สูตรคำนวณหาพื้นที่ของวาล์ว (Valve area)

เพื่อนๆเคยสงสัยมั้ยว่าทำไมถึงต้องขยายขนาดวาล์ว เมื่อเราเพิ่มขนาดลูกสูบ หรือปรับเปลี่ยนขนาดความจุของเครื่องยนต์ วาล์วเป็นอุปกรณ์หลักของฝาสูบ จะทำหน้าที่เปิดปิดเพื่อบรรจุไอดีและคายก๊าซไอเสียโดยควบคุมการเปิดปิดจากแคมชาร์ฟอีกที ซึ่งนับว่าเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์

การไหลของไอดีและไอเสีย
ในทางทฤษฎีของการไหลของอากาศ ไอดีจะดูดเข้ากระบอกสูบได้โดยแรงดูดจากลูกสูบที่เคลื่อนที่ลง เพราะฉะนั้นขนาดของลูกสูบและระยะช่วงชักจึงมีผลต่อแรงดูด นั้นก็ซึ่งหมายถึงขนาดของวาล์วด้วยเช่นกัน 

ส่วนด้านของไอเสียนั้นเราจะใช้ขนาดที่เล็กกว่า เพราะว่าจังหวะคายไอเสีย เพื่อที่จะออกจากระบอกสูบ ไอเสียจะมีแรงดันมาจากกำลังอัดและแรงระเบิด

สูตรคำนวณขนาดวาล์วเบื้องต้น สำหรับฝาสูบวาล์วเดี่ยว (2 วาล์ว)

ขนาดวาล์วไอดี = √((รอบสูงสุด × ระยะชัก × ขนาดลูกสูบ²) ÷ 2,286,000) **เวลากดเลขให้ทำจากในวงเล็บก่อน

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 

อย่างในกรณีที่เพื่อนๆปรับแต่งเครื่องยนต์ให้มีขนาดลูกสูบที่ใหญ่มากหรือระยะชักเพิ่มขึ้นเยอะ 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

มาลองเทียบพื้นที่ของวาล์ว 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 

เพราะฉนั้น จากสูตรทำให้เราได้เห็นว่า ถ้าอยากทำรถ 2 วาล์วให้แรงพอๆกับ 4 วาล์ว ลูกค้าอาจจะใส่วาล์วขนาดไอดี 34 มม ไอเสีย 30 มม ซึ่งคำถามต่อมาคือเป็นไปได้ที่จะใส่ฝาขนาด 34:30 ในลูก 59 มิล เชื่อว่าหลายๆคนก็ต้องเป็นเสียงเดียวกันเป็นไปไม่ได้ จริงๆแล้วที่ผมเคยเห็นใส่กันก็แค่ ฝาสูบ 2 วาล์ว ที่มีขนาดไอดี 29 มม และไอเสีย 25 มม เท่านั้นเอง เพราะมันถูกจำกัดพื้นที่ไว้มากๆ ดังนั้นจึงเป็นสาเหตุว่าทำไมฝา 4 วาล์ว ถึงดูดอากาศได้มากกว่า และแรงกว่านั้นเอง

  นอกจากนี้ขนาดของวาล์วยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆอีกเช่น อัตราส่วนกำลังอัด ,ระยะยก องศาการเปิดปิดของแคมชาร์ฟ ,การไหลของอากาศที่พอร์ตไอดี อีกด้วย


ขอสงวนสิทธิ์ในการเผยแพร่เนื้อหานี้ อันมีข้อจำกัดในการใช้งานภาพ ข้อความและบทความนี้บนเว็บไซต์ไฮสปีดเท่านั้น

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *