a/f ratio เท่าไหร่ถึงจะดี

อันนี้เป็นเรื่องหนัก ๆ สำหรับหลาย ๆ คน แต่ก็เป็นประโยชน์มากสำหรับมือจูน ที่ต้องการดึงสมรรถนะ ของเครื่องยนต์ให้ได้สูงสุด หรือให้ได้ตามที่เราต้องการ พื้นฐานคือเราต้องเข้าใจเรื่องของ a/f ratio หรือ air/fuel หรือแบบเข้าใจง่าย ๆ  ว่า อัตราส่วนผสมของอากาศ กับน้ำมัน(หรือเชื้อเพลิงอื่น ๆ ) ทั้งนี้จึงของอนุญาติคัดลอก บทสัมภาษณ์ของ อาจารย์ศิริบูรณ์ เนาว์ถิ่นสุข มาเก็บไว้ เผื่อเวปต้นทางหาย
• คุยกันเรื่อง AIR/FUEL RATIO
• ทำไม A/F 14.7 แล้วไอเสียสะอาด?
• อยากแรงต้องผสม A/F 12.5 เท่านั้นหรือ?

เรื่อง : อ.ศิริบูรณ์ เนาว์ถิ่นสุข และ กองบรรณาธิการ Thaidriver

ขอบคุณข้อมูลจากนิตยสาร THAIDRIVER


THAIDRIVER • A/F Ratio สำหรับแก๊สโซลีน 100% ที่ทำให้ได้ไอเสีย สะอาดที่สุด คือ 14.7:1 อยากถามว่าทำไมต้องเป็น 14.7

อ. ศิริบูรณ์ • เราใช้ A/F Ratio 14.7 เมื่อต้องการ Clean Airและใช้ 12.5:1 เมื่อต้องการ Full Power สูตรเคมีพิสูจน์แล้วว่าถ้าอยากได้ Clean Burning ส่วนผสมไอดี A/F 14.7 จะสะอาดที่สุดเพราะเป็นการสันดาปที่ไม่มี Un-burned Hydrocarbon ออกซิเจน คาร์บอน และไฮโดรเจน ที่ถูกนำเข้ามาในฝาสูบแล้วเผาไหม้ในอัตราส่วน ผสม A/F 14.7:1 จะมีละอองน้ำพ่นออกปลายท่อไอเสีย

THAIDRIVER • แก๊สโซลีนที่ใช้ในปัจจุบันก็ไม่บริสุทธิ์ 100% แต่มีสารอื่น ผสมอยู่ด้วย เช่น เอธานอล เมธานอล หรือ MTBE

อ. ศิริบูรณ์ • เมื่อไม่ใช่ Pure Gasoline อัตราส่วนที่เหมาะสมจริงๆ ก็จะเพี้ยนไปบ้าง แต่จะไปทางไหนต้องสังเกตว่าสารที่มาผสมนั้นพาไปทางไหน เช่น ถ้าผสมด้วยเอธานอลซึ่งชอบ A/F 9:1 หรือ เมธานอลซึ่งชอบ A/F ‘Gasoline ลูกผสม’ ก็จะต้องการส่วนผสมเอียงไปทาง ‘แก่ขึ้น’

THAIDRIVER • สารที่มาผสมกับแก๊สโซลีนส่วนมากชอบ A/F Ratio ต่ำกว่าแก๊สโซลีน แสดงว่าเครื่องยนต์ก็น่าจะต้องการ A/F Ratio ที่ต่ำลงด้วย

อ. ศิริบูรณ์ • ใช่เลย เพราะสารที่มาผสมส่วนใหญ่มีออกซิเจนในตัว จึงต้องการอากาศจากภายนอกมาผสมน้อยลง สมมุติแก๊สโซลีนผสมเมธานอลซึ่งมีออกซิเจนในตัว (อยู่ในรูปของเหลว) ในตัวเชื้อเพลิงเองก็จะมีส่วนผสมครบทั้งคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เมื่อฉีดแก๊สโซลีนเข้าไปในฝาสูบ เข้าไปในห้องเผาไหม้ เมธานอลก็จะไม่ต้องการออกซิเจนและไนโตรเจนที่มากับอากาศ มากนัก เพราะพกออกซิเจนมาเองส่วนหนึ่งแล้ว ส่วนผสมที่จะ Burn แล้วสวยงาม ไม่ว่าจะเป็น Max Power หรือ Clean Burning ก็เลยหนาขึ้น เพราะเชื้อเพลิงมีออกซิเจนในตัวอยู่แล้ว ไนโตรมีเธน เป็นเชื้อเพลิงที่มีออกซิเจนในตัวเยอะมาก ฉีดไนโตรมีเธนเข้าไปแล้วปิดรูไอดีไม่ให้อากาศจากภายนอกเข้าไปก็ยัง ‘เกือบสตาร์ตได้’...ผมบอกว่าเกือบ เพราะจริงๆ แล้วสตาร์ตไม่ได้ ขืนฉีด แต่ไนโตรมีเธนเข้าไปก็เจอ Hydraulic Lock เชื้อเพลิงท่วมห้องเผาไหม้ ต้องมีอากาศจากภายนอกเข้าไปอีกนิดหน่อยเครื่องที่ทำมาสำหรับไนโตรมีเธน ถึงให้แรงม้าหลายพันตัวโดยไม่ต้องแยงฝาสูบ ไม่ต้องขัดพอร์ต อัดไนโตรมีเธนเข้าห้องเผาไหม้ได้เลยเพราะตัวเชื้อเพลิงก็พกออกซิเจนเข้าไปด้วย ส่วนไนโตรเจนก็ไม่ต้องมีเยอะ เพราะทำหน้าที่แค่ช่วยกันน๊อกเท่านั้น ไนโตรมีเธนจึง ‘กันน็อก’ ไม่ค่อยดี เพราะในตัวเองไม่มีไนโตรเจน

THAIDRIVER • ทำไมถึงเลือกส่วนผสมที่มีออกซิเจนในตัว

อ. ศิริบูรณ์ • เพราะต้องการให้ไอเสียมีลักษณะออกซิเจนเหลือใช้จุดระเบิดแล้วยังมีออกซิเจนเหลืออยู่ในไอเสีย เพราะกลัวว่าในไอเสียจะมี Un-burned Hydrocarbon ปลิวเข้าจมูกลูกหลานเรา ถ้าเริ่มต้นด้วยการใส่ออกซิเจนให้มากเข้าไว้ เผาไหม้เสร็จแล้วยังมีออกซิเจนเหลือไหลออกทางท่อไอเสีย ไหลเข้าไปใน Catalytic Converter ยังมีโอกาส Burn ต่อในท่อไอเสียได้อีกด้วย ทำให้ไอเสียสะอาด ส่วนผสมที่ทั้งพวกบ้าแรงม้ากับพวกบ้าไอเสียสะอาดมีความเห็น ตรงกัน คือ ส่วนผสมที่มีออกซิเจนในตัว เมื่อนำมาผสมกับแก๊สโซลีนจะเรียกว่า Oxygenate

THAIDRIVER • ถ้าไม่อยากให้ไอเสียมี Un-burned Hydrocarbon ทำไมไม่ใช้ A/F Ratio 15:1 หลังจากเผาไหม้เสร็จแล้วจะได้มีออกซิเจนเหลืออยู่ในไอเสีย ทำไมต้องเอาออกซิเจนไปฝากไว้ในเชื้อเพลิง

อ. ศิริบูรณ์ • การฝากออกซิเจนไว้ในเชื้อเพลิง เป็นการคลุกเคล้าแบบ Premix ตั้งแต่แรกก่อนจะไปเจอกับออกซิเจน จากอากาศภายนอก เมื่อ Spray เชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้ คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจนในตัวของเชื้อเพลิง และออกซิเจนภายนอกก็จะเคล้ากันได้ดี (Perfect Atomization) ทำให้มีโอกาสที่เครื่องจะสันดาปได้ดีกว่าการ ให้เชื้อเพลิงเข้ามาผสมกับออกซิเจนจากภายนอกล้วนๆ

THAIDRIVER • ในเมื่อรู้อยู่แล้วว่า ส่วนผสมของแก๊สโซลีนที่ให้ไอเสีย สะอาดที่สุด คือ 14.7 ทำไมไม่จูน A/F Ratio เพิ่มออกซิเจนให้เป็น 15:1
เพื่อให้แน่ใจว่าไฮโดรคาร์บอนหมดแน่นอน และออกซิเจนก็จะเหลือหน่อยๆ

อ. ศิริบูรณ์ • ถ้าเครื่องนั้นเป็นเครื่องต้นกำลังแบบตั้งแท่น (StandEngine) ไม่มีการเปลี่ยนแปลงรอบ เช่น เครื่องปั่นไฟ รอบเดินนิ่งๆ คงที่ ก็ทำได้ไม่มีปัญหา แต่ถ้าเป็นเครื่องรถที่มีการเปลี่ยนแปลงรอบขึ้น-ลง จะเริ่มมีปัญหา การเร่งรอบของเครื่องส่วนใหญ่ใช้ลิ้นปีกผีเสื้อ ในรอบต่ำก็เอาลิ้นบังเอา
ไว้หน่อย เดินเบาก็บังเยอะหน่อย รอบกลางๆ ก็บังน้อยลงหน่อย กดคันเร่งเต็มเท้าก็เปิดลิ้นนอน (Wide-open Throttle) ในรอบเดินเบาลิ้นบังเกือบมิด อากาศที่วิ่งเข้าไปต้องผ่านลิ้นซึ่งหรี่ความหนาแน่นของอากาศ จึงมีไอดีอยู่นิดเดียว Geometric Compression Ratio ของเครื่องยนต์ที่มีอยู่ 10:1 ตอนลิ้นบังเหลือ มากๆ อาจจะอยู่แค่ 3:1 เท่านั้นเอง พิสูจน์ได้จากการวัดแรงดันใน Intake Manifold สมมุติตอนเดิน เบาวัดได้ 20 นิ้วปรอท (แรงดันบรรยากาศ = 1 บาร์ Absolute หรือ 30 นิ้วปรอท) แปลว่าอากาศเข้าไปในเครื่องจริงๆ ด้วยแรงดันแค่ 10 นิ้วปรอท หรือเท่ากับ 1 ใน 3 ของบรรยากาศ เพราะฉะนั้น Volumetric Compression Ratio จึงเหลือแค่ 3.33:1 เท่านั้นเอง ตอนเดินเบา ลูกสูบเลื่อนลงไปเพื่อดูดอากาศ แต่อากาศที่ถูกดูด เข้ามาไม่มีความหนาแน่นเนื่องจากถูกดึงยืด เมื่อลูกสูบเลื่อนขึ้นมาบีบ กว่าจะเสมอตัวก็เหลืออยู่แค่ 3.33:1 เมื่อเริ่มเปิดคันเร่ง (Crack-open Throttle) ลูกสูบเลื่อนลงดูดอากาศแล้วคล้อยขึ้น ตรงนั้นอากาศเริ่มมีความหนาแน่นมากขึ้น ถ้าหัวฉีดยังฉีดน้ำมันในปริมาณเท่าเดิม ก็จะไม่ทันต่อการเปลี่ยนแปลงของอากาศ เพราะทันทีที่ Crack Open อัตราส่วนการอัดเพิ่มจาก 3.33:1 ขึ้นมาเป็น 6-7:1 อากาศครั้งต่อไปที่เข้าไปในกระบอกสูบจะมีความหนาแน่นมากกว่าเดิม แต่กล่องอีซียูยังสั่งงานไม่ทัน เพราะเพิ่งอ่านได้ว่าลิ้นอยู่ในตำแหน่งใหม่ สัญญาณจากการเปลี่ยนองศาของลิ้น ต้องวิ่งแข่งกับอากาศที่กำลังทะลักเข้ากระบอกสูบ สัญญาณต้องรีบวิ่งไปที่กล่องอีซียู แล้วบอกกล่องว่าต้องสั่งหัวฉีดให้ฉีดน้ำมันอย่างแรงเข้าไปในห้องเผาไหม้ ซึ่งในเวลานี้มีอากาศให้บีบมากขึ้น (ถึงแม้จะยังไม่ใช่ 100%) ถ้าฉีดน้ำมันไม่ทันเครื่องจะสะอึกเพราะน้ำมันบางเกินไป

THAIDRIVER • ตอนเริ่ม Crack Open ต้องฉีดน้ำมันเพื่อให้ได้ A/F Ratio เท่าไร

อ. ศิริบูรณ์ • ถ้านับตามจำนวนมิลลิเซคันที่สั่งเปิดลิ้นจริงในเวลานั้น ค่าของแลมด้าจะอยู่ที่ประมาณ 0.55-0.60 เพื่อให้แซงอากาศที่ทะลักเข้าไป ต้องฉีดน้ำมันแซงเข้าไปในห้องเผาไหม้เลย เพราะอากาศวิ่งนำหน้าไปก่อนแล้ว เมื่อได้สัญญาณก็ต้องรีบฉีดเพื่อให้ได้แลมด้า 0.55-0.6 ถ้าจะให้ดีต้องวัดปริมาณอากาศว่าทะลักเข้าไปกี่กรัม เพื่อให้คำนวณได้อย่างแม่นยำว่าต้องแถมน้ำมันเพิ่มกี่กรัม จึงจะเพียงพอกับปริมาณอากาศที่วิ่งเข้าไปก่อนแล้วอย่างไรก็ตามการฉีดน้ำมันครั้งแรกหลังจาก Crack Open ต้องฉีดเป็นจำนวนมาก เพราะรู้ว่าอากาศทะลักเข้าไปก่อนแล้ว และเข้าไปได้เร็วมากด้วย เพื่อให้ได้ส่วนผสมที่พอจะจุดระเบิดได้ ที่ผมบอกว่าพอจะจุดระเบิดได้ ก็เพราะการฉีดน้ำมันหนาขนาดนี้ การคลุกเคล้ากับอากาศจะไม่ค่อยดีนัก เนื่องจากอากาศเข้าไปรออยู่ก่อน แล้วน้ำมันจึงตามเข้าไป โอกาสที่จะคลุกเป็นเนื้อเดียวกันอย่างสุดสวยจึงเป็นไปไม่ได้ในห้องเผาไหม้ก็จะมีส่วนผสมบางหย่อมหนาเกินไป บางหย่อมบางเกินไป และบางหย่อมพอดี เพราะฉะนั้นจึงไม่ใช่ส่วนผสมทั้งหมดในห้องเผาไหม้ที่จุดติดได้ ตรงที่บางเกินไปก็จุดไม่ติด ตรงที่หนาเกินไปก็ไม่ติดเหมือนกันจะจุดติดเฉพาะตรงที่ส่วนผสมพอดีกับที่น้ำมันประเภทนี้ชอบ ตรงที่หนาเกินไปก็จะมีควันดำออกท่อไอเสีย ตรงบางเกินไปจุดไม่ติดไม่มีการเผาไหม้ ก็จะมีออกซิเจนไหลออกท่อไอเสียพร้อมกับเชื้อเพลิง ตามไป Burn ต่อในท่อไอเสีย การใช้งานในภาพรอบต่ำแล้ว Crack Open ทันที เช่น การเร่งออกตัว เป็นสภาพที่ยากเย็นเข็นใจ จะจูนกล่องอีซียูให้ได้ตรงนี้สวยๆ นั้นยากมาก ถ้าสามารถคำนวณปริมาณเชื้อเพลิงและอากาศเป็นกรัมได้ก็จะดี แต่ถ้าต้องอ่านจากออกซิเจนเซ็นเซอร์แบบ Wide-band ชนิดความเร็วสูงซึ่งมี Delay ประมาณ 50 มิลลิเซคัน ก็ต้องพยายามจูนให้อ่านค่าได้ 0.55-0.60 แลมด้า แล้วค่อยไล่ขึ้นไปหา 1.0 แลมด้า ตอนวิ่งแบบ Cruising ที่ผมบอกว่าพอจะจุดระเบิดได้ ก็เพราะการฉีดน้ำมันหนาขนาดนี้ การคลุกเคล้ากับอากาศจะไม่ค่อยดีนัก เนื่องจากอากาศเข้าไปรออยู่ก่อน แล้วน้ำมันจึงตามเข้าไป โอกาสที่จะคลุกเป็นเนื้อเดียวกันอย่างสุดสวยจึงเป็นไปไม่ได้ ในห้องเผาไหม้ก็จะมีส่วนผสมบางหย่อมหนาเกินไป บางหย่อมบางเกินไป และบางหย่อมพอดี เพราะฉะนั้นจึงไม่ใช่ส่วนผสมทั้งหมดในห้องเผาไหม้ที่จุดติดได้ ตรงที่บางเกินไปก็จุดไม่ติด ตรงที่หนาเกินไปก็ไม่ติดเหมือนกัน จะจุดติดเฉพาะตรงที่ส่วนผสมพอดีกับที่น้ำมันประเภทนี้ชอบตรงที่หนาเกินไปก็จะมีควันดำออกท่อไอเสีย”แต่ถ้าขยี้คันเร่งแช่ไว้ก็ต้อง ไปที่ 0.85-0.90 แลมด้า เพื่อให้เป็น Full-power (Openloop) ยกตัวอย่างเครื่องอยู่บนไดโนแล้วจะหา Max Power แช่คันเร่งนานๆ แลมด้าจะไม่กลับมาเป็น 1.0

THAIDRIVER • เครื่องรถจ่ายกับข้าวฝืนจูนให้ได้ 15:1 เพื่อให้มีออกซิเจนเหลือหลังการเผาไหม้จะเกิดอะไรขึ้น

อ. ศิริบูรณ์ • Power Loss จากนั้นจะเกิดความร้อนขึ้นในห้องเผาไหม้ โดยเฉพาะที่ลูกสูบและวาล์วไอเสีย เมื่อเอา Probe วัดอุณหภูมิไอเสียจะพบว่าความร้อนสูงกว่าเดิมมาก

THAIDRIVER • ดูแล้วไม่น่าจะเป็นอะไรมาก เพราะเพิ่มขึ้นแค่ 0.3 จาก 14.7 เป็น 15.0 และไม่ได้ใช้งานแบบ Full Load แค่วิ่งด้วยความเร็วกลางๆ

อ. ศิริบูรณ์ • แม้จะเป็น Light Load แต่การวิ่งที่รอบกลางๆ แช่ไปครึ่งชั่วโมง ชิ้นส่วนภายในเครื่องก็ละลายได้ โดยเฉพาะวาล์วไอเสียซึ่งรับความร้อน 1,600 องศาฟาเรนไฮต์ ทำให้ใช้วาล์วไอเสียตัวละ 500 บาทไม่ได้ ต้องเปลี่ยนเป็นตัวละ 4,000 บาท

THAIDRIVER • ถ้าจูนไว้ที่ 15:1 แล้วติดเครื่องเดินเบา จะเกิดอาการนี้หรือไม่

อ. ศิริบูรณ์ • จะเกิดหรือไม่ขึ้นอยู่กับห้องเผาไหม้ว่ามีความสามารถในการเอาไอดีเข้ามาแล้วมี Tumble หรือเปล่า? ถ้ามี Tumble ในรอบเดินเบาจะจูนให้เป็น 15, 16 หรือ 17:1 ก็ได้แต่ถ้าไม่มี Tumble อากาศไหลลงมาเฉยๆ หัวฉีดก็สักแต่ฉีดน้ำมันเข้าไปตามยถากรรม แบบนี้จะจูนให้เป็น Lean มากไม่ได้ เพราะถ้า Lean มาก ส่วนผสมกลุ่มที่จุดระเบิดได้จะมีอยู่นิดเดียว ส่วนที่เหลือซึ่ง Lean จะจุดไม่ติดเลยถ้าไอดีวิ่งเข้าไปในห้องเผาไหม้แล้วเจอหัวลูกสูบที่ทำให้ไอดีเกิด Tumble มีหัวเทียนจ่ออยู่ตรงกลาง แบบนี้ถึงจะ Lean ก็ยังจุดระเบิดได้ เพราะเมื่อจุดแล้วเดี๋ยวส่วนผสมซึ่งอยู่อีกฝั่งก็จะ Tumble มาให้จุดอีกทำให้ไม่มี End Gas ที่จะรอให้ไฟลามไปติด จะทำ 18-19:1 ก็ทำได้

THAIDRIVER • เครื่องรถบ้านทั่วไป A/F Ratio เริ่มต้น 14.7 อยากจูนให้เป็น 15 แต่ไม่มี Probe

อ. ศิริบูรณ์ • ถ้าจูนแล้วเร่งแล้วไม่สะดุด ไม่มีความร้อนสะสมอยู่ที่ไหน ไม่มี Probe ก็ดูความร้อนน้ำ ถ้าความร้อนไม่ขึ้น ท่อไอเสียตรง ‘เขาควาย’ ไม่เปลี่ยนเป็นสีแดง ก็ใช้ได้ กินน้ำมันน้อยลงด้วย

THAIDRIVER • ประเด็นหลักที่จะถาม คือ จาก 14.7 เป็น 15 เพิ่มขึ้นแค่ 0.3 มีความหมายมากแค่ไหน?

อ. ศิริบูรณ์ • มีความหมายในแง่ Horse-power และในแง่ของความร้อนว่าเครื่องจะพังหรือไม่พัง ถือว่ามีความหมายมากพอหรือยังล่ะ?! ถ้าร้อนมากๆ วาล์วไอเสียไหม้ เครื่องนั้นก็ใช้ถมที่ได้เลย เครื่องบางเครื่องก็ใช้วาล์วไอเสียแพงมากไม่ได้ ถ้ารถนั้นราคาเป็นสิบล้าน ก็พอจะแน่ใจได้ว่าใช้วาล์วไอเสียราคาหลายพันบาท อาจเป็น Super Alloy ทนความร้อนได้ถึง 1,700 องศาฟาเรนไฮต์ แต่ถ้าเป็นรถจากประเทศด้อยพัฒนาที่เพิ่งจะหัดทำรถยนต์ ผมไม่เชื่อว่าจะใช้วาล์วไอเสียราคา (ทุน) เกินกว่า 500 บาท ผมจึงไม่กล้าเสี่ยงด้วยเครื่องนั้นจะมี Combustion Chamber ที่เอื้อต่อการเกิด Tumble หรือไม่? ให้ดูที่ ‘โหงวเฮ้ง’ ถ้า Combustion Chamber มีรูปร่างเว้า หัวลูกสูบมีแอ่งลงไป โอกาสจะเกิด Tumble ก็มีเยอะ แต่บางที ก็ไม่มีโอกาสเปิดดู

THAIDRIVER • ลูกสูบรถบ้านส่วนใหญ่เป็นสันอยู่ตรงกลาง

อ. ศิริบูรณ์ • ถ้าอย่างนั้นไม่มี Tumble แทบไม่มีโอกาสจูนให้วิ่ง Lean ถ้าอยากวิ่ง Lean ลูกสูบต้องเป็นหลุมคล้ายลูกสูบของเครื่อง Direct Injection ซึ่งตั้งใจทำให้เกิด Tumble ด้วยการตั้งหัวฉีดให้ฉีดเข้าไปตรงแอ่งบนหัวลูกสูบ

THAIDRIVER • ทำไมเมื่อจูนให้ Lean ขึ้นนิดเดียวจาก 14.7 เป็น 15 อุณหภูมิในห้องเผาไหม้ถึงสูงขึ้นมาก เพราะเชื้อเพลิงก็มีน้อยลง

อ. ศิริบูรณ์ • เชื้อเพลิงมีนิดเดียวน่ะใช่ แต่ในเมื่อมีออกซิเจนเยอะ Time of Burning ก็จะยาว ติดไฟแบบเอื่อยๆ ช้าๆ แต่แลบลิ้นยาว เพราะฉะนั้นจึงมีเวลาในการเผาวัสดุที่อยู่ข้างๆ ตัวได้นานกว่า (หัวเชื่อมแก๊สที่เร่งออกซิเจนแล้วเป็นไงล่ะ?) ความร้อนที่วิ่งออกท่อไอเสีย ผ่านหน้าแปลนท่อไอเสียที่ปะอยู่ข้างฝาสูบ ทำให้ฝาสูบฝั่งหนึ่งร้อนจี๋ ไม่ใช่ร้อนแค่ Red Hot แต่เป็น White Hot! ส่วนฝาสูบฝั่งไอดีจะเย็น อุณหภูมิที่แตกต่างกันมากๆ (Heat Gradient) ทำให้ฝาสูบเบี้ยว คราวนี้ก็ต้องมีอะไรพังสักอย่าง (หรือหลายอย่าง)

THAIDRIVER • การจูน A/F Ratio ให้เป็น Lean Burn ก็จะเกิดความร้อนด้วยเหตุผลนี้

อ. ศิริบูรณ์ • Lean Burn แล้วไฟจะลุกนาน ทำให้ชิ้นส่วนในห้องเผาไหม้ได้รับความร้อนมากกว่าปกติ อีกเหตุผลเป็นเรื่องอัตราส่วนการอัด ถ้าฉีดน้ำมันด้วยส่วนผสมเดียวกัน เครื่องที่อัตราส่วนการอัดที่ต่ำ การเผาไหม้จะช้า ดันลูกสูบได้ไม่เท่าไรวาล์วไอเสียก็เปิดแทนที่จะเอาความร้อนที่ได้จากการเผาไหม้ไปดันลูกสูบ ก็จะถูกปล่อยออกทางท่อไอเสีย เราต้องการให้เผาไหม้เสร็จอย่างรวดเร็ว เพื่อให้เกิดแรงดันและใช้ในการดันลูกสูบ ก่อนที่วาล์วไอเสียจะเปิด

THAIDRIVER • ถ้าจูนเป็น Rich จะเกิดอะไรขึ้น

อ. ศิริบูรณ์ • อุณหภูมิเครื่องจะเย็นลง ณ ตำแหน่งใกล้กับ Optimum เพราะการจุดระเบิดเร็ว เดี๋ยวเดียวจบ Timimg อยู่ในตำแหน่งที่ดี ทำให้การ Burn สั้นมาก ความร้อนสะสมจึงไม่ค่อยมี รวมทั้งน้ำมันที่มีเยอะขึ้นและเผาไหม้ไม่หมดทำให้เกิด Cooling Effect การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นจะ Burn เฉพาะส่วนที่จุดระเบิดได้ด้วยออกซิเจนเท่าที่มี เมื่อออกซิเจนหมด ปลายของ Burning ก็จะเย็นลงเนื่องจากไม่มีออกซิเจนอีกต่อไปแล้ว เหลือแต่ Un-burned Hydrocarbon ที่ได้รับความร้อนจากการเผาไหม้ (แต่ไม่ถูกเผาไหม้) ก็จะกลายเป็นสีดำ แทนที่จะเป็น Clean Burning ก็จะมีสีดำไว้ให้ดูต่างหน้า

THAIDRIVER • ทำไมเมื่อจูน A/F Ratio ให้เป็น Rich แล้วเครื่องแรงขึ้น 14.7 Wide-open Throttle และ Open-loop ไม่ได้ ต้องเป็น12.5 ?

อ. ศิริบูรณ์ • A/F Ratio 14.7:1 Wide-open Throttle จะทำได้ก็ต่อเมื่อไม่มีผนังห้องเผาไหม้ ซึ่งไม่มีในโลก ขึ้นชื่อว่า ‘ห้อง’ เผาไหม้ ยังไงก็ต้องมีผนังละอองเชื้อเพลิงที่ลอยอยู่กลางห้อง มีออกซิเจนล้อมรอบตัวคลุกเคล้ากันอยู่ จะผสมกันด้วยอัตราส่วน 14.7 ก็เผาไหม้ได้ แต่เชื้อเพลิงที่อยู่ติดผนังด้านหนึ่งจะไม่มีออกซิเจน ทำให้ส่วนผสมตรงนั้นหนาเกินไปดังนั้นเมื่อต้องการ Full-power จึงต้องฉีดน้ำมันเข้าไปในจำนวนมากพอที่จะ Produce Power ด้วยออกซิเจนที่มีอยู่ทั้งหมด โดยต้องยอมเสียน้ำมันส่วนหนึ่งที่ติดผนังและ Burn ไม่ได้เนื่องจากมีออกซิเจน อยู่แค่ครึ่งเดียวถ้าฉีดน้ำมันเข้าไปด้วยอัตราส่วน 14.7:1 น้ำมันส่วนที่ติดผนังมี ออกซิเจนไม่ครบก็ Burn ไม่ได้และไหลออกทางท่อไอเสีย ทำให้น้ำมันที่ฉีดเข้าไปใช้ประโยชน์ได้ไม่หมด จึงต้องฉีดน้ำมันมากกว่าที่ต้องการเพื่อให้หาออกซิเจนและใช้ให้หมด โดยยอมให้น้ำมันส่วนที่เหลือทิ้งออกทางท่อไอเสีย

THAIDRIVER • ถ้าเป็น Open-loop แล้วไม่เพิ่มน้ำมันเป็น 12.5 แต่ให้เป็น 14.7 เท่าเดิม

อ. ศิริบูรณ์ • ก็จุดระเบิดติด แต่ไม่ได้ Power อ่านค่าจากไดโนแล้วได้ตัวเลขไม่ดีที่สุด ถ้าลองจูนน้ำมันให้หนาขึ้นทีละนิด จะพบว่าแรงม้า เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งถึงประมาณ 12.5 ซึ่งเท่ากับ 0.85-0.86 แลมด้า

THAIDRIVER • เครื่องทั่วไป Open-loop 12.5 วัดแรงม้าได้ 100 ตัว ถ้าจูนใหม่ให้เป็น 14.7 ตลอดกาล แรงม้าจะหายไปกี่เปอร์เซ็นต์

อ. ศิริบูรณ์ • ฟันธงไม่ได้ว่ากี่เปอร์เซ็นต์ เพราะแต่ละเครื่องมีความแตกต่างกัน ตอบกว้างๆ ว่าประมาณ 3-5% ไม่ได้มีผลมากเป็นหลายสิบเปอร์เซ็นต์ แต่ที่แน่ๆ คือ ความร้อนจะสูงขึ้นกว่าปกติ เพราะส่วนผสมบางกว่า ยิ่งถ้ามีโหลดมากๆ แล้วขืนใจเครื่องให้เป็น 14.7 ตลอดเวลา ก็ยิ่งร้อนมากขึ้นโดยเฉพาะวาล์วไอเสีย ลูกสูบ ฝาสูบ และปะเก็น วิ่งสักพักก็ต้องมีอะไรเบี้ยวหรือพัง

THAIDRIVER • 14.7 ตอนกดคันเร่งอมๆ กับตอนกดคันเร่งสุด ความร้อนของไอเสียก็ไม่เท่ากัน

อ. ศิริบูรณ์ • ใช่ 14.7 ตอนกดคันเร่งสุด เช่น ขึ้นไดโนเพื่อหา Torque จำนวนหนึ่งซึ่งไม่ใช่ Maximum ความร้อนที่อ่านได้จากท่อไอเสียก็จะเป็นค่าหนึ่งเมื่อขยี้คันเร่งหนักขึ้นไปอีกแต่ RPM อยู่ที่เดิม (เพิ่มโหลดอย่างเดียว) ความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้น ตอนกดคันเร่งครึ่งเดียว ลิ้นเปิดไม่สุด เครื่อง 4 สูบ 2,000 ซีซี ลูกสูบลูกละ 500 ซีซี แต่อากาศเข้าไปเพียงแค่ 300 ซีซี น้ำมันเข้าไปผสมกับอากาศ 300 ซีซี ก็จะได้แรงม้าและแรงบิดจำนวนหนึ่งเมื่อกดคันเร่งมิด ลิ้นที่เคยบังๆ อยู่ก็เปิดสุด ลูกสูบมีอากาศเต็ม 500 ซีซี น้ำมันเข้าไปหาอากาศ 500 ซีซี รอบยังเท่าเดิม แต่อากาศมีเนื้อและความหนาแน่นมากขึ้น น้ำมันก็เข้าไปได้มากขึ้น ความร้อนก็ต้องมากขึ้น เพราะความร้อนมาจากการ Burn ของเชื้อเพลิง (‘เชื้อ’ มาก‘เพลิง’ ก็มาก) แต่มี ‘เชื้อ’ มากแล้วต้องมีออกซิเจนมากด้วยนะ ถึงจะมี ‘เพลิง’ มาก

THAIDRIVER • การเพิ่มน้ำมันเป็น 12.5 เมื่อกดคันเร่งหนักๆ ก็เป็นหลักการดั้งเดิมของคาร์บูเรเตอร์อยู่แล้วว่า เมื่อไรก็ตามที่ต้องการ Power เชื้อเพลิงต้องหนา เหมือนที่คาร์บูเรเตอร์มีลิ้น 2 หรือมีหลอดผสม

อ. ศิริบูรณ์ • ใช่ เรามีความรู้เรื่องคาร์บูเรเตอร์มาก่อนนานมากจากนั้นจึงมารู้เรื่องหัวฉีดทีหลัง คาร์บูเรเตอร์พยายามฉีดให้หนาตอนกดคันเร่ง เมื่อฉีดหมดแล้วก็กลับไปเป็น 14.7 แต่ถ้ายังนอนคันเร่งอยู่ก็อาจต้องเพิ่มน้ำมันด้วยลิ้นที่สอง (Secondary Throttle…รู้จักหรือเปล่า?) แต่ก็ต้องแน่ใจว่าลิ้นสองจ่ายน้ำมันได้มากพอ เพราะลิ้นแรกเมื่อกดคันเร่งลงไป น้ำมันที่แถมหมดไปแล้วลิ้นหลังถึงเปิด หรืออีกอย่าง คือ รอบสูงขึ้น ความเร็วของอากาศที่ผ่าน Venturi จึงสูงขึ้น น้ำมันก็หนาขึ้นได้เพราะ Suction มีมากขึ้น นมหนูเบอร์เดิมก็เพิ่มความหนาของน้ำมันได้ (Air-corrector ก็ช่วยได้)

THAIDRIVER • คนทำเครื่องคาร์บูเรเตอร์ ก็อยากให้เวลา Open-loop แล้วน้ำมันหนาค้างอยู่ที่ 12-13 ไม่อยากให้ถอยมา 14.7

อ. ศิริบูรณ์ • ใช่ จนกระทั่งรอบหยุดขึ้นแล้วก็ยังต้องการ 12.5 เพื่อจะให้เป็น Maximum Power

THAIDRIVER • คงไม่มีใครจูน A/F Ratio ของเครื่องคาร์บูเรเตอร์ให้เป็น 14.7 ตลอดเวลา

อ. ศิริบูรณ์ • ลองจูนเล่นๆ อาจจะมี แต่คงไม่มีใครจูนเพื่อใช้งานจริง เพราะมันไม่ Work เนื่องจากเครื่องจะสะอึกตอนกดคันเร่งแบบฉับพลัน แต่ถ้าค่อยๆ กดยังพอมีทางรอด เพราะอากาศไม่ทะลัก A/F Ratio 14.7 ได้จากการคำนวณว่านมหนูเบอร์นี้ กับคอคอดเท่านี้ ผสมกันแล้วได้ 14.7 แต่ถ้านมหนูเบอร์เดิมแล้วกดคันเร่ง ‘กระทืบ’ อากาศทะลักเข้าห้องเผาไหม้ นมหนูก็จะไม่พอสำหรับ 14.7:1 และอาจกลายเป็น 20:1 เครื่องก็สะอึกจนกว่ารอบจะสูงขึ้น นมหนูถึงจะเริ่มดูดน้ำมันได้จาก Venturi แล้วถึงจะกลับมาเป็น 14.7 ได้

THAIDRIVER • ใน Open-loop ถ้าเป็น 14.7 จะทำให้เครื่องร้อนและแรงม้าตก และถ้าหนามากๆ เกิน 12.5 เครื่องจะยิ่งเย็นหรือไม่? และทำไมเมื่อน้ำมันหนามากๆ แล้วแรงม้าตก?

อ. ศิริบูรณ์ • 14.7 Open-loop ร้อนและแรงม้าตก...ใช่ แต่ถ้าหนาเกิน 12.5 แรงม้าก็ตกอีก เพราะน้ำมันเข้าไปแทนที่ออกซิเจนในห้องเผาไหม้ ทำให้จุดระเบิดไม่ได้ กลายเป็นควันดำปี๋ออกท่อไอเสีย

THAIDRIVER • 12.5 ก็เป็นตัวเลขกลางๆ ไม่ได้พอดีเป๊ะ

อ. ศิริบูรณ์ • ใกล้เคียง ความจริงอาจเป็น 12.35 หรือ 12.47 ขึ้นอยู่กับ Tumble ของห้องเผาไหม้ด้วยว่าทำงานได้ดีแค่ไหน

THAIDRIVER • เคยเห็นเครื่องรถบ้านไม่แน่ใจว่าเป็นเครื่องบีเอ็มดับเบิลยู หรือเปล่า ขับปกติ A/F Ratio 14 ปลายๆ เมื่อเป็น Open-loop ก็ไม่เคยเห็นต่ำว่า 13 แต่ก็ยังวิ่งได้

อ. ศิริบูรณ์ • เครื่องของบีเอ็มฯ ก็มีแบบนั้นเหมือนกัน เพราะเวลาขายรถต้องถูกทดสอบโดย ‘Thai Driver’ ถ้ากินน้ำมันมากก็ไม่มีใครซื้อเพราะอัตราสิ้นเปลืองเป็นตัวเลขหนึ่งที่จำเป็นต้องใช้ในการขายรถ ถ้าจูนน้ำมันไว้บางกว่า 12.5 กดคันเร่งแล้วเครื่องไม่สะอึก ก็ถือว่าใช้ได้ คนที่ขับรถบีเอ็มฯ ไม่ใช่ประเภทกดคันเร่งพรวดพราดทำให้อากาศทะลักเข้าไป จนกระทั่งต้องจูนให้น้ำมันหนารอไว้ แต่ถ้าเป็นบางยี่ห้อ เช่น ซูบารุ คนขับมักเป็นประเภทกระทืบคันเร่ง ก็ต้องเตรียมน้ำมันหนารอไว้ ไม่งั้นเครื่องสะอึกเสียชื่อ

THAIDRIVER • Open-loop เดิมจูนมาบางแค่ประมาณ 13 กว่าๆ ถ้าปรับให้หนาขึ้นเป็น 12.5 เท่าปกติ จะได้แรงม้าเพิ่มขึ้นหรือไม่?

อ. ศิริบูรณ์ • มีโอกาสได้แรงม้าเพิ่มขึ้น ที่บีเอ็มฯ ทำแบบนี้ผมเข้าใจว่าเพื่อความประหยัด รถบีเอ็มฯ น้ำหนักมากและไม่เคยได้ชื่อว่ากินน้ำมันน้อย จึงต้องพยายามทำให้ตัวเลขการกินน้ำมันไม่เลวเกินไปเมื่อเปรียบเทียบกับยี่ห้ออื่น

THAIDRIVER • ถ้าจากโรงงานจูนมาบาง แล้วคนขับนอนคันเร่งแช่ยาวบนออโต้บาห์น อัตราเร่งก็ต้องแย่กว่าจูนไว้ 12.5 และความร้อนก็ต้องมากกว่าด้วย

อ. ศิริบูรณ์ • แรงม้าสู้ 12.5 ไม่ได้แน่ ส่วนเรื่องความร้อนไม่เป็นปัญหาสำหรับบีเอ็มฯ เพราะวัสดุที่ใช้ไม่ใช่ของขี้ไก่ สิ่งที่จะกลัว คือ สมรรถนะสู้ยี่ห้ออื่นได้หรือเปล่าสมมุติเป็นรถรุ่น 520 เครื่องไม่ค่อยมีแรงอยู่แล้ว คนที่ซื้อรุ่นนี้ไปส่วนใหญ่ก็ขับเอื่อยๆ ไม่ต้องห่วงเรื่องสมรรถนะ เพราะยังไงก็สู้ยี่ห้ออื่นไม่ได้ ตกลงความต้องการด้านสมรรถนะใน 520 นั้นไม่มี ถ้าเป็นรุ่น 535 เครื่องใหญ่ ตัวรถไม่ค่อยใหญ่ ยังไงก็วิ่งอยู่แล้ว ก็ไม่จำเป็นต้องทำเครื่องให้เน้นสมรรถนะอีกเหมือนกัน แต่ถ้าเป็นรถบางรุ่น เช่น M3 ที่ต้องไปเจอกับคู่แข่งน่ากลัวอย่าง 350Z อย่างนี้ก็ต้องทำ Maximum Power จะกินน้ำมันมากขึ้นก็ต้องยอม

THAIDRIVER • อีกรุ่นที่เคยทดสอบ คือ ออดี้ A4-1.8 ใช้ออกซิเจนเซ็นเซอร์ Wide-band ราคาไม่แพง กดคันเร่งขยี้ยังไงก็ไม่เกิน 13.5 ก็เป็นเพราะต้องการความประหยัดเหมือนกันใช่หรือไม่ และถ้าจูนให้เป็น 12.5อัตราเร่งก็น่าจะดีขึ้น

อ. ศิริบูรณ์ • สาเหตุที่รถบ้านจูน A/F Ratio ไว้สูงกว่า 12.5:1 ส่วนใหญ่เป็นเหตุผลเรื่องความประหยัด และเมื่อจูนเพิ่มน้ำมันให้หนาขึ้น หรือให้เป็น 12.5 แล้วอัตราเร่งก็น่าจะดีขึ้น ก็เหมือนที่สำนักแต่งโฆษณา ‘จูนกล่อง’ เพิ่มแรงม้า ก็เพิ่มน้ำมันเชื้อเพลิงอย่างเดียว ถ้าผมอยากทำให้รถแรงขึ้น ไม่ต้องเดินเข้าสำนักแต่งให้โดนฟัน แค่เปลี่ยน Pressure Regulator ใหม่ให้เล็กลงก็ได้แล้ว หรือจะเอาค้อนทุบหัวให้แบนลงหน่อย แรงดันน้ำมันก็เพิ่มขึ้นแล้ว ไม่ต้องยุ่งกับกล่องอีซียูเลยแม้แต่น้อย

THAIDRIVER • ที่แปลกใจ คือ โตโยต้า วีออส Close-loop วัด A/F Ratio ได้ 13 ปลายๆ ทำไมถึงจูนน้ำมันไว้หนาขนาดนั้น แล้วทำไมเครื่องถึงยอมให้หนา ทั้งที่ออกซิเจนเซ็นเซอร์ Narrow-band ของกล่องอีซียูอ่านไม่ได้ใน Range นั้นอยู่แล้ว

อ. ศิริบูรณ์ • ต้องถามโตโยต้า อย่าถามผม

THAIDRIVER • เครื่องคาร์บูเรเตอร์ เร่งตัวเปล่าบนไดโน 6,000 รอบ/นาที A/F Ratio 14.7 เมื่อใส่โหลดเข้าไปรอบลดเหลือ 3,000 รอบฯ A/F Ratio จะยังเป็น 14.7 อยู่หรือไม่ ?

อ. ศิริบูรณ์ • เร่งตัวเปล่า แสดงว่ากดคันเร่งลงไปนิดเดียวก็ได้ 6,000 รอบฯ แล้ว ลิ้นอาจเปิดแค่ประมาณ 25% ก็ได้ 14.7 เมื่อเพิ่มโหลดทำให้รอบลดลงเหลือ 3,000 รอบฯ คันเร่งยังอยู่ที่เดิม ลิ้นยังเปิดด้วยองศาเท่าเดิม จำนวนอากาศก็ต้องเท่าเดิม/นาที (Flow PerMinute เท่ากัน) ตอนที่เป็น 6,000 รอบฯ อากาศก้อนนั้นจะถูกหารด้วย 6,000 เพราะฉะนั้นอากาศจึงเป็นคำเล็กๆ เมื่อเพิ่มโหลดรอบลดลงเหลือ 3,000 รอบฯ ลิ้นเปิดเท่าเดิม อากาศจำนวนเดิมจะถูกหารด้วย 3,000 รอบฯ แต่ละคำจึงใหญ่กว่าเดิม

      คำถาม คือ A/F Ratio จะเป็น 14.7 เท่าเดิมหรือไม่ ?

      คำตอบ คือ ไม่ และอาจจะ Lean ไปเลย เพราะเป็น 3,000 รอบฯ แบบมีโหลด อากาศที่วิ่งผ่านลิ้นเข้าไปก็ไม่น้อย Venturi ในคาร์บูเรเตอร์เริ่มทำงานได้แล้ว เมื่อรอบฯลดเหลือครึ่งเดียว อากาศคำใหญ่ขึ้น แต่ Venturi ยังเห็น Signal เหมือนเดิม เพราะฉะนั้นน้ำมันที่จะเข้าไปผสมกับอากาศคำใหญ่ ก็จะมีอัตราส่วนผสมที่ต่ำลง ดังนั้นเมื่อเพิ่มโหลด รอบลดลงเหลือ 3,000 รอบฯ ลิ้นยังอยู่ที่เดิม A/F Ratio จึงควรจะ Lean ตอนเครื่องหมุน 6,000 รอบฯ มี RPM น่ะใช่ แต่ไม่มี Torque เพราะสู้กับ Friction ของเครื่องเพียงอย่างเดียว แต่ตอนเพิ่มโหลดแล้ว เครื่องหมุน 3,000 รอบฯ โหลดที่มีอยู่ คือแรงม้าที่มากขึ้น

THAIDRIVER • ถ้าเปลี่ยนจากคาร์บูเรเตอร์เป็นหัวฉีดอิเล็กทรอนิก เงื่อนไขทุกอย่างเหมือนเดิม A/F Ratio ตอนเป็น Close-loop และ openloop จะเป็นอย่างไร ?

อ. ศิริบูรณ์ • เครื่องหัวฉีดอิเล็กทรอนิกใน Close-loop จะมีการปรับตัวเองตลอดเวลาโดยรับข้อมูลจากออกซิเจนเซ็นเซอร์ เราจะโปรแกรมให้เป็นยังไงก็ได้เสมอส่วนใน Open-loop เมื่อดึงโหลดให้เกิดสภาพนี้ขึ้นมา กล่องอีซียูจะไม่เอาข้อมูลจากออกซิเจนเซ็นเซอร์ แต่จะเอาข้อมูลจากเซ็นเซอร์อื่นที่ยังทำงานอยู่ เช่น อุณหภูมิน้ำ และอุณหภูมิไอเสีย เพราะฉะนั้นเมื่อใส่โหลดเข้าไป เครื่องจะต้องออกแรงมากกว่าเดิม อุณหภูมิของไอเสียและน้ำจะสูงขึ้น กล่องอีซียูต้องสั่งแถมน้ำมันให้มากกว่าเดิมใน Open-loop กล่องอีซียูจะทดแทนโดย Sensitivity กับค่า Trim อุณหภูมิน้ำและอุณหภูมิไอเสีย ถ้า Calibrate ไว้ให้ Sensitive มากๆ อุณหภูมิสูงขึ้นนิดเดียวก็เริ่มแถมแล้ว อาจทำให้น้ำมันหนาเกินไป แต่ถ้า Calibrate ให้มีความรู้สึกช้าเกินไป เครื่องร้อนจนเกือบจะพังกว่าจะแถม ส่วนผสมจะบางเกินไป

THAIDRIVER • ใน Close-loop กล่องอีซียูใช้ออกซิเจนเซ็นเซอร์ ในการปรับหา Stoichiometric เพื่อให้แลมด้า =1 ทดลองพ่วงกล่องฯ เข้าไปที่ Output และเพิ่มความนานในการยกหัวฉีดที่รอบเดินเบาเป็นเปอร์เซ็นต์ ทำไม กล่องฯ หลักถึงยอมให้ทำ

อ. ศิริบูรณ์ • กล่องฯหลักยังพยายามพากลับมาตามเป้าหมายแล้วแต่ทำไม่ได้เพราะเมื่อออกคำสั่งมาแล้ว ก็ถูกกล่องฯ พ่วง ‘แต่ง’ คำสั่งใหม่ (เพราะพ่วงที่ Output) เช่น ต้องการให้ยืด Pulse-width ของหัวฉีดออกไปอีก 10% จากเดิม 10 เป็น 11 มิลลิเซคัน เมื่อยืดแล้วไอเสียที่วิ่งออกไปก็จะมีน้ำมันปนออกไปด้วย ออกซิเจนเซ็นเซอร์ตรวจพบก็สั่งกล่องฯ หลักให้ลด Pulse-width เหลือ 9 มิลลิเซคัน น้ำมันก็น่าจะบางลง ที่ถามมาว่าทำไมกล่องฯหลักถึงยอมให้แถมน้ำมันได้ ก็น่าจะเป็นเพราะ Out of Range เกินกว่ากล่องฯ หลักจะ Maintain ได้ เพราะกล่องฯ หลักก็ต้องมี Range ที่ทำงานได้ (กล่องฯ โรงงาน Range ไม่กว้าง) ถ้ากล่องฯ สั่งงานได้แบบไม่จำกัดหรือไม่มี Range เราก็คงใช้หัวฉีดเบอร์เดียวกับทุกเครื่องได้เลย บริษัทผลิตหัวฉีดเจ๊งแน่...

ขอขอบคุณ นิตยสาร ขายดี อย่าง Thaidriver เอื้อเฟื้อ ข้อมูล

ที่มา : http://www.iwebgas.com/smf/index.php?topic=248.0