[ข้อมูล] ว่ากันด้วยเรื่อง พื้นฐานของการแต่งรถ ครับ (Part 3 ระบบไอเสีย)

[kamolwat_t]

เฮดเดอร์ เป็น อุปกรณ์หนึ่งในระบบระบายไอเสียที่ได้รับความสนใจ ในการเพิ่ม กำลังของเครื่องยนต์ แต่จะยุ่งยาก แพง หรือได้กำลังเพิ่มขึ้นมาคุ้มค่าแค่ไหน ? เครื่องยนต์ 4 จังหวะที่ใช้กันในรถยนต์ทั่วไปมีการทำงานต่อเนื่อง ดูด-อั ด-ระเบิด-คาย ในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงรอบต่อ 1 วัฏจักรการทำงาน คือ ดูด-ลูกสูบเลื่อนลง วาล์วไอดีเปิดเพื่อรับไอดีเข้ามา อัด-ลูกสูบเลื่อนขึ้น วาล์วไอดี-ไอเสียปิดสนิท เพื่ออัดเตรียมให้มีการจุดระเบิดในจังหวะต่อไป ระเบิด-จุ ดระเบิดด้วยหัวเทียน (สำหรับเครื่องยนต์เบนซิน) หรือจุดระเบิดด้วยการฉีดละอองน้ำมันเข้าผสมกับอากาศท ี่ถูกอัดแน ่นจนร้อนจัด (สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล) แล้วต่อเนื่องถึงจังหวะสุดท้ายที่เกี่ยวข้องกับ -เฮดเดอร์- คือ คาย-ลูกสูบเลื่อนขึ้น วาล์วไอเสียเปิดเพื่อระบายไอเสียออก จากเครื่องยนต์ เและเตรียมรับไอดีในจังหวะดูดต่อไป

การปรับแต่งเครื่องยนต์ให้ได้ ผลเต็มที่ ต้องเพิ่มการประจุอากาศและน้ำมันในด้านไอดี ควบคู่กับการระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์ให้เร็วและ หมดจดที่สุ ด ถ้าเพิ่มเฉพาะไอดีแต่ไอเสียระบายออกไม่ทันหรือไม่หมด กำลังของเครื่องยนต์ก็เพิ่มขึ้นไม่เต็มที่ แม้เครื่องยนต์ ที่ไม่ได้ปรับแต่งด้านการประจุไอดี แต่ถ้าสามารถเพิ่มการระบายไอเสียให้ดีขึ้นได้ก็จะมีก ำลังเพิ่มข ึ้นเล็กน้อย

เสมือนเครื่องยนต์เป็นบ้าน ถ้าเพิ่มเฉพาะประสิทธิภาพการนำน้ำสะอาดเข้าบ้าน โดยไม่เพิ่มประสิทธิภาพการนำน้ำเสียออก น้ำเสียอาจค้างอยู ่และผสมกับน้ำดี หรือมีแรงต้านการดูดน้ำดีเข้าบ้าน และแม้ไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพการนำน้ำดีเข้าบ้าน แต่ถ้าเร ่งให้น้ำเสียออกจากบ้านได้เร็วและหมดจดก็ยังดี

พื้ น ฐ า น ร ะ บ บ ร ะ บ า ย ไ อ เ สี ย
การ ระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์ใช้การขยายตัวของก๊า ซแรงดันสูง และร้อน ที่จะเคลื่อนตัวหาอากาศภายนอกที่เย็นและมีแรงดันต่ำก ว่า ร่วมกับการเลื่อนตัวขึ้นของลูกสูบ ผ่านวาล์วไอเสียและพอร์ทไอเสียบนฝาสูบออกนอกเครื่องย นต์

ระบบ ระบายไอเสียภายนอกเครื่องยนต์ที่ต่ออยู่กับฝาสูบ ยาวต่อเนื่ องไปถึงปลายท่อด้านท้ายนี้เองที่เกี่ยวข้องกับเฮดเดอ ร์ แล ะได้รับความสนใจในการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์เพราะสะดว ก ไม่ต้องยุ่งกับชิ้นส่วนอื่นของเครื่องยนต์

ระบบระบายไอเสียนี้แยกเป็น 4 ส่วน คือ
1. ท่อร่วมไอเสีย - EXHAUST MANIFOLD (หรือภาษาสแลงเรียกว่า เขาควาย) ส่วนที่ติดกับฝาสูบของเครื่องยนต์ก่อนรวบเป็นท่อ เดี่ยว (หรือคู่ในบางรุ่น) เฉพาะส่วนนี้เองที่ -เฮดเดอร์- เข้ามาแทนที่
2. ต่อจากนั้นเป็นท่อไอเสียเดี่ยว (หรือคู่ในบางรุ่น)
3. เข้าหม้อพักเก็บเสียง โดยอาจมีหม้อพักหลายใบ (ในหลายแบบ)
4. ต่อเนื่องไปยังปลายท่อระบายไอเสียออกสู่ภายนอก โดยเครื่องยนต์หัวฉีดรุ่นใหม่มีอุปกรณ์บำบัดไอเสีย-แคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์ ติดหลังท่อร่วมไอเสียก่อนเข้าหม้อพักใบแรก หรืออาจรวมอยู่กับท่อร่วมไอเสียเลย

รถยนต์ทั่วไปมักเลือกใช้ท่อ ร่วมไอเสียเป็นเหล็กหล่อแ ละสั้น เพราะผลิตจำนวนมากได้สะดวก ขนาดกะทัดรัด และไม่ยุ่งยากเหมือนเฮดเดอร์ที่ต้องนำท่อเหล ็กมาดัดและเชื่อมด้วยกำลังคน โดยยอมให้ไอเสียระบายปั่นป่วนและไม่คล่องนัก ก่อนรวบเข้าส ู่ท่อไอเสีย (หรือแคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์) และใช่ท่อไอเสียช่วงต่อเนื่องไปขนาดไม่ใหญ่นัก พร้อมหม้อพ ักแบบไส้ย้อนที่ชะลอและหมุนไอเสียเพื่อลดเสียงดัง แล้วระบายออกปลายท่อแบบธรรมดา

ก า ร เ พิ่ ม ป ร ะ สิ ท ธิ ภ า พ ร ะ บ บ ร ะ บ า ย ไ อ เ สี ย
ไม่ ว่าจะปรับแต่งเครื่องยนต์ด้านการประจุไอดีด้วยหรื อไม่ เครื่องยนต์ทั่วไปสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการระบายไอเ สียได้&nbs p;โดยได้ผลมากบ้างน้อยบ้าง ขึ้นอยู่กับระบบไอเสียเดิมว่าอั้นหรือโล่งแค่ไหน และชุดใหม่ดีแค่ไหน

การ ทำให้การระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์เร็วและหมดจ ดที่สุดย่อ มมีผลดี เพราะถ้าอั้นการไหลออกจะมีแรงดันย้อนกลับ-BACK PRESSURE คอยต้านการเลื่อนขึ้นของลูกสูบ และถ้าระบายไอเสียออกไม่หมด ไอดีที่เข้ามาในจังหวะต่อไปจะผสมกับไอเสีย เมื่อมีการจุดระเบิด การเผาไหม้จะลดความรุนแรงลง กำลังของเครื่องยนต์ก็จะลดลงเพราะไอดีมีออกซิเจนน้อย ผู้ผลิตรถย นต์ส่วนใหญ่ไม่สามารถออกแบบและเลือกใช้ระบบท่อไอเสีย ทั้งชุดให้ มีประสิทธิภาพสูงสุดได้ เพราะติดปัญหาเรื่องต้นทุน ความยุ่งยากในการผลิต และเรื่องเสียงที่อาจดังขึ้นบ้าง

เ ฮ ด เ ด อ ร์ ไ ม่ ใ ช่ ม า แ ท น ทั้ ง ร ะ บ บ
เป็น เพียงท่อร่วมไอเสียแบบพิเศษที่ถูกนำมาทดแทนท่อร่ วมไอเสียเด ิม ที่สั้นจนเกิดความปั่นป่วนและระบายไอเสียไม่โล่งมาก ไม่ใช ่มาแทนระบบระบายไอเสียทั้งหมด เพราะยังต้องต่อออกไปยังท่อไอเสีย หม้อพัก และปลายท่อ (หรือแคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์ด้วย)

เฮดเดอร์ผลิตจาก ท่อเหล็กหรือสเตนเลสดัดขึ้นรูปหลายท่ อแล้วเชื่อ มรวบเป็นท่อเดี่ยว (หรือคู่) สำหรับต่อเข้าสู่ท่อไอเสีย (หรือแคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์) โดยมีการจัดระเบียบและปล่อยให้ไอเสียในแต่ละกระบอกสู บไหลออกมาเ ข้าสู่ท่ออิสระไม่เกี่ยวกับกระบอกสูบ เป็นระยะทางยาวกว่าท ่อร่วมไอเสียเดิม เช่น เครื่องยนต์ 4 สูบ เดิมออกจากฝาสูบ 4 ท่อ ยาวแค่ 6 นิ้ว ก็ต้องรวบกันเพื่อเตรียมเข้าสู่ท่อไอเสีย แต่เฮดเดอร์มี 4 ท่ออิสระต่อออกจากฝาสูบ ยาวกว่า 12 นิ้วก่อนรวบ และยังมีการจัดลำดับเพื่อไม่ให้มีความปั่นป่วนของการ ไหลของไอเส ีย การระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์ในช่วงต้นจึงคล่อง เร็ว และไม่ปั่นป่วน จากเฮดเดอร์ที่เปลี่ยนแทนท่อร่วมไอเสียเดิม

โดยสรุป จุดเด่นของเฮดเดอร์ คือ มีท่อเดี่ยวของแต่ละกระบอกสูบยาวขึ้น และจัดระเบียบการไหลของไอเสียก่อนรวบตามจังหวะการจุด ระเบิดของเ ครื่องยนต์เพื่อเข้าสู่ท่อไอเสียเดี่ยว ดีกว่าท่อร่วมไอเสียเดิมแบบสั้นๆ ที่ระบายไม่คล่อง และการไหลของไอเสียมีความปั่นป่วนพอสมคว ร

สู ต ร เ ฮ ด เ ด อ ร์ แ ท้ จ ริ ง
เกี่ยว ข้องกับแคมชาฟท์ เพื่อช่วยดูดไอดีด้วย จุดประสงค์ที่แท้จริงของเฮดเดอร์ ไม่ได้มีหน้าที่เพียงช่วยระบายไอเสียเท่านั้น แต่ยังช่วยส ร้างแรงดูดไอดีเข้าสู่กระบอกสูบในจังหวะดูดของเครื่อ งยนต์ ในจังหวะโอเวอร์แล็ป-OVER LAP คือ จังหวะต่อเนื่องระหว่างคาย-ดูด ลูกสูบเลื่อนขึ้นเกือบสุด วาล์วไอเสียเกือบปิด แต่วาล์วไอดีเริ่มเปิดล่วงหน้าเล็กน้อย

ตามหลักการของคลื่นเสียง ACOUSTIC ที่มีการย้อนกลับเมื่อก๊าซแรงดันสูงหรือเสียงวิ่งไปถ ึงระยะหนึ่ ง สลับไป-มาจนกว่าแรงดันจะหมดลง (ไม่สามารถมองเห็นได้) เฮดเดอร์ที่มีความยาวแต่ละท่อเหมาะสม จะช่วยให้ไอเสียไหลออกจากเครื่องยนต์ได้เร็วที่สุด เมื่อถ ึงจุดหนึ่งก็จะย้อนกลับมายังเครื่องยนต์และย้อนกลับอ อกไป

การย้อน กลับไป-มาของไอเสียตามหลัก ACOUSTIC ถ้าเฮดเดอร์มีความยาวเหมาะสม การย้อนกลับมาต้องพอดีกับจังหวะโอเวอร์แลป วาล์วไอดีเริ่ม เปิด วาล์วไอเสียเกือบปิด เข้ามาช่วยดึงไอดีเข้าสู่กระบอกสูบได้เร็วขึ้น และเมื่อย้อนกลับออกไป วาล์วไอเสียก็ปิดสนิทพอดีและมีแรงดันลดลงแล้ว ไม่สามารถย้อนกลับเข้ามาได้อีก

การควบคุมให้ไอเสียมีการย้อนกลับไป -มาช่วยดูดไอดี ความยาวของท่อเฮดเดอร์ก่อนรวบเข้าท่อเดี่ยวขึ้นอยู่ก ับจังหวะเว ลาการเปิด-ปิดวาล์วไอดี-ไอเสีย ซึ่งควบคุมด้วยลูกเบี้ยวบนเพลาลูกเบี้ยวหรือแคมชาฟท์ ดังนั้นถ้า ต้องการให้เฮดเดอร์ช่วยดูดไอดี ต้องออกแบบเฮดเดอร์ให้มีความยาวของท่อต่างๆ เหมาะสมกับองศาหรือจังหวะการควบคุมการเปิด-ปิดวาล์วของแคมชาฟท์ เครื่องยนต์บล็อกเดียวกัน มีรายละเอียดเหมือนกันทุกอย่าง หากใช้แคมชาฟท์ต่างกันด้วย ก็ต้องใช้เฮดเดอร์ที่มีความยาว ของท่อต่างกัน แต่เนื่องจากมีการคำนวณที่ยุ่งยากมาก รวมทั้งไม่สามารถทราบองศาหรือจังหวะการเปิด-ปิดวาล์วไอดี-ไอเสี ยโดยละเอียดสำหรับเครื่องยนต์แบบมาตรฐานส่วนใหญ่จึงไ ม่นำมาตีพิ มพ์

เมื่อ คำนวณหาความยาวของเฮดเดอร์แล้ว มักมีความยาวมากจนไม่สามารถใส่ลงไปในห้องเครื่องยนต์ ทั่วไปได้นอกจากรถแข่งบางแบบที่มีพื้นที่เหลือเฟือ แคมชาฟท์พันธุ์แรงหรือแคมชาฟท์สำหรับรถแข่งที่มีองศา การเปิด-ปิ ดวาล์วนานๆ มักคำนวณออกมาเป็นท่อเฮดเดอร์ที่สั้นกว่า ส่วนแคมชาฟท์สำหรับเครื่องยนต์ทั่วไปซึ่งมีการเปิด-ปิดวาล์วช่ว งสั้นกว่า เมื่อคำนวณความยาวของเฮดเดอร์ออกมาแล้ว มักยาวเหยียดจนไม่สามารถใส่ลงไปได้

เฮดเดอร์ทั่วไปจึงตัดประโยชน์ด้านการช่วยดูดไอดีออกไ ป เน้นเพียงประสิทธิภาพการช่วยระบายไอเสียออกไปให้เร็ว โล่ง และหมดจดที่สุด โดยไม่เน้นความยาวของท่อต่างๆ ของเฮดเดอร์เพื่อให้เกิดการย้อนกลับไป-มาตามหลัก ACOUSTIC หากแต่เป็นไปตามความเหมาะสมของพื้นที่ในห้องเครื ่องยนต์ เพราะทำเฮดเดอร์ยาวเกินไปก็ใส่ลงไปไม่ได้

สู ต ร ไ ห น ดี
แยกเป็น 2 กรณี คือ ความยาวของเฮดเดอร์ และรูปแบบของเฮดเดอร์ก่อนรวบเป็นท่อเดี่ยว

ความ ยาวของเฮดเดอร์ ในเมื่อไม่สามารถทำตามความยาวที่แท้จริงและเหมาะสมได ้ ขอเพียงมีท่ออิสระของแต่ละกระบอกสูบ ไม่มีการกวนของไอเสีย แต่ละกระบอกสูบก่อนรวบเป็นท่อเดี่ยว ยิ่งยาวได้เท่าไรยิ่งดี แต่อย่างไรก็ยังสั้นเกินไปสำหรับการช่วยดูดไอดีอยู่ด ี เลื อกยาวที่สุดย่อมดีกว่า

รูปแบบ หมายถึง รูปแบบของท่อต่างๆ ของเฮดเดอร์ก่อนรวบเป็นท่อเดี่ยว มีผลต่อการไหลลื่นของไอเสีย เช่น เครื่องยนต์แบบ 4 สูบ เฮดเดอร์มี 2 แบบหลัก คือ 4-1 เป็นท่อเดี่ยว 4 ท่อ ออกจากฝาสูบ ฝาสูบละ 1 ท่อ ยาวตลอดจนรวบเป็นท่อเดี่ยวก่อนเข้าสู่ท่อไอเสียหรือแ คตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์ และ 4-2-1 เป็นท่อเดี่ยว 4 ท่อ ออกจากฝาสูบ ฝาสูบละ 1 ท่อ แล้วรวบเป็น 2 ท่อคล้ายตัววี ก่อนรวบเข้าเป็นท่อเดี่ยวเข้าสู่ท่อไอเสียใ นตำแหน่งจุดที่รวบเป็นท่อเดี่ยวยาวใกล้เคียงกัน โดย 2 ท่อของ 2 สูบที่จะรวบเข้าหากันต้องสลับกันจากจังหวะการจุดระเบ ิด เช่น เครื่องยนต์มีจังหวะการจุดระเบิดเรียงตามสูบ 1-3-4-2 ก็ต้องรวบสูบ 1 กับ 4 เข้าด้วยกัน และ 3 กับ 2 เข้าด้วยกัน แล้วค่อยเป็นตัววี ต่อเนื่องก่อนรวบเข้าท่อเดี่ยว เช่น เฮดเดอร์แบบ 4-2-1 เป็น 4 ท่อออกจากฝาสูบ ยาว 15 นิ้ว ช่วง 2 ท่อยาว 15 นิ้ว รวมเฮดเดอร์ยาว 30 นิ้ว แบบ 4-1 เป็น 4 ท่อออกจากฝาสูบ ยาว 30 นิ้ว รวมเฮดเดอร์ยาว 30 นิ้วเท่ากัน

จาก
www.nekketsu-racing.com ( คุณ Lucky )
ครับ