รถยนต์ รถสปอร์ต รถบรรทุก รถไฟ เครื่องบิน หรือแม้แต่เครื่องยนต์อุปกรณ์ก่อสร้าง ล้วนมีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกันอย่างแน่นอน นั่นคือพวกมันใช้เครื่องยนต์ ในการเพิ่มประสิทธิภาพการส่งออกพลังงาน ผู้ผลิตยานยนต์ได้เตรียมพร้อมที่จะเข้าสู่สงครามแย่งชิงแรงม้า เพื่อเพิ่มการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงและเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ เทอร์โบชาร์จเจอร์และซูเปอร์ชาร์จเจอร์ที่ไม่มีใครเทียบได้จึงถูกคิดค้นขึ้น
เทอร์โบชาร์จเจอร์ vs ซูเปอร์ชาร์จเจอร์
ความแตกต่างระหว่างเทอร์โบชาร์จเจอร์และซุปเปอร์ชาร์จเจอร์คือในขณะที่เทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นระบบเหนี่ยวนำแบบบังคับที่ควบคุมพลังของก๊าซไอเสียเพื่อบีบอัดอากาศในบรรยากาศและส่งไปยังห้องเผาไหม้ ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ยังเป็นระบบเหนี่ยวนำบังคับที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ หมายความว่ามันวิ่งด้วยกลไกโดยใช้สายพาน โซ่ หรือเพลาที่เชื่อมโยงโดยตรงกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์
เทอร์โบชาร์จเจอร์เปรียบเสมือนกังหันที่ใช้ก๊าซไอเสียอัดอากาศในบรรยากาศและส่งอากาศเข้าไปในห้องเผาไหม้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์ แทนที่จะต้องสิ้นเปลืองก๊าซไอเสียที่ถูกขับออกจากห้องเผาไหม้ เทอร์โบชาร์จเจอร์จะควบคุมมันโดยใช้พัดลมสามตัว ซึ่งสองตัวตั้งอยู่บนเพลาเดียวกันและอีกตัวหนึ่งอยู่ในช่องไอดีของรถที่ดึงอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์
ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์มักใช้ในรถสปอร์ต มันทำงานแบบกลไกและเพิ่มความหนาแน่นและแรงดันอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์ ยิ่งอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์มากเท่าไร ก็ยิ่งมีกำลังผลิตมากเท่านั้น ซูเปอร์ชาร์จเจอร์มีสายพาน โซ่ หรือเพลาที่เชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ และหน้าที่หลักคือการเพิ่มกำลังขับ
การเปรียบเทียบระหว่างเทอร์โบชาร์จเจอร์และซุปเปอร์ชาร์จเจอร์
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | เทอร์โบชาร์จเจอร์ | ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ |
| แหล่งพลังงาน | เทอร์โบชาร์จเจอร์ใช้ก๊าซไอเสียที่ขับออกมาเพื่อเป็นพลังงาน | ซูเปอร์ชาร์จเจอร์เชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์เพื่อรับพลังงาน |
| ความเร็วในการปั่น | หมุนด้วยความเร็ว 150000 รอบต่อนาที | หมุนด้วยความเร็ว 50000 รอบต่อนาที |
| การปล่อยเสียง | การปล่อยเสียงต่ำกว่าซูเปอร์ชาร์จเจอร์ | การปล่อยเสียงเป็นมากกว่าเทอร์โบชาร์จเจอร์ |
| อุณหภูมิอากาศอัด | อุณหภูมิของอากาศอัดค่อนข้างสูงในเทอร์โบชาร์จเจอร์ | อากาศอัดที่อุณหภูมิต่ำกว่า |
| การหมุนของคอมเพรสเซอร์ | กังหันหมุนคอมเพรสเซอร์ | ในซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ สายพานจะเชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ และเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์นี้จะหมุนคอมเพรสเซอร์ |
เทอร์โบชาร์จเจอร์คืออะไร?
เทอร์โบชาร์จเจอร์เป็นระบบเหนี่ยวนำแบบบังคับที่ควบคุมพลังของก๊าซไอเสียที่ขับออกจากห้องเผาไหม้และเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์
ประวัติของเทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถสืบย้อนไปถึงปี 1800 เมื่อ Gottlieb Daimler กำลังทดลองการเหนี่ยวนำแบบบังคับ ในปี 1905 วิศวกรชาวสวิสชื่อ Alfred Buchi ได้จดสิทธิบัตรเครื่องเพิ่มกำลังในรถยนต์ของเขา หลังจากนั้น มีการใช้ต้นแบบที่คล้ายกันในเครื่องบิน เรือดีเซล และยานพาหนะ การทดสอบแสดงให้เห็นว่าส่วนเสริมของเครื่องยนต์เหล่านี้สามารถเพิ่มกำลังขับ ลดการปล่อยมลพิษ และปรับปรุงการประหยัดเชื้อเพลิง
เทอร์โบชาร์จเจอร์ประกอบด้วยพัดลมสองตัวที่อยู่บนเพลาเดียวกัน พัดลมหนึ่งตัวตั้งอยู่บนเส้นทางของก๊าซไอเสียที่ถูกขับออกจากห้องเผาไหม้ ก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจะเริ่มต้นใบพัด ซึ่งจะทำให้พัดลมอีกตัวหนึ่งที่อยู่บนเพลาหมุน นอกจากนี้ยังมีพัดลมตัวที่สามซึ่งติดตั้งอยู่ที่ช่องรับอากาศของรถยนต์ และนี่คือแรงขับของพัดลมที่ดึงอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์
อากาศที่ดึงเข้าสู่เครื่องยนต์จะถูกอัดและอุ่น ดังนั้นจึงมีความหนาแน่นน้อยกว่า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้อากาศเย็นลงก่อนที่จะเข้าสู่กระบอกสูบ
การทำงานของเทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถอธิบายเป็นวัฏจักรได้ เนื่องจากก๊าซไอเสียจะเปลี่ยนกังหันซึ่งดึงอากาศเข้ามามากขึ้น ในทางกลับกัน อากาศนี้จะดึงเชื้อเพลิงออกมามากขึ้น และเมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ มันจะผลิตก๊าซไอเสีย ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต่อเนื่อง
มีอุปกรณ์เปลี่ยนหมอกควันในเทอร์โบที่ช่วยลดการปล่อยคาร์บอน
เทอร์โบชาร์จเจอร์ต้องการการบำรุงรักษาสูงและเกิดความล่าช้าในบางครั้งเนื่องจากการจ่ายพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง
ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์คืออะไร?
ซูเปอร์ชาร์จเจอร์เป็นระบบเหนี่ยวนำแบบบังคับซึ่งเป็นคุณสมบัติทั่วไปในรถสปอร์ต มันทำงานแบบกลไกด้วยสายพาน โซ่ หรือเพลาที่เชื่อมต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ ในฐานะเครื่องอัดอากาศ บทบาทหลักคือการเพิ่มความหนาแน่นและความดันอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์
ต้นแบบแรกของซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ถูกสร้างขึ้นโดย G. Jones แห่งเบอร์มิงแฮมในปี 1849 ได้รับการจดสิทธิบัตรโดย Root Brothers ในปี 1860 ในปี 1885 Gottlieb Daimler ได้จดสิทธิบัตรซูเปอร์ชาร์จเจอร์ที่เขาใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในปี ค.ศ. 1902 หลุยส์ เรโนลต์ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องอัดบรรจุอากาศแบบแรงเหวี่ยง การทดสอบได้พิสูจน์ว่าซูเปอร์ชาร์จเจอร์ที่ติดตั้งในรถแข่งสามารถเพิ่มกำลังได้อย่างมาก เมอร์เซเดสในปี ค.ศ. 1920 ได้กลายเป็นบริษัทรถยนต์รายแรกที่ผลิตรถยนต์หลายรุ่นที่มีซูเปอร์ชาร์จเจอร์
ซูเปอร์ชาร์จเจอร์ทำงานเหมือนเครื่องยนต์สันดาปพื้นฐานที่อากาศและเชื้อเพลิงปะปนกันในห้องเผาไหม้และทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ ยิ่งเชื้อเพลิงและอากาศเผาไหม้มากเท่าไร ก็ยิ่งมีกำลังมากเท่านั้น แต่ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์จะให้อากาศอัดมากกว่า
ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ ประเภทรูท ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์แบบสกรูคู่ และเครื่องอัดบรรจุอากาศแบบแรงเหวี่ยง
Mercedes ประสบความสำเร็จในการพัฒนาซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ไฟฟ้าที่ไม่ขึ้นอยู่กับเครื่องยนต์อีกต่อไป
ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ไม่มีที่ทิ้งขยะ จึงมีการปล่อยหมอกควันในระดับสูง มันยังดังกว่าเทอร์โบอีกด้วย
อุณหภูมิของอากาศอัดในซุปเปอร์ชาร์จเจอร์จะน้อยกว่า และในกรณีส่วนใหญ่ ไม่ต้องการอินเตอร์คูลเลอร์ อย่างไรก็ตาม ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์บางประเภทต้องการอินเตอร์คูลเลอร์
ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์สามารถบำรุงรักษาได้ง่าย มันทนทุกข์ทรมานจากความล่าช้าเล็กน้อยเนื่องจากมีการจ่ายพลังงานอย่างต่อเนื่องโดยเพลาข้อเหวี่ยง
ความแตกต่างหลักระหว่างเทอร์โบชาร์จเจอร์และซุปเปอร์ชาร์จเจอร์
บทสรุป
เทอร์โบชาร์จเจอร์และซุปเปอร์ชาร์จเจอร์เป็นทั้งระบบเหนี่ยวนำบังคับที่สามารถขยายแรงม้าของเครื่องยนต์และปรับปรุงประสิทธิภาพได้ อย่างไรก็ตาม ทั้งสองมีความแตกต่างกันตามการออกแบบ การทำงาน การส่งกำลัง ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง การปล่อยเสียง การปล่อยหมอกควัน ฯลฯ โดยอาศัยเทอร์โบชาร์จเจอร์และซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ทำให้เครื่องยนต์ธรรมดากลายเป็นเครื่องจักรที่มีแรงม้าและประสิทธิภาพมหาศาล
รถแข่ง Formula 1 ส่วนใหญ่ใช้ซุปเปอร์ชาร์จเจอร์เพื่อเพิ่มความเร็วโดยรวมของรถ เทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถใช้งานได้หลากหลาย นอกจากจะใช้เป็นอุปกรณ์เสริมในเครื่องยนต์ของรถยนต์แล้ว ยังสามารถนำมาใช้ในเครื่องมือก่อสร้างที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ได้อีกด้วย เนื่องจากการพัฒนาทั้งสองนี้ทำให้โลกได้เห็นแก่นแท้ของ "ความเร็ว"
อ้างอิง
- https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/1999-01-0908/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0196890416311463
