เทอร์โบ เป็นอุปกรณ์ชิ้นหนึ่ง ที่สามารถเพิ่มความแรงให้กับเครื่องยนต์ จนเป็นชื่อเรียกติดปากถึงความแรงว่า เมื่อไรที่มีเทอร์โบแล้วต้องแรง จนแพร่ไปถึงการเปรียบเปรยในเรื่องอื่น เช่น แรง-เร็ว ยังกับติดเทอร์โบ 

TURBO คืออะไร ทำไมถึงแรง
เทอร์โบ คือ อุปกรณ์อัดอากาศชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่อัดไอดีเข้ากระบอกสูบด้วยแรงดันและมวลของอากาศ ที่มากกว่าแรงดูดจากการเลื่อนลงของลูกสูบของเครื่องยนต์ปกติ

เครื่องยนต์ที่ไม่มีระบบอัดอากาศ จะสามารถประจุไอดีได้เพียง 70-100% ของความจุกระบอกสูบ เพราะการเลื่อนตัวลงของกระบอกสูบ แม้จะมีแรงดูดสูง แต่ยังไงก็ยังเป็นการดูด ทั้งยังมีสารพัดชิ้นส่วนขวางการไหลของอากาศ เช่น วาล์ว ลิ้นปีกผีเสื้อ ไส้กรองอากาศ ฯลฯ จึงทำให้การดูดอากาศนั้นไม่เต็มที่ 100% ของแรงดูด

ถ้านึกภาพไม่ออก ให้เปรียบเทียบกับคนที่มีปอดขยายตัวคอยสูดอากาศ แต่อากาศก็ยังเข้าไปได้แค่พอประมาณ เพราะต้องดูดผ่านจมูกรูแคบ ๆ อีกทั้งยังมีขนจมูกคอยกันอยู่ด้วยในส่วนของการพัฒนาเพิ่มประสิทธิภาพการดูดอากาศ ยังไงก็ยังเป็นการดูดมวลของอากาศที่เข้าไปเต็มที่ก็ใกล้เคียง 100% เท่านั้น

ถึงเครื่องยนต์จะมีประสิทธิภาพในการดูดอากาศได้สูงเพียงใด แต่ก็เป็นไปในช่วงแคบๆของรอบการทำงานเท่านั้นเพราะเมื่อรอบเครื่องยนต์เปลี่ยนไปตามจังหวะการเปิด-ปิดวาล์ว อากาศที่ไหลเข้าสู่กระบอกสูบก็จะน้อยลง อีกทั้งยังมีอุปกรณ์อื่นเช่น พอร์ท วาล์ว ฯลฯ ขัดขวางการไหลของอากาศจนสามารถบรรจุไอดีได้เพียง 75-90% เท่านั้น

เครื่องยนต์ที่ติดเทอร์โบ ช่วยอัดอากาศตั้งแต่รอบเครื่องยนต์หมุนปานกลางขึ้นไป จะมีประสิทธิภาพในการ ประจุไอดีได้สูงในช่วงรอบเครื่องยนต์ที่กว้างกว่า เนื่องจากการอัดไอดีด้วยแรงดันอย่างต่อเนื่องไม่ใช่แค่แรงดูดจาก การเลื่อนลงของลูกสูบ มวลอากาศที่ถูกอัดเข้าไปในกระบอกสูบจึงมีความหนาแน่นมากกว่าปกติ

เทอร์โบประกอบด้วยชุด เทอร์ไบน์ (กังหันไอเสีย) และคอมเพรสเซอร์ (กังหันไอดี) มีลักษณะคล้าย กังหัน 2 ตัว ติดตั้งอยู่บนแกนเดียวกัน ฟากละตัว หันหลังเข้าหากัน หมุนไปพร้อมกันตลอด ไม่มีระบบอากาศ เชื่อมกัน และมีระบบหล่อลื่นช่วงกลางแกนกังหันด้วยน้ามันหล่อลื่นที่ไหลเวียนจากปั๊มเครื่องยนต์

ชุดกังหันไอดี และกังหันไอเสีย จะหมุนไปพร้อมกัน โดยที่ชุดโข่งและกังหันไอเสีย ได้ติดตั้งอยู่กับท่อไอ เสีย กังหันไอเสียจะหมุนด้วยการไหลและการขยายตัวของไอเสียที่ถูกส่งเข้ามา กลายเป็นต้นกำลังในการ หมุนของแกนเทอร์โบ ต่อจากนั้นไอเสียก็จะถูกระบายทิ้งไปตามปกติทางท่อไอเสียไปยังด้านท้ายของ รถยนต์ – ความเร็วในการหมุนของกังหันไอเสีย ผกผันอยู่กับความร้อนและปริมาณไอเสียทั้งหมดที่ถูกส่งเข้ามา

การทำงานของเทอร์โบ ไม่ใช่เป็นความเข้าใจผิด ๆ ของบางคนว่า เทอร์โบ เป็นการใช้ไอเสียกลับเข้าสู่ เครื่องยนต์ ซึ่งไม่มีเหตุผลที่จะทำเช่นนั้น เพราะไอเสียร้อนและแทบไม่มีออกซิเจนที่ช่วยในการเผาไหม้ อยู่เลยเมื่อกังหันไอเสียหมุนด้วยกำลังจากไอเสีย กังหันไอดีที่ติดตั้งอยู่บนแกนเดียวกันอีกฟากหนึ่ง จะหมุนดูด อากาศแล้วอัดเข้าสู่กระบอกสูบผ่านท่อไอดีด้วยแรงดันที่เรียกว่า แรงดันเสริม (BOOST PRESSURE) แรงดันที่สูงกว่าบรรยากาศปกติ

เทอร์โบ สามารถสร้างแรงดันเสริมให้สูงขึ้นได้หลายระดับ ตามการออกแบบหรือตามการควบคุม แต่ถ้าใช้แรงดันสูงเกินไป ชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์อาจเสียหายได้ 

แม้กังหันไอเสีย และกังหันไอดีจะหมุนทางานต่อเนื่องบนแกนเดียวกันแต่ทั้ง 2 กังหันมิได้มีอากาศ หมุนเวียนต่อเนื่องกันเลย ไอเสีย เมื่อมาหมุนกังหันไอเสีย และก็ปล่อยทิ้งออกไป ส่วนกังหันไอดีมีต้นกำลังจากการหมุนของกังหันไอเสีย ก็ดูดอากาศบริสุทธิ์จากข้างนอกเข้ามา 


การทำงานของเทอร์โบ มิได้ทำให้เครื่องยนต์สูญเสียพลังงานส่วนใดมากนัก เพราะเป็นการนำพลังงานความร้อนจากการขยายตัวของไอเสียที่จะต้องทิ้งไปเปล่าประโยชน์มาใช้หมุน กังหันไอเสียเปลี่ยนเป็นพลังงานกลก่อนที่จะระบายทิ้งไป แต่อาจมีแรงดันน้อยกลับ เกิดขึ้นในระบบไอเสียบ้างเล็กน้อย เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ที่ไม่ได้ติดเทอร์โบ ซึ่งใช้หม้อพักแบบไส้ย้อน ก็จะเกิดแรงดันย้อนกลับในระบบไอเสียมากกว่ากันไม่เท่าไร 


ในการทำงานสูงสุด แกนเทอร์โบอาจหมุนนับแสนรอบต่อนาทีและมีความร้อนสูง ต้องมีการหล่อลื่นด้วย น้ำมันเครื่องโดยถูกส่งจากปั๊มขึ้นมาไหลผ่านแล้วก็ไหลกลับลงอ่างน้ำมันเครื่อง หรืออาจเสริมการลดความร้อนด้วยการ หล่อเลี้ยง ภายนอกด้วยน้ำ (แยกจากน้ำมันเครื่อง) 


เมื่อดับเครื่องยนต์ ปั๊มน้ำมันเครื่องจะหยุดการทำงาน ไม่ส่งน้ำมันเครื่อง ถ้าแกนเทอร์โบร้อนเกินไปอาจ เผาน้ำมันเครื่องให้เป็นตะกรันแข็งขึ้นได้ ตะกรันนี้อาจทำลายซิลภายในเทอร์โบที่ต้องป้องกันไม่ให้น้ำมันเครื่องไหล ออกทาง กังหันทั้ง 2 ข้างจนเกิดควันสีขาวจากการเผาน้ำมันเครื่อง ดังนั้น ก่อนดับเครื่องยนต์ควรปล่อยเครื่องยนต์ เดินเบาไว้ 1-5 นาที ตามความร้อนที่ขับมา เพื่อให้แกนเทอร์โบเย็นลงก่อนที่น้ำมันเครื่องจะหยุดไหลเวียน แกนเทอร์โบจะหมุนอยู่ตลอดเวลาตั้งแต่เครื่องยนต์ทำงาน เพียงแต่ว่ายังไม่สามารถอัดอากาศตั้งแต่รอบต่ำเพราะแรงดูดของลูกสูบมีมากกว่าไอเสียที่เข้ามาปั่นกังหันไอเสียมีน้อย และแกนเทอร์โบยังหมุนช้าอยู่


เมื่อเร่งรอบเครื่องยนต์ ไอเสียที่มาปั่นกังหันไอเสียมีมากขึ้นกังหันไอดีหมุนเร็วขึ้น มีการดูดอากาศและอัดสู่กระบอกสูบด้วย มวลที่มากกว่าแรงดูดเริ่มเป็นแรงดัน(บูสท์)กำลังของเครื่องยนต์จึงมากขึ้นจากการเผาไหม้อากาศที่มากขึ้นอย่าง รุนแรงขึ้น

 

การอัดอากาศ ต้องมีขีดจำกัด ถึงจะอัดมากและแรงขึ้นมาก แต่ชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์อาจเสียหายได้ จากแรงดันที่เพิ่มขึ้น จึงต้องมีการควบคุมโดยระบายไอดีทิ้งบ้าง หรือปล่อยไอเสียไม่ให้ไหลผ่านกังหันไอเสีย เพื่อลดรอบการหมุนของกังหันไอดี ไม่ให้เทอร์โบมีการดูดและอัดอากาศมากเกินไป ซึ่งล้วนเป็นการควบคุมไม่ให้แรงดัน ไอดีมีแรงดันมากเกินไป โดยนิยมใช้วิธีหลังกันมากกว่า ซึ่งจะมีกระเปาะรับแรงดันจากท่อไอดี และมีแกนต่อไปยัง ลิ้นบังคับ การระบายไอเสียไม่ให้ผ่านกังหันไอเสีย


ถ้าแรงดันในท่อไอดีชนะแรงดันของสปริงภายในกระเปาะ แกนจะดันให้ลิ้นบังคับไอเสียเปิดระบายไอเสีย ไม่ให้ผ่านกังหันไอเสีย จนกว่าแรงดันในท่อร่วมไอดีจะลดลงตามที่คุมไว้ แกนบังคับจึงจะปิดให้ไอเสียปั่นกังหันไอ เสียได้ต่อไป เทอร์โบจะทำงานตามปริมาณไอเสีย ไม่ได้ทำงานเฉพาะความเร็วสูง ถ้าใช้เทอร์โบเล็ก กังหันไอเสียหมุน เร็วตั้งแต่รอบเครื่องยนต์ต่ำ อัดอากาศได้เร็ว แต่ในรอบสูงจะตื้อ เพราะไอเสียไหลได้ไม่ทัน เทอร์โบตัวใหญ่ สร้าง แรงดันได้ช้า รอรอบนาน แต่ไอเสียไหลคล่อง จึงควรใช้เทอร์โบขนาดพอเหมาะกับซีซีของเครื่องยนต์ 

ถ้างงเรื่องการอัดอากาศแล้วแรง ให้เปรียบเทียบกับคน ที่ปกติมีการหายใจด้วยการขยายตัวหรือแรงดูด ของปอดก็จะมีเรี่ยวแรงในระดับปกติ แต่ถ้ามีอากาศอัดช่วยแบบการให้ออกซิเจน ย่อมต้องมีเรี่ยวแรงมากขึ้น ทั้งที่อวัยวะในร่างกายยังเหมือนเดิม แต่ถ้าอัดอากาศเข้าด้วยแรงดันที่มากเกินไป ปอดก็แตกตาย…..

นั่นคือบทสรุปสั้นๆ ของการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ด้วยการอัดอากาศจากเทอร์โบ คือ ไม่ต้องมีการขยายความจุกระบอกสูบ-ซีซี ซึ่งการเพิ่มซีซีของเครื่องยนต์มีจุดด้อยมากมาย แต่ต้องมีการเพิ่มความ แข็งแรงของหลายชิ้นส่วนเตรียมรองรับแรงดันและมวลของอากาศที่เพิ่มขึ้นกว่าปกติ ดังที่รู้กันว่า เครื่องยนต์ที่มีซีซีและระบบพื้นฐานต่าง ๆ ใกล้เคียงกัน ซึ่งมีและไม่มีเทอร์โบ เครื่องยนต์ที่มีเทอร์โบจะมี ทั้งกำลังม้าและแรงบิดมากกว่าอยู่ไม่มากก็น้อย 


แต่มิได้หมายความว่า เครื่องยนต์ที่ติดตั้งเทอร์โบ จะต้องแรงดุจเครื่องยนต์ของรถแข่ง เพราะขึ้นอยู่กับ แรงดันและมวลของอากาศที่ถูกควบคุมหรือออกแบบกำหนดไว้ เครื่องยนต์เทอร์โบในสายการผลิตรถยนต์ ส่วนใหญ่ มักควบคุมให้มีแรงดันของอากาศ (บูสต์) ไม่สูงหรือที่เรียกกันว่า เครื่องยนต์แบบ LIGHT TURBO เพราะเป็นการเน้นการเพิ่มกาลังของเครื่องยนต์ให้มีกาลังดีตั้งแต่รอบต่าและเป็นช่วงกว้างเท่านั้น


โดยทั่วไป การดูแลเครื่องยนต์ที่ติดตั้งเทอร์โบ มีความยุ่งยากกว่าเครื่องยนต์ที่ไม่ได้ติดตั้งเทอร์โบ พอสมควร คือ ควรใช้น้ำมันเครื่องคุณภาพสูง และการปล่อยให้เครื่องยนต์เทอร์โบเดินเบาก่อนการดับ เครื่องยนต์สัก 1-5 นาที ตามความร้อนที่สะสมอยู่ ถ้าขับคลาน ๆ ในเมือง ก็ปล่อยให้เครื่องยนต์เดินเบาแค่ ช่วงสั้นๆ ถ้าอัดทางยาวมาก็ปล่อยให้เครื่องยนต์เดินเบาไว้นานหน่อย


ส่วนเครื่องยนต์ธรรมดาที่ไม่ได้ติดตั้งเทอร์โบ หากเจ้าของต้องการติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเข้าไป ต้องใช้ อุปกรณ์ร่วมที่ดีและช่างต้องมีความเชี่ยวชาญ โดยจะต้องมีการเปลี่ยนชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์หรือไม่ ต้องดูกันเป็นกรณี ๆ ไป การติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเข้าไปในเครื่องยนต์ดีเซล ส่วนใหญ่ไม่ต้องมีการเปลี่ยนชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ แต่ควรใช้แรงดันของอากาศ (บูสต์) ไม่เกิน 5-7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว และถ้ามีการแต่งปั๊มจ่ายน้ามันเชื้อเพลิงเพิ่มก็จะดีขึ้นไปอีก


การติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเข้าไปในเครื่องยนต์เบนซิน ถ้าใช้แรงดันของอากาศ (บูสต์) ไม่เกิน 5-7 ปอนด์ต่อ ตารางนิ้ว อาจไม่ต้องมีการเปลี่ยนชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ แต่อาจต้องมีการเพิ่มอัตราการจ่ายน้ามัน เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม นับว่าละเอียดอ่อนและยุ่งยากกว่าการติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเข้าไปใน เครื่องยนต์ดีเซล 

ไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซล ถ้ามีการติดตั้งเทอร์โบเพิ่มเติมภายหลัง แม้จะทำได้ดี เครื่องยนต์ ไม่พังกระจาย แต่ก็ต้องยอมรับว่า เครื่องยนต์จะมีการสึกหรอเพิ่มขึ้น และมีอายุการใช้งานลดลงบ้างไม่ มากก็น้อย 

ที่มา : homebankstore.com