การจุดระเบิดตัวเองในเครื่องยนต์ดีเซลคืออะไร

ในเครื่องยนต์ดีเซลไม่ได้ทำงานโดยอาศัยการจุดระเบิดของหัวเทียน แต่ทำงานโดยอาศัยการจุดระเบิดตัวเอง (self-ignition) ซึ่งเป็นปรากฎการณ์ธรรมชาติเหมือนกับที่น้ำมันติดไฟเมื่ออุณหภมิของมันเพิ่มขึ้นโดยที่ไม่ได้จุดไฟ ดังนั้นถ้าเราเทน้ำมันดีเซลลงไปบนภาชนะที่เป็นแผ่นเหล็กที่ร้อนมันก็เกิดการติดไฟและเผาไหม้ขึ้น อุณหภูมิที่ทำให้น้ำมันดีเซลติดไฟได้เรียกว่า ignition point ในเครื่องยนต์ดีเซลทำการจุดระเบิดโดยใช้การอัดอากาศในกระบอกสูบให้มีอุณหภูมิสูงกว่า ignition point นี้ ดังนั้นน้ำมันดีเซลจึงเกิด self-ignition ขึ้นและเกิดการเผาไหม้และจุดระเบิดขึ้น

การปรับตั้งระยะห่างของวาล์ว หรือลิ้นของเครื่องยนต์ (valve clearance adjustment)

ระยะวาล์ว (valve clearance) คือ ระยะช่องว่างระหว่างกระเดื่องวาล์ว (rocker arm) กับก้านวาล์ว (valve stem) ในขณะที่วาล์วปิดด้วยแรงดันจากปริงวาล์ว  ถ้าระยะนี้ห่างมากเกินไปเครื่องยนต์ก็จะมีเสียงดังรบกวน ถ้าระยะนี้น้อยเกินไปส่วนผสมจะอัดตัวไม่แน่นพอ ทำให้เครื่องยนต์อ่อนกำลัง ฉะนั้นระยะช่องว่างนี้จะต้องตั้งให้ถูกต้องตามกำหนดของเครื่องยนต์ โดยใช้แผ่นเกจวัด หรือที่เรียกว่าฟิลเลอร์เกจ

วิธีตั้งวาล์ว

1. มีวิธีตั้งได้สองวิธี ตั้งเมื่อเครื่องยนต์เย็น คือตอนที่เครื่องยนต์ไม่ทำงาน และตั้งเมื่อเครื่องยนต์ร้อน วิธีใดที่จะทำตามนั้นมีบอกไว้ในคู่มือของเครื่องยนต์

2. ถอดฝาครอบกระเดื่องวาล์ว

3. วัดระยะช่องว่างในขณะที่วาล์วของแต่ละสูบกำลังปิดเต็มที่อยู่ เพื่อที่จะให้วาล์วปิดจะต้องหมุนเครื่องโดยใช้ประแจ

4. เมื่อวาล์วปิดสนิทดีแล้ว(ตัวกระเดื่องจะโยกขึ้นลงได้ง่ายโดยใช้มือขยับ) สอดแผ่นเกจวัดที่มีความหนาตามกำหนดของระยะห่างวาล์วเข้าไปวัดระยะห่างก้านวาล์วกับปลายกระเดื่องกดวาล์ว และใช้ไขควงหมุนเกลียวสำหรับตั้งระยะ(ดังรูป) เมื่อตั้งระยะได้ถูกต้องแล้วจะรู้สึกฝืดเล็กน้อยในขณะดึงแผ่นเกจวัดออกจากระยะช่องว่าง เสร็จแล้วให้ยึดตัวกระเดื่องให้อยู่ในที่ที่ต้องการ โดยใช้ประแจขันน๊อตล็อคให้แน่น(ดูรูป)

5. เมื่อตั้งระยะวาล์วทุกตัวเสร็จแล้วสอดแผ่นเกจวัดระยะดูอีกครั้ง เพื่อให้แน่ใจว่าตั้งระยะถูกต้อง แล้วจึงใส่ฝาครอบกระเดื่องวาล์วเป็นอันเสร็จเรื่องการตั้งระยะห่างวาล์ว

6. ถ้าคู่มือเครื่องยนต์บอกว่าให้ตั้งระยะวาล์วเมื่อเครื่องยนต์ร้อนจงเดินเครื่องยนต์ถึงอุณหภูมิการทำงานเพื่อให้เครื่องยนต์ร้อนเสียก่อน แล้วจึงหยุดเครื่องยนต์และตั้งวาล์วตามวิธีเช่นเดียวกันกับที่กล่าวข้างต้น

วาล์วไอดี-ไอเสียเครื่องยนต์ (intake and exhaust valve)

วาล์วไอดี-ไอเสีย มีลักษณะเป็นโลหะ ยาวพอประมาณ ก้านวาล์วกลมทรงกระบอก สวมสอดอยู่ภายในรู ปลอกนำวาล์ว (ปลอกนำวาล์ว หรือ guide valve จะมีรูจากด้านบนฝาสูบ ไปจนถึงด้านบนของห้องเผาไหม้) ปลายด้านหนึ่งของวาล์ว จะยึดติดกับกระเดื่องวาล์ว (Rocker arm) หรือถ้าเป็นระบบ Over Head Cam ส่วนใหญ่จะไม่มีกระเดื่องวาล์ว ซึ่งวาล์วจะถูกควบคุมการเปิด-ปิด จากเพลาลูกเบี้ยว (Camshaft) โดยตรง

Continue reading →

อัตราส่วนกำลังอัดเครื่องยนต์ (Engine compression ratio)

คือปริมาณไอดีที่ลูกสูบเคลื่อนตัวจากตำแหน่ง BDC ขึ้นไปสู่ตำแหน่ง TDC ในจังหวะอัด (Compression stroke) โดยคำนวณจากปริมาตรอากาศในกระบอกสูบ ณ ขณะที่ลูกสูบอยู่ในตำแหน่ง BDC และหารด้วยปริมาตรอากาศ ในกระบอกสูบ เมื่อลูกสูบอยู่ในตำแหน่ง TDC เช่น ปริมาตรกระบอกสูบ (ต่อ 1 สูบ) คือ 480 cc และปริมาตรอากาศ ในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนตัวขึ้นสู่ตำแหน่ง TDC คือ 52 cc ดังนั้น อัตราส่วน กำลังอัด = 480/52 = 9.23

อัตราส่วนการอัด(Cr) = ปริมาตรทั้งหมดในกระบอกสูบ(Vs+Vc) / ปริมาตรหลังการอัดตัว(Vc)

1. ปริมาตร (Volume)

หมายถึงปริมาณหรือความจุ เราสามารถหาปริมาตรโดยใช้สูตร

ปริมาตร(V) = พื้นที่หน้าตัด(A) * ความสูง(L)          (cm³) หรือ cc

พื้นที่หน้าตัดรูปวงกลม(A) = (¶ * D²)/4                (cm²)

D = ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง

ปริมาตรในกระบอกสูบวัดจากตำแหน่งศูนย์ตายล่างถึงตำแหน่งศูนย์ตายบน ซึ่งหาได้ จากการเอาพื้นที่หน้าตัดของกระบอกสูบ คูณ กับระยะช่วงชัก (L)

Continue reading →

ระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ และเทอร์โบชาร์จเจอร์

ระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ และเทอร์โบชาร์จเจอร์ หรือเรียกสั้นๆว่า “ซุปเปอร์ชาร์จ” และ “เทอร์โบชาร์จ” คือวิธีการหนึ่งที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้แก่เครื่องยนต์ โดยไม่ต้องเพิ่มปริมาตรความจุของกระบอกสูบ (ไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องยนต์) กล่าวคือ ระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ และเทอร์โบชาร์จเจอร์ จะเป็นกลไกที่ช่วยเพิ่มปริมาณอากาศ เข้าไปร่วมในการจุดระเบิดในห้องเผาไหม้ในขณะที่เครื่องยนต์ทำงานอยู่ที่รอบเดินเบา ปริมาณอากาศที่ลูกสูบดูดไปใช้งาน (อากาศจะวิ่งจากภายนอกรถ ผ่านไส้กรอง ผ่านท่อร่วมไอดี และเข้าสู่กระบอกสูบของแต่ละสูบ) โดยผสมกับน้ำมันเชื้อเพลิง เพื่อจุดระเบิดนั้น เป็นไปตามความต้องการของเครื่องยนต์ ที่บริษัทผู้ผลิตเครื่องยนต์ได้กำหนดมา

จากนั้น เมื่อรถเริ่มวิ่งไป เครื่องยนต์เริ่มมีการทำงานมากขึ้น ลูกสูบจึงเริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้น จึงต้องการอากาศเข้ามาในกระบอกสูบไวขึ้น เมื่อมีการเพิ่มความเร็วสูงขึ้นไปอีก เครื่องยนต์ยิ่งต้องทำงานมากขึ้น ลูกสูบก็ยิ่งต้องเคลื่อนที่ขึ้น-ลงเร็วขึ้นไปอีก จึงส่งผลให้ต้องการอากาศไวมากขึ้นไปอีกตามลำดับ การทดสอบอัตราความเร็ว จึงเป็นไปตามมาตรฐาน ของบริษัทผู้ผลิตเครื่องยนต์ยี่ห้อต่างๆจากเหตุการณ์ดังกล่าว อากาศวิ่งเข้าสู่ห้องเผาไหม้ เพราะแรงดูด จากการที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลงสู่ตำแหน่ง ศูนย์ตายล่าง (Bottom dead center) ในกระบอกสูบ เมื่อเครื่องยนต์ ทำงานที่รอบต่ำ ความหนาแน่นของอากาศที่วิ่งเข้ามาสู่ห้องเผาไหม้ จะมีมากกว่าสภาวะที่เครื่องยนต์ทำงานในรอบสูง การติดตั้งระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ หรือ เทอร์โบชาร์จเจอร์ จะช่วยเพิ่มปริมาณความหนาแน่ของอากาศในท่อร่วมไอดีได้ดี ในสภาวะที่เครื่องยนต์ทำงานที่รอบสูง และต้องการอากาศมาก จึงทำให้การจุดระเบิด มีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ จึงส่งผลให้มีกำลังม้า (Horse power) และกำลังบิด (Torque) สูงขึ้น

1. เทอร์โบระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์ (Supercharger) จะใช้อุปกรณ์ปั๊มอัดอากาศโดยได้รับพลังงานมาจากเครื่องยนต์ ผ่านทางสายพานซึ่งคล้องไว้กับพูลเล่ย์เพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งปั๊มอัดอากาศในระบบซุปเปอร์ชาร์จเจอร์นั้น มีหลายรูปแบบ เช่น

แบบลูกสูบเลื่อน

แบบลอน หรือแบบรูต

แบบแวน

แบบโรตารี่

Continue reading →

ระบบบรรจุอากาศ (Air Induction System)

1. ระบบบรรจุอากาศเครืองยนต์เบนซิน(EFI)ประกอบด้วย

• กรองอากาศ (Air Cleaner)
• มาตรวัดอากาศ (Air Flow Meter) มีเฉพาะใน EFI ระบบ L (ระบบ D จะมาตรวัดแรงดันแทน)
• เรือนปีกผีเสื้อ (Throttle Body)
• วาล์วอากาศ (Air Valve)
• ห้องประจุอากาศ (Air Intake Chamber)
• ท่อร่วมอากาศ (Intake Manifold)

ชนิดของมาตรวัดอากาศ

• มาตรวัดอากาศแบบ Flap (ใช้แผ่นวัด)
• มาตรวัดอากาศแบบ Hot Wire (ใช้ขดลวดความร้อนเป็นตัววัด)
• มาตรวัดอากาศแบบ Karman Vortex (เรียนตามลักษณะการหมุนวนของอากาศ)

2. ระบบบรรจุอากาศเครืองยนต์ดดีเซล(จะกล่าวถึงในหัวข้อเทอร์โบชาร์จ)

ในเครื่องยนต์ดีเซลรุ่นใหม่จะมีการติดตั้งเทอร์โบชาร์จ เพื่อเพิ่มปริมาณอากาศ ซึ่งจะเป็นผลให้เครื่องยนต์ได้กำลังงานเพิ่มขึ้น เทอร์โบชาร์จที่ใช้กันโดยทั่วไป มี 2 แบบคือ

• แบบธรรมดา
• แบบแปรผัน ซึ่งแบบแปรผัน(แบบความดันคงที่)จะให้กำลังงานเครื่องยนต์ที่ความเร็วรอบต่ำ ได้ดีกว่าแบบธรรมดา

เกจวัดกำลังอัดในกระบอกสูบ (Car engine compression gauge)

เป็นเครื่องทดสอบกำลังอัดกระบอกสูบเพื่อให้ทราบว่ากระบอกสูบใดบ้างมีกำลังอัดลดลง ใช้บอกสภาพเครื่องยนต์ว่ายังสมบูรณ์ดีอยู่หรือหลวมไปแล้ว โดยการวัดค่าความดัน แล้วนำไป เปรียบเทียบค่า ความดัน ที่ระบุไว้ ในคู่มือ รถรุ่นนั้น ถ้าความดัน ที่วัดได้ ยังใกล้เคียง กับค่าที่กำหนดไว้ ในคู่มือ ก็ถือว่าใช้ได้ และยังใช้ วัดความผิดปกติ ของเครื่องยนต์ ในแต่ละสูบ เช่นร่องแหวน ลูกสูบแตก วาล์วรั่ว วาล์วยัน สาเหตุเหล่านี้ ก็ทำให้ความดัน ที่วัดได้ต่ำกว่า สูบอื่นที่ปกติ

การทดสอบทำได้โดยถอดหัวเทียนของกระบอกสูบนั้นออกแล้วขันเกลียวข้อต่อของเครื่องวัดเข้าไปแทน (อย่าลืมถอดสายหัวเทียนทุกเส้นออกจากหัวเทียน) แล้วทดลองสตาร์ทเครื่องยนต์ดู เครื่องยนต์จะหมุนแต่ไม่ติด แล้วอ่านค่าความดัน(กำลังอัด) บนเครื่องวัด