ยินดียินดีต้อนรับเข้าสู่แผนกวิชาเครื่องกล วิทยาลัยเทคนิคปักธงชัย โดยมีครู 4 ท่านได้แก่ ครูกฤษณะ แก้วมณี ครูชนะชัย ศรีตระกูล ครูสมภพ ญาติฉิมพลี ครูเกรียงไกร สักขุนทด KRITSANA KAEWMANEE
ระบบน้ำมันเชื้อเพลิง
Fuel System
ระบบน้ำมันเชื้อเพลิง เป็นระบบที่ทำหน้าที่ลำเลียงน้ำมันเข้าสู่เครื่องยนต์ ประกอบด้วย ถังน้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันเชื้อเพลิง กรองน้ำมันเชื้อเพลิง ปั้มน้ำมันเชื้อเพลิง และคาร์บูเรเตอร์ หรือหัวฉีด
ระบบน้ำมันเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน (gasoline fuel system) เป็นระบบการป้อนน้ำมันเชื้อเพลิงของ เครื่องยนต์แก๊สโซลีนซึ่งประกอบด้วย ถังน้ำมัน(fuel tank) ปั้มน้ำมัน(fuel pump) และคาร์บูเรเตอร์ ( carburator) หรือหัวฉีด(injector) ถ้าเป็นระบบหัวฉีด
ระบบน้ำมันเชื้อเพลิงดีเซล (diesel fuel system) เป็นระบบน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลซึ่ง ประกอบด้วย ถังน้ำมัน ปั้มน้ำมัน กรองน้ำมัน ปั้มหัวฉีด และหัวฉีด
น้ำมันเบนซิน เมื่อผ่านกระบวนการกลั่นจะต้องปรับปรุงให้มีคุณภาพป้องกันการน๊อคด้วยการผ่านกระบวน การแปรรูปน้ำมัน
คุณสมบัติของน้ำมันเบนซิน
สตาร์ทติดง่าย
มีอัตราส่วนผสมที่พอเหมาะ ในน้ำมันเบนซินจะต้องมีสารบางชนิดเพื่อทำให้มีการระเหยตัวยาก เป็นการ ป้องกันการเกิดเวเปอร์ล็อค(vapor lock)
ไม่เกิดอาการเวเปอร์ล็อค
เร่งเครื่องยนต์ได้เรียบอย่างสม่ำเสมอ
อุ่นเครื่องยนต์ได้อย่างรวดเร็ว
การเกิดเวเปอร์ล็อค เกิดจากการระเหยกลายเป็นไอของน้ำมันเชื้อเพลิงเนื่องจากมีค่าออกเทนต่ำและได้ รับความร้อน ไอระเหยที่เกิดขึ้นส่วนมากจะเกิดขึ้นระหว่างถังน้ำมันกับปั้มเชื้อเพลิง จะมีลักษณะเป็นฟอง อากาศ ทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงไหลไม่สม่ำเสมอและเครื่องยนต์เดินเบาไม่เรียบ
วิธีแก้ไข 1. ต่อท่อจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงให้ติดตั้งอยู่ห่างจากท่อไอเสียหรือหม้อพักไอเสีย 2.ต่อท่อที่ปั้มเชื้อเพลิงเพื่อป้องกันน้ำมันเชื้อเพลิงที่ตกค้างที่ปั้มเกิดการระเหยเป็นไอ
สารตัวเติมในน้ำมันเบนซิน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำมันเบนซิน
1. สารป้องกันการน็อค เป็นสารตะกั่ว(TEL (C2H2)) เพื่อเป็นการเพิ่มค่าการป้องกันการน็อคให้กับเครื่องยนต์ 2. สี เพื่อเป็นการแยกประเภทของน้ำมัน ธรรมดา พิเศษ 3. สารป้องกันการรวมตัวของออกซิเจน เพื่อป้องกันยางเหนียวรวมตักับออกซิเจน 4. สารป้องกันการกัดกร่อน เพื่อป้องกันน้ำมันเบนซินละลายโลหะที่ใช้กับระบบน้ำมันเชื้อเพลิง เช่นทองแดง 5. สารหล่อลื่น เป็นการป้องกันยางเหนียวในระบบไอดี 6. สารป้องกันการเกิดเกล็ดน้ำแข็ง เป็นการป้องกันการเกิดเกล็ดน้ำแข็งที่นมหนูหลักในคาร์บูเรเตอร์ 7. สารป้องกันการติดไฟเร็วกว่ากำหนด
1. สารป้องกันการน็อค เป็นสารตะกั่ว(TEL (C2H2)) เพื่อเป็นการเพิ่มค่าการป้องกันการน็อคให้กับเครื่องยนต์
2. สี เพื่อเป็นการแยกประเภทของน้ำมัน ธรรมดา พิเศษ
3. สารป้องกันการรวมตัวของออกซิเจน เพื่อป้องกันยางเหนียวรวมตักับออกซิเจน
4. สารป้องกันการกัดกร่อน เพื่อป้องกันน้ำมันเบนซินละลายโลหะที่ใช้กับระบบน้ำมันเชื้อเพลิง เช่นทองแดง
5. สารหล่อลื่น เป็นการป้องกันยางเหนียวในระบบไอดี
6. สารป้องกันการเกิดเกล็ดน้ำแข็ง เป็นการป้องกันการเกิดเกล็ดน้ำแข็งที่นมหนูหลักในคาร์บูเรเตอร์
7. สารป้องกันการติดไฟเร็วกว่ากำหนด
การเผาไหม้ การเผาไหม้ภายในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาอันสั้น โมเลกุลของน้ำมัน เชื้อเพลิงกับอากาศ ผสมกันอย่างถูกต้องตามทฤษฎี (14.7 : 1) ประกอบด้วยออกซิเจน 20 % เมื่อเกิดการเผา ไหม้จะรวมตัวกันกับออกซิเจนเป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์
การเผาไหม้สมบูรณ์ เมื่อส่วนผสมของไอดีถูกอัดให้มีอุณหูมิสูงขึ้นในจังหวะอัดหัวเทียนจะจุดประกายไฟใน จังหวะจุดระเบิด เชื้อเพลิงจะค่อย ๆ ลุกไหม้แผ่ขยายออกไปอย่างช้า ๆ จนสุดห้องเผาไหม้อีกด้านหนึ่งจึงทำให้ เกิดแรงดันเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ผลักดันลูกสูบให้เคลื่อนที่ลงในจังหวะระเบิด
การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ เป็นสาเหตุทำให้เครื่องยนต์เกิดการน็อคขึ้นที่ผนังกระบอกสูบและห้องลูกสูบเนื่อง จากแรงดันที่สูงขึ้นอย่างรวดเร็วภายในห้องเผาไหม้ สาเหตุการน็อคนี้เกิดจากการเผาไหม้ซ้อนกัน แบ่งลักษณะ ของการเผาไหม้ออกเป็น 2 ลักษณะ
1. ดีโทเนชัน(detonation) เป็นการน็อคที่เกิดจากการที่เครื่องยนต์มีอัตราส่วนการอัดสูง ส่วนผสมของไอดีที่อยู่ ตรงข้ามกับหัวเทียนเกิดการลุกไหม้ขึ้นเองอย่างรวดเร็วในขณะหัวเทียนจุดประกายเผาไหม้ไอดีเช่นกันทำให้เกิด คลื่นแรงดันปะทะกันอย่างรุนแรงขึ้นบริเวณหัวลูกสูบ สาเหตุเกิดขึ้นเนื่องจากการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าความต้าน ทานการน็อคที่ต่ำ
2.การชิงจุด (pre-ignition) เป็นการน็อคซึ่งเกิดขึ้นหลังจากหัวเทียนจุดประกายไฟหรือเมื่อปิดสวิทซ์จุดระเบิด เนื่องมาจากเกิดจุดร้อนขึ้นภายในห้องเผาไหม้ สาเหตุมาจากการเกิดเขม่าหรือการใช้หัวเทียนที่ร้อนจัดเกินไป ความร้อนจากจุดร้อนแดงนี้ทำให้เชื้อเพลิงเกิดการลุกไหม้ขึ้นในจังหวะอัดก่อนที่หัวเทียนจะเริ่มจุดประกายไฟ
ค่าออกเทน( octane number) เป็นคุณภาพของน้ำมันเบนซินในการต่อต้านการน็อคจากการลุกไหม้ขึ้น เองของน้ำมันเบนซิน ออกเทนที่มีค่าสูง ๆ นั้น ยิ่งค่าสูงเท่าไหร่การเผาไหม้กลับยิ่งช้าลงเท่านั้น
น้ำมันค่าออกเทนต่ำกว่ามาตรฐาน น้ำมันค่าออกเทนต่ำจะมีการเผาไหม้อย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้จากอง ศาการจุดระเบิดที่กำหนดไว้น้ำมันจะมีการเผาไหม้หมดไปเรียบร้อยแล้วก่อนที่ลูกสูบจะเคลื่อนขึ้นไปจนถึง จุดสูงสุด ทำให้กลายเป็นแรงกระแทกลูกสูบกลับลงมาสวนทางกับการหมุนขึ้นของลูกสูบเกิดเป็นเสียงเคาะ ที่เรียกว่า เครื่องน็อค ให้ได้ยิน ดังนั้นการแก้ไขถ้าไม่เปลี่ยนน้ำมันให้มีค่าออกเทนสูงขึ้นเพื่อระยะเวลาการ เผาไหม้หรือแก้ไขด้วยการปรับตำแหน่งองศาการจุดระเบิดใหม่ได้โดยการตั้งไฟให้อ่อนกว่าปกติ เช่น เครื่อง ยนต์ Toyota 2E ถ้าใช้น้ำมันค่าออกเทน 90 จะตั้งองศาจุดระเบิด 10 ° ก่อนศูนย์ตายบน แต่พอใช้น้ำมันค่า ออกเทน 85 ต้องตั้งองศาจุดระเบิดอ่อนลงเป็น 5 ° ก่อนศูนย์ตายบนการปรับองศาจุดระเบิดโดยการขยับตัว เรือนจานจ่าย ตามอ่อนย้อนแก่ ส่วนรถรุ่นใหม่จะมีตัวน็อคเซ็นเซอร์คอนตรวจจับอาการน็อคของเครื่องยนต์ ให้มีการปรับองศาไฟจุดระเบิดอ่อนลงเองโดยอัตโนมัติ
น้ำมันค่าออกเทนสูงกว่ามาตรฐาน จากลักษณะการเผาไหม้ที่ช้าลงของน้ำมันเชื้อเพลิงค่าออกเทนสูงจะ ทำให้การจุดระเบิดยาวนานขึ้น โดยอาจจะมาสิ้นสุดตอนที่ลูกสูบผ่านจุดศูนย์ตายบนและกำลังเคลื่อนตัวกลับ ลงมาย่อมมีผลกับการทำงานของเครื่องยนต์ทำให้มีประสิทธิภาพไม่สมบูรณ์เท่าที่ควร เมื่อเราใช้น้ำมันชื้อเพลิง ค่าออกเทนสูงขึ้นแม้กำลังเครื่องยนต์จะดีขึ้นแต่ก็ต้องเสียการทำงานที่ราบเรียบการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่า ออกเทนสูงเกินเลยไปมาก ๆ จนกระทั่งไม่สามารถตั้งองศาไฟจุดระเบิดช่วยได้แม้จะเป็นจุดระเบิกแบบอิเล็ค ทรอนิคส์ก็ตาม น้ำมันเชื้อเพลิงที่ดีคือน้ำมันที่มีค่าออกเทนเหมาะสมกับรูปแบบของเครื่องยนต์ ซึ่งความแตกต่างในความต้อง การของน้ำมันเชื้อเพลิงแต่ละชนิดมันขึ้นอยู่กับกำลังอัด รอบเครื่องยนต์ รูปแบบห้องเผาไหม้ ระบบจ่ายเชื้อเพลิง ระบบจุดระเบิด จะใช้เครื่องยนต์ให้เหมาะสมกับระดับค่าออกเทนต้องถามบริษัทผู้ผลิตหรือจากหนังสือคู่มือประ กอบ และสังเกตดูปฏิกิริยาของเครื่องยนต์หลังจากเติมน้ำมันเชื้อเพลิงแล้ว ถ้าพบว่าเครื่องยนต์น็อคหรือมีเสียง น็อคยามหักเลี้ยวที่รอบเครื่องยนต์ต่ำ กำลังเครื่องยนต์ตกต่ำกว่าเดิม แสดงว่าใช้น้ำมันมีค่าออกเทนต่ำไป
น้ำมันดีเซล หมายถึงน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลบางคนเรียกว่าน้ำมันโซล่า ในวงการน้ำมันเรียกว่า แก๊สออยล์(Gas oil) น้ำมันดีเซลโดยทั่ว ๆ ไปมีคุณสมบัติดังนี้ ต้านทานการน็อค ตัวควบคุมการน็อคเครื่องยนต์ดีเซลได้แก่ ซีเทนนัมเบอร์(CN) น้ำมันเชื้อเพลิงต้องมีซีเทนนัม เบอร์สูงพอที่จะไม่ทำให้เกิดการน็อค การติดเครื่อง เครื่องยนต์จะติดง่าย การระเหยกลายเป็นไอของน้ำมันถ้าดีก็จะช่วยให้เครื่องยนต์ติดเครื่องง่ายขึ้น ควันไอเสียและกลิ่น ไอเสียควรจะไม่มีควันหรือกลิ่น น้ำมันจึงควรมีการระเหยดีเพื่อการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ การกัดกร่อนและสึกหรอ ก่อนหรือหลังการเผาไหม้น้ำมันไม่ควรมีสารที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนและสึกหรอ เช่น กำมะถัน การขนย้ายและเก็บรักษา ต้องสะดวกและปลอดภัย
ชนิดของน้ำมันดีเซล น้ำมันดีเซลของเครื่องยนต์ดีเซลปัจจุบันแบ่งออกเป็น 3 ชนิด 1D ใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลรอบจัด 2D ใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลรอบปานกลาง 4D ใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลรอบช้า
ระบบเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซล ถังน้ำมันเชื้อเพลิง เป็นที่เก็บน้ำมันเชื้อเพลิง จะมีท่อให้ดูดออกและให้น้ำมันส่วนเกินไหลกลับ ปั้มส่งน้ำมันเชื้อเพลิง จะติดอยู่กับเสื้อของปั้มฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง ปั้มส่งน้ำมันเชื้อเพลิงจากถังน้ำมันแล้วอัด ให้ผ่านหม้อกรองน้ำมันเชื้อเพลิงผ่านไปยังปั้มฉีดเชื้อเพลิง หม้อกรองน้ำมันเชื้อเพลิง ทำหน้าที่กรองสิ่งสกปรกที่ปนมากับน้ำมันเชื้อเพลิง ปั้มฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง เป็นอุปกรณ์สำคัญที่สุดในระบบเชื้อเพลิงเป็นตัวฉีดส่งให้น้ำมันออกไปฉีดที่กระบอก สูบเพื่อการเผาไหม้ หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง ทำหน้าที่เป็นตัวทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าห้องเผาไหม้มีการกระจายเป็นฝอยอย่าง ทั่วถึง จุดมุ่งหมายของระบบเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน ทำหน้าที่จ่ายส่วนผสมของอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าภายใน ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์เพื่อให้เกิดการเผาไหม้และกำลังงาน พร้อมทั้งการปรับส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิง กับอากาศให้เหมาะสมกับสภาวะของการทำงาน
จุดมุ่งหมายของระบบเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน ทำหน้าที่จ่ายส่วนผสมของอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าภายใน ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์เพื่อให้เกิดการเผาไหม้และกำลังงาน พร้อมทั้งการปรับส่วนผสมของน้ำมันเชื้อเพลิง กับอากาศให้เหมาะสมกับสภาวะของการทำงาน
การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันเชื้อเพลิงถูกจ่ายให้กับระบบเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์แก๊สโซลีน
1. จ่ายน้ำมันด้วยแรงโน้มถ่วง
2. จ่ายน้ำมันด้วยแรงดัน
ส่วนประกอบของระบบเชื้อเพลิงแก๊สโซลีน
ถังน้ำมันเชื้อเพลิง จะต้องติดตั้งให้อยู่ห่างจากเครื่องยนต์เพื่อป้องกันอุบัติเหตุที่จะทำให้เกิดอัคคีภัย ภายในถัง จะถูกเคลือบด้วยสารชนิดพิเศษป้องกันสนิมต้องมีท่อสำหรับเติมน้ำมันติดตั้งอยู่ด้านบนของถัง
ปั้มน้ำมันเชื้อเพลิง ทำหน้าที่ดูดน้ำมันจากถังส่งจ่ายให้กับคาร์บูเรเตอร์ เนื่องจากถังน้ำมันติดตั้งอยู่ในระดับที ต่ำกว่าคาร์บูเรเตอร์ มีใช้กันอยู่ 2 แบบ
1.ปั้มเชื้อเพลิงแบบกลไก(mechanical pump) จะทำงานโดยอาศัยลูกเบี้ยวที่เพลาลูกเบี้ยวกดกระ เดื่องของปั้มให้แผ่นไดอะแฟรมเคลื่อนตัวขึ้นและลง เพื่อดูดน้ำมันผ่านลิ้นกันกลับทั้งสอง
2. ปั้มน้ำมันเชื้อเพลิงแบบไฟฟ้า(electrical pump) ปั้มแบบนี้มีข้อดีกว่าปั้มน้ำมันเชื้อเพลิงแบบกล ไก เนื่องจากสามารถจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงไปยังคาร์บูเรเตอร์ได้อย่างทันทีที่ผู้ใช้เปิดสวิทซ์
ปั้มเชื้อเพลิงแบบไฟฟ้าที่ใช้ในเครื่องยนต์ที่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงด้วยอิเล็กทรอนิคส์ มีใช้อยู่ 2 แบบ
ปั้มเชื้อเพลิงแบบโรเตอร์ ติดตั้งอยู่ที่ทางเดินของน้ำมันเชื้อเพลิง
ปั้มน้ำมันเชื้อแบบเทอร์ไบร์ แบบนี้จะติดตั้งอยู่ภายในถังน้ำมันเชื้อเพลิง
กรองอากาศ ทำหน้าที่กรองฝุ่นละอองที่ปะปนอยู่กับอากาศและยังลดเสียงดังของอากาศทีไหลผ่านเข้าคาร์บู เรเตอร์ ช่วยป้องกันเปลวไฟย้อนกลับที่เกิดจากการจุดระเบิดที่ผิดพลาด มีใช้อยู่ 3 แบบ
1. กรองอากาศแบบแห้ง จะทำด้วยกระดาษบรรจุไว้ในหม้อกรองอากาศ จะกรองอนุภาคของฝุ่นละอองโดย จะให้ตกอยู่รอบ ๆ ไส้กรอง ไส้กรองแบบนี้เมื่อเกิดการอุดตันจะสามารถทำการเปลี่ยนใหม่ประมาณ 20,000 กม. หรือเป่าทำความสะอาดทุก ๆ 2,500 กม.
2.กรองอากาศแบบเปียก ไส้กรองจะทำจากเส้นใยโลหะที่สามารถอุ้มซับน้ำมันไว้ได้ ภายในหม้อกรอง อากาศด้านล่างจะมีอ่างน้ำมันหล่อลื่น ฝุ่นละอองที่มีขนาดใหญ่จะถูกกักไว้ที่อ่างน้ำมันส่วนฝุ่นละอองที่มี อนุภาคขนาดเล็กจะถูกกักไว้ที่ไส้กรองที่ถูกชะโลมไว้ด้วยน้ำมัน
3. กรองอากาศแบบไซโคลน ไส้กรองทำด้วยกระดาษภายในไส้กรองจะมีครีบทำให้อากาศที่ไหลเข้าเกิดการ หมุนวน ฝุ่นละอองที่มีน้ำหนักมากเมื่อถูกแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะตกอยู่ในถังเก็บฝุ่นละอองที่อยู่ด้านล่างของ
ส่วนประกอบและการทำงานของเครื่องยนต์
เครื่องยนต์เป็นต้นกำลังของเครื่องมือทุ่นแรงในการเกษตรตลอดจนรถแทรกเตอร์ และรถไถเดินตาม โดยทั่วไปคือเครื่องยนต์จุดระเบิดภายใน กำลังที่ได้จากเครื่องยนต์จะถูกถ่ายทอดไปยังชิ้นส่วน และระบบต่างๆ เช่น ล้อ เพลาอำนวยกำลัง เพื่อใช้ในการฉุดลากและขับเคลื่อนอุปกรณ์ทางการเกษตรต่างๆ เช่น เครื่องพ่นสารเคมี ไถ
เครื่องยนต์สามารถแบ่งออกได้ตามชนิดของน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้ ถ้าใช้น้ำมันเบนซินเป็นน้ำมันเชื้อเพลิง เรียกว่าเครื่องยนต์เบนซิน ถ้าใช้น้ำมันดีเซลเป็นน้ำมันเชื้อเพลิง เรียกว่าเครื่องยนต์ดีเซล
ส่วนประกอบที่สำคัญของเครื่องยนต์ได้แก่
ฝาสูบ (Cylinder Head)
คือส่วนที่อยู่ตอนบนสุดของเครื่องทำหน้าที่ปิดส่วนบนของเครื่องและเป็นที่ตั้งของหัวฉีด ลิ้นไอดี ลิ้นไอเสีย เป็นต้น
เสื้อสูบ (Cylinder Block)
คือส่วนที่อยู่ตอนกลางของเครื่อง ทำหน้าที่ห่อหุ้มกระบอกสูบ เพลาข้อเหวี่ยง และส่วนประกอบอื่นๆ
อ่างน้ำมันเครื่อง (Crank Case)
คือส่วนที่อยู่ตอนล่างของเครื่อง ปกติตอนบนของอ่างน้ำมันเครื่องจะหล่อติดกับเสื้อสูบ ส่วนตอนล่างเรียกว่าอ่างเก็บน้ำมันเครื่อง (oil pan) ทำหน้าที่เก็บน้ำมันเครื่องเพื่อส่งไปยังส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์ที่ต้องการการหล่อลื่น
กระบอกสูบ (Cylinder)
คือส่วนที่ได้รับน้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศเพื่อการจุดระเบิดและให้กำลังงานออกมา
ลูกสูบ (Piston)
คือชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ขึ้นลงภายในกระบอกสูบ เพื่ออัดน้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศให้มีความดันและอุณหภูมิเหมาะกับการเผาไหม้และให้กำลังออกมา
ก้านสูบ (Connecting Rod)
คือส่วนที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดกำลังที่เกิดขึ้นเนื่องจากการจุดระเบิดเผาไหม้เชื้อเพลิงภายในกระบอกสูบไปยังชิ้นส่วนต่างๆ ก้านสูบจะติดกับลูกสูบ
เพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft)
คือส่วนที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดกำลังจาก้านสูบและเปลี่ยนการเคลื่อนที่จากการเคลื่อนขั้นลงเป็นการหมุนเป็นวงกลม
เพลาลูกเบี้ยว (Camshaft)
คือเพลาทำหน้าที่ปิดเปิดลิ้นไอเสีย เพลาลูกเบี้ยวเคลื่อนที่ด้วยเฟืองที่ขบกับเฟืองของเพลาข้อเหวี่ยง
ลิ้นไอดี (Intake Valve)
ทำหน้าที่ปิดและเปิดให้น้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบ
ลิ้นไอเสีย (Exhaust Valve )
ทำหน้าที่ปิดและเปิดให้แก๊สที่เกิดจากากรเผาไหม้ออกจากระบอกสูบ
สปริง (Valve Spring)
เป็นสปริงที่กดให้ลิ้นปิด
หัวฉีด (Injector)
คืออุปกรณีที่ทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลเป็นฝอยละเอียด พ่นเข้าไปยังส่วนบนของกระบอกสูบ
หัวเทียน (Spark Plug)
เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดประกายไฟ เพื่อจุดไอดีของเครื่องยนต์เบนซินให้ลุกไหม้ และเกิดการระเบิดขึ้นภายในกระบอกสูบ
ล้อช่วยแรง (Fly wheel)
จะติดอยู่ตรงปลายเพลาข้อเหวี่ยง มีหน้าที่ช่วยสะสมพลังงาน ทำให้เครื่องยนต์เดินเรียบ
เครื่องยนต์จุดระเบิดภายในมีจังหวะการทำงาน 4 จังหวะ และ 2 จังหวะ ซึ่งพบในเครื่องยนต์เบนซิน และเครื่องยนต์ดีเซล
เครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะ (4 Cycle Diesel Engine)
เครื่องยนต์แบบนี้ มีการทำงานแบ่งออกเป็น 4 จังหวะ คือ จังหวะดูด จังหวะอัด จังหวะระเบิด และจังหวะคาย การทำงานทั้ง 4 จังหวะของลูกสูบเท่ากับการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง 2 รอบ
เครื่องยนต์ดีเซลมีหัวฉีดที่ทำหน้าที่ฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงให้กระจายเป็นฝอยเล็กๆ เข้าไปในกระบอกสูบ เพื่อผสมกับอากาศที่ถูกอัดภายในกระบอกสูบที่มีความดันและอุณหภูมิสูงพอเหมาะ และจะเกิดระเบิดเอง
การทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล 4 จังหวะ มีดังนี้
1. จังหวะดูด (Suction Stroke) ลูกสูบจะเคลื่อนที่ลง ลิ้นไอดีจะเปิด และลิ้นไอเสียจะปิด ขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลงจะเกิดสูญญากาศภายในกระบอกสูบทำให้เกิดการดูดเอาอากาศเพียงอย่างเดียวเข้ามาในกระบอกสูบ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงจนถึงจุดศูนย์ตายล่าง ลิ้นไอดีจะปิดเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศหนีออกไป
2. จังหวะอัด (Compression Stroke) ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นขณะที่ลิ้นไอดีและไอเสียปิดทำให้เกิดการอัดอากาศภายในกระบอกสูบจนกระทั่งลูกสูบเคลื่อนที่ถึงจุดศูนย์ตายบน ปริมาตร ของอากาศจะเหลือประมาณ 1/16 ของปริมาตรเดิมและอุณหภูมิจะสูงประมาณ 550 องศาเซลเซียส
3. จังหวะระเบิด (Power Stroke) เมื่อลูกสูบอยู่ที่ตำแหน่งศูนย์ตายบน อากาศจะถูกอัดเต็มที่และมีความร้อนสูง หัวฉีดก็จะฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบทำให้เกิดการระเบิด และผลักลูกสูบให้เคลื่อนที่ลง
4. จังหวะคาย (Exhaust Stroke) ลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้น ลิ้นไอดีจะปิด แต่ลิ้นไอเสียจะเปิด ทำให้อากาศเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ถูกขับออก เมื่อสิ้นสุดจังหวะคายแล้วลูกสูบก็จะเคลื่อนที่ลงทำให้เกิดจังหวะดูดต่อไป
เครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ ( 4 Cycle Gasoline Engine )
โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ
เครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ สามารถจัดแบ่งกลุ่มชิ้นส่วนโครงสร้างที่เป็นพื้นฐานของเครื่องยนต์ได้ดังนี้
ลักษณะพื้นฐานของเครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ
1. เสื้อสูบกับกระบอกสูบและห้องเพลาข้อเหวี่ยง เป็นชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่เป็นโครงสร้างหลักสำหรับยึดชิ้นส่วนอื่นๆของเครื่องยนต์
2. กลไกลูกสูบและข้อหมุนเหวี่ยง (Piston & Cranking Mechanism) ประกอบด้วย ลูกสูบ ก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยง และล้อช่วยแรงซึ่งเป็นชิ้นส่วนเคลื่อนที่ของเครื่องยนต์ที่รับความดันจากการเผาไหม้ในห้องสูบแล้วเปลี่ยนเป็นแรงกระทำบนหัวลูกสูบ ไปส่งต่อผ่านก้านสูบไปกระทำที่ก้านหมุนเพลาข้อเหวี่ยงทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนอย่างเรียบจ่ายแรงบิดออกไปใช้งาน
3. ฝาสูบ เป็นฝาปิดกระบอกสูบทำให้เกิดเป็นห้องเผาไหม้ขึ้นในเครื่องยนต์และทำให้เป็นปริมาตรอัดเกิดขึ้นบนฝาสูบ
4. กลไกลิ้น (Valve Mechanism) หรือกลไกขับควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์ (Engine Steering Mechanism) ประกอบขึ้นด้วย เพลาลูกเบี้ยว ปลอกกระทุ้งลิ้น ก้านกระทุ้งลิ้น กระเดื่องกดลิ้น สปริงลิ้นและลิ้น
เครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ 4 สูบ
กระบวนการทำงานในแต่ละจังหวะของเครื่องยนต์เครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ
ในแต่ละกลวัฏเครื่องยนต์ ขั้นตอนตามลำดับตลอดกลวัฏเครื่องยนต์คือการดูด การอัด การใช้งาน และการคายดำเนินไปกับการเคลื่อนที่ของลูกสูบทั้ง 4 ช่วงชักดังต่อไปนี้
1. จังหวะดูด (Suction Stroke)
การดูดหรือการบรรจุสูบเริ่มจากลิ้นไอดีเปิดก่อนที่ลูกสูบถึงศูนย์ตายบนเล็กน้อยจนกระทั่งลูกสูบเลื่อนลงแล้วผ่านลงศูนย์ตายล่าง กระบอกสูบจะได้รับการบรรจุสูบหรือการใส่เชื้อผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศตลอดเวลาระหว่างจังหวะดูด
ในระหว่างที่ลูกสูบเลื่อนตัวเองไปหลังศูนย์ตายบนทำให้ปริมาตรของกระบอกสูบโตขึ้นและนำไปสู่การลดลงของความดันเป็นความกดดันต่ำจนเหลือประมาณ 0.8-0.9 บาร์ก็จะมีอาการดูดเกิดขึ้นในห้องสูบตามมาด้วยการเปิดของลิ้นไอดี เชื้อผสมของเบนซินและอากาศก็จะไหลเข้ามาในห้องสูบ
จากอุณหภูมิทำงาน (Working Temperature) ของเครื่องยนต์ทำให้อุณหภูมิของแก๊สไอดีที่ไหลเข้ามาสูงขึ้นถึง 100 องศาเซลเซียส
ตลอดเวลาการดูดของลูกสูบ เชื้อเพลิงผสมของอากาศและเบนซินจะเข้าสู่ห้องสูบเป็นไปอย่างรวดเร็วเนื่องจากการขยายโตขึ้นของปริมาตรในห้องสูบ เมื่อลูกสูบเลื่อนลงมีผลทำให้ห้องสูบมีความกดดันต่ำเกิดความแตกต่างและต่ำกว่าภายนอกห้องสูบขึ้นมาก หมายถึงว่าด้วยขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของลิ้นไอดีที่โตเท่าที่จะทำได้ยอมให้ไอดีไหลผ่านเข้าไปในห้องสูบ ลิ้นไอดีเปิดก่อนศูนย์ตายบนถึงประมาณ 40 องศาเพลาข้อเหวี่ยง แต่อย่างไรก็ไม่สามารถ ทำให้การบรรจุสูบของไอดีเข้าไปทดแทนความดันที่ต่ำลงเป็นไปได้อย่างเต็มที่ 100% และจากการที่กระแสไหลของไอดียังมีพลังอยู่มากด้วยความเฉื่อยของมันในช่วงสั้นๆ หลังศูนย์ตายล่าง เพื่อต้องการให้มีการบรรจุสูบยาวนานขึ้นจึงยอมให้ลิ้นไอดีเปิดให้ไอดีไหลเข้าห้องสูบอีกต่อไป จนถึงหลังศูนย์ตายล่างประมาณ 70 องศาเพลาข้อเหวี่ยงแล้วลิ้นไอดีจึงปิด การบรรจุไอดีเข้าห้องสูบจึงจะสิ้นสุดลง
ไดอะแกรมลิ้นของเครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะ
จากความเร็วรอบของเครื่องยนต์ทำให้การบรรจุสูบมีเวลาสั้นที่จะไหลเข้าไปผ่านลิ้นไอดี ลิ้นไอดีจึงต้องเปิดเร็วขึ้นก่อนศูนย์ตายบนและปิดช้าลงหลังศูนย์ตายล่างให้ลิ้นไอดีมีเวลาเปิดยาวขึ้น รวมช่วงการเปิดของลิ้นไอดีถึงประมาณ 300 องศาเพลาข้อเหวี่ยง จำนวนองศาก่อนศูนย์ตายบนหรือหลังศูนย์ตายล่างจะมีจำนวนมากหรือน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับการออกแบบจำนวนความเร็วรอบของเครื่องยนต์
การทำงานในห้องสูบของจังหวะดูด
2. จังหวะอัด (Compression Stroke)
การอัดเชื้อผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศเกิดขึ้นขณะลูกสูบแล่นขึ้นสู่ศูนย์ตายบนเมื่อลิ้นไอดีปิดแล้วทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นแต่การอัดนั้นยังไม่ทำให้อุณหภูมิสูงพอที่จะทำให้เชื้อเพลิงเกิดจุดติดไฟตัวเองหรือเชิงจุด(Self Ignition) ขึ้นได้
จากอุณหภูมิอัด (Compression Temperature) ที่สูงขึ้นทำให้เชื้อเพลิงกลายเป็นไอระเหย(Vapour) ดีขึ้นกว่าเดิมและเกิดการคลุกเคล้ากับอากาศได้ดีขึ้นด้วยกลายเป็นเชื้อระเบิด(Vapoured Mixture) ในจังหวะอัดลูกสูบเลื่อนตัวเองจากศูนย์ตายล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบน ลิ้นไอดียังเปิดอยู่จนกว่าถึงหลังศูนย์ตายบน 70 องศาเพลาข้อเหวี่ยง ในช่วงนี้ปริมาตรกระบอกสูบจะเล็กลง ความดันและอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น การวัดขนาดของการอัดที่ศูนย์ตายบนวัดเป็น สัดส่วนความอัด (Copression Ratio) การเลือกใช้อัตราการอัดในเครื่องยนต์ออโตเมื่อลูกสูบอัดสุดหรือปลายจังหวะอัดจะต้องไม่เกิดการชิงจุด (Preignition) ของเชื้อผสมของอากาศและเบนซินในห้องสูบขึ้นได้อันหมายถึงว่าถ้าเกิดการชิงจุดจะทำให้เครื่องยนต์เกิดอาการน็อกขึ้น จากการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงที่ต้านการน็อก (Anti Knock) และการออกแบบลักษณะห้องเผาไหม้ที่เหมาะสมจึงทำให้เครื่องยนต์นี้มีอัตราการอัดสูงขึ้นได้ถึงประมาณ 8 : 1-11 : 1 และอุณหภูมิอัดสูงสุดถึงประมาณ 350 – 450 องศาเซลเซียส อันเป็นอุณหภูมิอัดเฉลี่ยที่มีค่าเป็นกลาง ๆ ส่วนอุณหภูมิที่เป็นจริงซึ่งสูงกว่านี้จะถูกหล่อเย็นหรือระบายออกไปทางผนังกระบอกสูบส่วนหนึ่งและทางชิ้นส่วนหล่อเย็นอื่น ๆ อีกเช่น หัวสูบลิ้นไอเสียเป็นส่วนใหญ่
อัตราอัดของเครื่องยนต์เป็นผลให้เกิดความดันอัดหรือกำลังอัด (Compression Pressure) ขึ้นประมาณ 10 –16 บาร์ ผลเสียของการอัดสูง ๆ ติดตามมาคือความดันในจังหวะงานสูงแล้วสิ่งที่ติดตามมาคือ ชิ้นส่วนเครื่องยนต์รับภาระมากเกินไป(Over Load) การจุดติดไฟของเชื้อระเบิดยังอยู่ในช่วงของการที่ลูกสูบแล่นจากศูนย์ตายล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบนในเวลาอันสั้นก่อนศูนย์ตายบน ความดันที่ขึ้นสูงมากขึ้นจึงไม่เกิดขึ้นเพียงปริมาตรที่ค่อนข้างเล็กลงเ
อัตราอัดของเครื่องยนต์เป็นผลให้เกิดความดันอัดหรือกำลังอัด (Compression Pressure) ขึ้นประมาณ 10 –16 บาร์ ผลเสียของการอัดสูง ๆ ติดตามมาคือความดันในจังหวะงานสูงแล้วสิ่งที่ติดตามมาคือ ชิ้นส่วนเครื่องยนต์รับภาระมากเกินไป(Over Load) การจุดติดไฟของเชื้อระเบิดยังอยู่ในช่วงของการที่ลูกสูบแล่นจากศูนย์ตายล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบนในเวล
3. กรองอากาศแบบไซโคลน ไส้กรองทำด้วยกระดาษภายในไส้กรองจะมีครีบทำให้อากาศที่ไหลเข้าเกิดการ หมุนวน ฝุ่นละอองที่มีน้ำหนักมากเมื่อถูกแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะตกอยู่ในถังเก็บฝุ่นละอองที่อยู่ด้านล่างของ กรองอากาศ ส่วนฝุ่นผงที่อนุภาคที่เล็กจะถูกกรองด้วยไส้กรองอากาศ ทำให้ไส้กรองไม่เกิดการอุดตัน ช่วยลด การบำรุงรักษา
ไอดี คืออัตราส่วนผสมระหว่าน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศมีสถานะเป็นก๊าซ
คาร์บูเรเตอร์ มีหน้าที่จัดสรรน้ำมันเชื้อเพลิงให้ผสมกับอากาศเปล่า ๆ เพื่อเป็นไอดีประจุเข้าสู่กระบอกสูบให้ถูก ต้องเหมาะสมกับสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์ อัตราส่วนผสมของไอดีอาจแตกต่างกันไปบ้าง ถ้าต้องการ กำลังสูงสุดก็อาจจะไม่ค่อยประหยัด หรือถ้าต้องการประหยัดก็ต้องยอมเสียกำลัง
อากาศ ประกอบด้วยก๊าซหลายชนิดแต่ก๊าซที่จำเป็นต่อการเผาไหม้คือก๊าซออกซิเจน ออกซิเจนจะทำหน้าที่ ช่วยเผาไหม้โดยมีไนโตรเจนคอยควบคุมไม่ให้การเผาไหม้รุนแรงและรวดเร็วเกินไป เพราะการเผาไหม้นี้เป็น การเผาไหม้ในกระบอกสูบ อากาศ ปรกติจะประกอบด้วย ไนโตรเจน 78 %, ออกซิเจน 21 %, อาร์กอน 0.096 %, คาร์บอนไดออกไซด์ 0.03 %
อัตรส่วนผสมไอดี
รอบการทำงาน
เดินเบา
ปานกลาง
รอบสูง
เร่งรอบ
ผลของอัตราส่วนผสมไอดี
ชิ้นส่วนสำคัญของเครื่องยนต์
9. อ่างนํ้ามันเครื่อง ( OIL PAN ) เป็นชิ้นส่วนที่ใช้เก็บนํ้ามันเครื่อง 10. ประเก็น ( GASKET ) เป็นตัวคั่นกลางระหว่างหน้าสัมผัสของโลหะเพื่อป้องกันการรั่ว ซึ่งส่วนใหญ่ที่รู้จักกันก็จะมี ประเก็นฝาสูบ,ประเก็นอ่างนํ้ามันเครื่อง เป็นต้น
พื้นฐาน
เราสามารถแบ่งประเภทของเครื่องยนต์จากการเผาไหม้ ออกได้เป็น 2 ประเภทดังนี้
ภายในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ทั่วไป
เครื่องจักรไอน้ำที่ใช้กับรถไฟ คลิกครับเพื่ออ่านหลักการทำงานของเครื่องจักรไอน้ำ
รถยนต์เกือบทุกคันในปัจจุบัน ล้วนแต่ใช้การสันดาปภายในทั้งสิ้น และมีลักษณะเป็นแบบลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นและลง เพราะ