หลักการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล เครื่องยนต์ดีเซลเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในเช่นเดียวกับเครื่องยนต์แก็สโซลีนแต่ถูกออกแบบให้เชื้อเพลิงที่อยู่ในกระบอกสูบเกิดการลุกไหม้ด้วยความร้อนของอากาศดังนั้นอัตราส่วนการอัดจึงต้องสูงกว่า15ถึง22ต่อ1น้ำมันเชื้อเพลิงจะถูกฉีดด้วยหัวฉีดให้เข้าคลุกเคล้ากับอากาศที่มีอุณหภูมิสูงจนสามารถทำให้เกิดการจุดระเบิดขึ้นเป็นกำลังงานในการขับเคลื่อนรถยนต์ โครงสร้างและชิ้นส่วนต่างๆส่วนใหญ่ยังคงเหมือนกับเครื่องยนต์แก็สโซลีนแต่จำเป็นจะต้องออกแบบให้มีความแข็งแรงเพื่อทนการสึกหรอที่เกิดขึ้นได้อย่างดี หลักการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลในปัจจุบันมีอยู่ 2 แบบคือ เครื่องยนต์ดีเซล 4จังหวะ และเครื่องยนต์ดีเซล 2 จังหวะ หลักการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะ เครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะมีจังหวะการทำงานใน 1 กลวัตรประกอบด้วย จังหวะดุด จังหวะอัด จังหวะระเบิด จังหวะคาย โดยการทำงานครบ 1 กลวัตรการทำงานเพลาข้อเหวี่ยงหมุน 2 รอบและเกิดการลุกไหม้ของเชื้อ 1 ครั้ง ดั้งนั้นการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะมีดังนี้ 1.จังหวะดูด (Intake Stroke) ลูกสูบเคลื่อนที่จากตำแหน่งศูนย์ตายบน(TDC)ลงสู่จุดศูนย์ตายล่าง(BDC)ลิ้นไอดีเริ่มเปิดให้อากาศบริสุทธ์จากภายนอกเข้ามาในกระบอกสูบในขณะที่ลิ้นไอเสียปิดสนิทเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงจนถึงจุดศูนย์ตายล่างลิ้นไอดีจึงปิด เป็นการสิ้นสุดจังหวะดูด 2.จังหวะอัด (Compression Stroke) จังหวะนี้ลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบน ลิ้นไอดีและลิ้นไอเสียปิดสนิทลูกสูบจะอัดอากาศเพื่อเพิ่มแรงดันในห้องเผาไหม้ประมาณ เมนูสำหรับสมาร์ทโฟน เปิดบทความของเว็บบล็อกช่างยนต์ เครื่องยนต์ที่ 1-8 ในแผนกช่างยนต์ เครื่องยนต์ที่ 9-14 ในแผนกช่างยนต์ เครื่องยนต์ที่ 15-20 ในแผนกช่างยนต์ เครื่องยนต์ Toyota, Honda, Isuzu และ Nissan ในศูนย์บริการรถยนต์ เครื่องยนต์ Mitsubishi, Mazda, Ford และ MG ในศูนย์บริการรถยนต์
เครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะ เครื่องยนต์ดีเซล (Diesel Engine) เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายใน (Internal Combustion Engine หรือ ICE) ชนิดหนึ่งถูกพัฒนาโดยรูดอล์ฟ ดีเซล (Rudolf Diesel) ชาวเยอรมันในปี ค.ศ. 1893 เครื่องยนต์ดีเซลมีอัตราส่วนการอัด 16 – 22 : 1 แต่ถ้ามีตัวอัดบรรจุอากาศเทอร์โบ (Turbocharger) อัตราส่วนการอัดจะต่ำกว่า 20 : 1 มีความดันในจังหวะอัด 30 – 55 บาร์ (bar) (30.59 – 56.08 kgf/cm2) ทำให้อุณหภูมิอากาศที่อัดตัวเป็น 700 – 900 o ซ. เมื่อเชื้อเพลิงดีเซลถูกฉีดด้วยความดันสูงเข้าไปในห้องเผาไหม้จะเกิดการจุดระเบิด โดยไม่ต้องใช้ประกายไฟเหมือนกับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน จึงถูกจัดอยู่ในประเภทของเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัดตัว (Compression Ignition Engine) เครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะ มีหลักการทำงานดังต่อไปนี้ รูปที่ 1 จังหวะดูด จังหวะดูด (Intake Stroke) ลิ้นไอดีจะเริ่มเปิดก่อนที่ลูกสูบจะเคลื่อนที่ถึงศูนย์ตายบน (ดังแสดงในรูปที่ 1 ในตำแหน่งที่ 1) เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงจากศูนย์ตายบน (TDC หรือ Top Dead Center) อากาศจะถูกดูดเข้ากระบอกสูบ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่เลยจากศูนย์ตายล่าง (BDC หรือ Bottom Dead Center) อากาศจะยังคงไหลเข้ากระบอกสูบด้วยแรงเฉื่อยจนกว่าลิ้นไอดีจะปิด (ดังแสดงในรูปที่ 1 ในตำแหน่งที่ 2) รูปที่ 2 จังหวะอัด จังหวะอัด (Compression Stroke) เมื่อลิ้นไอดีปิด (ดังแสดงในรูปที่ 2 ในตำแหน่งที่ 2) อันเป็นจุดเริ่มต้นของจังหวะอัดซึ่งลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นไปสู่ศูนย์ตายบน จังหวะนี้อากาศประมาณ 16-22 ส่วนที่ถูกดูดเข้ากระบอกสูบมาในจังหวะดูดจะถูกอัดตัวให้มีปริมาตรเล็กลงเหลือประมาณ 1 ส่วน ดังนั้นอากาศจึงมีความดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้นพร้อมสำหรับการสันดาป หมายเหตุ ช่วงปลายของจังหวะอัดคือก่อนที่ลูกสูบจะเคลื่อนที่ถึงศูนย์ตายบน (ดังแสดงในรูปที่ 2 ในตำแหน่งที่ 3) หัวฉีดจะเริ่มฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงก่อนที่หัวลูกสูบจะเคลื่อนถึงศูนย์ตายบนกี่องศานั้นขึ้นอยู่กับสภาวะต่างๆ เช่นความเร็วรอบ, อุณหภูมิ และภาระ (Load) ของเครื่องยนต์ เป็นต้น ซึ่งเครื่องยนต์ดีเซลบางรุ่นบางสภาวะอาจเริ่มฉีดน้ำมันที่ศูนย์ตายบน หรือหลังศูนย์ตายบนเล็กน้อย) รูปที่ 3 จังหวะกำลัง จังหวะกำลัง (Power Stroke) (ซึ่งเริ่มนับจากหัวลูกสูบอยู่ที่ศูนย์ตายบน) หรือบางครั้งเรียกว่า จังหวะระเบิด (Expansion Stroke) (ซึ่งเริ่มนับจากหัวหัวฉีด ฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง) กำลังจากการระเบิดหรือการสันดาป (Combustion) ภายในห้องเผาไหม้จะผลักดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ลงมาเป็นกำลังงานขับเคลื่อนของเครื่องยนต์ ในจังหวะนี้จะไปสิ้นสุดจนกว่าลิ้นไอเสียจะเปิด (ดังแสดงในรูปที่ 3 ในตำแหน่งที่ 5) หมายเหตุ ในความเป็นจริงแล้วการจุดระเบิดถูกเริ่มต้นก่อนที่หัวลูกสูบจะถึงศูนย์ตายบนแล้วมาระเบิดรุนแรงที่สุดในช่วงที่หัวลูกสูบเคลื่อนที่เลยจากศูนย์ตายบนมาแล้วเล็กน้อย รูปที่ 4 จังหวะคาย จังหวะคาย (Exhaust Stroke) จังหวะนี้เริ่มต้นจากลิ้นไอเสียจะเริ่มเปิดก่อนที่ลูกสูบจะเคลื่อนที่ถึงศูนย์ตายล่าง (ดังแสดงในรูปที่ 4 ในตำแหน่งที่ 5) แก๊สไอเสียซึ่งยังมีความดันจากการขยายตัวอยู่จะระบายออกทางลิ้นไอเสีย เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่เลยจากศูนย์ตายล่าง (BDC) จะผลักดันให้ไอเสียไหลออกไปจากกระบอกสูบ หมายเหตุ ขณะที่หัวลูกสูบเคลื่อนที่ถึงศูนย์ตายบนนั้น ลิ้นไอเสียยังไม่ปิดสนิทแต่จะเปิดเล็กน้อยแล้วไปปิดเมื่อเลยจากศูนย์ตายบนไปเล็กน้อย (ดังแสดงในรูปที่ 4 ในตำแหน่งที่ 6) ซึ่งในช่วงนี้ไอเสียจะสามารถไหลออกจากกระบอกสูบด้วยแรงเฉื่อย และขณะเดียวกันนี้จะเกิดแรงดูดอากาศให้เริ่มเข้ากระบอกสูบ ช่วงที่ลิ้นไอเสียเริ่มปิด และไอดีเริ่มเปิดนี้เรียกว่าซ้อนเหลื่อม (Overlap) หมายเหตุ ลำดับการจุดระเบิดที่นิยมใช้ ดังแสดงในตาราง จำนวนกระบอกสูบ ลำดับการจุดระเบิด (Firing Order) 4 สูบแถวเรียง 1, 3, 4, 2 5 สูบแถวเรียง 1, 2, 4, 5, 3 6 สูบแถวเรียง 1, 5, 3, 6, 2, 4 6 สูบวางรูปตัว V 1, 2, 3, 4, 5, 6 คลิปที่ 1 การทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะ (ขอขอบคุณที่มาของคลิปก่อนแก้ไขรูปภาพเคลื่อนไหวในจังหวะการฉีดใหม่จาก http://takemebeyondthehorizon.wordpress.com/2009/04/04/the-diesel-engine/) |