RailServe.Com

Main Menu

 
icon_home.gif Homepage
icon_community.gif Members Zone
· ข้อมูลส่วนตัว
ใช้งานได้เฉพาะสมาชิก ข่าวสารส่วนตัว
· บริการเว็บเมล์
· กระดานข่าว
ใช้งานได้เฉพาะสมาชิก กระดานฝากข้อความ
· รถไฟไทยแกลลอรี่
ใช้งานได้เฉพาะสมาชิก รายนามสมาชิก
· แบบสำรวจ
ใช้งานได้เฉพาะสมาชิก สมุดเยี่ยม
· เกี่ยวกับสมาชิก
favoritos.gif News & Stories
· เรื่องทั้งหมด
· เนื้อหาสาระ
· เรื่องสำหรับพิมพ์
· ยอดฮิตติดอันดับ
· ค้นหาข่าวสาร
· ค้นหากระทู้เก่า
nuke.gif Contents
· กำหนดเวลาเดินรถ
· ประเภทขบวนรถโดยสาร
· ข้อมูลเส้นทางรถไฟ
· แผนที่เส้นทางรถไฟ
· อัตราค่าโดยสาร
· คำนวณค่าโดยสารรถไฟ
· รูปแบบการให้บริการรถไฟ
· หมายเลขโทรศัพท์ที่สำคัญ
· ทริปท่องเที่ยวโดยรถไฟ
· ระบบติดตามขบวนรถ
som_downloads.gif Services
· Downloads
· GoogleSearch
· Hotels Booking
· FlashGames
· Wallpaper 1
· Wallpaper 2
· Wallpaper 3
· Wallpaper 4
icon_members.gif Information
· เกี่ยวกับเรา
· นโยบายความเป็นส่วนตัว
· แผนผังเว็บไซต์ฯ
ใช้งานได้เฉพาะสมาชิก ส่งข้อแนะนำติชม
· ติดต่อลงโฆษณา
· แนะนำและบอกต่อ
· สถิติทั้งหมด
· สำหรับผู้ดูแลระบบ
 

Sponsors

 

Rotfaithai Gallery in Facebook

 

Visitors

 


มีผู้เข้าเยี่ยมชม
สมาชิก:311239
ทั่วไป:13181795
ทั้งหมด:13493034
คน ตั้งแต่
01-08-2004
 


Rotfaithai.Com :: View topic - ขุดมั่งน้า ก็มาว่าเรื่องของเครื่องยนต์ดีเซลบ้าง
 Forum FAQForum FAQ   SearchSearch   UsergroupsUsergroups   ProfileProfile   Log in to check your private messagesLog in to check your private messages   Log inLog in 

ขุดมั่งน้า ก็มาว่าเรื่องของเครื่องยนต์ดีเซลบ้าง
Goto page 1, 2, 3, 4, 5, 6  Next
 
Reply to topic    Rotfaithai.Com Forum Index -> สาระความรู้วิชาการรถไฟและประวัติศาสตร์รถไฟไทย
View previous topic :: View next topic  
Author Message
Cummins
2nd Class Pass
2nd Class Pass


Joined: 28/03/2006
Posts: 719
Location: มหาวิทยาลัยราชมงคลอิสาน วิทยาเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นครราชสีมา

PostPosted: 07/12/2006 11:58 am    Post subject: ขุดมั่งน้า ก็มาว่าเรื่องของเครื่องยนต์ดีเซลบ้าง Reply with quote

ประกาศลิขสิทธิ์ wrote:
บทความเรื่องเครื่องยนต์ดีเซลดังต่อไปนี้ เฉพาะในส่วนของข้อความทางวิชาการ ซึ่งทำการเรียบเรียงและถ่ายทอดด้วยตัวเจ้าของผลงานเอง ถือเป็นงานเขียนที่มีลิขสิทธิ์ อันเป็นงานอันได้รับความคุ้มครอง ตามกฎหมาย ทรัพย์สินทางปัญญาของไทยโดยชอบด้วยกฎหมาย ซึ่งถือเป็นสิทธิ ของเจ้าของผลงาน และ/หรือ ของเว็บไซต์รถไฟไทยดอทคอมแต่เพียงผู้เดียว ห้ามมิให้ผู้ใด กระทำการอันละเมิดต่อลิขสิทธิ์ดังกล่าว อาทิ นำไปจัดพิมพ์เพื่อจำหน่าย หรือคัดลอกส่วนหนึ่งส่วนใด หรือทั้งหมด ไปเผยแพร่ยังสื่ออื่น หรือเว็บไซต์อื่นๆ โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร ซึ่งผู้ละเมิดต่อลิขสิทธิ์ดังกล่าว จะถูกดำเนินคดีตามกฏหมายที่บัญญัติไว้อย่างถึงที่สุด


เริ่มด้วยหลักการทำงาน และห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ดีเซลครับ
ในเครื่องยนต์ดีเซลนั้นห้องเผาไหม้เป็นส่วนที่ความสำคัญมากเพราะจะเป็นที่ที่จะทำให้น้ำมันกับอากาศผสมกันแล้วเผาไหม้ก็จะได้เป็นพลังงานความร้อนออกมาแต่จะอยู่ในรูปของความดันจากก๊าซร้อนไปผลักดันลูกสูบก้านสูบและเพลาข้อเหวี่ยงก็จะได้พลังงานกลออกมาที่ล้อช่วยแรง เครื่องยนต์ดีเซลนั้นไม่ว่าจะรุ่นเก่ารุ่นใหม่ หมุนเร็วหรือหมุนช้าจะมีหลักการพื้นฐานคือ

1) อัดอากาศให้มีความดันสูง อุณหภูมิก็จะสูงขึ้นด้วย และ
2) เมื่อเราฉีดน้ำมันให้เป็นฝอยละองใส่เข้าไปความร้อนของอากาศที่อัดตัวอยู่ก็จะทำให้น้ำมันที่ฉีดเข้าไปนั้นระเหยเป็นไอแล้วก็จะเกิดการเผาไหม้ขึ้นด้วยตัวเองขบวนการที่ว่านี้ในเครื่องยนต์หมุนเร็วจะใช้เวลาประมาณ 0.005 - 0.08 วินาที แล้วแต่ว่าจะเป็นเครื่องสี่จังหวะหรือสองจังหวะ

ด้วยเหตุผลนี้ถ้าต้องการสมรรถนะสูง มลพิษต่ำ และประหยัดจึง ต้องฉีดน้ำมันให้เป็นฝอยให้ละเอียดที่สุดเท่าที่จะทำได้ และถ้าเป็นเครื่องหมุนช้าหรือเครื่องหมุนรอบปานกลางก็จะใช้เวลามากกว่านี้ เนื่องจากเครื่องยนต์ดีเซลต้องการอัอากาศให้มีกำลังดันสูง เพราะฉะนั้นจะต้องใช้อัตราส่วนการอัดสูง (ตั้งแต่ 15:1 ขึ้นไปจนถึง 23:1) ฉะนั้นเมื่อลูกสูบขึ้นถึงศูนย์ตายบนถ้าไม่มีห้องเผาไหม้แล้วจะเหลือที่ว่าระหว่างหัวลูกสูบกับฝาสูบน้อยมาก ดังนั้นจึงต้องมีห้องเผาไหม้อยู่ในส่วนนี้

สำหรับห้องเผาไหม้แบบดั้งเดิมของเครื่องยนต์ดีเซลที่เกิดมาพร้อม ๆ กับเครื่องยนต์ดีเซลก็คือแบบฉีดตรง หรือเรารู้จักกันในนามว่าไดเร็คอินเจ็คชั่น หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งก็คือ แบบเปิด เพราะในยุคแรกนั้นเครื่องยนต์มีขนาดใหญ่แล้วก็หมุนช้าหัวลูกสูบมีพื้นที่มากอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้มาก ทำให้ไม่ต้องการการหมุนวนของอากาศมากนัก นอกจากนี้ยังมีเวลาในการเผาไหม้เหลือเฟือดังนั้นห้องเผาไหม้จึงเป็นเพียงเป็นเบ้าเหมือนกับท้องกระทะอยู่บนหัวลูกลูบเท่านั้น แล้วเนื่องจากลูกสูบใหญ่มากจึงสามารถฉีดน้ำมันออกไปให้กระจายทั่วห้องเผาไหม้ได้โดยที่น้ำมันทั้งหมดที่ฉีดออกไปฟุ้งกระจายอยู่ในอากาศ และไม่มีโอกาสที่จะไปสัมผัสกับผิวของห้องเผาไหม้ได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์เพราะน้ำมันส่วนนี้จะไม่มีโอกาสที่จะติดไฟ และจะมีขบวนการการเผาไหม้ดังนี้ในจังหวะอัดอากาศจะถูกอัดอยู่ในห้องเผาไหม้ ซึ่งเป็นเบ้าอยู่บนหัวลูกสูบ จากนั้นประมาณ 24-16 องศาก่อนศูนย์ตายบน(สำหรับเครื่องยนต์หมุนเร็วทั่ว ๆ ไป) หรือ 12-0 องศาก่อนศูนย์ตายบน (สำหรับเครื่องดีเซลแบบไฮเทคในปัจจุบัน) น้ำมันก็จะถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยตรง การเผาไหม้ก็จะเริ่มขึ้น จะเห็นว่าการเผาไหม้เกิดขึ้นโดยตรงบนหัวลูกสูบ ห้องเผาไหม้แบบนี้กำลังดันสูงสุดของขบวนการการเผาไหม้จะเกิดขึ้นภายในกระบอกสูบผลที่ตามมากก็คือเครื่องยนต์จะมีดังรบกวนมากกว่า มีอาการสั่นสะเทือนมากกว่า โดยเฉพาะที่รอบเดินเบา แต่มีข้อดีคือได้พลังงานสูง ประหยัดกว่า ติดเครื่องง่าย และไม่ต้องใช้อัตราส่วนการอัดสูงมากนัก แต่มีข้อเสียก็คือ มีเสียงน็อคมากกว่า เพราะกำลังดันสูงสุดขณะเผาไหม้เกิดข้นภายในกระบอกสูบ เครื่องยนต์จะมีความสั่นสะเทือนมากกว่า แล้วชิ้นส่วนต่าง ๆ จะต้องมีความแข็งแรงมากกว่า

แต่พอเครื่องยนต์ดีเซลได้รับการพัฒนาให้มีขนาดเล็กลงและรอบหมุนเร็วขึ้นห้องเผาไหม้แบบไดเร็คอินเจ็คชั่นไม่สามารถตอบสนองได้เพราะติดขัดในเรื่องของการหมุนวนของอากาศในห้องเผาไหม้ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่จะทำให้น้ำมันกับอากาศผสมกันได้อย่างทั่วถึง และปัญหาในเรื่องของการฉีดน้ำมันไปกระทบกับผนังของห้องเผาไหม้ ทำให้การพัฒนาของห้องเผาไหม้แบบนี้ชะงักไปชั่วขณะหนึ่ง ยกเว้นผู้ผลิตบางราย เช่น คัมมินส์ และจีเอ็ม ซึ่งเอาดีมาทางด้านนี้ตลอด
Click on the image for full size
รูปแสดงลักษณะห้องเผาไหม้แบบเปิดในเครื่องยนต์ดีเซลหมุนช้าในยุคแรก ๆ
ดังนั้นรายใดที่เทคโนโลยีไม่ถึงในขณะนั้นก็หันไปพัฒนาห้องเผาไหม้แบบอื่นก็จะเป็นแบบที่มีห้องเผาไหม้ช่วยก็คือแบบ ล่วงหน้า (Pre Combustion Chamber) ก็ที่ใช้อยู่ในเครื่องพิสติก ของรถอัลสตอม ทีนี้พอต้องการรอบหมุนเร็วขึ้นไปอีก เกินกว่า 3500 รอบ/นาที ก็ต้องออกแบบห้องเผาใหม้ช่วยขึ้นมาใหม่ก็คือแบบพาวน หรือที่เรา ๆ รู้จักกันในนามของห้องเผาไหม้แบบ สเวิร์ลนั่นเอง


Last edited by Cummins on 07/12/2006 3:40 pm; edited 1 time in total
Back to top
View user's profile Send private message
Cummins
2nd Class Pass
2nd Class Pass


Joined: 28/03/2006
Posts: 719
Location: มหาวิทยาลัยราชมงคลอิสาน วิทยาเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นครราชสีมา

PostPosted: 07/12/2006 3:36 pm    Post subject: ห้องเผาไหม้ล่วงหน้า Reply with quote

ห้องเผาไหม้แบบล่วงหน้านั้นจะมีห้องเผาไหม้ช่วยอยู่ประกอบอยู่ในฝาสูบอีกทีหนึ่ง ห้องเผาไหม้ชนิดนี้เหมาะกับเครื่องยนต์ดีเซลรอบปานกลาง และเครื่องยนต์ดีเซลหมุนเร็ว ซึ่งห้องเผาไหม้แบบนี้ถูกพัฒนาขึ้นหลังจากที่ได้มีการนำเอาเครื่องยนต์ดีเซลมาใช้เป็นเครื่องต้นกำลังในยานพาหนะ แต่เนื่องจากข้อจำกัดของห้องเผาไหม้แบบเปิดจึงทำให้ผู้ผลิตเครื่องยนต์ส่วนหนึ่งหันมาพัฒนาห้องเผาไหม้ช่วยขึ้น เช่นแคตเตอร์พิลล่า เบนซ์ MWN เป็นต้น โดยห้องเผาไหม้ช่วยจะมีปริมาตร 25-40 เปอร์เซนต์ของห้องเผาไหม้หลัก และมัช่องเชื่อมต่อกับช่องเผาไหม้หลัก ซึ่งจะมีรูทางออกของก๊าซ ตั้งแต่ 2 รูขึ้นไป ส่วนที่หัวลูกสูบนั้นจะเว้าไว้เพื่อเป็นการบังคับทิศทางของก๊าซให้พ่นออากมาผสมกับอากาศในห้องเผาไหม้หลักได้อย่างสมบูรณ์ ส่วนการเริ่มต้นเผาไหม้นั้นจะเกิดขึ้นเมื่อ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นในจังหวะอัดอากาศจะถูกอัดเข้าไปในห้องเผาไหม้ช่วยโดยผ่านทางช่องที่ต่อเชื่อมกัน จนกระทั่งราว ๆ 24-17 องศาก่อนศูนย์ตายบนน้ำมันเชื้อเพลิงก็จะถูกฉีดเข้ามาที่ห้องเผาไหม้ช่วยจากทางด้านบนดูได้จากรูป ในช่วงที่การเผาไหม้ยังไม่เกิดขึ้นนี้อากาศจะยังถูกอัดเข้ามาในห้องเผาไหม้อย่างต่อเนื่องจะทำให้เกิดการผสมคลุกเคล้าระหว่างน้ำมันกับอากาศ จนกระทั่งการเผาไหม้เริ่มขึ้นถึงตอนนี้ความดันในห้องเผาไหม้ช่วยจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเผาไหม้ ในระหว่างนี้ถ้าความดันภายในห้องเผาไหม้ช่วยยังไม่มากพอลูกสูบจะยังคงอัดอากาศเข้ามาทำให้การผสมระหว่างน้ำมันกับอากาศดีขึ้น จนกระทั่งความดันในห้องเผาไหม้ช่วยสูงกว่าความดันในกระบอกสูบถ้าการเผาไหม้เริ่มต้องถูกต้อง ความดันสูงนี้จะเกิดขึ้นหลังจากที่ลูกสูบเคลื่อนที่ผ่านศูนย์ตายบนไปแล้วประมาณ 5 องศาจากนั้นก๊าซที่กำลังเผาไหม้อยู่ภายในห้องเผาไหม้ช่วยซึ่งจะมีทั้งเปลวไฟ ไอน้ำมันที่ยังไม่เผาไหม้ที่ผสมกับอากาศจะถูกพ่นกลับมาเผาไหม้กับอากาศในส่วนที่เหลือบนหัวลูกสูบอีกครั้งหนึ่งจากนั้นก๊าซจะขยายตัวผลักลูกสูบให้เคลื่อนที่ลงทำให้ได้งานเกิดขึ้น
Click on the image for full size
รูปแสดง ห้องเผาไหม้ล่วงหน้าของแคตเตอร์พิลล่าสำหรับเครื่องหมุนรอบปานกลาง
Click on the image for full size
ส่วนรูปนี้เป็นของแคตเตอร์พิลล่าเช่นกันแต่ใช้สำหรับเครื่องยนต์หมุนเร็วที่ยังมีใช้อยู่ในปัจจุบัน
Click on the image for full size
ส่วนรูปนี้เป็นห้องเผาไหม้ล่วงหน้าของเครื่องพลิสติกส์ที่ใช้ในรถจักรอัลสตอมครับ

ทีนี้ก็มาต่อกันอีกหน่อยนึงในเรื่องของข้อดี และข้อเสียของห้องเผาไหม้แบบล่วงหน้ากันครับในส่วนของข้อดีก็คือกำลังดันสูงสุดในขบวนการการเผาไหม้จะอยู่ในห้องเผาไหม้ช่วย ทำให้การเผาไหม้ในกระบอกสูบราบเรียบ และสม่ำเสมอจะมีผลทำให้เครื่องยนต์เดินได้เรียบกว่า มีเสียงโขก (น็อค) น้อยกว่า แล้วยังทำให้เครื่องยนต์มีเสียงดังรบกวนน้อยกว่าอีกด้วย ลดภาระกับชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ทำให้ชิ้นส่วนต่าง ๆ เช่น สลักลูกสูบ แบริ่งก้านสูบ บูชก้านสูบ สึกหรอน้อยกว่า และทำให้มีขนาดเล็กกว่าได้ถ้าขนาดเครื่องยนต์เท่า ๆ กัน ไม่ต้องการฝอยละอองของน้ำมันที่ละเอียดมากนัก ทำให้ไม่ต้องใช้แรงดันในการฉีดน้ำมันสูง ๆ และไม่ต้องใช้หัวฉีดรูเล็ก ๆ ทำให้อุปกรณ์ในระบบเชื้อเพลิงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า และสามารถใช้น้ำมันดีเซลเกรดต่ำได้ ส่วนข้อเสียก็คือ ประสิทธิภาพทางความร้อนต่ำเพราะมีการสูญเสียความร้อนผ่านผนังห้องเผาไหม้มากกว่า จะทำให้ได้งานน้อยกว่าถ้าความจุเท่า ๆ กัน และ/หรือเมื่อทำงานที่ความดันเฉลี่ยในกระบอกสูบเท่า ๆ กัน ผลก็คือจะทำให้กินน้ำมันมากกว่า ผลจากการสูญเสียความร้อนทำให้ต้องมีอุปกรณ์ช่วยอุ่นห้องเผาไหม้ (หัวเผาไฟฟ้า) เพื่ออุ่นห้องเผาไหม้ในเวลาสตาร์ทเครื่องในเวลาเครื่องเย็น และต้องใช้อัตราส่วนการอัดสูง ๆ (19-23 ต่อ 1 ) เพื่อชดเชยความร้อยที่สูญเสียไปทำให้ติดเครื่องง่ายขึ้น แต่ผลที่ตามมาคือด้องการกำลังในการหมุนเครื่องยนต์ขณะสตาร์ทมากขึ้น
Back to top
View user's profile Send private message
Cummins
2nd Class Pass
2nd Class Pass


Joined: 28/03/2006
Posts: 719
Location: มหาวิทยาลัยราชมงคลอิสาน วิทยาเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นครราชสีมา

PostPosted: 08/12/2006 12:12 pm    Post subject: ห้องเผาไหม้แบบพาวน Reply with quote

ทีนี้ก็มาว่าเรื่องของ ห้องเผาไหม้แบบสเวิร์ล ห้องเผาไหม้แบบนี้เป็นแบบที่มีห้องเผาไหม้ช่วยโดยจะมีห้องเผาไหม้ช่วยอยู่ในฝาสูบ ห้องเผาไหม้แบบนี้เกิดขึ้นหลังจากที่เครื่องยนต์ดีเซลได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ และเริ่มมีความจุน้อยกว่า 3000 ซีซี. เส้นผ่าศูนย์กลางลูกสูบน้อยกว่า 4 นิ้ว ความเร็วรอบหมุนสูงสุดเกินกว่า 3,500 รอบ/นาที

ห้องเผาไหม้แบบล่วงหน้า ก็มีข้อจำกัดอยู่ตรงที่ว่าที่ความเร็วรอบสูง ๆ ก๊าซที่เผาไหม้แล้วที่ตกค้างอยู่ในห้องเผาไหม้ช่วยออกมาไม่หมด ทำให้เครื่องยนต์สูญเสียสมรรถนะที่รอบสูง ๆ

ส่วนห้องเผาไหม้แบบไดเร็คอินเจ็คชั่นนั้นไม่ต้องพูดถึง ยังติดขัดในเรื่องของการทำให้อากาศหมุนวนในกระบอกสูบให้ได้เร็วพอทันต่อการเผาไหม้ที่ความเร็วรอบสูง ๆ และหัวฉีดยังไม่สามารถออกแบบให้รูเล็กพอที่จะฉีดน้ำมันให้เป็นฝอยละอองที่ละเอียดมาก ๆ ได้ และที่สำคัญคือเทคโนโลยีของระบบปั๊มแรงดันสูงยังไม่สามารถที่จะฉีดน้ำมันให้มีแรงดันสูง ๆ ผ่านรูเล็ก ๆ เพื่อให้น้ำมันเป็นฝอยละอองที่ละเอียดได้ ดังนั้นห้องเผาไหม้แบบไดเร็คอินเจ็คชั่นในขณะนั้น ( ช่วงประมาณปี 1955 - 1970) จึงจำกัดวงอยู่ในการใช้งานกับเครื่องยนต์ที่ขนาดของลูกสูบโตกว่า 4 นิ้วขึ้นไป และความเร็วรอบหมุนของเครื่องยนต์ไม่เกิน 3,000 รอบ/นาที

ดังนั้น จึงมีการออกแบบห้องเผาไหม้ช่วยแบบพาวน หรือแบบสเวิร์ลมาใช้แทน ลักษณะจะเป็นห้องเผาไหม้ช่วยรูปทรงกลมอยู่ในฝาสูบ ซึ่งจะมีปริมาตร 60 - 90 เปอร์เซนต์ของปริมาตรห้องเผาไหม้ทั้งหมด ส่วนช่องอากาศเข้าจะมีช่องเดียวอยู่ในแนวสัมผัสเส้นรอบวงพอดี ฉะนั้น เมื่ออากาศถูกอัดเข้ามาก็จะหมุนวนไปรอบ ๆ ห้องเผาไหม้ช่วยตามชื่อของมัน ( พาวน ) ส่วนน้ำมันก็จะฉีดเข้าด้านบนในแนวตามทิศทางการหมุนของอากาศ ยิ่งเครื่องยิ่งหมุนเร็วเท่าไรการหมุนวนของอากาศในห้องเผาไหม้ช่วยก็จะหมุนเร็วขึ้นเท่านั้น ทำให้น้ำมันกับอากาศผสมกันได้ดีขึ้นและเผาไหม้ได้ดีขึ้น

ส่วนขบวนการการเผาไหม้ก็จะมีดังนี้ เมื่ออากาศถูกอัดเข้าไปในห้องเผาไหม้ช่วยอากาศก็จะถูกพาให้หมุนวนไปรอบ ๆ ก่อนศูนย์ตายบนประมาณ 8 - 14 องศา น้ำมันก็จะถูกฉีดเข้ามาการหมุนวนของอากาศก็จะทำให้ลองน้ำมันแตกตัวเข้าผสมกับอากาศแล้วการเผาไหม้ก็จะเริ่มขึ้น และเมื่อกำลังดันในห้องเผาไหม้ช่วยสูงกว่า กำลังดันในกระบอกสูบก๊าซที่กำลังเผาไหม้อยู่ ก็จะพ่นออกมาเผาไหม้ต่อ ในกระบอกสูบโดยที่หัวลูกสูบจะทำเป็นเบ้ารูปเลขแปดไว้เพื่อบังคับทิศทางการหมุนวนของก๊าซ

ซึ่งจะมีข้อดีกว่าแบบล่วงหน้า ก็คือ มีช่วงแรงบิดใช้งานกว้างกว่า ที่ความเร็วรอบสูง ๆ สมรรถนะดีกว่า ควันดำน้อยกว่า มีการเผาไหม้ที่ราบเรียบกว่าทำให้เครื่องยนต์เดินเรียบ เสียงเงียบกว่าเมื่อเทียบกับแบบไดเร็คอินเจ็คชั่น กำลังดันสูงสุดในกระบอกสูบต่ำกว่าทำให้ชิ้นส่วนต่าง ๆ ของเครื่องยนต์มีขนาดเล็กกว่าถ้าความจุเท่า ๆ กับแบไดเร็คอินเจ็คชั่น

แต่มีข้อเสีย ก็คือ ถ้าความจุกระบอกสูบเท่า ๆ กันจะกินน้ำมันมากกว่า แบบล่วงหน้า และแบบไดเร็คอินเจ็คชั่นแล้วก็ต้องใช้น้ำมันคุณภาพดีกว่า ต้องการการฉีดน้ำมันที่เป็นฝอยละอองที่ดีกว่าห้องเผาไหม้แบบล่วงหน้า
Click on the image for full size
รูปแสดงลักษณะของห้องเผาไหม้แบบพาวน
_________________
อดีตโชเฟอร์ล้อเหล็ก
Back to top
View user's profile Send private message
Cummins
2nd Class Pass
2nd Class Pass


Joined: 28/03/2006
Posts: 719
Location: มหาวิทยาลัยราชมงคลอิสาน วิทยาเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นครราชสีมา

PostPosted: 12/12/2006 3:06 pm    Post subject: ต่อ ๆ Reply with quote

จากห้องเผาไหม้แบบต่าง ๆ ที่กล่าวมาแล้วนั้นก็มีข้อดีข้อเสียที่ต่างกันไป แต่ห้องเผาไหม้แบบไดเร็คอินเจ็คชั่นนั้น มีข้อดีที่เป็นคุณลักษณะเฉพาะตัว ก็คือ เนื่องจากว่าการเผาไหม้เกิดขึ้นเกิดขึ้นคราวเดียวภายในกระบอกสูบ ดังนั้นจึงได้พลังงานจากการเผาไหม้สูงกว่า และสูญเสียความร้อนจากการเผาไหม้น้อยกว่านั้น คือ ได้ประสิทธิภาพทางความร้อนสูงกว่า แล้วจากการที่มีห้องเผาไหม้เดียวอยู่บนฝาสูบก็ทำให้มีพื้นที่สูญเสียความร้อนของอากาศในจังหวะอัดน้อยกว่าทำให้สามารถสตาร์ทเครื่องง่ายในเวลาเครื่องเย็นโดยไม่ต้องอุ่นห้องเผาไหม้ก่อน (เผาหัว) และไม่ต้องใช้อัตราส่วนการอัดมากนัก (ประมาณ 15-18 ต่อ 1 ) ทำให้ไม่ต้องใช้กำลังหมุนเครื่องยนต์ขณะเริ่มสตาร์ทมากนัก และเครื่องยนต์จะได้กำลังฉุดลากดีที่รอบไม่สูงนัก และประหยัดน้ำมันกว่าถ้าความจุกระบอกสูบเท่า ๆ กัน

ดังนั้นผู้สร้างแต่ละค่ายก็พยายามพัฒนา และแก้ไขออกแบบให้สามารถใช้เครื่องยนต์หมุนเร็วที่มีความเร็วรอบหมุนเกินกว่า 3,500 รอบ/นาที และมีขนาดความโตของลูกสูบน้อยกว่า 4 นิ้วให้ได้

หลังจากที่ฝ่าฟันขีดจำกัดในเรื่องของการฉีดน้ำมันต้องไม่กระทบผนังของห้องเผาไหม้ได้ โดยใช้วิธีฉีดเข้าหาเบ้าบนหัวลูกสูบแล้วให้มันแตกตัวกระเด็นกลับผสมกับอากาศอีกทีนึง ส่วนการหมุนวนของอากาศนั้นก็ใช้วิธีออกแบบให้ช่องทางของอากาศที่ฝาสูบให้เป็นก้นหอยก็สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ และก็มีการใช้หลักการนี้กับเครื่องยนต์ขนาดเล็กอย่างแพร่หลาย
Click on the image for full size

Click on the image for full size
รูปแสดงลักษณะการฉีดน้ำมัน และการหมุนวนของอากาศภายในห้องเผาไหม้
Click on the image for full size
ลักษณะช่องอากาศในฝาสูบที่ออกแบบให้เป็นรูปก้นหอย
จนกระทั่งราว ๆ ปี 1973 - 1974 อีซูซุ ก็ประสบความสำเร็จกับเครื่องยนต์รุ่น 4BB1 ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ 4 สูบ มีความจุกระบอกสูบประมาณ 3,400 ซี.ซี ซึ่งใช้กับรถบรรทุกเล็กขนาด 4 ตันรุ่น KS-21 หรือที่ในวงการผู้ใช้รถเรียกรถรุ่นนี้ว่า อีซูซุ 100 แรง เพราะเครื่องยนต์มีกำลัง 100 แรงม้าที่ 3600 รอบต่อนาที ซึ่งสร้างชื่อเสียงให้กับอีซูซุเป็นอย่างมากในเรื่องของความประหยัด และเครื่องรุ่นนี้ก็มีเพื่อนร่วมรุ่นก็คือ 6BB1 ซึ่งหมือนกันทุกอย่างเพียงแต่เป็นเครื่อง 6 สูบเท่านั้นมีกำลัง 145 แรงม้าที่ 3,200 รอบต่อนาทีซึ่งใช้กับรถบรรทุก 6 ล้อขนาด 6 ตันก็คือรุ่น SBR ก่อนที่จะพัฒนามาเป็นรุ่น 4 BD1 ขนาด 3.6 ลิตร 110 แรงม้าที่ใช้ใน KS-22 และ 6BD1 160 แรงม้าซึ่งใช้ในรถบรรทุกสิบล้อ JCM และ JCZ ตามลำดับ รวมไปถึง ขสมก. รุ่นครีม-น้ำเงิน แล้วรถบัสของทหารด้วยแหละ ซึ่งในปัจจุบันนี้เครื่องยนต์ในรุ่นนี้ก็ยังได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในชื่อเสียงของความประหยัด สมรรถนะดี ทนทาน บำรุงรักษาง่าย ซ่อมง่าย อะไหล่ไม่แพงนักหาง่าย แล้วยังแตกลูกแตกหลานออกมาเป็นรุ่น 6 BF และ 6 BG 1 ตามลำดับมีทั้งรุ่นธรรมดา รุ่นเทอร์โบ แล้วก็ทั้งเทอร์โบอินเตอร์คูลเลอร์

ส่วนยี่ห้ออื่น ๆ ก็มีฮีโน่รุ่น EH-700 168 แรงม้าที่ 3,000 รอบต่อนาที ราวปี 1979 ก่อนที่จะเอารุ่น EL-100 ขนาด 191 แรงม้าที่ 2,900 รอบต่อนาทีเข้ามาแข่งราว ๆ ปี 81-83 แต่ก็อยู่ในตลาดไม่นานนัก ก่อนที่จะแตกรุ่นไปโดยมีเครื่องให้เลือกหลายรุ่นในตระกูลเจ้าอินทรีย์ก็มีตั้งแต่ W06D H07C EM-100 แล้วก็ M10C แล้วก็ฟูโซ่ (มิตซูบิชิ) รุ่น 6D14A1 160 แรงม้าที่ 3,200 รอบต่อนาที ก็ราวปี 1979 หลังจากนั้นก็มี 6D15 และ 6D16 ในรุ่นเฉินหลง ส่วนนิสสันก็มีรุ่น ND-6 ขนาด 160 แรงม้าที่ 2,300 รอบต่อนาที อยู่ในอยู่ในสิบล้อรุ่น CD10 แต่ก็ไม่ได้รับความนิยมมากนัก แล้วก็รุ่น PE-6 ขนาด 230 แรงม้าที่ 2,300 รอบต่อนาทีอยู่ในรุ่น CW-30 ซึ่งก็อยู่ในความนิยมผู้รับเหมาส่วนหนึ่งในเรื่องความอึด กำลังดี ถ้าไม่คำนึงว่ามันกินน้ำมันมากกว่าเขา

และจากผลของวิกฤตราคาน้ำมันทั้งสองครั้งคือประมาณปี 2516 และราว ๆ ปี 2520 - 2522 ทำให้รถกระบะบรรทุก 1 ตันหันมาใช้เครื่องยนต์ดีเซล ซึ่งก็นำโดยอีซูซุในราวปี 2520 ช่วงนี้มีเริ่มมีการแข่งขันกันมากขึ้นในด้านการพัฒนาสมรรถนะของเครื่องยนต์ดีเซล เดี๋ยวมาต่อนะ


ช่วงนี้ (ตั้งแต่ปี 2525 เป็นต้นมา) เทคโนโลยีของเครื่องยนต์ดีเซลหมุนเร็วก้าวหน้าอย่างมากแทบจะเรียกว่าก้าวกระโดดเลยก็ได้ เพราะเทคโนโลยีทางด้านโลหะวิทยาก้าวหน้ามากขึ้นสามารถทำให้ชิ้นส่วนมีขนาดเล็กลง น้ำหนักน้อยลงแต่มีความแข็งแรงมากขึ้น แล้วเทคโนโลยีทางด้านซอฟแวร์ และฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์มีมากขึ้นโดยเฉพาะทางด้านกลศาสตร์ของไหลทำให้สามารถจำลองสภาวะที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ตั้งแต่เริ่มประจุอากาศไปจนถึงเผาไหม้เสร็จทำให้การออกแบบสะดวกขึ้น

ส่วนทางด้านเครื่องจักรที่ใช้ในการผลิตก็สามารถผลิตชิ้นส่วนที่ต้องการความละเอียดได้มากขึ้นโดยเฉพาะนมหนูหัวฉีด และชุดปั๊มแรงดันสูงซึ่งถือว่าเป็นชิ้นส่วนที่ต้องใช้ความปราฌีต ความละเอียดในการสร้างมากที่สุด

และเมื่อทะลุขีดจำกัดตรงนี้ไปได้นั่นคือสามารถสร้างหัวฉีดรูเล็ก ๆ ได้ และสามารถสร้างปั๊มแรงดันสูงให้มีขนาดเล็กลงได้ ถึงตอนนี้ ก็สามารถนำเอาห้องเผาไหม้แบบไดเร็คอินเจ็คชั่นมาใช้กับเครื่องยนต์ที่มีขนาดลูกสูบเล็กกว่า 4 นิ้วได้ ความจุต่ำกว่า 3000 ซีซี และความเร็วรอบเกินกว่า 3,600 รอบต่อนาทีได้สำเร็จในเครื่องยนต์รุ่น 4 JA 1 ของอีซูซุ ซึ่งมีขนาดความจุ 2,500 ซี.ซี กำลัง 80 แรงม้าที่ 4,000 รอบต่อนาที ในปี 1986 ซึ่งถือว่าเป็นเครื่องยนต์ดีเซลหมุนเร็วที่ใช้ห้องเผาไหม้แบบฉีดตรงที่เล็กที่สุดในโลกในตอนนั้น เมื่อความนิยมในเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็กเริ่มมีมากขึ้นอันเนื่องมากจากข้อดีที่ว่า ประหยัดกว่า ประมาณ 1 เท่าตัว และมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า ประมาณ 3 เท่าตัว เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบ็นซินที่ความจุกระบอกสูบเท่ากัน และสภาวะการใช้งานเหมือน ๆ กัน

ทางผู้ผลิตรถยนต์นั่งค่ายยุโรปที่มีเครื่องยนต์ดีเซลของตัวเองอยู่แล้วที่จับตามองตลาดอยู่ เช่น โฟลค์สวาเก็น เมอร์เซเดสเบ็นซ์ เอาดี ซาบ วอลโว แม้กระทั้งบีเอ็มดับเบิลยู ก็เริ่มสนใจโดยเฉพาะเบ็นซ์ ซึ่งเล่นเครื่องดีเซลกับรถนั่งมาก่อน แล้วก็มีรถนั่งที่ใช้เครื่องดีเซลให้เลือกหลายรุ่น โดยเฉพาะเครื่องรุ่น OM-621 ซึ่งเป็นเครื่องดีเซล 4 สูบขนาด 1,900 ซีซี มีกำลัง 56 แรงม้าที่ 3,600 รอบต่อนาทีเพียงแต่ไม่ได้ใช้ห้องเผาไหม้แบบฉีดตรงเท่านั้นซึ่งมีชื่อเสียงมากในรถรุ่น 190D รุ่นราว ๆ ปี 1955-56 ซึ่งในยุคนั้นยังไม่มีการนำเอาเครื่องยนต์ดีเซลเข้ามาใช้ในรถยนต์นั่งมากนัก เพราะติดขัดในเรื่องของน้ำหนัก และเสียงของเครื่องยนต์
Click on the image for full size
ห้องเผาไหม้แบบล่วงหน้าของเครื่องเบนซ์ OM-621
แต่ก็ยังมีอุปสรรคตามมานั่นคือกฎหมายเรื่อง มลภาวะ ซึ่ง ถือเป็นหนามยอกอกของเครื่องดีเซลเลยก็ว่าได้ ปัญหาของเครื่องดีเซลก็คือ ควันดำ เพราะเครื่องยนต์ดีเซลนั้นมีข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัวก็คือ หน้าดื้อ หรือที่ภาษาโคราชเรียกว่าหน้ามึน กล่าวคือ มันจะสามารถทำงานในลักษณะที่เรียกว่าเกินกำลัง (Over load) โดยที่ไม่ดับ เว้นเสียแต่ว่าจะดันไม่ไหวจริงได้แบบต่อเนื่องเป็นเวลานาน ๆ โดยที่ไม่เสียหายในทันทีทันใดแต่อายุการใช้งานจะสั้นลง แต่ไอเสียจะมีควันดำ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งต่างจากเครื่องยนต์เบ็นซินซึ่งถ้ารับภาระมาก ๆ เมื่อรอบเครื่องยนต์ต่ำลงส่วนผสมจะหนามากแล้วในที่สุดก็จะเกิดอาการชิงจุด เครื่องยนต์ก็จะน็อค และดับในที่สุด ถ้าไม่พังไปซะก่อน แล้วยังมีก๊าซพิษตัวอื่น เช่น Nox สารไฮโดรคาร์บอน ดังนั้นเพื่อจะทะลุขีดจำกัดตรงนี้ได้ก็จะต้องควบคุมเครื่องยนต์ด้วยระบบอีเล็คทรอนิคส์
_________________
อดีตโชเฟอร์ล้อเหล็ก
Back to top
View user's profile Send private message
nathapong
1st Class Pass (Air)
1st Class Pass (Air)


Joined: 24/03/2006
Posts: 3515
Location: Ayuthaya - Lamlukka - Navanakhon - Silom

PostPosted: 12/12/2006 8:23 pm    Post subject: Reply with quote

ขออภัย อาจารย์ คัมมินส์
จบเรื่องนี้ ตามด้วยเรื่องพญาแถน ด้วยเน้อ แถมๆ ให้หน่อยหละกัน

ปล.เรื่องโชเฟอร์ล้อเหล็ก ปั่นต้นฉบับต่อด้วย อย่าดองนานหลาย .......
Back to top
View user's profile Send private message Send e-mail
Cummins
2nd Class Pass
2nd Class Pass


Joined: 28/03/2006
Posts: 719
Location: มหาวิทยาลัยราชมงคลอิสาน วิทยาเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นครราชสีมา

PostPosted: 13/12/2006 9:45 am    Post subject: ใจเย็น ๆ ขอรับ Reply with quote

เรื่องนี้ยัง บ่ จบง่าย ๆ ดอกขอรับ ขอบอกอย่างน้อยอีกครึ่งปีแหละ พญาแถนต้องสอบก่อนถึงจะเผยแพร่ได้เจ้าค่ะ แต่ไตเติ้ลก่อนได้ เดี๋ยวไปต่อในกระทู้ของซูเปอร์ชาร์ทแล้วกัน สำหรับเรื่องของพญาแถน
_________________
อดีตโชเฟอร์ล้อเหล็ก
Back to top
View user's profile Send private message
Cummins
2nd Class Pass
2nd Class Pass


Joined: 28/03/2006
Posts: 719
Location: มหาวิทยาลัยราชมงคลอิสาน วิทยาเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นครราชสีมา

PostPosted: 13/12/2006 10:08 am    Post subject: ต่อ Reply with quote

ปัญหาอีกเรื่องของเครื่องยนต์ดีเซลนั่นก็คือ มีเสียงดังรบกวนมากในขณะทำงาน แล้วก็ความสั่นสะเทือนขณะทำงานสูง ถึงแม้ว่าจะมีการใช้เพลาถ่วงสมดุลย์เข้ามาช่วยแต่ก็ยังไม่สามารถแก้อาการสั่นได้ทั้งหมด แถมชุดเพลาถ่วงสมดุลย์ยังกินกำลังเครื่องไปอีกส่วนหนึ่งด้วย

ดังนั้นวิศวกรผู้ออกแบบเครื่องยนต์จึงหันไปหาวิธีอื่น โดยเฉพาะเครื่องยนต์ระบบไดเรคอินเจ็คชั่น (Direct Injection) นั้น จะมีเสียงน็อค (โขก) และการสั่นสะเทือนมากกว่าเครื่องยนต์ที่ใช้ห้องเผาไหม้แบบอื่นในขนาดเท่า ๆ กัน แต่ก็อย่างที่บอกแล้วว่า เครื่องยนต์ระบบไดเร็คอินเจ็คชั่นมีข้อดีเกินกว่าจะมองข้ามไปได้ ดังนั้นปัญหาแค่นี้ถ้าแก้ไม่ได้ก็เลิกทำเครื่องขายไปซะเลยดีกว่า

เริ่มจากในราวปี 1960 ยุคที่เครื่องระบบไดเร็คอินเจคชั่นยังมีขนาดลูกสูบโตกว่า 5 นิ้ว และความเร็วรอบหมุนสูงสุดยังไม่เกิน 2,500 รอบต่อนาที ซึ่งเป็นเครื่องดีเซลที่ใช้ในรถบรรทุก รถโดยสารขนาดใหญ่ เครื่องยนต์ต้นกำลังที่ใช้ในเครื่องจักรกลหนัก เครื่องยนต์ของรถดีเซลราง รวบไปถึงเครื่องยนต์ของหัวรถจักรที่ความเร็วรอบหมุนสูงสุดเกิน 1,200 รอบต่อนาทีด้วย

ช่วงนั้น M.A.N โดย ดร.มิเลอร์ ได้ออกแบบห้องเผาไหม้แบบไดเร็คอินเจ็คชั่นใหม่ โดยเรียกชื่อห้องเผาไหม้แบบนี้ว่าแบบ M - type หรือ M - system ซึ่งห้องเผาไหม้แบบนี้จะมีห้องเผาไหม้เป็นเบ้ารูปทรงกลมอยู่บนหัวลูกสูบ ถ้ายังนึกภาพไม่ออกก็ไปเอาลูกเทนนิสมาแล้วปาดด้านใดด้านหนึ่งออกไป 1 ใน 3 ห้องเผาไหม้ก็จะเป็นแบบนั้น

ส่วนหัวฉีดนั้นจะมีสองรู รูหนึ่งใหญ่ ส่วนอีกรูนึงจะมีขนาดเล็กกว่าโดยรูใหญ่นั้นจะมีทิศทางในการฉีดน้ำมันไปในแนวเส้นสัมผัสตามเส้นรอบวงของผนังห้องเผาไหม้ ส่วนรูที่เล็กกว่าจะฉีดออกจากแนวของรูใหญ่ประมาณ 2 - 3 องศา โดยห้องเผาไหม้แบบนี้จะมีขั้นตอนการเผาไหม้โดยเริ่มด้นจาก เมื่ออากาศไหลเข้ากระบอกสูบในจังหวะดูด อากาศก็จะไหลผ่านช่องลิ้นไอดีที่ฝาสูบ ที่ถูกทำให้เป็นรูปก้นหอยไว้ผลก็คืออากศจะหมุนเป็นพายุหมุนเข้าไปในกระบอกสูบ เมื่อลูกสูบขึ้นอัดอากาศอากาศก็จะถูกบีบให้ไหลเข้าไปอยู่ในเบ้าเนื่องจากมันถูกลดพื้นที่หน้าตัดมันจึงหมุนเร็วขึ้น (จากการคำนวนประมาณ 800 กิโลเมตรต่อชั่วโมงที่ความเร็วรอบสูงสุด)
Click on the image for full size
รูปแสดงลักษณะห้องเผาไหม้แบบ M-type ของ M.A.N

หลังจากนั้นประมาณ 21 - 18 องศาก่อนศูนย์ตายบนน้ำมันก็จะถูกฉีดเข้าไปในเบ้าโดยน้ำมันจะออกที่รูใหญ่ประมาณ 85 เปอร์เซนต์ โดยส่วนใหญ่จะฉีดออกไปฉาบเป็นฟีล์มบาง ๆ อยู่ที่ผนังของเบ้า และส่วนที่เหลือเล็กน้อยที่เป็นละอองที่ละเอียดกว่าจะลอยอยู่ในอากาศร่วมกับ อีก 15 เปอร์เซนต์จะฉีดออกที่รูเล็กและเป็นฝอยละเอียดกว่า จะถูกฉีดให้เป็นละอองลอยอยู่ในอากาศร้อน ประมาณ 0.0008 วินาที น้ำมันส่วนนี้จะติดไฟก่อน แล้วเปลวไฟส่วนนี้ก็จะถูกอากาศพัดพาให้หมุนไปรอบ ๆ ห้องเผาไหม้แลบเลียฟีลม์น้ำมันส่วนใหญ่ที่ฉาบอยู่ที่ผนังของเบ้าให้ระเหยและลุกติดไฟอย่างสม่ำเสมอ ทำให้ความดันในจังหวะระเบิดเพิ่มขึ้นไม่เร็วนักเมื่อเทียบกับห้องเผาไหม้แบบฉีดตรงในแบบแรก ทำให้เสียงน็อคเบาลง และเครื่องยนต์มีอาการสั่นสะเทือนน้อยลง
ห้องเผาไหม้แบบนี้ใช้ในเครื่องยนต์หมุนเร็วยี่ห้อ M.A.N. ในช่วงปีประมาณ 1960 เป็นต้นมา และเครื่องยนต์ยี่ห้ออินเตอร์เนชั่นแนลฮาเวสเตอร์ บางรุ่น แล้วก็เครื่องญี่ปุ่นอีก 1 รุ่นคือฮีโน่รุ่น ED - 100 ซึ่งเครื่องรุ่นนี้ผมได้อนุรักษ์ไว้ให้นักศึกษาดู และใช้เป็นเครื่องทดสอบแรงม้าอยู่ที่ที่ทำงานผมด้วย
Click on the image for full size
ลักษณะห้องเผาไหม้แบบ M-Type ของฮีโน่
Click on the image for full size
ลักษณะการหมุนวนของอากาศในห้องเผาไหม้

แต่ของฮีโน่จะใช้หัวฉีดรูเดียว จนกระทั้งถูกกฎหมายบังคับในเรื่องมลภาวะในราวปี 1990 เพราะห้องเผาไหม้แบบนี้มีข้อเสียคือจะปล่อยสารประกอบประเภทไฮโดรคาร์บอนออกมากับค่อนข้างมาก โดยเฉพาะเมื่อเวลาเดินเครื่องขณะที่อุณหภูมิต่ำ หรือใช้เครื่องยนต์ที่ความเร็วรอบต่ำ ๆ ที่ภาระงานน้อย ๆ แล้วหัวลูกสูบไม่ร้อนพอ เพราะการระเหยของน้ำมันต้องอาศัยความร้อนจากหัวลูกสูบด้วย เมื่อถูกบังคับด้วยเรื่องของมลภาวะ

บรรดาผู้ผลิตก็หาทางออกด้วยวิธีอื่น ๆ วิธีที่นิยมใช้กันก่อนที่จะใช้ระบบอีเล็คทรอนิค์ควบคุมคือ ระบบการฉีดน้ำร่อง (Pilot Injection) คือ จะฉีดน้ำมันส่วนน้อยออกมาก่อน แล้วจึงฉีดส่วนใหญ่ตามออกมาโดยน้ำมัน 2 ส่วนนี้จะฉีดห่างกันประมาณ 0.0002-0.0005 วินาที และวิธีที่จะฉีดแบบนี้ได้ที่นิยมใช้มากที่สุด เพราะสร้างไม่ยาก แล้วต้นทุนไม่แพงนักคือใช้หัวฉีดสปริง 2 ชั้น โดยหัวฉีดแบบนี้จะมีแรงดันเปิดสองค่าอย่างเช่นในเครื่องยนต์ยี่ห้ออีซูซุรุ่น 6SD1 - TC หัวฉีดจะมีแรงดันเปิด 185/225 กิโลกรัมต่อตารางเซ็นติเมตร เป็นต้น
Click on the image for full size
ลักษณะของหัวฉีดแบบสปริงสองชั้น กับหัวฉีดแบบสปริงชั้นเดียว(รูปด้านล่าง)
Click on the image for full size

ฉะนั้นเมื่อปั๊มอัดแรงดันถึง 185 หัวฉีดก็จะฉีดน้ำมันออกมาส่วนหนึ่งก่อน จนกระทั่งก้านต่อเข็มหัวฉีดไปยันสปริงตัวที่สองซึ่งมีแรงดันเท่ากับ 225 น้ำมันส่วนที่สองก็จะฉีดออกมา แล้วประกอบกับการใช้หัวฉีดรูเล็กลง แต่ให้จำนวนรูมากขึ้นเพื่อให้ฉีดน้ำมันได้เท่าเดิม ผลที่ได้รับก็คือ เครื่องยนต์เดินเรียบ เสียงเงียบลง และมลภาวะน้อยลงโดยเฉพาะ Nox (ไนโตรเจนไดออกไซด์) เพราะในขณะการเผาไหม้นั้นความดันขณะเผาไหม้ไม่สูงจนเกินไป ส่วนยี่ห้ออื่นนอกเหนือไปจากอีซูซุก็มีฮีโน่รุ่น EP-100 เป็นต้น
_________________
อดีตโชเฟอร์ล้อเหล็ก
Back to top
View user's profile Send private message
Cummins
2nd Class Pass
2nd Class Pass


Joined: 28/03/2006
Posts: 719
Location: มหาวิทยาลัยราชมงคลอิสาน วิทยาเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ นครราชสีมา

PostPosted: 15/12/2006 2:34 pm    Post subject: เครื่องยนต์ดีเซลสี่จังหวะ Reply with quote

คราวนี้ก็คงจะมาพูดในเรื่องของกลวัตรของเครื่องยนต์ดีเซลกันบ้าง เครื่องยนต์ดีเซลนั้นมีกลวัตรการทำงานทั้งแบบสองจังหวะ และสี่จังหวะเช่นเดียวกับเครื่องยนต์เบ็นซิน แต่ต่างกันตรงที่ว่าเครื่องยนต์ดีเซลหมุนเร็วขนาดเล็กที่มีความเร็วรอบหมุนสูงสุดมากกว่า 2,000 รอบต่อนาที และมีกำลังงานเพลาที่ความเร็วรอบสูงสุดน้อยกว่า 5,000 แรงม้า จะไม่นิยมใช้กลวัตรแบบสองจังหวะ เพราะที่ความเร็วรอบสูง ๆ นั้นจะประสบปัญหาในการกวาดล้างไอเสียออกจากกระบอกสูบไม่หมด และประจุไอดีได้ไม่ทันทำให้เสียสมรรถนะที่รอบสูง แล้วอีกประการหนึ่งก็คือจะประสบปัญหาในเรื่องของการระบายความร้อนออกจากชิ้นส่วนหลัก ๆ ของเครื่องยนต์ เนื่องจากมีการจุดระเบิดทุก ๆ ครั้งที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นถึงศูนย์ตายบนดังนั้นชิ้นส่วนเหล่านี้คือ ฝาสูบ ลิ้นไอเสีย กระบอกสูบ ลูกสูบ และแหวนลูกสูบ จะมีความร้อนสะสมสูงมาก ปัญหาที่ตามมาก็คือชิ้นส่วนที่กล่าวมานั้นจะสึกหรอเร็ว ต้องใช้วัสดุคุณภาพสูงเพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนานทำให้เครื่องยนต์มีราคาแพงขึ้น ข้อด้อยอีกประการหนึ่งก็คือน้ำมันหล่อลื่นจะมีอายุการใช้งานสั้น เสื่อมสภาพและสกปรกเร็วกว่า เพราะฉะนั้นเครื่องยนต์ในพิกัดที่กล่าวมาในข้างต้นจึงนิยมใช้กลวัตรสี่จังหวะมากกว่า
แต่ถ้าความเร็วรอบหมุนสูงสุดต่ำกว่า 1,000 รอบ/นาทีลงมา และกำลังงานเพลาที่ความเร็วรอบสูงสุดมากกว่า 5,000 แรงม้าก็จะเริ่มใช้กลวัตรสองจังหวะด้วยเหตุผลที่ว่าเครื่องยนต์มีขนาดใหญ่ขึ้น ชิ้นส่วนต่าง ๆ โดยเฉพาะลูกสูบจะมีขนาดใหญ่ และมีน้ำหนักมาก เคลื่อนที่ช้า และต้องใช้พลังงานในการขับเคลื่อนมากดังนั้นถ้าใช้กลวัตรสี่จังหวะลูกสูบจะต้องเคลื่อนที่ขึ้นลงสองรอบจึงจะได้พลังงานจากการจุดระเบิดหนึ่งครั้ง เพื่อให้มีพลังงานมากพอในการที่จะดูดอากาศเข้าประจุกระบอกสูบ อัดอากาศ และไล่ไอเสียเครื่องยนต์จะต้องมีล้อตุนกำลังที่มีขนาดใหญ่มากพอ ซึ่งจะทำให้น้ำหนักโดยรวมของเครื่องยนต์เพิ่มมากขึ้น และอาจประสบปัญหาในเรื่องของการติดตั้งถ้าจำเป็นต้องนำไปใช้งานที่พื้นที่ที่จำกัดเช่น บนหัวรถจักร เป็นต้น แล้วอีกปัญหาอีกประการหนึ่งก็คือจะประสบปัญหาในเรื่องกลไกที่ใช้ขับลิ้นไอดี และไอเสียจะมีขนาดใหญ่มากขึ้นตามขนาดของเครื่องยนต์ผลที่ตามก็คือจะเป็นการเพิ่มภาระในการดูแลรักษา และยุ่งยากในการซ่อมบำรุง ดังนั้นเครื่องยนต์ในพิกัดที่กล่าวมาจะเลี่ยงไปใช้กลวัตรสองจังหวะแทนซึ่งจะช่วยลดปัญหาต่าง ๆ ในข้างต้นได้
ซึ่งจะต่างจากเครื่องยนต์เบ็นซิน ในเครื่องยนต์เบ็นซินนั้นถ้าเป็นเครื่องยนต์ที่มีขนาดเล็ก ๆ แล้วจะนิยมทำเป็นเครื่องสองจังหวะมากกว่าเพราะโครงสร้างของเครื่องยนต์จะเป็นแบบง่าย ๆ ไม่ต้องมีกลไกของระบบลิ้นไอดีไอเสียมาให้จุกจิกกวนใจ และไม่ต้องมีระบบหล่อลื่น ทำให้ลดภาระการดูแลรักษาไปได้ระดับหนึ่ง แต่ถ้าขนาดใหญ่ ๆ ขึ้นมามักจะไม่ทำเป็นเครื่องสองจังหวะเพราะจะมีความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสูงมาก แต่ก็ให้กำลังสูงมากเหมือนกัน แต่เมื่อถึงจุด ๆ หนึ่งแล้วกำลังที่ได้กับความสิ้นเปลืองมันไม่คุ้มกัน ยกตัวอย่างให้เห็นอันหนึ่งก็คือ เครื่องเรือเร็ว แบบ เอาท์บอร์ด (เครื่องติดท้าย) ขนาดสัก 250 แรงม้าแล้วเป็นเครื่องสองจังหวะ ใครที่เคยใช้ประเภทสองเครื่องคู่ แล้วจะรู้ว่ามันซดขนาดไหน แล้วปัญหาอีกเรื่องหนึ่งก็คือเรื่องของมลภาวะเพราะการหล่อลื่นใช้ลักษณะของการผสมกับน้ำมันเชื้อเพลิง ทำให้มีส่วนผสมของน้ำมันหล่อลื่นปะปนออกมากับไอเสีย คราวนี้เราก็จะมาดูกลวัตรการทำงานของเครื่องยนต์กันบ้าง จะว่าถึงกลวัตรสี่จังหวะก่อน
เครื่องยนต์สี่จังหวะนั้น ในความหมายก็คือลูกสูบจะต้องเคลื่อนที่ขึ้น และลงครบสี่ครั้ง แล้วได้งานหนึ่งครั้งจึงจะครบหนึ่งกลวัตรซึ่งทั้งเครื่องยนต์เบ็นซิน และเครื่องยนต์ดีเซลมีกลวัตรที่เหมือน ๆ กันคือ
Click on the image for full size
กลวัตรของเครื่องยนต์สี่จังหวะ
Click on the image for full size
จังหวะการปิดเปิดของลิ้นไอดี และไอเสียในหนึ่งกลวัตร

1. จังหวะดูด ถ้านับจากจังหวะคายในกลวัตรที่แล้วก่อนที่ลูกสูบจะเคลื่อนที่ถึงศูนย์ตายบนประมาณ 20 องศาก่อนศูนย์ตายบน (มากหรือน้อยกว่านี้แล้วแต่วัตถุประสงค์และความต้องการของผู้ผลิต และผู้ใช้) ลิ้นไอดีจะเริ่มเปิด ซึ่งตอนนี้เราจะเห็นว่ามันเป็นช่วงท้าย ๆ ของจังหวะคายในกลวัตรที่แล้วผลของการเคลื่อนที่ของก๊าซไอเสียออกจากกระบอกสูบจะทำให้เกิดการดึงเอาอากาศส่วนหนึ่งเข้ามาก่อน และอากาศส่วนนี้จะช่วยผลักไอเสียในช่วงท้าย ๆ ของจังหวะคายออกไปด้วย ก่อนที่ลูกสูบจะขึ้นจนสุดแล้วเริ่มเคลื่อนที่ลง ซึ่งเมื่อถึงตอนนี้ลิ้นไอดีก็จะเปิดกว้างสุดพอดี จากนั้นเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงปริมาตรกระบอกสูบเพิ่มมากขึ้น อากาศก็ไหลเข้ามาบรรจุในกระบอกสูบด้วยความดันบรรยากาศ จนกระทั่งลูกสูบเคลื่อนที่ผ่านศูนย์ตายล่างไปประมาณ 35 องศา (มากหรือน้อยกว่านี้แล้วแต่วัตถุประสงค์และความต้องการของผู้ผลิต และผู้ใช้) ลิ้นไอดีก็จะปิด ที่ออกแบบให้เป็นแบบนี้ก็เพราะว่าต้องการอากาศที่ยังเคลื่อนที่อยู่ในท่อไอดีเคลื่อนที่เข้ามาประจุกระบอกสูบได้ด้วยความเฉื่อยของตัวเองก่อนที่จะลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นอัดอากาศจนกระทั่งมีความดันสูงกว่าความดันบรรยากาศ กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือเพื่อให้สามารถประจุอากาศเข้ากระบอกสูบให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ และเมื่อลิ้นไอดีปิดสนิทก็จะเริ่มเข้าสู่จังหวะอัด
2. จังหวะอัด เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น ปริมาตรกระบอกสูบจะลดลงเรื่อย ๆ ผลก็คืออากาศที่ถูกอัดอยู่ในกระบอกสูบจะมีความดัน และอุณหภูมิสูงขึ้นตามลำดับ โดยในเครื่องยนต์ดีเซลนั้นจะมีอัตราส่วนการอัดตั้งแต่ 15:1 จนถึง 23:1 จึงทำให้เมื่อสิ้นสุดจังหวะอัดในขณะนี้อากาศที่ถูกอัดตัวในห้องเผาไหม้จะมีความดันประมาณ 30-35 บาร์ และมีอุณหภูมิประมาณ 500-600 องศาเซลเซียส ซึ่งมีอุณหภูมิสูงพอที่จะจุดไอน้ำมันดีเซลให้ติดไฟได้ด้วยตัวเอง

Click on the image for full size
ลักษณะของการเปลี่ยนแปลงความดันในกระบอกสูบตั้งแต่เริ่มอัดจนกระทั่งจุดระเบิดเสร็จสิ้น ซึ่งเป็นการวัดจากเครื่องยนต์ที่กำลังทำงานอยู่จริง ๆ

3. จังหวะกำลัง หรือจะจังหวะระเบิด ในตอนปลายของจังหวะอัดประมาณ 24-0 (แล้วแต่การออกแบบเครื่องยนต์ และความเร็วรอบหมุน) องศาก่อนศูนย์ตายบนน้ำมันเชื้อเพลิงที่เป็นน้ำมันประเภทน้ำมันหนัก จะถูกฉีดออกจากหัวฉีดให้เป็นฝอยละอองละเอียดจนเกือบเป็นหมอกเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ละอองน้ำมันเมื่อกระทบกับอากาศร้อนที่ไหลวกวนอยู่ในห้องเผาไหม้ แต่จะยังไม่ติดไฟในทันที ละอองน้ำมันส่วนนี้จะดูดความร้อนจากอากาศที่ถูกอัดตัวอยู่เข้าไปทำให้ตัวมันเองระเหยกลายเป็นไอ ช่วงนี้เราจะเรียกว่าความล่าช้าในการเผาไหม้ของน้ำมัน เป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ และขณะนี้อุณหภูมิของอากาศจะลดลงเล็กน้อย ทำให้ความดันลดลงตามลงไปบ้างแต่ไม่มากนัก ในขณะนี้น้ำมันจะฉีดตามเข้ามาเรื่อย ๆ ตามการหมุนของเครื่องยนต์ จนกระทั่งน้ำมันส่วนแรกที่ได้รับความร้อน และระเหยกลายเป็นไอผสมกับอากาศได้สัดส่วนพอเหมาะก็จะเริ่มติดไฟ จุดที่ติดไฟนี้อาจมีมากกว่าหนึ่งจุด ซึ่งต่างจากการจุดระเบิดในเครื่องยนต์เบ็นซิน จุดเริ่มติดไฟในห้องเผาไหม้จะมีเพียงจุดเดียวเท่านั้นคือบริเวณเขี้ยวหัวเทียนมีมากกว่าหนึ่งจุดไม่ได้ เมื่อมีการติดไฟเริ่มขึ้นความดันในห้องเผาไหม้จะสูงขึ้น และเนื่องจากน้ำมันที่ฉีดเข้ามาสะสมอยู่ในตอนแรกยังไม่ติดไฟ เมื่อมีเปลวไฟเกิดขึ้นเนื่องจากการติดไฟของน้ำมันส่วนที่ฉีดเข้ามาก่อนมันก็จะพากันลุกไหม้ขึ้นมาคราวในเดียว ผลที่ตามทำให้ความดันในห้องเผาไหม้สูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ช่วงนี้ถือเป็นช่วงที่ไม่สามารถความคุมการเผาไหม้ได้ทำให้เกิดเสียงโขก (น็อค) เกิดขึ้น โดยปกติแล้วในเครื่องยนต์ดีเซลจะไม่สามารถหลีกเลี่ยงขบวนการการเผาไหม้ในช่วงนี้ได้ แต่สามารถทำให้ลดลงได้ ถ้าองศาในการฉีดน้ำมัน (Timing) ถูกต้อง ขนาดของละอองน้ำมันถูกต้อง และคุณภาพของน้ำมันเหมาะสมขบวนการการเผาไหม้ช่วงนี้จะให้เกิดความดันสูงสุดในห้องเผาไหม้เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ผ่านศูนย์ตายบนไปแล้วไม่น้อยกว่า 5 องศา ในขณะนี้น้ำมันจะยังคงถูกฉีดเข้ามาอย่างต่อเนื่องตามการหมุนของเครื่องยนต์ การฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงจะสิ้นสุดหลังจากลูกสูบเคลื่อนที่ผ่านศูนย์ตายบนไปประมาณ 10-15 องศา ในขณะเดียวกันการเผาไหม้ก็ยังเป็นไปอย่างต่อเนื่องแต่ความดันในห้องเผาไหม้ (ในกระบอกสูบ) ตอนนี้จะคงที่ (ตามทฤษฎี) เนื่องจากในตอนนี้ลูกสูบเคลื่อนที่ลงทำให้ปริมาตรของกระบอกสูบเพิ่มขึ้น ดังนั้นความดันที่ได้จากการเผาไหม้จึงไม่เพิ่มขึ้น การเผาไหม้ในช่วงนี้จึงเป็นการเผาไหม้ที่ควบคุมได้ นั่นคือความดันในกระบอกสูบช่วงนี้จะมากหรือน้อยก็จะขึ้นอยู่กับว่า น้ำมันจะฉีดมาก หรือน้อย และในขณะเดียวกันก็จะขึ้นอยู่กับว่าออกซิเจนในกระบอกสูบจะมีให้เผาไหม้ได้นานแค่ไหน จากลักษณะการเผาไหม้ที่เผาไหม้ช้า ๆ ต่อเนื่องอย่างสม่ำเสมอทำให้ความดันในกระบอกสูบคงที่เกือบตลอดการเผาไหม้ นี่จึงเป็นเหตุผลผลที่ว่าในเครื่องยนต์ดีเซลนั้นถ้ากำลังงานเพลา (แรงม้า) เท่า ๆ กันกับเครื่องยนต์เบ็นซินแล้วเครื่องยนต์ดีเซลจะให้กำลังฉุดลาก (แรงบิด) สูงกว่าราว ๆ 2-3 เท่าตัว การเผาไหม้จะสิ้นสุดเมื่อก่อนที่ลูกสูบจะถึงศูนย์ตายล่างประมาณ 45-40 องศา แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นก็จะขึ้นอยู่กับภาระงานของเครื่องยนต์ถ้าเครื่องยนต์รับภาระเต็มกำลัง หรือเกินกำลังการเผาไหม้อาจยาวนานขึ้นเนื่องจากมีปริมาณน้ำมันถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบมากขึ้น โดยเฉพาะเครื่องยนต์ที่ติดอุปกรณ์ช่วยอัดอากาศ จะทำให้มีปริมาณอากาศในการเผาไหม้มากขึ้น ดังนั้นถ้าการเผาไหม้ยังไม่สิ้นสุดก่อนที่ลิ้นไอเสียจะเปิดในจังหวะคายจะทำให้มีเปลวไฟแลบตามออกมาด้วย แล้วถ้าปล่องไอเสียสั้น และไม่มีท่อเก็บเสียงเรา จะเป็นไปได้ที่จะได้เห็นเปลวไฟแลบออกจากปลายปล่องโดยเฉพาะในเวลากลางคืน ซึ่งก็จะถือว่าไม่ใช่เป็นเรื่องที่ผิดปกติ
4. จังหวะคาย หลังจากที่ก๊าซที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในกระบอกสูบขยายตัวผลักลูกสูบให้เคลื่อนที่ลงจนกระทั่งเหลือประมาณ 40-35 องศาก่อนที่จะถึงศูนย์ตายล่าง ถึงตอนนี้การเผาไหม้จะสิ้นสุดลงก๊าซจะขยายตัวจนกระทั่งความลดลงเหลือประมาณ 3-4 บาร์ ซึ่งจะไม่มีความดันเหลือพอที่จะให้งานได้อีกดังนั้นถึงตอนนี้ลิ้นไอเสียก็จะเปิดก๊าซไอเสียที่ยังมีความดันสูงกว่าบรรยากาศจะออกจากกระบอกสูบด้วยความดันของตัวเองก่อนในขณะที่ลูกสูบยังคงเคลื่อนที่ลงไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งถึงศูนย์ตายล่างลิ้นไอเสียก็จะเปิดสุด หรือเกือบสุด ก็แล้วแต่การออกแบบ ซึ่งตอนนี้ความดันของก๊าซไอเสียจะลดลงจนเกือบเท่า หรือเท่ากับความดันบรรยากาศ แล้วจากนั้นลูกสูบก็จะเคลื่อนที่ขึ้นเพื่อผลักดันเอาก๊าซไอเสียที่เหลือออกจากกระบอกสูบไป แล้วกลวัตรที่กล่าวมาข้างต้นก็จะเริ่มวนกลับมาใหม่อีกครั้งหนึ่ง
ดังนั้นจะเห็นว่าลูกสูบจะต้องเคลื่อนทีขึ้นลงถึงสองรอบ หรือ 4 ครั้ง นั่นหมายความว่าเพลาข้อเหวี่ยงจะต้องหมุนถึงสองรอบจึงจะได้งานหนึ่งครั้ง ดังนั้นเพื่อที่จะมีกำลังงานเหลือไว้ในการประจุอากาศ อัดอากาศ และคายไอเสียจึงจำเป็นจะต้องมีล้อช่วยแรง (Fly wheel) เก็บกำลังงานส่วนนี้ไว้ ถ้าเครื่องยนต์มีจำนวนสูบน้อยล้อนี้จะต้องใหญ่ และมีน้ำหนักมากพอที่จะทำให้เครื่องยนต์หมุนได้เรียบ แต่ถ้าเป็นเครื่องยนต์ที่มีจำนวนสูบมาก ๆ ก็อาจไม่จำเป็นต้องใช้ล้อช่วยแรงเลยก็ได้
Click on the image for full size
รูปตัดขวางของเครื่องยนต์ดีเซลสี่จังหวะชนิดสูบวี
Click on the image for full size
รูปตัดตามยาวของเครื่องยนต์ดีเซลสี่จังหวะชนิดแถวเรียง
_________________
อดีตโชเฟอร์ล้อเหล็ก
Back to top
View user's profile Send private message
KaittipsBOT
1st Class Pass (Air)
1st Class Pass (Air)


Joined: 27/03/2006
Posts: 4150

PostPosted: 15/12/2006 2:53 pm    Post subject: Reply with quote

Very Happy เนื้อหาเป็นของ วิชา เทคโนโลยีเครื่องยนต์ดีเซล สมัยเรียนที่ ปวส. ที่พายัพ เลยนะ อ. ตอนนั้น อ.มนู เป็นคนสอน ตอนนี้เริ่มเข้าหม้อแล้ว แต่ไม่เป็นไรถือว่าทบทวนวิชาเก่าๆ แล้วกัน
Back to top
View user's profile Send private message Send e-mail
nathapong
1st Class Pass (Air)
1st Class Pass (Air)


Joined: 24/03/2006
Posts: 3515
Location: Ayuthaya - Lamlukka - Navanakhon - Silom

PostPosted: 15/12/2006 6:50 pm    Post subject: Reply with quote

KaittipsBOT wrote:
Very Happy เนื้อหาเป็นของ วิชา เทคโนโลยีเครื่องยนต์ดีเซล สมัยเรียนที่ ปวส. ที่พายัพ เลยนะ อ. ตอนนั้น อ.มนู เป็นคนสอน ตอนนี้เริ่มเข้าหม้อแล้ว แต่ไม่เป็นไรถือว่าทบทวนวิชาเก่าๆ แล้วกัน


พี่ห่าน
ลงหม้อแม่นาค หรือเปล่าพี่ อิอิ.....
Back to top
View user's profile Send private message Send e-mail
Display posts from previous:   
Reply to topic    Rotfaithai.Com Forum Index -> สาระความรู้วิชาการรถไฟและประวัติศาสตร์รถไฟไทย All times are GMT + 7 Hours
Goto page 1, 2, 3, 4, 5, 6  Next
Page 1 of 6

 

Share |

Jump to:  
You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot vote in polls in this forum

Powered by phpBB © 2001, 2005 phpBB Group


Forums ©