Original Title: Research on the Implementation of Hydrogen in Small Spark Ignition Engines
Source: doi.org/10.31817/vjas.2025.8.1.04
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការស្រាវជ្រាវលើការអនុវត្តប្រើប្រាស់អ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងម៉ាស៊ីនបញ្ឆេះដោយផ្កាភ្លើងខ្នាតតូច

ចំណងជើងដើម៖ Research on the Implementation of Hydrogen in Small Spark Ignition Engines

អ្នកនិពន្ធ៖ Do Trung Thuc (South China University of Technology / Vietnam National University of Agriculture), Yong Tang (South China University of Technology), Dang Ngoc Danh (Vietnam National University of Agriculture), Bui Viet Duc (Vietnam National University of Agriculture)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2025, Vietnam Journal of Agricultural Sciences

វិស័យសិក្សា៖ Automotive Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការបំពុលបរិស្ថាន និងការថយចុះនៃធនធានឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល បានជំរុញឱ្យមានតម្រូវការស្វែងរកឥន្ធនៈជំនួស ខណៈដែលការប្រើប្រាស់អ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងម៉ាស៊ីនម៉ូតូខ្នាតតូចនៅប្រទេសវៀតណាម នៅតែប្រឈមនឹងបញ្ហាបច្ចេកទេស និងមិនទាន់ត្រូវបានអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយនៅឡើយ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនម៉ូតូ Honda Wave 110cc ដើម្បីធ្វើការពិសោធន៍ ដោយធ្វើការផ្លាស់ប្តូរប្រព័ន្ធបាញ់បញ្ចូលឥន្ធនៈទៅជាប្រព័ន្ធប្រើប្រាស់ឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន ដោយមិនចាំបាច់ផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុងនៃម៉ាស៊ីនដើមឡើយ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Original Gasoline Engine
ម៉ាស៊ីនប្រើប្រាស់សាំងដើម (100% Gasoline)
ផ្តល់កម្លាំងរមួល (Torque) និងថាមពលអតិបរមា (Maximum Power) ខ្ពស់ ដែលស័ក្តិសមសម្រាប់ការបើកបរត្រូវការកម្លាំងខ្លាំង។ បញ្ចេញឧស្ម័នពុលទៅក្នុងបរិស្ថាន និងមានកម្រិតប្រើប្រាស់ឥន្ធនៈជាក់លាក់ដោយម៉ាស់ខ្ពស់ជាងបើធៀបនឹងអ៊ីដ្រូសែន។ សម្រេចបានកម្លាំងរមួលអតិបរមា 8.7Nm ថាមពល 6kW និងកម្រិតប្រើប្រាស់ឥន្ធនៈជាក់លាក់ 360 g/kWh ។
Modified Hydrogen Engine
ម៉ាស៊ីនកែច្នៃប្រើប្រាស់អ៊ីដ្រូសែន (100% Hydrogen)
មិនបញ្ចេញឧស្ម័នពុល (ស្អាត 100%) និងមានកម្រិតស៊ីឥន្ធនៈជាក់លាក់ទាបបំផុត ដែលបង្ហាញពីប្រសិទ្ធភាពសេដ្ឋកិច្ចខ្ពស់ក្នុងការសន្សំសំចៃឥន្ធនៈ។ ថយចុះកម្លាំងរមួលប្រហែល 16% និងថាមពលប្រហែល 30% បើធៀបនឹងសាំង ដោយសារដង់ស៊ីតេថាមពលទាបរបស់អ៊ីដ្រូសែននៅសម្ពាធធម្មតា។ សម្រេចបានកម្លាំងរមួលអតិបរមា 7.3Nm ថាមពល 4.6kW និងកម្រិតប្រើប្រាស់ឥន្ធនៈជាក់លាក់ត្រឹមតែ 110 g/kWh ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះទាមទារការផ្លាស់ប្តូរប្រព័ន្ធបាញ់បញ្ចូលឥន្ធនៈ និងឧបករណ៍វាស់ស្ទង់មួយចំនួន ប៉ុន្តែមិនតម្រូវឱ្យផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធខាងក្នុងម៉ាស៊ីន (Engine Structure) នោះទេ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ជួរមុខ (Test Bench) ដោយប្រើប្រាស់ម៉ាស៊ីនម៉ូតូ Honda Wave 110cc តែមួយប្រភេទប៉ុណ្ណោះ។ ទិន្នន័យនេះមិនបានឆ្លុះបញ្ចាំងពីលក្ខខណ្ឌបើកបរជាក់ស្តែងនៅលើដងផ្លូវ ការកកស្ទះចរាចរណ៍ ឬឥទ្ធិពលនៃអាកាសធាតុក្តៅសើមនៅប្រទេសកម្ពុជានោះទេ ដែលកត្តាទាំងនេះអាចជះឥទ្ធិពលដល់ដំណើរការម៉ាស៊ីន និងហានិភ័យនៃការឆេះត្រឡប់ (Backfire)។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ការស្រាវជ្រាវនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់ការអនុវត្តនៅប្រទេសកម្ពុជា ដោយសារចំនួនម៉ូតូមានការប្រើប្រាស់ច្រើនសន្ធឹកសន្ធាប់ក្នុងសកម្មភាពប្រចាំថ្ងៃរបស់ប្រជាជន។

ជារួម បច្ចេកវិទ្យានេះផ្តល់នូវទិសដៅដ៏ល្អក្នុងការផ្លាស់ប្តូរវិស័យដឹកជញ្ជូនកម្ពុជាទៅរកថាមពលស្អាត ដោយមិនចាំបាច់បោះបង់ចោលម៉ាស៊ីនម៉ូតូដែលមានស្រាប់ឡើយ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាអំពីប្រព័ន្ធបាញ់បញ្ចូលឥន្ធនៈ និង ECU (Study Fuel Injection & ECU): ស្វែងយល់អំពីដំណើរការនៃម៉ាស៊ីន PGM-Fi របស់ម៉ូតូ Honda និងរៀនប្រើប្រាស់កម្មវិធីដើម្បីកែសម្រួលបរិមាណឥន្ធនៈ (Air-Fuel Ratio) តាមរយៈឧបករណ៍ Programmable Standalone ECU
  2. រៀបចំប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងសុវត្ថិភាពអ៊ីដ្រូសែន (Hydrogen Safety Setup): សិក្សាពីហានិភ័យនៃការឆេះត្រឡប់ (Backfire) និងត្រូវធានាថាបានដំឡើងសន្ទះសុវត្ថិភាព (Safety Valve/Flashback Arrestor) នៅចន្លោះធុងផ្ទុក និងក្បាលបាញ់ (Injector) មុននឹងចាប់ផ្តើមការសាកល្បង។
  3. រៀបចំមន្ទីរពិសោធន៍វាស់កម្លាំងម៉ាស៊ីន (Setup Engine Dynamometer Testbed): រៀបចំម៉ាស៊ីនម៉ូតូខ្នាតតូចភ្ជាប់ជាមួយឧបករណ៍វាស់កម្លាំងរមួល (Hydraulic Dynamometer) និងប្រើប្រាស់កម្មវិធី MATLABLabVIEW ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យល្បឿន និងកម្លាំងនៅកម្រិតហ្គែរផ្សេងៗគ្នា (50%, 75%, 100%)។
  4. វិភាគទិន្នន័យ និងធ្វើឱ្យប្រសើរឡើង (Analyze Data & Optimize Injection): ប្រៀបធៀបក្រាហ្វិកកម្លាំងរមួល និងថាមពលរវាងការប្រើសាំងនិងអ៊ីដ្រូសែន រួចកែតម្រូវសម្ពាធបាញ់បញ្ចូល (ឧទាហរណ៍ 2.5 bar) និងពេលវេលាបាញ់ (Injection Timing) ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពកម្លាំងម៉ាស៊ីនឡើងវិញ។
  5. អភិវឌ្ឍជាគំរូពាណិជ្ជកម្មខ្នាតតូច (Develop a Real-World Prototype): សហការជាមួយរោងជាងក្នុងស្រុក ដើម្បីយកប្រព័ន្ធនេះទៅបំពាក់លើម៉ូតូរ៉ឺម៉កកង់បីជាក់ស្តែង (Tuk-Tuk) និងធ្វើការសាកល្បងបើកបរលើដងផ្លូវ ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យពីចម្ងាយផ្លូវដែលរត់បានធៀបនឹងការចំណាយលើអ៊ីដ្រូសែនជាក់ស្តែង។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Spark Ignition Engine (ម៉ាស៊ីនបញ្ឆេះដោយផ្កាភ្លើង) ជាប្រភេទម៉ាស៊ីនចំហេះក្នុង ដែលប្រើប្រាស់ប៊ូស៊ី (Spark plug) ដើម្បីបង្កើតផ្កាភ្លើងអគ្គិសនីសម្រាប់ដុតបញ្ឆេះល្បាយឥន្ធនៈនិងខ្យល់នៅក្នុងបន្ទប់ចំហេះ ជាជាងប្រើសម្ពាធកម្ដៅដូចម៉ាស៊ីនម៉ាស៊ូត។ ដូចជាការគូសឈើគូសបញ្ឆេះចង្ក្រានហ្គាសអញ្ចឹងដែរ គឺវាត្រូវការផ្កាភ្លើងដើម្បីធ្វើឱ្យសាំងឬហ្គាសឆេះបង្កើតជាកម្លាំងរុញ។
Specific fuel consumption (ការប្រើប្រាស់ឥន្ធនៈជាក់លាក់) ជារង្វាស់នៃប្រសិទ្ធភាពសេដ្ឋកិច្ចរបស់ម៉ាស៊ីន ដែលគិតពីបរិមាណម៉ាសឥន្ធនៈ (គិតជាក្រាម) ដែលត្រូវប្រើប្រាស់ដើម្បីបង្កើតថាមពលមួយគីឡូវ៉ាត់ម៉ោង (kWh)។ តួលេខកាន់តែតូច បង្ហាញថាម៉ាស៊ីនកាន់តែសន្សំសំចៃឥន្ធនៈខ្ពស់។ ដូចជាការវាស់ស្ទង់ថាតើយើងត្រូវញ៉ាំបាយប៉ុន្មានចាន ដើម្បីមានកម្លាំងរត់បានចម្ងាយ ១០ គីឡូម៉ែត្រ។
Backfire (ការឆេះត្រឡប់ក្រោយ) ជាបាតុភូតមិនប្រក្រតីមួយនៅក្នុងម៉ាស៊ីន ដែលល្បាយឥន្ធនៈឆេះមុនពេលកំណត់ ឬឆេះត្រឡប់បញ្ច្រាសចូលទៅក្នុងបំពង់ស្រូបខ្យល់ (Intake manifold) ជំនួសឱ្យការឆេះតែក្នុងបន្ទប់ចំហេះ។ វាជួបប្រទះញឹកញាប់ពេលប្រើឥន្ធនៈអ៊ីដ្រូសែនព្រោះវាឆេះលឿននិងងាយឆាបឆេះ។ ប្រៀបដូចជាការផ្លុំភ្លើងដែលឆេះបញ្ច្រាសមកកៀកមាត់អ្នកផ្លុំវិញ ជាជាងឆេះរុញទៅមុខតាមទិសដៅដែលចង់បាន។
Air-fuel ratio (សមាមាត្រខ្យល់និងឥន្ធនៈ) ជាសមាមាត្ររវាងម៉ាសរបស់ខ្យល់ និងម៉ាសរបស់ឥន្ធនៈ ដែលត្រូវបានលាយបញ្ចូលគ្នាដើម្បីត្រៀមដុតនៅក្នុងបន្ទប់ចំហេះ។ សម្រាប់អ៊ីដ្រូសែន សមាមាត្រតាមទ្រឹស្តីគឺខ្ពស់រហូតដល់ 34.4:1 ខណៈសាំងប្រហែល 14.7:1 ។ ដូចជារូបមន្តលាយស៊ីម៉ងត៍និងខ្សាច់អញ្ចឹង បើលាយខុសខ្នាតវានឹងមិនរឹងមាំល្អទេ (ម៉ាស៊ីនដើរមិនស្រួល ឬស៊ីសាំង)។
Torque (កម្លាំងរមួល) ជាកម្លាំងបង្វិលដែលបង្កើតឡើងដោយបន្ទប់ចំហេះម៉ាស៊ីន ដែលជំរុញឱ្យអ័ក្សម៉ាស៊ីនវិល និងធ្វើឱ្យកង់យានយន្តអាចរមៀលទៅមុខបាន។ កម្លាំងរមួលនេះជួយឱ្យយានយន្តមានកម្លាំងស្ទុះ និងអូសទាញទម្ងន់ធ្ងន់ៗបាន។ ដូចជាកម្លាំងដែលយើងប្រើដៃដើម្បីមួលបើកគម្របដបទឹកអញ្ចឹង កម្លាំងមួលកាន់តែខ្លាំង គម្របកាន់តែឆាប់របូត។
ECU - Engine control unit (អង្គភាពគ្រប់គ្រងម៉ាស៊ីន) ជាកុំព្យូទ័រខ្នាតតូចមួយបំពាក់ក្នុងយានយន្ត ដែលទទួលទិន្នន័យពីសេនស័រផ្សេងៗ ដើម្បីគណនានិងបញ្ជាប្រព័ន្ធបាញ់បញ្ចូលឥន្ធនៈ និងកំណត់ពេលវេលាបញ្ឆេះផ្កាភ្លើងឱ្យបានត្រឹមត្រូវបំផុត ដើម្បីឱ្យម៉ាស៊ីនដើរបានរលូននិងមានប្រសិទ្ធភាព។ ប្រៀបដូចជាខួរក្បាលរបស់ម៉ាស៊ីន ដែលទទួលពត៌មានសព្វទិសទី ហើយបញ្ជាទៅកាន់ប្រព័ន្ធផ្សេងៗឱ្យធ្វើការព្រមគ្នា។
Volumetric energy content (មាតិកាថាមពលតាមមាឌ) ជាបរិមាណថាមពលដែលអាចទាញយកបានពីប្រភពឥន្ធនៈណាមួយ ក្នុងមួយឯកតាមាឌ (ឧទាហរណ៍ ក្នុងមួយម៉ែត្រគូប) ក្រោមលក្ខខណ្ឌសម្ពាធនិងសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់។ ឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែនមានមាតិកាថាមពលតាមមាឌទាបណាស់ ដែលជាហេតុធ្វើឱ្យម៉ាស៊ីនថយចុះកម្លាំងពេលប្រើវាជាឥន្ធនៈ។ ប្រៀបដូចជាការវេចខ្ចប់សំឡីធៀបនឹងដុំដែកក្នុងប្រអប់ទំហំប៉ុនគ្នា សំឡីស្រាលនិងមានម៉ាសតិចជាង ទោះបីជាចាក់ឱ្យពេញប្រអប់ក៏ដោយ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖