Warawut

++เรื่อง ท่อไอเสีย อยากรู้ต้องอ่าน ++

ก่อนเข้าเรื่องต้องมาทำความเข้าใจกันก่อนว่า ท่อไอเสียมันมีหน้าที่ไว้ทำอะไรก่อนนะครับ เผื่อจะสับสนกับท่อแอร์หรือท่อน้ำฉีดกระจก หน้าที่หลักๆของมันก็คือ
1. ข้อแรกกำปั้นทุบดินชัดๆไปเลยว่า เอาไว้ระบายไอเสียที่เครื่องยนต์มันไม่ต้องการแล้วออกจากเครื่องยนต์
2. เอาไว้ลดเสียงระเบิดในเครื่องยนต์ให้มันน้อยลง
3. เอาไว้กรองมลพิษให้ออกมาสู่อากาศให้น้อยลง



   ทีนี้มาเจาะลึกกันทีละข้อเลยนะครับ ว่าเบื้องหน้าเบื้องหลังหน้าที่ของมันเนี่ยมันเริ่มตรงไหน อย่างไร ทำไม เพราะอะไร

มาที่ตัวไอเสียก่อน ไอเสียนี่ก็คือสิ่งที่เหลือจากการเผาไหม้ของน้ำมันที่ผสมกับอากาศ(บางคันอาจจะมีไนโตรเจนปนมาบ้าง) สิ่งที่หลงเหลือจะประกอบไปด้วยสารหลายอย่าง เช่นคาร์บอนมอนนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ฟอสฟอรัส และพวกโลหะหนักต่างๆเช่น ตะกั่ว และ โมลิบดีนัม ทั้งหมดนี้จะรวมออกมาในรูปของกาซที่พุ่งออกมาภายใต้แรงดันของกระบอกสูบ ผ่านต่อมายังท่อรวมไอเสียหรือที่เรียกว่า Exhaust Manifold หรือบางคันก็จะเป็น Header ก็สุดแท้แต่ เรื่อง Header เอาไว้ก่อนละกันนะครับ เดี๋ยวค่อยว่ากันทีหลัง เอาเรื่องท่อรวมไอเสียแบบพื้นๆธรรมดาๆก่อน

ท่อรวมไอเสียส่วนใหญ่จะทำมาจากเหล็กหล่อเป็นดุ้นๆมากกว่าจะรูปร่างเป็นท่อ ทำหน้าที่เป็นต่อออกมาโดยตรงจากกระบอกสูบแล้วมารวมกัน ถ้าเครื่องสี่สูบก็จะมีสี่ท่อ จะรวมมาเป็นสองท่อก่อน หรือจะรวมทีเดียวเป็นหนึ่งท่อเลยก็แล้วศรัทธาของค่ายไหน แต่ไอ้แบบสี่ท่อออกมาจนถึงท้ายรถยังไม่เคยเห็น ดุ้นรวมไอเสียแบบธรรมดานี้หน้าตาก็บอกแล้วค่อนข้างปล่อยให้ไอเสียไหลไม่ค่อยคล่อง เครื่องยนต์ก็เลยต้องใช้ความพยายามหนักหน่อยที่จะผลักให้ไอเสียมันผ่านดุ้นนี้ออกมา ก็เลยเสียกำลังไปบ้าง


ตอนที่ไอเสียมันหลุดออกมาจากกระบอกสูบ ถ้าใครเคยได้ยินรถที่ติดเครื่องเปล่าๆไม่มีท่อรวมไอเสียคงจะรู้ว่ามันดังมาก ย้ำว่าดังมากๆ ดังราวๆกันเสียงปืนเลยทีเดียว ไอเสียมันจะออกมาด้วยแรงดันที่สูงมากที่เกิดจากแรงระเบิดส่วนนึง และจากการขับไล่ไสส่งจากลูกสูบส่วนนึง และอีกส่วนนึงผมยังไม่บอกตอนนี้ละกันอ่านไปเรื่อยๆเดี๋ยวหลุดออกมาเอง



   ทีนี้แถมาเรื่อง Header อีกหน่อย ในเมื่อไอเสียมันลอดไปตามรู Header เหมือนกันแล้วเมื่อกี้พูดเหมือนกับว่า ไอเสียมันจะลอดไปดีกว่าแบบธรรมดา มันเป็นยังไงกันแน่ คือแบบนี้ครับ มันดีกว่าในข้อแรกคือ Header มันคือท่อ และมันทำจากท่อ มันจึงดูเหมือนท่อมากกว่า จะดัดจะโค้งจะทำให้ยาวให้สั้นได้ดีกว่า ไอเสียมันก็เลยแยกกันไหลได้ดีกว่าแบบธรรมดาที่เป็นดุ้นที่ไอเสียมันจะออกมาโครมมากองรวมกัน

ตรงนี้ก็คงจะมีคำถามอยู่ในใจแล้วล่ะว่า ถ้ามันบั่นทอนกำลังขนาดนั้น แล้วบริษัทรถยนต์เกือบทั้งหมดในโลกนี้ทำไมไม่ใช้ Header ใส่แบบธรรมดาๆเข้าไปหาพระแสงอันใดล่ะ คำตอบก็คือมันถูกดีครับ ลดต้นทุนไปได้เยอะ แถมติดตั้ง ถอดใส่ได้ง่ายๆอีก แล้วอีกอย่างหนึ่งก็คือรถที่ผลิตออกมา มันไม่จำเป็นต้องแรงเป็นรถแข่งทุกรุ่นหรอกครับ เอาไว้ขับไปจ่ายตลาดเสียก็เยอะ

ขออธิบายง่ายๆแบบนี้ละกันครับ ตอนนี้ให้ไอเสียมันไหลต่อนะครับ



   ทีนี้มันจะไหลผ่านท่อไปอีกหน่อย ก่อนที่จะเข้าสู่ Catalytic Converter หรือเรียกกันสั้นๆว่า CAT หรือ KAT ก็สุดแท้แต่ แต่อ่านออกเสียงแบบไทยๆว่า “แคท” เจ้า Catalytic Converter นอกจากจะช่วยกรองสารพิษ(บางส่วน)ที่เป็นอันตรายต่อปอดของคุณเองและผู้อื่นแล้ว ยังช่วยลดการก้องของเสียงที่จะออกมาที่ปลายท่อได้ มีคำร่ำลือปากต่อปากว่าถ้าเอา Catalytic Converter ออกแล้วรถจะแรงขึ้น อันนี้จริงและพิสูจน์ได้ทางคณิตศาสตร์ แต่สองแรงม้าห้าแรงม้าที่มันเพิ่มขึ้นมา ไม่ได้ถึงกับทำให้คุณรู้สึกได้ที่ปลายเท้าของคุณหรอกครับ บางทีแค่เอาของที่คุณเก็บไว้เต็มท้ายรถในรถออกเสียบ้าง เปลี่ยนน้ำมันเครื่อง/กรองอากาศ/หัวเทียนให้ตรงเวลา หรือแม้แต่แล้วกินข้าวเย็นให้มันน้อยลงมาหน่อย มันจะทำให้รถคุณวิ่งดีขึ้นโดยไม่ต้องไปยุ่งยากตัดต่ออะไรเสียด้วยซ้ำไป ในบางประเทศถ้าคุณไปถอดมันออก เค้าถือว่าเป็นการกระทำผิดกฎหมายที่มีโทษปรับหลายหมื่นไทยบาททีเดียว เก็บมันเอาไว้อย่างนั้นใต้ท้องรถเถอะครับ เชื่อผมเถอะ

พอมันออกมาจาก Catalytic Converter แล้วมันก็จะวิ่งไปอีกหน่อยก่อนเข้า Resonator และ Muffler สองตัวนี้เรียกแบบไทยๆรวมกันว่า “หม้อพัก” แต่จริงๆแล้ว มันเป็นคนละชนิดกันนะครับ และทำงานไม่เหมือนกัน ไอ้เจ้า Resonator และ Muffler นี้อาจจะมีตัวเดียวหรือหลายตัวก็สุดแล้วแต่ การออกแบบของรถนั้นๆเค้า อ่านต่อไปอีกหน่อยนะครับ เดียวรู้เองว่ามันต่างกันยังไง


   ในบางโฆษณาต่างๆที่เคยเห็นกันบ่อยๆว่า หม้อพัก สูตรเพิ่มแรงม้าอะไรเทือกนั้น อันนี้ไม่จริงครับถามนักแข่งรถ/ช่างทำเครื่องรถแข่งได้เลย เค้าจะบอกว่า หม้อพักที่ดีที่สุดก็คือ “ไม่มีหม้อพัก” ครับ แต่ในโลกแห่งความเป็นจริงบนท้องถนนหลวงมันต้องมีหม้อพักเพื่อไม่ให้คุณจ่าที่ยืนรอที่หัวมุมถนนสนใจรถคุณมากนัก อีกทั้งเป็นการช่วยลดภาระของเพื่อนบ้านร่วมซอยของคุณที่ไม่ต้องมาเหน็ดเหนื่อยตื่นมาสรรเสริญเยินยอรถคุณตามหลังทุกๆวัน แต่ที่บอกว่ามันเพิ่มแรงม้านั่นมันน่าจะหมายถึงว่ามันเอาแรงม้าที่มันเสียไปจากที่ใดที่หนึ่ง กลับคืนมาให้รถคุณแบบที่มันควรจะเป็นเท่านั้นเอง

ก่อนจะปล่อยให้ไอเสียมันออกไปที่ปลายท่อ มาลองดูกันก่อนว่าเจ้า หม้อพัก เนี่ยมันหลักการทำงานอะไรบ้าง มันมีอยู่สามหลักครับคือ แบบดูดซับเสียง(Absorption), แบบจำกัดเสียง (Restriction), และแบบสะท้อนเสียง (Reflection) แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าหม้อพักทุกหม้อจะมีคุณสมบัติทั้งหมดที่ว่ามานี้ บางยี่ห้ออาจมีอย่างเดียว สองอย่าง หรือทั้งหมด แล้วแต่คุณภาพและราคา



   เริ่มที่แบบดูดซับเสียง(Absorption) ก่อนละกัน แบบนี้เป็นแบบที่ ข้างในจะบุด้วยใยแก้ว หรือใยโลหะ ไอเสียจะวิ่งผ่านท่อข้างในที่เจาะเป็นรูพรุน (perforated tube) ที่หุ้มใยพวกนี้ไว้ ทำให้เสียงลดลง แบบดีขั้นมาอีกหน่อย ภายในมันจะถูกกั้นเป็นห้องๆจากห้องใหญ่ไปห้องเล็ก เมื่อไอเสียวิ่งผ่านห้องพวกนี้ มันจะค่อยๆช้าลงเสียงมันจะลดลงด้วย ข้อเสียของแบบนี้คือไม่ค่อยลดเสียงเท่าไหร่ แต่ข้อดีคือไอเสียผ่านได้คล่อง

แบบจำกัดเสียง (Restriction) แบบนี้เป็นแบบมาตรฐานที่เห็นได้ในหม้อพักติดรถและตามร้านท่อไอเสียทั่วๆไป ข้อดีมองไม่เห็นข้อเสียก็ไม่ค่อยชัด เหมือนเดินไปในร้านอาหารบอกว่าอยากกิน Coke แต่เด็กหยิบ Pepsi มาให้หน้าตาเฉย คนก็กินได้หน้าตาเฉย เอาเป็นว่าถ้าอยากกินน้ำซ่าๆสีดำๆ ให้พูดว่า Coke มันจะเป็นยี่ห้ออื่นอะไรก็ไม่ได้เป็นสาระสำคัญที่จะมาไม่จ่ายตังกัน เอาเป็นว่าข้ามไปเลยละกันนะครับ

แบบสะท้อนเสียง (Reflection) แบบนี้เด็ดมาก ต้องคำนวณออกแบบกันให้ดีเลยละครับ ไม่งั้นไม่ work แน่นอน ภายในจะออกแบบให้คลื่นเสียงสะท้อนหักล้างกันภายใน ลองนึกถึงสมการคณิตศาสตร์ที่เรียนตอนเด็กๆ เมื่อโยกตัวแปรทุกอย่างมาทางซ้ายทางขวาจะเท่ากับศูนย์ แล้วคุณก็จัดการตัดเหล็ก พับเหล็ก ม้วนเหล็กตามค่าตัวแปรนั้นเสีย มันเป็นแบบนั้น นี่คือหลักการของ Resonator ด้วย


   เอาล่ะครับเข้าเรื่องได้แล้ว นี่คือตัวเอกของเรื่อง มาทำความรู้จักสิ่งที่เรียกกันว่า Exhaust Pulse กันดีกว่า ผมอยากใช้คำว่า “ชีพจรของไอเสีย” จัง ฟังดูขลังดี แต่รู้สึกแปลกๆไม่เหมือนว่ากำลังคุยกันเรื่องรถยนต์ เอาเป็นว่าผมเรียกมันว่า Pulse ละกัน เดี๋ยวอ่านจบแล้วรู้ว่ามันคืออะไรช่วยบัญญัติคำสวยๆให้ผมหน่อยเถอะ

Pulse นี่สำคัญ จากที่พูดไว้ตอนแรกแล้วว่า ไอเสียมันออกมาจากเครื่องยนต์ภายใต้แรงดันสูง ทีนี้จดลงไปเพิ่มอีกนิดว่า “มันจะออกมาทีละสูบไม่พร้อมกันและจะออกมาเป็นช่วงๆมีช่วงเว้นวรรคระหว่างสูบ” ไม่ต้องเอาหูไปแนบฟังว่ามันเว้นวรรคนานขนาดไหนนะครับ มันแค่เศษเสี้ยวของวินาทีไม่สังเกตได้ด้วยตาเปล่าและหูเปล่าๆ เมื่อวาล์วไอเสียเปิด ไอเสียจะไหลออกมา เมื่อปิดไอเสียก็ไม่มี พอเปิดอีกทีมันก็ไหลออกมาอีก ไอ้ช่วงเว้นวรรคระหว่างการคายไอเสียแต่ละสูบเนี่ย เค้าเรียกกันว่า “Pulse” ยิ่งเครื่องยนต์สูบมาก Pulse ก็ยิ่งสั้นลง

ทีนี้จินตนาการดูว่า เมื่อไอเสียมันถูกดันออกมาเป็นช่วงๆ มันจะเป็นรูปคลื่นวิ่งตามๆกันไปอยู่ในท่อ
=>ที่ด้านใกล้เครื่องยนต์จะมีแรงดันมากสุดเทียบกับความดันบรรยากาศ
=> ที่ด้านใกล้ปลายท่อสุดจะมีแรงดันน้อยกว่าความดันบรรยากาศ
ความแตกต่างของความดันระหว่างจุดสองจุดจะทำให้เกิดแรงดูดภายในท่อ เจ้าคลื่นไอเสียจะถูกทำให้เคลื่อนตัวไปภายใต้แรงนี้

เพราะฉะนั้น ตอนนี้อยากจะสรุปไปเลยว่าไอเสียก็คือ ไอเสียที่เครื่องยนต์ไม่ต้องการที่ Pattern ของมันถูกจัดเรียงเป็นคลื่นตามลักษณะของ Pulse นั่นเอง และประสิทธิภาพของการไหลของไอเสีย จะเกิดจากการสร้างท่อไอเสียให้เกิดความแตกต่างของความดันระหว่างต้นท่อกับปลายท่อให้มากที่สุด และต้องให้ “สอดคล้อง” กับ Pattern ของ Pulse ด้วย


   เมื่อทุกอย่างลงตัว ท่อไอเสียไม่ได้เป็นแค่ท่อเหล็กที่ให้ไอเสียผ่านไปออกที่ท้ายรถเฉยๆอีกต่อไป แต่มันจะช่วย “ดูด” ไอเสียที่อยู่ในท่อให้ออกไปเร็วขึ้นด้วย และนี่ก็คือหลักการของ Header ด้วยครับ การออกแบบ Header ให้จับคู่กัน ที่มีความความโค้งและความยาวต่างๆกัน จะทำให้เกิดแรง “ดูด” สลับกันไปสลับกันมา ซึ่งกันและกันครับ

ทีนี้มาเรื่องของขนาดครับ ได้ยินกันมามากว่าท่อยิ่งใหญ่ยิ่งดี อันนี้ตอบไว้ก่อนเลยว่าไม่จริง

แต่ถ้าบอกว่าเครื่องยนต์ของคุณมันต้องการท่อขนาด 3 ½ นิ้ว (ไม่ว่าคุณจะไปโมเครื่องยนต์มันมาหรืออย่างไรก็ตามเถอะ) แต่ท่อเดิมของคุณมันเป็น 2 นิ้ว แล้วรถมันวิ่งไม่ออก ไม่แรง คุณต้องไปทำให้มันใหญ่ขึ้นเป็น 3 ½ มันถึงจะแรง อันนี้จริง

แต่ไม่ได้หมายความรถคุณใช้ 2นิ้วอยู่ดีๆแล้วไปเปลี่ยนเป็น 3 ½ นิ้วแล้วมันจะแรง อันนี้ไม่จริง ฟังดูแล้วขัดๆกับความรู้สึกนะครับ เป็นไปได้ไง ใหญ่กว่ามันต้องไหลดีกว่าสิ เขียนผิดหรือเปล่า ยืนยันอีกทีครับว่าไม่ผิด หลักการที่คุณพูดมันอาจจะถูกถ้าเราพูดถึงท่อระบายน้ำทิ้งที่อ่างล้างหน้า แต่นี่เรากำลังพูดถึง แรงดันที่ต้นท่อ แรงดันปลายท่อ และรูปร่างของ Pulse ครับ ลองกลับขึ้นไปอ่านด้านบนเพื่อความเข้าใจอีกทีหนึ่ง

มัน “เกือบ” จะมีสูตรสำเสร็จสำหรับขนาดของท่อบอกไว้เหมือนกันนะครับ ว่ารถคุณควรจะใช้ท่อขนาดไหน ตามนี้ครับ
200 +/- แรงม้า ควรจะ 3 นิ้ว
250-300 แรงม้า ควรจะ 3 ½- 4 นิ้ว
400-500 แรงม้า ควรจะ 4 นิ้ว
500 แรงม้าขึ้นไป อันนี้ตามสะดวกแล้วล่ะครับ

น่าจะครบแล้วนะครับ ต้นท่อ ปลายท่อ ขนาดท่อ อะไรที่มันวิ่งอยู่ในท่อ หวังว่าคงให้ความกระจ่างได้ไม่มากก็น้อยนะครับ

ใครมีความเห็นอื่นๆมา share กันนะครับ


อ้างอิง: หลายแห่งครับ จำไม่ได้



ที่มา : http://www.pantown.com/board.php?id=140 ... ction=view


โปรดใช้วิจารณญานในการอ่านและการชมด้วยตัวท่านเองครับ




ท่อแคท คืออะไร?

แคทาลิติกคอนเวอร์เตอร์ (catalytic converter) หรือเครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยา
ซึ่งคนไทยนิยมเรียกสั้น ๆ ว่า "แคท" นั้น เป็นอุปกรณ์ทำหน้าที่ลดไอเสียที่
เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ของเครื่องยนต์ พบว่าโดยเฉลี่ยแล้วรถยนต์ 1 คัน
ที่วิ่งเป็นระยะทาง 1 ไมล์ (ประมาณ 1.6 กม.) มีการปล่อยสารไฮโดรคาร์บอน
ซึ่งเป็นไอน้ำมันที่เหลือจากการไม่ถูกเผาไหม้ออกมาจำนวน 10.6 กรัม
ปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (carbon monoxide - CO) คิดเป็นน้ำหนัก 84 กรัม
และปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (nitrogenoxide - NOx) ออกมาคิดเป็นน้ำหนัก 4.1 กรัม
ซึ่งเป็นอันตรายต่อชั้นบรรยากาศ ในโลกของเราเป็นอย่างมาก และหากสูดก๊าซ ดังกล่าวเข้าไปโดย
ตรงอาจจะทำให้ วิงเวียน ศีรษะ และอาจถึงขั้นเข้าโรงพยายาบาลได้
........ท่อแคทหรือเจ้า แคทตาไลติก หรือ แคทาลิติก จะอยู่บริเวณ ต่อระหว่างเครื่องยนต์กับท่อไอเสีย
และมีตัวเซนเซอร์ คอยตรวจจับและส่งค่าไปยัง ECU ควบคุบ อัตราเร่ง และ การเผาไหม้ของเครื่องยนต์
ก๊าซดังกล่าวจะทำลายอากาศ และชั้นบรรกาศ ทำให้อากาศเป็นพิษ






ท่อน้องแมวเหมียว นี่มีดีอย่างไร

ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนซึ่งเกิดการเผาไหม้ในสภาวะที่มีออกซิเจนไม่เพียงพอ การกำจัดคาร์บอนมอนอกไซด์ออกจากก๊าซที่ออกมาทางท่อไอเสียรถยนต์นั้นสามารถทำได้โดยการใช้ catalytic converter ซึ่งมี platinum หรือ palladium เป็นตัวเร่งให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน คือให้คาร์บอนมอนอกไซด์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อให้เกิดเป็น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ตามสมการเคมี 2CO + O2 --> 2CO2    ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวจะเคลือบอยู่บน support ที่ทำมาจากเซรามิคและทำการขึ้นรูปเป็นรูปรังผึ้ง โดยจะติดตั้งไว้ในท่อไอเสียรถยนต์ในทิศทางตั้งฉากกับการไหลของไอเสีย เมื่อไอเสียเดินทางผ่าน catalytic converter แล้วก็จะเกิดปฏิกิริยาการกำจัด คาร์บอนมอนอกไซด์ให้กลายเป็นคาร์บอนได้ออกไซด์ครับ


เฮดเด้อออออ.....

เฮดเดอร์ เป็นอุปกรณ์หนึ่งในระบบระบายไอเสียที่ได้รับความสนใจในการเพิ่มกำลังของเครื่องยนต์ แต่จะยุ่งยาก แพง หรือได้กำลังเพิ่มขึ้นมาคุ้มค่าแค่ไหน ? เครื่องยนต์ 4 จังหวะที่ใช้กันในรถยนต์ทั่วไปมีการทำงานต่อเนื่อง ดูด-อัด-ระเบิด-คาย ในการหมุนเพลาข้อเหวี่ยงรอบต่อ 1 วัฏจักรการทำงาน คือ ดูด-ลูกสูบเลื่อนลง วาล์วไอดีเปิดเพื่อรับไอดีเข้ามา, อัด-ลูกสูบเลื่อนขึ้น วาล์วไอดี-ไอเสียปิดสนิท เพื่ออัดเตรียมให้มีการจุดระเบิดในจังหวะต่อไป, ระเบิด-จุดระเบิดด้วยหัวเทียน (สำหรับเครื่องยนต์เบนซิน) หรือจุดระเบิดด้วยการฉีดละอองน้ำมันเข้าผสมกับอากาศที่ถูกอัดแน่นจนร้อนจัด (สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล) แล้วต่อเนื่องถึงจังหวะสุดท้ายที่เกี่ยวข้องกับ -เฮดเดอร์- คือ คาย-ลูกสูบเลื่อนขึ้น วาล์วไอเสียเปิดเพื่อระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์ เและเตรียมรับไอดีในจังหวะดูดต่อไป

การปรับแต่งเครื่องยนต์ให้ได้ผลเต็มที่ ต้องเพิ่มการประจุอากาศและน้ำมันในด้านไอดี ควบคู่กับการระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์ให้เร็วและหมดจดที่สุด ถ้าเพิ่มเฉพาะไอดีแต่ไอเสียระบายออกไม่ทันหรือไม่หมด กำลังของเครื่องยนต์ก็เพิ่มขึ้นไม่เต็มที่ แม้เครื่องยนต์ที่ไม่ได้ปรับแต่งด้านการประจุไอดี แต่ถ้าสามารถเพิ่มการระบายไอเสียให้ดีขึ้นได้ก็จะมีกำลังเพิ่มขึ้นเล็กน้อย

เสมือนเครื่องยนต์เป็นบ้าน ถ้าเพิ่มเฉพาะประสิทธิภาพการนำน้ำสะอาดเข้าบ้าน โดยไม่เพิ่มประสิทธิภาพการนำน้ำเสียออก น้ำเสียอาจค้างอยู่และผสมกับน้ำดี หรือมีแรงต้านการดูดน้ำดีเข้าบ้าน และแม้ไม่ได้เพิ่มประสิทธิภาพการนำน้ำดีเข้าบ้าน แต่ถ้าเร่งให้น้ำเสียออกจากบ้านได้เร็วและหมดจดก็ยังดี

พื้ น ฐ า น ร ะ บ บ ร ะ บ า ย ไ อ เ สี ย
การระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์ใช้การขยายตัวของก๊าซแรงดันสูงและร้อน ที่จะเคลื่อนตัวหาอากาศภายนอกที่เย็นและมีแรงดันต่ำกว่า ร่วมกับการเลื่อนตัวขึ้นของลูกสูบ ผ่านวาล์วไอเสียและพอร์ทไอเสียบนฝาสูบออกนอกเครื่องยนต์

ระบบระบายไอเสียภายนอกเครื่องยนต์ที่ต่ออยู่กับฝาสูบยาวต่อเนื่องไปถึงปลายท่อด้านท้ายนี้เองที่เกี่ยวข้องกับเฮดเดอร์ และได้รับความสนใจในการเพิ่มกำลังเครื่องยนต์เพราะสะดวก ไม่ต้องยุ่งกับชิ้นส่วนอื่นของเครื่องยนต์

ระบบระบายไอเสียนี้แยกเป็น 4 ส่วน คือ
1. ท่อร่วมไอเสีย - EXHAUST MANIFOLD (หรือภาษาสแลงเรียกว่า เขาควาย) ส่วนที่ติดกับฝาสูบของเครื่องยนต์ก่อนรวบเป็นท่อเดี่ยว (หรือคู่ในบางรุ่น) เฉพาะส่วนนี้เองที่ -เฮดเดอร์- เข้ามาแทนที่
2. ต่อจากนั้นเป็นท่อไอเสียเดี่ยว (หรือคู่ในบางรุ่น)
3. เข้าหม้อพักเก็บเสียง โดยอาจมีหม้อพักหลายใบ (ในหลายแบบ)
4. ต่อเนื่องไปยังปลายท่อระบายไอเสียออกสู่ภายนอก โดยเครื่องยนต์หัวฉีดรุ่นใหม่มีอุปกรณ์บำบัดไอเสีย-แคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์ ติดหลังท่อร่วมไอเสียก่อนเข้าหม้อพักใบแรก หรืออาจรวมอยู่กับท่อร่วมไอเสียเลย

รถยนต์ทั่วไปมักเลือกใช้ท่อร่วมไอเสียเป็นเหล็กหล่อและสั้น เพราะผลิตจำนวนมากได้สะดวก ขนาดกะทัดรัด และไม่ยุ่งยากเหมือนเฮดเดอร์ที่ต้องนำท่อเหล็กมาดัดและเชื่อมด้วยกำลังคน โดยยอมให้ไอเสียระบายปั่นป่วนและไม่คล่องนัก ก่อนรวบเข้าสู่ท่อไอเสีย (หรือแคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์) และใช่ท่อไอเสียช่วงต่อเนื่องไปขนาดไม่ใหญ่นัก พร้อมหม้อพักแบบไส้ย้อนที่ชะลอและหมุนไอเสียเพื่อลดเสียงดัง แล้วระบายออกปลายท่อแบบธรรมดา

ก า ร เ พิ่ ม ป ร ะ สิ ท ธิ ภ า พ ร ะ บ บ ร ะ บ า ย ไ อ เ สี ย
ไม่ว่าจะปรับแต่งเครื่องยนต์ด้านการประจุไอดีด้วยหรือไม่ เครื่องยนต์ทั่วไปสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการระบายไอเสียได้ โดยได้ผลมากบ้างน้อยบ้าง ขึ้นอยู่กับระบบไอเสียเดิมว่าอั้นหรือโล่งแค่ไหน และชุดใหม่ดีแค่ไหน

การทำให้การระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์เร็วและหมดจดที่สุดย่อมมีผลดี เพราะถ้าอั้นการไหลออกจะมีแรงดันย้อนกลับ-BACK PRESSURE คอยต้านการเลื่อนขึ้นของลูกสูบ และถ้าระบายไอเสียออกไม่หมด ไอดีที่เข้ามาในจังหวะต่อไปจะผสมกับไอเสีย เมื่อมีการจุดระเบิด การเผาไหม้จะลดความรุนแรงลง กำลังของเครื่องยนต์ก็จะลดลงเพราะไอดีมีออกซิเจนน้อยผู้ผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ไม่สามารถออกแบบและเลือกใช้ระบบท่อไอเสียทั้งชุดให้มีประสิทธิภาพสูงสุดได้ เพราะติดปัญหาเรื่องต้นทุน ความยุ่งยากในการผลิต และเรื่องเสียงที่อาจดังขึ้นบ้าง

เ ฮ ด เ ด อ ร์ ไ ม่ ใ ช่ ม า แ ท น ทั้ ง ร ะ บ บ
เป็นเพียงท่อร่วมไอเสียแบบพิเศษที่ถูกนำมาทดแทนท่อร่วมไอเสียเดิม ที่สั้นจนเกิดความปั่นป่วนและระบายไอเสียไม่โล่งมาก ไม่ใช่มาแทนระบบระบายไอเสียทั้งหมด เพราะยังต้องต่อออกไปยังท่อไอเสีย หม้อพัก และปลายท่อ (หรือแคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์ด้วย)

เฮดเดอร์ผลิตจากท่อเหล็กหรือสเตนเลสดัดขึ้นรูปหลายท่อแล้วเชื่อมรวบเป็นท่อเดี่ยว (หรือคู่) สำหรับต่อเข้าสู่ท่อไอเสีย (หรือแคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์) โดยมีการจัดระเบียบและปล่อยให้ไอเสียในแต่ละกระบอกสูบไหลออกมาเข้าสู่ท่ออิสระไม่เกี่ยวกับกระบอกสูบ เป็นระยะทางยาวกว่าท่อร่วมไอเสียเดิม เช่น เครื่องยนต์ 4 สูบ เดิมออกจากฝาสูบ 4 ท่อ ยาวแค่ 6 นิ้ว ก็ต้องรวบกันเพื่อเตรียมเข้าสู่ท่อไอเสีย แต่เฮดเดอร์มี 4 ท่ออิสระต่อออกจากฝาสูบ ยาวกว่า 12 นิ้วก่อนรวบ และยังมีการจัดลำดับเพื่อไม่ให้มีความปั่นป่วนของการไหลของไอเสีย การระบายไอเสียออกจากเครื่องยนต์ในช่วงต้นจึงคล่อง เร็ว และไม่ปั่นป่วน จากเฮดเดอร์ที่เปลี่ยนแทนท่อร่วมไอเสียเดิม

โดยสรุป จุดเด่นของเฮดเดอร์ คือ มีท่อเดี่ยวของแต่ละกระบอกสูบยาวขึ้น และจัดระเบียบการไหลของไอเสียก่อนรวบตามจังหวะการจุดระเบิดของเครื่องยนต์เพื่อเข้าสู่ท่อไอเสียเดี่ยว ดีกว่าท่อร่วมไอเสียเดิมแบบสั้นๆ ที่ระบายไม่คล่อง และการไหลของไอเสียมีความปั่นป่วนพอสมควร

สู ต ร เ ฮ ด เ ด อ ร์ แ ท้ จ ริ ง
เกี่ยวข้องกับแคมชาฟท์ เพื่อช่วยดูดไอดีด้วย จุดประสงค์ที่แท้จริงของเฮดเดอร์ ไม่ได้มีหน้าที่เพียงช่วยระบายไอเสียเท่านั้น แต่ยังช่วยสร้างแรงดูดไอดีเข้าสู่กระบอกสูบในจังหวะดูดของเครื่องยนต์ ในจังหวะโอเวอร์แล็ป-OVER LAP คือ จังหวะต่อเนื่องระหว่างคาย-ดูด ลูกสูบเลื่อนขึ้นเกือบสุด วาล์วไอเสียเกือบปิด แต่วาล์วไอดีเริ่มเปิดล่วงหน้าเล็กน้อย

ตามหลักการของคลื่นเสียง ACOUSTIC ที่มีการย้อนกลับเมื่อก๊าซแรงดันสูงหรือเสียงวิ่งไปถึงระยะหนึ่ง สลับไป-มาจนกว่าแรงดันจะหมดลง (ไม่สามารถมองเห็นได้) เฮดเดอร์ที่มีความยาวแต่ละท่อเหมาะสม จะช่วยให้ไอเสียไหลออกจากเครื่องยนต์ได้เร็วที่สุด เมื่อถึงจุดหนึ่งก็จะย้อนกลับมายังเครื่องยนต์และย้อนกลับออกไป

การย้อนกลับไป-มาของไอเสียตามหลัก ACOUSTIC ถ้าเฮดเดอร์มีความยาวเหมาะสม การย้อนกลับมาต้องพอดีกับจังหวะโอเวอร์แลป วาล์วไอดีเริ่มเปิด วาล์วไอเสียเกือบปิด เข้ามาช่วยดึงไอดีเข้าสู่กระบอกสูบได้เร็วขึ้น และเมื่อย้อนกลับออกไป วาล์วไอเสียก็ปิดสนิทพอดีและมีแรงดันลดลงแล้ว ไม่สามารถย้อนกลับเข้ามาได้อีก

การควบคุมให้ไอเสียมีการย้อนกลับไป-มาช่วยดูดไอดี ความยาวของท่อเฮดเดอร์ก่อนรวบเข้าท่อเดี่ยวขึ้นอยู่กับจังหวะเวลาการเปิด-ปิดวาล์วไอดี-ไอเสีย ซึ่งควบคุมด้วยลูกเบี้ยวบนเพลาลูกเบี้ยวหรือแคมชาฟท์ดังนั้นถ้าต้องการให้เฮดเดอร์ช่วยดูดไอดี ต้องออกแบบเฮดเดอร์ให้มีความยาวของท่อต่างๆ เหมาะสมกับองศาหรือจังหวะการควบคุมการเปิด-ปิดวาล์วของแคมชาฟท์ เครื่องยนต์บล็อกเดียวกัน มีรายละเอียดเหมือนกันทุกอย่าง หากใช้แคมชาฟท์ต่างกันด้วย ก็ต้องใช้เฮดเดอร์ที่มีความยาวของท่อต่างกัน แต่เนื่องจากมีการคำนวณที่ยุ่งยากมาก รวมทั้งไม่สามารถทราบองศาหรือจังหวะการเปิด-ปิดวาล์วไอดี-ไอเสียโดยละเอียดสำหรับเครื่องยนต์แบบมาตรฐานส่วนใหญ่จึงไม่นำมาตีพิมพ์

เมื่อคำนวณหาความยาวของเฮดเดอร์แล้ว มักมีความยาวมากจนไม่สามารถใส่ลงไปในห้องเครื่องยนต์ทั่วไปได้ นอกจากรถแข่งบางแบบที่มีพื้นที่เหลือเฟือ แคมชาฟท์พันธุ์แรงหรือแคมชาฟท์สำหรับรถแข่งที่มีองศาการเปิด-ปิดวาล์วนานๆ มักคำนวณออกมาเป็นท่อเฮดเดอร์ที่สั้นกว่า ส่วนแคมชาฟท์สำหรับเครื่องยนต์ทั่วไปซึ่งมีการเปิด-ปิดวาล์วช่วงสั้นกว่า เมื่อคำนวณความยาวของเฮดเดอร์ออกมาแล้ว มักยาวเหยียดจนไม่สามารถใส่ลงไปได้

เฮดเดอร์ทั่วไปจึงตัดประโยชน์ด้านการช่วยดูดไอดีออกไป เน้นเพียงประสิทธิภาพการช่วยระบายไอเสียออกไปให้เร็ว โล่ง และหมดจดที่สุด โดยไม่เน้นความยาวของท่อต่างๆ ของเฮดเดอร์เพื่อให้เกิดการย้อนกลับไป-มาตามหลัก ACOUSTIC หากแต่เป็นไปตามความเหมาะสมของพื้นที่ในห้องเครื่องยนต์ เพราะทำเฮดเดอร์ยาวเกินไปก็ใส่ลงไปไม่ได้

สู ต ร ไ ห น ดี
แยกเป็น 2 กรณี คือ ความยาวของเฮดเดอร์ และรูปแบบของเฮดเดอร์ก่อนรวบเป็นท่อเดี่ยว

ความยาวของเฮดเดอร์ ในเมื่อไม่สามารถทำตามความยาวที่แท้จริงและเหมาะสมได้ ขอเพียงมีท่ออิสระของแต่ละกระบอกสูบ ไม่มีการกวนของไอเสียแต่ละกระบอกสูบก่อนรวบเป็นท่อเดี่ยว ยิ่งยาวได้เท่าไรยิ่งดี แต่อย่างไรก็ยังสั้นเกินไปสำหรับการช่วยดูดไอดีอยู่ดี เลือกยาวที่สุดย่อมดีกว่า

รูปแบบ หมายถึง รูปแบบของท่อต่างๆ ของเฮดเดอร์ก่อนรวบเป็นท่อเดี่ยว มีผลต่อการไหลลื่นของไอเสีย เช่น เครื่องยนต์แบบ 4 สูบ เฮดเดอร์มี 2 แบบหลัก คือ 4-1 เป็นท่อเดี่ยว 4 ท่อ ออกจากฝาสูบ ฝาสูบละ 1 ท่อ ยาวตลอดจนรวบเป็นท่อเดี่ยวก่อนเข้าสู่ท่อไอเสียหรือแคตตาไลติก คอนเวอร์เตอร์ และ 4-2-1 เป็นท่อเดี่ยว 4 ท่อ ออกจากฝาสูบ ฝาสูบละ 1 ท่อ แล้วรวบเป็น 2 ท่อคล้ายตัววี ก่อนรวบเข้าเป็นท่อเดี่ยวเข้าสู่ท่อไอเสียในตำแหน่งจุดที่รวบเป็นท่อเดี่ยวยาวใกล้เคียงกัน โดย 2 ท่อของ 2 สูบที่จะรวบเข้าหากันต้องสลับกันจากจังหวะการจุดระเบิด เช่น เครื่องยนต์มีจังหวะการจุดระเบิดเรียงตามสูบ 1-3-4-2 ก็ต้องรวบสูบ 1 กับ 4 เข้าด้วยกัน และ 3 กับ 2 เข้าด้วยกัน แล้วค่อยเป็นตัววี ต่อเนื่องก่อนรวบเข้าท่อเดี่ยว เช่น เฮดเดอร์แบบ 4-2-1 เป็น 4 ท่อออกจากฝาสูบ ยาว 15 นิ้ว ช่วง 2 ท่อยาว 15 นิ้ว รวมเฮดเดอร์ยาว 30 นิ้ว แบบ 4-1 เป็น 4 ท่อออกจากฝาสูบ ยาว 30 นิ้ว รวมเฮดเดอร์ยาว 30 นิ้วเท่ากัน

สำหรับเครื่องยนต์แบบ 4 สูบ เฮดเดอร์แบบ 4-2-1 ให้อัตราเร่งตีนต้น-ปานกลาง ให้ผลดีและยืดหยุ่นกว่าแบบ 4-1 ที่ดีในช่วงตีนปลายหรือรอบสูงเป็นหลัก เครื่องยนต์แบบ 6 สูบเรียง มีรูปแบบเฮดเดอร์ 2 รูปแบบหลัก คือ 6-2-1 และ 6-1 โดยรูปแบบ 6-2-1 ทำได้สะดวกกว่าในเรื่องของความยาวและพื้นที่ ในขณะที่รูปแบบ 6-1 เกะกะกว่า ส่วนผลที่ได้รับ เฮดเดอร์แบบ 6-2-1 ให้อัตราเร่งตีนต้น-ปานกลาง ให้ผลดีและยืดหยุ่นกว่าแบบ 6-1 ที่ดีในช่วงตีนปลายหรือรอบสูงเป็นหลัก

สำหรับเครื่องยนต์แบบ วี 6 สูบ ซึ่งฝาสูบและพอร์ทไอเสียแยกกันอยู่แล้ว ต้องทำเฮดเดอร์แบบ 3-1 ในฝาสูบแต่ละข้าง รวมเป็น 3-1 + 3-1 แล้วรวบเข้าท่อเดี่ยว 1+1 เป็นหลัก

สำหรับเครื่องยนต์ 4 สูบ และ 6 สูบเรียง เลือกเฮดเดอร์แบบ 4-2-1 และ 6-2-1 เป็นหลัก จะให้อัตราเร่งและความยืดหยุ่นในการใช้งานทั่วไปดีลักษณะของเฮดเดอร์ข้างต้นที่ให้ผลแตกต่างกัน เป็นเพียงพื้นฐานส่วนใหญ่ เพราะแบบใดจะให้ผลต้นจัด ปลายแรง ต้องขึ้นอยู่กับส่วนประกอบอื่นด้วย เช่น เครื่องยนต์ที่ใช้แคมชาฟท์องศาสูง ถึงใส่เฮดเดอร์แบบ 4-2-1 ก็อาจจัดจ้านในรอบสูงเหมือนเดิม หรือเฮดเดอร์แบบ 4-2-1 กับแบบ 4-1 ที่ออกแบบสำหรับเครื่องยนต์เดียวกัน แบบแรกอาจให้ผลดีในรอบสูงกว่าแบบ 4-1 ซึ่งแย้งกับหลักการข้างต้นก็ได้ เพราะยังต้องขึ้นอยู่กับความยาวและขนาดของท่อต่างๆ ของเฮดเดอร์อีกด้วย

ร า ย ล ะ เ อี ย ด อ ย่ า ม อ ง ข้ า ม
ในเมื่อเฮดเดอร์ต้องเน้นเฉพาะการเพิ่มประสิทธิภาพการระบายไอเสียเป็นหลัก ความสำคัญจึงไม่ใช่แค่ความยาวหรือขนาดของท่อต่างๆ เท่านั้น แต่ยังมีรายละเอียดอื่นๆ อีกด้วย

ค ว า ม ย า ว
ในเมื่อไม่สามารถทำเฮดเดอร์ให้มีความยาวตามการคำนวณเพื่อให้สามารถช่วยดูดไอดีได้ การทำให้ท่อไอเสียแต่ละท่อที่ออกมาจากฝาสูบแต่ละกระบอกสูบมีการไหลอย่างอิสระที่สุดก่อนรวมกันย่อมมีผลดี

ข น า ด ข อ ง แ ต่ ล ะ ท่ อ
ท่อที่ต่อออกมาจากฝาสูบต้องมีขนาดเท่าพอร์ทไอเสียหรือใหญ่กว่าเล็กน้อย ห้ามเล็กกว่า เพราะไอเสียจะสะดุดหรืออั้นการไหล และหากเป็นเฮดเดอร์แบบ 4-2-1 หรือ 6-2-1 ช่วง 2 ท่อก่อนรวบเข้าท่อเดี่ยว ต้องมีขนาดใหญ่กว่าท่อที่ต่อออกมาจากฝาสูบประมาณ 1-3 หุน (3-9 มิลลิเมตร) เพราะต้องรองรับไอเสีย 2-3 สูบต่อ 1 ท่อ ก่อนรวบเข้าท่อเดี่ยวตามขนาดที่เหมาะสมตามความจุกระบอกสูบ (ซีซี) ของเครื่องยนต์

ก า ร ดั ด ท่ อ
เฮดเดอร์ทุกแบบต้องมีการดัดท่อโลหะเข้ารูปก่อนนำมาเชื่อมกัน การดัดต้องไม่มีรอยคอดหรือย่น ซึ่งเครื่องมือสำหรับดัดท่อโลหะในไทยแบบไม่มีรอยคอดหรือย่นมีไม่มากนัก เพราะมีราคาแพง ถ้าท่อมีรอยคอดเส้นผ่าศูนย์กลางภายในท่อจะมีพื้นที่ลดลง ทำให้การไหลของไอเสียไม่สะดวก และเกิดความปั่นป่วน

ช่างเฮดเดอร์ในไทยบางรายให้ความสนใจกับรอยคอดหรือย่นนี้ แต่ยังขาดเครื่องมือดัดคุณภาพสูง จึงดัดแปลงใช้วิธีปิดท่อด้านหนึ่งแล้วอัดทรายเข้าไป ปิดท่ออีกด้านแล้วนำไปดัด หลังจากนั้นจึงตัดหัว-ท้ายเอาทรายออกก่อนนำท่อไปใช้ ซึ่งให้ผลดีพอสมควร ท่อไม่คอด ไม่ย่น โดยเรียกวิธีดัดแบบนี้เป็นภาษาสแลงว่า -ดัดทราย-

ร อ ย เ ชื่ อ ม
การทำเฮดเดอร์ต้องมีการเชื่อมหลายจุด ต้องหลีกเลี่ยงรอยเชื่อมที่ทำให้มีการสะดุดของการไหลของไอเสียตั้งแต่หน้าแปลนที่เฮดเดอร์ประกบกับฝาสูบของเครื่องยนต์ และท่อต่างๆ ที่มีการเชื่อม ต้องตรวจสอบให้ดี เพราะปัญหานี้เกิดขึ้นมาก แต่มักถูกมองข้าม

ท่ อ ช่ ว ง เ ดี่ ย ว
ต่อเนื่องจากท่อร่วมไอเสียหรือเฮดเดอร์ ก่อนระบายออกทางด้านท้ายรถยนต์ ต้องคั่นด้วยหม้อพักอีก 1-3 ใบที่ติดอยู่กับท่อไอเสียช่วงเดี่ยวหรือคู่ สำหรับเครื่องยนต์ความจุสูงๆ บางรุ่นด้วย

ผู้ผลิตรถยนต์มักเลือกใช้ท่อไอเสียช่วงเดี่ยวขนาดไม่ใหญ่นัก เพราะต้นทุนต่ำและอยากรักษาอัตราการไหลของไอเสีย ท่อเดี่ยวที่ใหญ่มากจะโล่งเกินไปทำให้ไอเสียไหลออกช้า เช่นเดียวกับการเป่าลมออกไปด้วยหลอดกาแฟหรือท่อประปาขนาด 1 นิ้ว อย่างหลังย่อมโล่งเกินไปจึงระบายได้แย่กว่า แต่ถ้าเป่าลมออกทางหลอดยาคูลท์ขนาดจิ๋วย่อมแย่หนักกว่า เพราะระบายไม่ทัน

โดยทั่วไปสามารถเพิ่มขนาดท่อช่วงนี้ได้ประมาณ 1-3 หุน (3-9 มิลลิเมตร) โดยไม่ทำให้โล่งเกินไป ให้ผลดีขึ้นในรอบเครื่องยนต์ปานกลางขึ้นไป แต่ยังคงอัตราการไหลของไอเสียช่วงรอบต่ำได้เป็นปกติ ทั้งนี้ต้องขึ้นอยู่กับการตกแต่งส่วนอื่นของเครื่องยนต์ด้วย ถ้ามีการเพิ่มประสิทธิภาพการประจุไอดีด้วยเทอร์โบ ขยายพอร์ท-วาล์ว ก็ต้องเพิ่มขนาดท่อมากกว่าเครื่องยนต์เดิมๆ เสมือนมีน้ำดีเข้าบ้านมากขึ้น ก็ต้องขยายท่อน้ำทิ้งตามไปด้วย

Warawut

โอย มึน