ระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ และเทอร์โบชาร์จเจอร์
ระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ และเทอร์โบชาร์จเจอร์ หรือเรียกสั้นๆว่า “ซุปเปอร์ชาร์จ” และ “เทอร์โบชาร์จ” คือวิธีการหนึ่งที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้แก่เครื่องยนต์ โดยไม่ต้องเพิ่มปริมาตรความจุของกระบอกสูบ (ไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องยนต์) กล่าวคือ ระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ และเทอร์โบชาร์จเจอร์ จะเป็นกลไกที่ช่วยเพิ่มปริมาณอากาศ เข้าไปร่วมในการจุดระเบิดในห้องเผาไหม้ในขณะที่เครื่องยนต์ทำงานอยู่ที่รอบเดินเบา ปริมาณอากาศที่ลูกสูบดูดไปใช้งาน (อากาศจะวิ่งจากภายนอกรถ ผ่านไส้กรอง ผ่านท่อร่วมไอดี และเข้าสู่กระบอกสูบของแต่ละสูบ) โดยผสมกับน้ำมันเชื้อเพลิง เพื่อจุดระเบิดนั้น เป็นไปตามความต้องการของเครื่องยนต์ ที่บริษัทผู้ผลิตเครื่องยนต์ได้กำหนดมา
จากนั้น เมื่อรถเริ่มวิ่งไป เครื่องยนต์เริ่มมีการทำงานมากขึ้น ลูกสูบจึงเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้น จึงต้องการอากาศเข้ามาในกระบอกสูบไวขึ้น เมื่อมีการเพิ่มความเร็วสูงขึ้นไปอีก เครื่องยนต์ยิ่งต้องทำงานมากขึ้น ลูกสูบก็ยิ่งต้องเคลื่อนที่ขึ้น-ลงเร็วขึ้นไปอีก จึงส่งผลให้ต้องการอากาศไวมากขึ้นไปอีกตามลำดับ การทดสอบอัตราความเร็ว จึงเป็นไปตามมาตรฐาน ของบริษัทผู้ผลิตเครื่องยนต์ยี่ห้อต่างๆจากเหตุการณ์ดังกล่าว อากาศวิ่งเข้าสู่ห้องเผาไหม้ เพราะแรงดูด จากการที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลงสู่ตำแหน่ง ศูนย์ตายล่าง (Bottom dead center) ในกระบอกสูบ เมื่อเครื่องยนต์ ทำงานที่รอบต่ำ ความหนาแน่นของอากาศที่วิ่งเข้ามาสู่ห้องเผาไหม้ จะมีมากกว่าสภาวะที่เครื่องยนต์ทำงานในรอบสูง การติดตั้งระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ หรือ เทอร์โบชาร์จเจอร์ จะช่วยเพิ่มปริมาณความหนาแน่ของอากาศในท่อร่วมไอดีได้ดี ในสภาวะที่เครื่องยนต์ทำงานที่รอบสูง และต้องการอากาศมาก จึงทำให้การจุดระเบิด มีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงส่งผลให้มีกำลังม้า (Horse power) และกำลังบิด (Torque) สูงขึ้น
1. เทอร์โบระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ (Supercharger) จะใช้อุปกรณ์ปั๊มอัดอากาศโดยได้รับพลังงานมาจากเครื่องยนต์ ผ่านทางสายพานซึ่งคล้องไว้กับพูลเล่ย์เพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งปั๊มอัดอากาศในระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์นั้น มีหลายรูปแบบ เช่น
แบบลูกสูบเลื่อน
แบบลอน หรือแบบรูต
แบบแวน
แบบโรตารี่
เทอร์โบระบบซุปเปอร์ชาร์จ จะทำงานโดยรับแรงหมุนมาจากเพลาข้อเหวี่ยง ดังนั้นจึงเกิดดึงกำลังเครื่องนิดหน่อย และไม่เหมาะกับการทำงานที่รอบเครื่องสูงมาก ต่อมาจึงมีการคิดค้นระบบเทอร์โบชาร์จขึ้นมา โดยใช้แรงดันของไอเสีย ไปปั่นเทอร์ไบน์ในอุปกรณ์เทอร์โบ
2. ระบบเทอร์โบชาร์จเจอร์ (Turbocharger) ระบบเทอร์โบชาร์จเจอร์ ใช้อุปกรณ์ปั๊มอัดอากาศแบบ แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ (Centrifugal compressor) อุปกรณ์ตัวนี้ มีลักษณะเหมือนหอยโข่ง 2 ตัวประกบติดกัน มีแกนกลางเป็นแบริ่ง ยื่นเข้าไปในหอยโข่งทั้ง 2 ฝั่ง บริเวณแกนของแบริ่ง จะมีน้ำมันหล่อลื่น (Oil cooler) มาหล่อเลี้ยงอยู่เสมอ ส่วนปลายทั้ง 2 ฝั่งของแกนแบริ่งจะยึดติดกับจานใบพัด
หอยโข่งฝั่งหนึ่ง จะทำหน้าที่รับไอเสียที่ปล่อยออกมา หลังจากการเผาไหม้ในห้องเผาไหม้ เข้าไปปั่นจานใบพัด ที่เรียกว่า “เทอร์ไบน์” (Turbine) เมื่อ เทอร์ไบน์หมุน แกนแบริ่งที่ยึดติดกับจานใบพัด (Impeller) ที่อยู่ในตัวเรือน หอยโข่งฝั่งตรงข้าม ก็จะหมุนตามไปด้วย อากาศจึงมีการเคลื่อนที่ การทำงานในส่วนนี้คือ การปั๊มอัดอากาศ (Compression)
เมื่อกังหันไอเสียหมุนด้วยกำลังจากไอเสีย กังหันไอดีที่ติดตั้งอยู่บนแกนเดียวกันอีกฟากหนึ่ง จะหมุนดูดอากาศแล้วอัดเข้าสู่กระบอกสูบผ่านท่อไอดีด้วยแรงดันที่เรียกว่า แรงดันเสริม หรือ บูสท์ (BOOST PRESSURE) แรงดันที่สูงกว่าบรรยากาศปกติ เทอร์โบ สามารถสร้างแรงดันเสริมให้สูงขึ้นได้หลายระดับ ตามการออกแบบหรือตามการควบคุม แต่ถ้าใช้แรงดันสูงเกินไป ชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์อาจเสียหายได้
แกนเทอร์โบจะหมุนอยู่ตลอดเวลาตั้งแต่เครื่องยนต์ทำงาน เพียงแต่ว่ายังไม่สามารถอัดอากาศตั้งแต่รอบต่ำ เพราะแรงดูดของลูกสูบมีมากกว่า ไอเสียที่ข้ามาปั่นกังหันไอเสียมีน้อย และแกนเทอร์โบยังหมุนช้าอยู่ เมื่อเร่งรอบเครื่องยนต์ ไอเสียที่มาปั่นกังหันไอเสียมีมากขึ้นกังหันไอดีหมุนเร็วขึ้น มีการดูดอากาศและอัดสู่กระบอกสูบด้วยมวลที่มากกว่าแรงดูดเริ่มเป็นแรงดัน (บูสท์) กำลังของเครื่องยนต์จึงมากขึ้น
3. เทอร์โบแปรผัน VNT (Variable Nozzle Turbo) คือ เทคโนโลยีอัดอากาศ (ไอดี ) เข้าห้องเผาไหม้ด้วยแรงขับดันออกของไอเสีย ที่สามารถเพิ่มปริมาตรไอดี ไหลเข้าให้มากกว่าปกติได้แม้ไอเสียมีแรงไหลออกเพียงน้อยในขณะเครื่องยนต์ทำงานที่รอบต่ำและยังสร้างแรงอัดไอดีได้อย่างต่อเนื่องในรอบปานกลางหรือรอบสูง เทอร์โบแปรผันแตกต่างจากเทอร์โบธรรมดาทั่วไปตรงโข่งไอเสียภายในจะมีครีบปรับแรงดันไอเสียเพิ่มเข้ามา
เทอร์โบแปรผันมีชื่อเรียกต่างๆ กัน เช่น Holset เรียกว่า VGT (Variable Geometry Turbo), Garrett เรียกว่า VNT (Variable Nozzle Turbine) และ Borg Warner เรียกว่า VTG (Variable Turbine Geometry) เป็นต้น
- VGT (Variable Geometry Turbo)
