุมความเร็วในการหมุนใบพัด ซึ่งเป็นการคุมกำลังอัดของเทอร์โบให้ตรงตามที่เครื่องยนต์ต้องการในทุกสถานการณ์
