|
 ระบบระบายความร้อนมีไว้เพื่ออะไร?เครื่องยนต์ทำงานด้วย “พลังงานความร้อน” ที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นนั้น จะถูกเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานกลด้วยการดันลูกสูบให้เกิดการเคลื่อนที่ กำลังจะถูกถ่ายทอดไปตามชิ้นส่วนต่างๆ ผ่านเพลาข้อเหวี่ยง, ชุดคลัตช์, ชุดเกียร์, เพลาขับ ไปจนถึงล้อ นั่นเป็นเพราะพลังงานจะไม่มีการสูญหาย มีแต่การเปลี่ยนรูปของพลังงานไปเรื่อยๆ การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงในกระบอกสูบนั้นจะเกิดพลังงานความร้อน ที่มีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 3,000 องศาเซลเซียสเลยทีเดียวในขณะเกิดการเผาไหม้อย่างรุนแรง แต่อุณหภูมิที่ผิวของลูกสูบจะอยู่ประมาณ 900 องศาเซลเซียส หลายคนคงจะคิดไม่ถึงว่าทำไมมันถึงได้สูงขนาดนั้น เพราะเท่าที่รู้มาอุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์นั้นจะอยู่ที่ประมาณ 85-90 องศาเซลเซียสเท่านั้นเอง ไม่ใช่หรือ? ต้องทำความเข้าใจว่า “อุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์” นั้น หมายถึงอุณหภูมิโดยรวมของเครื่องยนต์ทั้งตัวนะครับ แต่ “อุณหภูมิในห้องเผาไหม้” นั้นเป็นอุณหภูมิที่เกิดขึ้นในขณะที่เกิดการเผาไหม้อย่างรุนแรงภายในกระบอก สูบ ดังนั้น ความหมายของทั้งสองคำจึงต่างกันอย่างชัดเจนนะครับ และระบบระบายความร้อนของเครื่องยนต์นั้นมีไว้เพื่อรักษาอุณหภูมิการทำงานของ เครื่องยนต์ให้คงที่ เป็นเพราะว่าเครื่องยนต์จะสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพนั้น ตัวเครื่องยนต์เองต้องมีอุณหภูมิที่พอเหมาะด้วย แม้ว่าอุณหภูมิขณะลุกไหม้จะสูงมากแต่มันเกิดในช่วงเวลาสั้นๆ จากนั้นอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลง อุณหภูมิและความดันส่วนหนึ่งจะถูกปล่อยไปกับไอเสีย อีกส่วนหนึ่งก็จะถูกแผ่ไปยังชิ้นส่วนรอบๆ ห้องเผาไหม้ เคยมีคนสงสัยว่าถ้าเครื่องยนต์ใช้พลังงานความร้อนในการขับเคลื่อน แล้วเราจะมีระบบระบายความร้อนไว้ทำไม? ทำไม! น่ะหรือครับ เป็นเพราะว่าเครื่องยนต์จะต้องสะสมความร้อนเอาไว้ในตัวเองระดับหนึ่ง นั่นคือที่มาของคำว่า “อุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์” กรณีที่อุณหภูมิของเครื่องยนต์ไม่คงที่นั้น จะส่งผลเสียกับเครื่องยนต์ไม่น้อย ถ้าอุณหภูมิของเครื่องยนต์สูงมากๆ จะทำให้ไอดีที่จะเข้ากระบอกสูบนั้นขยายตัวเร็วเกินไป จะทำให้เกิดการน็อกได้ง่าย (นอกจากปัญหาเรื่องนี้แล้ว มันยังส่งผลถึงเรื่องของอายุการใช้งานของชิ้นส่วนอื่นๆ ด้วย ทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, ยาง, พลาสติก, น้ำมันเครื่อง รวมถึงชิ้นส่วนอื่นๆ ที่อยู่รอบๆ จะมีอายุการใช้งานสั้นลง) กลับกัน ถ้าเครื่องยนต์มีอุณหภูมิต่ำมากๆ จะทำให้การแตกตัวของไอดีทำได้ยาก ไอดีจะกลั่นตัวแล้วเกาะตามผนังกระบอกสูบ ทำให้ฟิล์มของน้ำมันหล่อลื่นที่เคลือบผิวกระบอกสูบถูกชะล้างออกไป ทำให้เกิดการสึกหรอมากขึ้น เพราะไม่มีฟิล์มของ น้ำมันเครื่องคอยป้องกัน นอกจากนั้นการเผาไหม้ก็จะไม่ค่อยสมบูรณ์นัก เนื่องจากอุณหภูมิที่ต่ำมาก ทำให้การแตกตัวของไอดีทำได้ยาก การเผาไหม้จึงไม่สมบูรณ์ แถมยังจะทำให้หัวเทียนบอดง่ายอีกต่างหาก การแก้ไขปัญหาทั้งสองอย่างนี้ก็คือการรักษาอุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์ ให้คงที่ ระหว่าง 85-90 องศาเซลเซียส เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยการใช้ประโยชน์จาก “ระบบระบายความร้อน” ซึ่งสามารถแบ่งหน้าที่ได้ 2 ประการด้วยกันคือ 1. รักษาอุณหภูมิการทำงานของเครื่องยนต์ให้คงที่ และ 2. ระบายความร้อนส่วนเกินออกไป ระบบระบายความร้อนมีกี่แบบ ระบบ ระบายความร้อนด้วยอากาศ นั้น ปัจจุบันมีรถเพียงไม่กี่รุ่นที่ยังคงใช้อยู่ อย่างเช่นซูเปอร์คาร์นามว่า “เจ้าชายกบ” หรือ PORSCHE แต่หน้าตาและการวางรูปแบบของระบบระบายความร้อนนั้นไม่ค่อยจะคุ้นตาคนไทยสัก เท่าไหร่ เนื่องจากเป็นรถที่เกินเอื้อมของคนทั่วไป แต่ถ้าเป็น “VW Beetle” หรือเจ้าเต่ารุ่นเก่าคงจะคุ้นเคยกันมากกว่า ข้อดีของระบบระบายความร้อนประเภทนี้ก็คือ สามารถออกแบบให้เครื่องยนต์มีขนาดกะทัดรัดและดูแลรักษาง่าย แถมมีต้นทุนที่ต่ำ เพราะการออกแบบครีบระบายความร้อนรอบๆ กระบอกสูบทำได้ง่ายกว่าการทำท่อทางเดินน้ำในเสื้อสูบ การควบคุมอุณหภูมินั้น จะมีพัดลมระบายความร้อนเป็นตัวนำอากาศเย็นจากภายนอกเข้ามาระบายความร้อนของ เครื่องยนต์ มีโครงพัดลมและท่อทางคอยนำอากาศเข้ามา จะมีลิ้นควบคุมปริมาณลมคอยเปิดให้ลมเข้ามากน้อยตามอุณหภูมิของเครื่องยนต์ โดยใช้เทอร์โมสตรัทเป็นตัวควบคุมอีกทีหนึ่ง แต่การควบคุมอุณหภูมิในเมืองร้อนอย่างบ้านเราทำได้ค่อนข้างลำบาก เนื่องจากอากาศร้อน แถมสภาพการจราจรก็ค่อนข้างติดขัด แม้ว่าจะมีการออกแบบระบบระบายความร้อนมาค่อนข้างดี แต่เจออากาศบ้านเราไปก็จอดเหมือนกัน หลายๆ คนจึงติด “ออยล์คูลเลอร์” สำหรับระบายความร้อนของน้ำมันเครื่องช่วยอีกทาง เนื่องจากความร้อนของเครื่องยนต์ส่วนหนึ่งถูกระบายไปกับน้ำมันเครื่องด้วย ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว มีใช้ในรถยนต์ส่วนใหญ่เป็นที่นิยมมาก เพราะมีข้อดีตรงที่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำทุกสภาพอากาศ ส่วนประกอบหลักๆ ของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวหรือที่เราเรียกติดปากกันว่าระบายความร้อน ด้วยน้ำนั้น มีส่วนประกอบสำคัญๆ ดังนี้ 1. ทางเดินน้ำ จะมีอยู่ในเสื้อสูบและฝาสูบ ใช้เป็นทางเดินของระบบระบายความร้อน เพื่อนำความร้อนของเครื่องยนต์มาระบายทิ้งที่หม้อน้ำ ปัญหาความร้อนขึ้นสูงกว่าปกติ เกิดจากอะไร? - สาเหตุจากพัดลมระบายความร้อน พัดลมระบายความร้อนที่ใช้อยู่ในปัจจุบันนั้นแบ่งออกเป็น 2 แบบใหญ่ๆ แบบแรกคือ “พัดลมไฟฟ้า” ส่วนใหญ่จะใช้กับรถขับเคลื่อนล้อหน้า กับ “พัดลมเครื่อง” ที่ใช้กับรถขับเคลื่อนล้อหลัง คำว่า “พัดลมเครื่อง” มาจากการทำงานโดยอาศัยการขับเคลื่อนจากเพลาข้อเหวี่ยง เป็นคำเรียกที่ใช้กันมานานจนเป็นที่รู้กันโดยทั่วไป อันดับแรกจะ พูดถึงรถยนต์ที่ใช้พัดลมไฟฟ้าในการระบายความร้อนก่อนนะครับ ปัญหาความร้อนขึ้นสูงกว่าปกติของการใช้พัดลมไฟฟ้านั้นมีอยู่หลายสาเหตุด้วย กัน อย่างแรก เริ่มจากตัวพัดลมเองเสื่อมสภาพ เนื่องจากการใช้งานมานาน เพราะพัดลมชนิดนี้จะขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า เมื่อผ่านการใช้งานมานานจะเกิดการเสื่อมสภาพ ไม่ว่าจะเป็นความต้านทานของขดลวดที่เพิ่มขึ้น, แปรงถ่านสึกหรอ ฯลฯ ทำให้กำลังของพัดลมลดลง เป็นผลให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของเครื่องยนต์ลดลง เป็นสาเหตุของอาการความร้อนขึ้นสูงกว่าปกติ นอกเหนือจากนี้ยังมีส่วนประกอบอื่นๆ ที่ทำให้พัดลมมีประสิทธิภาพลดลง เช่น รีเลย์เสื่อมสภาพ เมื่อผ่านการใช้งานมานาน อุปกรณ์ตัวนี้จะมีการเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา อาการที่เกิดขึ้นก็คือ หลังจากที่ติดเครื่องยนต์และขับเคลื่อนไประยะเวลาหนึ่ง ความร้อนที่เกิดขึ้นจากการเหนี่ยวนำภายในตัวรีเลย์จะส่งผลให้เกิดความต้าน ทานสูง กระแสไฟที่จะส่งไปยังมอเตอร์ของพัดลมจะลดลง พัดลมก็จะหมุนได้ช้าลงด้วย ถ้าไล่หาสาเหตุตามระบบและชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องแล้ว ยังมีอีกหลายจุดที่เป็นสาเหตุให้กำลังของพัดลมลดลง เช่น สวิตช์ความร้อนที่ควบคุมการทำงานของพัดลมเสื่อมสภาพ สวิตช์ตัวนี้จะฝังอยู่ที่หม้อน้ำ จะเป็นตัวควบคุมการทำงานของพัดลมให้ทำงาน พัดลมบางตัวจะมีการทำงานแบบ 2 จังหวะ สวิตช์ตัวนี้ก็จะมีการทำงาน 2 จังหวะเช่นกัน จังหวะแรกอาจจะทำงานที่อุณหภูมิเครื่องยนต์ 90 องศาเซลเซียส พัดลมจะหมุนด้วยความเร็วระดับหนึ่งซึ่งต่ำกว่าความเร็วสูงสุดของมัน จังหวะที่สองจะทำงานที่อุณหภูมิ 95 องศาเซลเซียส เมื่อถึงอุณหภูมินี้พัดลมจะทำงานด้วยความเร็วสูงสุด บางครั้งสวิตช์ความร้อนตัวนี้เสื่อมสภาพก็ส่งผลให้การทำงานของพัดลมผิด เพี้ยนไป เช่น พัดลมสเต็ปที่สองไม่ทำงานเมื่อถึงอุณหภูมิ ความร้อนก็จะขึ้นสูงกว่าปกติ เมื่อพัดลมประเภทนี้ทำงานด้วยพลังไฟฟ้าเราจะมองข้าม “แหล่งผลิตไฟฟ้า” ไปไม่ได้เหมือนกัน นั่นก็คือ “ไดชาร์จ” เพราะตัวมันเองก็เกิดการเสื่อมสภาพได้เช่นกัน เมื่อมันเสื่อมสภาพ การผลิตกระแสไฟก็ไม่เพียงพอกับความต้องการของอุปกรณ์ต่างๆ โดยเฉพาะเจ้าพัดลมไฟฟ้า นอกจากนี้ยังมีจุดเล็กๆ น้อยๆ ที่ต้องให้ความสนใจด้วย เช่น สายไฟและจุดเชื่อมต่อต่างๆ ว่ามีการหลุดหลวมหรือสกปรกหรือไม่ เพราะเป็นสาเหตุให้กระแสไฟไหลผ่านได้ยากด้วย อีกจุดหนึ่งที่มองข้ามไม่ได้เช่นกันคือ “แบตเตอรี่” ในบางช่วงที่อุปกรณ์ไฟฟ้าทำงานพร้อมกันมาก ไดชาร์จจะไม่สามารถผลิตกระแสไฟได้เพียงพอกับความต้องการ อุปกรณ์ต่างๆ เหล่านั้นจะดึงไฟจากแบตเตอรี่มาใช้งาน ถ้าแบตเตอรี่เริ่มเสื่อมสภาพก็จะไม่สามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้อย่างเต็มที่ ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟให้อุปกรณ์ต่างๆ ได้อย่างเพียงพอ เป็นผลให้อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ ถ้ารถคุณใช้พัดลมไฟฟ้าในการระบายความร้อน เมื่อเกิดอาการเช่นนี้ต้องใจเย็นๆ และไล่กันไปทีละจุด โดยเริ่มจากพัดลม ย้อนกลับมาที่รีเลย์, สวิตช์ความร้อน, จุดต่อและสายไฟ, แบตเตอรี่สุดท้ายคือ ไดชาร์จ พัดลมระบายความร้อนที่เราเรียกติดปากว่า “พัดลมเครื่อง” อันที่จริงมีอยู่ด้วยกันหลายแบบ แต่แบบที่นิยมใช้กันมากก็คือแบบ Fluid Coupling พัดลมแบบนี้จะทำงานด้วยการเชื่อมต่อด้วย Silicone oil หรือน้ำมันซิลิโคน ตัว Fluid Coupling นั้นจะแบ่งเป็นสองส่วนแยกอิสระจากกัน ลักษณะเหมือนจานสองใบคว่ำเข้าหากัน ตรงกลางจะเป็นที่อยู่ของน้ำมันซิลิโคน จานด้านหนึ่งจะยึดติดกับพูลเล่ย์ที่รับกำลังมาจากเพลาข้อเหวี่ยง จานอีกด้านหนึ่งจะมีใบพัดลมติดอยู่ การทำงานของระบบนี้ก็คือจานที่ยึดกับพูลเล่ย์จะหมุนตามแรงขับของเพลาข้อ เหวี่ยง แรงบิดจะถูกส่งผ่านน้ำมันซิลิโคนที่อยู่ตรงกลางไปยังจานขับด้านที่มีใบพัด ติดอยู่ ทำให้พัดลมทำงานดูดอากาศผ่านหม้อน้ำ ทำให้เกิดการระบายความร้อน เมื่อความเร็วรอบระดับหนึ่ง ความหนืดน้ำมันซิลิโคนจะไม่สามารถทำให้จานด้านที่ติดกับพัดลมหมุนตามจานที่ ติดกับพูลเล่ย์ได้ทันความเร็วรอบของพัดลมก็จะคงที่อยู่เท่านั้น แม้ว่าจะเร่งรอบเครื่องยนต์มากขึ้น นั่นเป็นเพราะการออกแบบมาเพื่อลดภาระการทำงานของเครื่องยนต์เมื่อใช้รอบ เครื่องสูง เมื่อรถมีความเร็วสูงขึ้น แรงลมที่มาปะทะกับหม้อน้ำจะมีปริมาณสูงพอสำหรับการระบายความร้อน พัดลมไม่จำเป็นต้องหมุนเร็วตามรอบเครื่อง เพราะจะสิ้นเปลืองกำลังของเครื่องยนต์โดยไม่จำเป็น เมื่อผ่านการใช้งานมาระยะเวลาหนึ่ง เจ้าน้ำมันซิลิโคนภายในจะมีการเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา ความหนืดของมันจะลดลง ทำให้การส่งถ่ายแรงบิดจากจานขับไปยังจานตัวตามลดลง หมายความว่ารอบการหมุนของพัดลมจะลดลงด้วย ปริมาณลมจึงไม่เพียงพอที่จะระบายความร้อนของเครื่องยนต์ได้เมื่อจอดนิ่งเป็น เวลานาน เป็นสาเหตุของอาการความร้อนขึ้นสูงกว่าปกติเวลาใช้ความเร็วต่ำหรือจอดนิ่ง อยู่กับที่ การแก้ไขนั้นทำได้ไม่ยาก ในรถบางรุ่นเจ้า Fluid Coupling ออกแบบมาให้เปลี่ยนน้ำมันตัวนี้ได้ก็สบายหน่อย เพราะราคาของน้ำมันซิลิโคนตัวนี้ราคาหลอดละร้อยสองร้อยเท่านั้นเอง ในรุ่นที่ไม่สามารถเปลี่ยนได้นั้นก็ต้องเปลี่ยนอย่างเดียว แถมราคาของแต่ละรุ่นก็ไม่เท่ากันเสียด้วย อย่างของเซฟิโร่ เครื่อง RB20E ราคาพันกว่าบาท ถ้าเป็นของเครื่อง CA18DET ใน 200SX นั้น ราคาสี่พันกว่า ของจี๊ปเชโรกีก็ประมาณสี่พันบาท ในรุ่นที่ราคาแพงมากอาจจะหาซื้อของมือสองเป็นทางออกสำหรับคนกระเป๋าเบาๆ อันที่จริงพัดลมที่ต่อการทำงานมาจากเครื่องยนต์ยังมีอีกหลายแบบ เช่น พัดลมคลัตช์ (Fan clutch) แบบนี้จะใช้ชุดคลัตช์เป็นตัวส่งถ่ายกำลัง โดยจะมีเทอร์โมสตรัทคอยควบคุมการทำงานของชุดคลัตช์ เมื่อความอุณหภูมิของเครื่องยนต์ยังไม่ถึงอุณหภูมิการทำงานก็จะไม่มีการส่ง ถ่ายกำลังมายังพัดลม แต่เมื่อถึงอุณหภูมิการทำงาน กลไกที่อยู่ในเทอร์โมสตรัทจะดันชุดสปริงที่ดันผ้าคลัตช์ให้แยกกันอยู่ยุบตัว ผ้าคลัตช์จะจับเข้าด้วยกันก็จะเกิดการส่งผ่านกำลังไปยังพัดลมได้ ในรถบางรุ่นไม่ได้ใช้กลไกในการตัดต่อการทำงาน แต่ใช้สนามแม่เหล็กเป็นตัวตัดต่อการทำงาน เช่นเดียวกับคอมเพรสเซอร์แอร์ ทั้งสองแบบนี้ยังพอมีให้เห็นอยู่ในรถที่มีอายุค่อนข้างมากในราว 15 ปีหรือมากกว่า เมื่อผ่านการใช้งานมานาน ผ้าคลัตช์จะมีการสึกหรอเช่นเดียวกับผ้าคลัตช์ในระบบเกียร์ ทำให้การส่งถ่ายกำลังมีประสิทธิภาพต่ำลง นอกจากนี้ยังอาจจะเกิดอาการผ้าคลัตช์ลื่นหรือไหม้ได้เช่นกัน ดังนั้นต้องทำการตรวจสอบด้วยเช่นกันเมื่อเกิดอาการแบบนี้ขึ้น |
