หลักการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล

เครื่องยนต์ดีเซลเป็นเครื่องยนต์แบบหนึ่งของเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน (internal combustion engines) ซึ่งเป็นเครื่องต้นกำลังที่เปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานความร้อนโดยการเผาไหม้  และพลังงานความร้อนก็เปลี่ยนเป็นงาน  เครื่องยนต์ดีเซลนั้นจะมีการจุดระเบิด ส่วนผสมระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงเองซึ่งเรียกว่า compression ignition โดยเชื้อเพลิงจะถูกอัดฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ที่มีอากาศถูกอัดไว้และจะเกิดการลุกไหม้ขึ้น  ผลของการเผาไหม้จะทำให้ก๊าซที่เกิดขึ้นมีความดันและอุณหภูมิสูงก็จะขยายตัวดันลูกสูบลงมา  ซึ่งจะไปผลักให้ข้อเหวี่ยงหมุนไป  หลักการทำงานหรือวงจรการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลสามารถแบ่งออกเป็น 2 วงจรการทำงาน คือ

1. วงจรการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะ ( four stroke cycle )

วงจรการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะ จะมีวงจรการทำงาน 1 วงจรประกอบด้วย จังหวะ (Stroke) 4 จังหวะ จังหวะการทำงาน 1 จังหวะ ก็คือการเคลื่อนที่ของลูกสูบจากตำแหน่งบนสุด (top dead center) จนถึงตำแหน่งล่างสุด (bottom dead center) หรือจากตำแหน่งล่างสุดจนถึงตำแหน่งบนสุด ซึ่ง 2 จังหวะการทำงานจะเท่ากับ 1 รอบ การหมุนของข้อเหวี่ยงหรือของเครื่องยนต์ วงจรการทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะจะเป็นไปตามรูปที่ 2.1 คือ

safety10 - 0003

            1.1 อากาศจะถูกดูดเข้าทางท่อไอดี ผ่านลิ้นไอดี โดยลูกสูบจะเคลื่อนที่ลงจากตำแหน่งบนสุดจนถึงล่างสุด จังหวะนี้เราเรียกว่า จีงหวะดูด ( intake stroke )

            1.2 อากาศจะถูกอัดโดยลูกสูบ ซึ่งจะเคลื่อนที่จากตำแหน่งล่างสุดถึงตำแหน่งบนสุด ในระหว่างนี้ลิ้นไอดี และลิ้นไอเสียจะเปิด  จังหวะนี้เราเรียกว่า จังหวะอัด (compression stroke ) ในจังหวะนี้เมื่ออากาศถูกอัดจนลูกสูบเกือบถึงตำแหน่งบนสุด  เชื้อเพลิงก็จะถูกฉีดอัดผ่านหัวฉีดเข้าสู่ท้องเผาไหม้  แล้วก็จะเกิดการลุกไหม้ระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศ

 

            1.3 เมื่อเกิดการเผาไหม้  ก๊าซภายในห้องเผาไหม้ซึ่งมีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้นก็จะดันให้ลูกสูบเคลื่อนที่ลงจากตำแหน่งล่างสุด  จังหวะนี้เราเรียกว่าจังหวะขยายตัวหรือจังหวะกำลัง ( expansion or power stroke )

1.4 เมื่อก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้ขยายตัวดันลูกสูบจนถึงตำแหน่งล่างสุดแล้ว ลูกสูบก็จะเริ่มเคลื่อนที่ขึ้นพร้อมกับลิ้นไอเสียเปิด  แล้วลูกสูบก็จะดันเอาไอเสียหรือก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้ออกไปโดยผ่านลิ้นไอเสียจังหวะนี้เราเรียกว่า จังหวะคาย ( exhaust stroke )

 

2.        วงจรการทำงานของเครื่องยนต์ 2 จังหวะ (two stroke cycle)

เครื่องยนต์ 2 จังหวะหมายถึงเครื่องยนต์ที่มีการทำงาน 2 วงจร ประกอบด้วยการเคลื่อนที่ของลูกสูบ 2 จังหวะ หรือ 1 รอบหมุนของเครื่องยนต์ ซึ่งจะเป็นตามรูปที่ 2.2 คือ

safety11 - 0004

2.1 อากาศจะเป่าเข้ากระบอกสูบโดยพัดลมผ่านช่องไอดี ( intake port ) ซึ่งเจาะเป็นช่องไว้โดยรอบกระบอกสูบ ในขณะเดียวกันไอเสียก็จะถูกไล่ออกทางลิ้นหรือท่อไอเสียและตำแห่งนี้ลูกสูบจะอยู่ในตำแหน่งล่างสุด

2.2 ลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้น ไอดียังคงถูกเป่าเข้าและไอเสียยังคงถูกไล่ออกอยู่  จนกระทั่งลูกสูบเลื่อนไปปิดช่องไอดีและลิ้นไอเสียปิด ลูกสูบก็จะอัดอากาศจนลูกสูบเคลื่อนที่เกือบถึงตำแหน่งบนสุด  เชื้อเพลิงก็จะถูกฉีดผ่านหัวฉีด เริ่มการเผาไหม้

2.3 ก๊าซที่เกิดการเผาไหม้ที่มีความดันและอุณหภูมิสูง ก็ดันลูกสูบเคลื่อนที่ลงไปผลักข้อเหวี่ยงให้หมุนไป  จนกระทั่งลูกสูบเคลื่อนลงไปเปิดช่องไอดี  และลิ้นไอเสียเปิดก็จะเริ่มการเอาอากาศเข้า  และเริ่มการไล่ไอเสียอีกครั้งหนึ่ง

ที่มา : เครื่องจักรกลงานก่อสร้าง โดย วีระศักดิ์ กรัยวิเชียร

Leave a Reply