เพื่อนๆ เคยสงสัยมั้ยว่าทำไมถึงต้องขยายขนาดวาล์ว เมื่อเราแต่งรถมอเตอร์ไซค์โดยการเพิ่มขนาดลูกสูบหรือปรับเปลี่ยนขนาดความจุของเครื่องยนต์
วาล์วเป็นอุปกรณ์หลักของฝาสูบ จะทำหน้าที่เปิดปิดเพื่อบรรจุไอดีและคายก๊าซไอเสียโดยควบคุมการเปิดปิดจากแคมชาร์ฟอีกที ซึ่งนับว่าเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เลยทีเดียว
การไหลของไอดีและไอเสีย
ในทางทฤษฎีของการไหลของอากาศ ไอดีจะดูดเข้ากระบอกสูบได้โดยแรงดูดจากลูกสูบที่เคลื่อนที่ลง เพราะฉะนั้นขนาดของลูกสูบและระยะช่วงชักจึงมีผลต่อแรงดูด นั้นก็ซึ่งหมายถึงขนาดของวาล์วด้วยเช่นกัน
ส่วนด้านของไอเสียนั้นเราจะใช้ขนาดที่เล็กกว่า เพราะว่าจังหวะคายไอเสีย เพื่อที่จะออกจากระบอกสูบ ไอเสียจะมีแรงดันมาจากกำลังอัดและแรงระเบิด
ADVERTISEMENT | โฆษณา
สูตรคำนวณหาพื้นที่ของวาล์ว คำนวณขนาดวาล์วเบื้องต้น (Valve area calculation)
สำหรับฝาสูบวาล์วเดี่ยว (2 วาล์ว)
ขนาดวาล์วไอเสีย = 85% ของวาล์วไอดี
เช่น เวฟ 125 ปรับแต่งเป็น 66/5
ขนาดวาล์วไอดี = √((10500 × 67.9 × (66 × 66)) ÷ 2,286,000) **เวลากดเลขให้ทำจากในวงเล็บก่อน
= 36.86 มิลลิเมตร (mm)
ขนาดวาล์วไอเสีย = (36.86 × 85) ÷ 100
= 31.33 มิลลิเมตร (mm)
ลักษณะของวาล์วจะมีรูปแบบเป็นวงกลม ดังนั้นจึงทำให้มีข้อจำกัดของขนาดวาล์วและเรื่องของแรงต้านในกระบอกสูบ รวมถึงแรงของสปริงวาล์วที่ต้องมากขึ้น ในฝาสูบแบบวาล์วเดี่ยว(2 วาล์ว) เลยมีการพัฒนาฝาสูบแบบวาล์วคู่(4 วาล์ว)มาเพื่อเพิ่มขนาดพื้นที่ของวาล์ว แต่ขนาดใบวาล์วเล็กลง เพื่อลดแรงต้านอากาศ ลดค่า k สปริงเพื่อลดภาระของเครื่องยนต์
อย่างในกรณีที่เพื่อนๆ ปรับแต่งเครื่องยนต์ให้มีขนาดลูกสูบที่ใหญ่มากหรือระยะชักเพิ่มขึ้นเยอะ แต่เบ้าฝาสูบไม่มีพื้นที่เพียงพอที่จะรองรับขนาดวาล์วที่คำนวณออกมาได้ จึงจำเป็นตัวใช้ฝาสูบแบบวาล์วคู่มาเพิ่มขนาดพื้นที่ของวาล์วนั้นเอง
สูตร พื้นที่วงกลม = π × (ขนาดกระบอกสูบ ÷ 2)² *ค่า π ≈ 3.14
สูตร คำนวณพื้นที่จากขนาดวาล์วเดี่ยว เป็น ขนาดวาล์วคู่(4วาล์ว) = ขนาดวาล์วเดี่ยว(2วาล์ว) × 0.707
สูตร คำนวณพื้นที่จากขนาดวาล์วคู่ เป็น ขนาดวาล์วเดี่ยว(2วาล์ว) = ขนาดวาล์วคู่(4วาล์ว) × 1.414
มาลองเทียบคำนวณหาพื้นที่ของวาล์วว ระหว่างฝาสูบแบบวาล์วคู่ (4 วาล์ว) และวาล์วเดี่ยว (2 วาล์ว)
สมมุติว่า กติกาหรือลูกค้าระบุมาว่าอยากทำเครื่องรถที่มีขนาดลูกสูบ 59 มิล เราจะเลือกใส่ฝาขนาด 2 หรือ 4 วาล์วเพื่อให้รถได้แรงม้าที่มากกว่ากัน
โดยฝาสูบแบบวาล์วคู่ (4วาล์ว) ขนาด ไอดี 24 มม และไอเสีย 21 มม
ไอดี = 24 × 1.414 = 33.94 มม
ไอเสีย = 21 × 1.414 = 29.69 มม
เพราะฉะนั้น จากสูตรทำให้เราได้เห็นว่า ถ้าอยากทำรถ 2 วาล์ว ให้แรงพอๆ กับ 4 วาล์ว ลูกค้าอาจจะใส่วาล์วขนาดไอดี 34 มม ไอเสีย 30 มม ซึ่งคำถามต่อมาคือเป็นไปได้ที่จะใส่ฝาขนาด 34:30 ในลูก 59 มิล เชื่อว่าหลายๆคนก็ต้องพูดเป็นเสียงเดียวกันว่า เป็นไปไม่ได้ จริงๆแล้วที่ผมเคยเห็นใส่กันก็แค่ ฝาสูบ 2 วาล์ว ที่มีขนาดไอดี 29 มม และไอเสีย 25 มม เท่านั้นเอง เพราะมันถูกจำกัดพื้นที่ไว้มากๆ ดังนั้นจึงเป็นสาเหตุว่าทำไมฝา 4 วาล์ว ถึงดูดอากาศได้มากกว่า และแรงกว่านั้นเอง
นอกจากนี้ขนาดของวาล์วยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ อีกเช่น อัตราส่วนกำลังอัด, ระยะยก องศาการเปิดปิดของแคมชาร์ฟ, การไหลของอากาศที่พอร์ตไอดี อีกด้วย
หากมีข้อสงสัย สามารถสอบถามเพิ่มเติมได้ ที่นี่
© ขอสงวนสิทธิ์ในการเผยแพร่เนื้อหานี้ อันมีข้อจำกัดในการใช้งานภาพ ข้อความและบทความนี้บนเว็บไซต์ไฮสปีดเท่านั้น
