ช่างยนต์: อัตราส่วนผสมอากาศต่อเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์แก๊สโซลีน

เครื่องยนต์สันดาปภายใน (Internal Combustion Engine หรือ ICE) ที่มีการทำงานตามกลวัตรอ๊อตโต้ (Otto Cycle) จะถูกเรียกว่า เครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ (Spark-Ignition Engine) (ต้องใช้หัวเทียน) ซึ่งใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด แต่ในที่นี้จะขอกล่าวถึงเฉพาะเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงแก๊สโซลีนเรียกว่าเครื่องยนต์แก๊สโซลีน (Gasoline Engine) ทั่วไปจะมีอัตราส่วนการอัดหรือ CR (Compression Ratio) ประมาณ 9 - 11.5 : 1 และมีอัตราส่วนผสมอากาศต่อเชื้อเพลิงทางทฤษฎี (Theoretical Air-Fuel Ratio) เท่ากับ 14.7 : 1 คิดโดยน้ำหนัก

รูปที่ 1 อัตราส่วนผสมอากาศต่อเชื้อเพลิงทางทฤษฎีของเครื่องยนต์แก๊สโซลีน

รูปที่ 2 แสดงแก๊สพิษทั้ง 3 ชนิดของแต่ละช่วงอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง

รูปที่ 3 แสดงกำลังและความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเทียบกับอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง

อัตราส่วนผสมอากาศต่อเชื้อเพลิงจากรูปที่ 2 และ 3 สรุปอัตราส่วนผสมอากาศต่อเชื้อเพลิงได้ดังต่อไปนี้

16 – 18 :1 ส่วนผสมจะบางทำให้ประหยัดเชื้อเพลิง มีแก๊สพิษต่ำ แต่กำลังงานจะต่ำลง

12 – 13 : 1 ส่วนผสมจะหนาทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิง แต่เป็นช่วงให้กำลังงานสูงสุด

9 – 10 : 1 ส่วนผสมจะหนามากทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสูงมาก แก๊สพิษสูง

จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนผสมอากาศต่อเชื้อเพลิงมีผลต่อแก๊สพิษ (Emission Gas) และสมรรถนะกำลังงานของเครื่องยนต์อย่างมาก นอกจากนี้แล้วขณะสตาร์ตและช่วงอุ่นเครื่องยนต์ขณะที่อุณหภูมิต่ำ ส่วนผสมมจะต้องหนาด้วยเช่นกัน เครื่องยนต์รุ่นเก่าจะใช้คาร์บูเรเตอร์ทำหน้าที่จัดจ่ายส่วนผสมแต่เครื่องยนต์รุ่นใหม่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์หรือ EFI (Electronic Fuel Injection) เพื่อต้องการปรับปรุงให้เครื่องยนต์สามารถทำงานได้ดียิ่งขึ้น พร้อมทั้งปล่อยแก๊สพิษออกมาต่ำ ลง และยังต้องมีอุปกรณ์ขจัดแก๊สพิษเพิ่มเติมเช่น เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาหรือ CAT (Catalytic Converter) และการหมุนเวียนไอเสียหรือ EGR (Exhaust Gas Recirculation)