เครื่องยนต์เบนซิน

เครื่องยนต์เบนซิน (อังกฤษ: petrol engine) หรือเครื่องยนต์แก๊สโซลีน (อังกฤษ: gasoline engine) ตามภาษาอังกฤษแบบอเมริกันและแคนาดา เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ถูกออกแบบมาให้ใช้น้ำมันเบนซิน (แก๊สโซลีน) เป็นเชื้อเพลิงหลัก แต่ต่อมาก็ถูกปรับแต่งให้รองรับเชื้อเพลิงประเภทอื่น ๆ ได้ เช่น แก๊สปิโตรเลียมเหลว (LPG) หรือเอทานอลผสม (เช่น E10 และ E85 )

มุมมองด้านข้างของเครื่องยนต์ยานยนต์ ประมาณปี 1970

เครื่องยนต์เบนซินส่วนใหญ่ใช้ (spark ignition) ซึ่งแตกต่างจากเครื่องยนต์ดีเซลที่มักใช้ (compression ignition) อีกข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องยนต์เบนซินกับดีเซลคือ เครื่องยนต์เบนซินจะมี (compression ratio) ที่ต่ำกว่า

ประวัติ

เครื่องยนต์เบนซินที่สามารถใช้งานได้จริงเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1876 ในประเทศเยอรมนีโดย (Nicolaus August Otto) และ (Eugen Langen) ถึงแม้จะมีความพยายามสร้างเครื่องยนต์ลักษณะนี้มาก่อนหน้าโดยเอเตียน เลอนัวร์ (Étienne Lenior) ในปี 1860, (Siegfried Marcus) ในปี 1864 และ (George Brayton) ในปี 1873

ลักษณะ

อุณหพลศาสตร์

ภาพเคลื่อนไหวของเครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ

เครื่องยนต์เบนซินส่วนใหญ่จะอาศัยทำงานของกลจักร (cycle) ใดกลจักรหนึ่ง ดังนี้

• (otto's cycle)
  • 4 จังหวะ พบได้ทั่วไปในเครื่องยนต์เบนซิน ประกอบด้วย 4 จังหวะ ได้แก่ ดูด (intake), อัด (compression), ระเบิด (combustion), และ คาย (exhaust)
  • 2 จังหวะ เป็นกลจักรที่มีความเรียบง่าย แต่มีข้อเสียคือ สิ้นเปลืองน้ำมันและมีมลพิษมากกว่า

• (miller's cycle)
• (atkinson's cycle)

คำว่า “กลจักร” ในที่นี้ หมายถึงกระบวนการทำงานของเครื่องยนต์ที่ซ้ำ ๆ กันภายในหนึ่งรอบ

เค้าโครง

เครื่องยนต์เบนซินแบบลูกสูบ (petrol-powered piston engine) ส่วนมากจะเป็นเครื่องยนต์แบบสูบเรียง (straight engine) หรือ เครื่องยนต์แบบวี (V engine) แต่ก็มีการใช้เครื่องยนต์แบบอื่น ๆ บ้าง เช่น (flat engine) (W engine)

สำหรับเครื่องยนต์วันเคล (Wankel engine) การจำแนกประเภทจะขึ้นอยู่กับจำนวนโรเตอร์ที่ใช้งาน

อัตราส่วนการอัด

การระบายความร้อน

เครื่องยนต์เบนซินมีทั้งแบบ (air-cooled) และ (water-cooled)

การจุดระเบิด

เครื่องยนต์เบนซินใช้ (spark ignition) โดยหัวเทียน (spark plug) ซึ่งต้องการเพื่อให้เกิดประกายไฟ แรงดันไฟฟ้าสูงนี้ได้มาจากสองแหล่งจ่ายหลัก ดังนี้

• (magneto) ใช้ในเครื่องยนต์รุ่นเก่า อาศัยหลักการแม่เหล็กไฟฟ้าในการผลิตกระแสไฟฟ้าแรงดันสูง
• (ignition coil) ใช้ในเครื่องยนต์รุ่นใหม่ ทำงานโดยอาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่รถยนต์ถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงที่คอยล์จุดระเบิด

(ignition timing) ในรถยนต์รุ่นใหม่จะถูกควบคุมโดย หรืออีซียู (ECU - Engine Control Unit) ซึ่งจะคำนวณและควบคุมจังหวะการจุดระเบิดให้เหมาะสม เพื่อประสิทธิภาพในการทำงานของเครื่องยนต์

(Ignition module) ยังทำหน้าที่เป็น ตัวจำกัดรอบ (rev limiter) ในบางกรณี เพื่อป้องกันการเร่งเครื่องเกินกว่ารอบที่ปลอดภัย (overrevving) ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่าง ๆ ต่อเครื่องยนต์ เช่น วาล์วลอย หรือ ก้านสูบหัก

กำลังและประสิทธิภาพ

เครื่องยนต์เบนซินขนาดเล็กและขนาดกลาง (รวมถึงเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงอื่นที่คล้ายกัน) นิยมวัดกำลังเครื่องยนต์เป็นกิโลวัตต์ (kW) หรือ แรงม้า (hp)

ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ของเครื่องยนต์เบนซินโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 20–30% ซึ่งถือว่าต่ำกว่าเครื่องยนต์ดีเซลบางรุ่นอยู่เกือบครึ่ง เนื่องจากกระบวนการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ และพลังงานความร้อนส่วนหนึ่งสูญเสียไปในรูปของความร้อน

การใช้งาน

เครื่องยนต์เบนซินมีการใช้งานอย่างหลากหลาย ได้แก่ รถยนต์ จักรยานยนต์ อากาศยาน และ (เช่น และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบพกพา) เครื่องยนต์เบนซินยังใช้เป็น “เครื่องสตาร์ท” (pony engine) ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ชนิดหนึ่งที่ใช้สตาร์ทเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่แบบติดตั้งอยู่กับที่

ดูเพิ่ม

• เครื่องยนต์ดีเซล
• มอเตอร์
• ยานพาหนะพลังไฮโดรเจน

อ้างอิง

1.  Clerk, Dugald (1911). "Oil Engine" . ใน Chisholm, Hugh (บ.ก.). สารานุกรมบริตานิกา ค.ศ. 1911. Vol. 20 (11 ed.). สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. p. 36.
2. "Toyota Gasoline Engine Achieves Thermal Efficiency Of 38 Percent". Green Car Reports (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2017-10-07.