Featured Posts

ระบบเครื่องยนต์ขั้นพื้นฐานและระบบอื่นๆ

Comments Off on ระบบเครื่องยนต์ขั้นพื้นฐานและระบบอื่นๆ

Posted on : 23-10-2012 | By : Author | In : การทำงานของเครื่องยนต์

เครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ (spark ignition engine หรือ SI engine) ต้องการระบบพื้นฐาน 4 ระบบในการทำงาน ส่วนเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัด (compression ignition engine หรือ Cl engine) ต้องการระบบพื้นฐานเพียง 3 ระบบ ระบบพื้นฐานเหล่านี้ ได้แก่ –

1. ระบบน้ำมันเชื้อเพลิง (fuel system) ระบบนํ้ามันเชื้อเพลิงทำหน้าที่ป้อนน้ำมันเชื้อเพลิงให้กับเครื่องยนต์ นํ้ามันเชื้อเพลิงผสมกับอากาศและจุดระเบิดเผาไหม้ให้กำลังงานออกมาหมุนเพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์ จากรูปที่ 1.9 จะแสดงระบบนํ้ามันเชื้อเพลิงแบบหนึ่งของเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ (เครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟที่ใช้แก๊สโซลีนเป็นเชื้อเพลิงมักเรียกว่า เครื่องยนต์แก๊สโซลีน (gasoline engine))

เครื่องยนต์

นํ้ามันเชื้อเพลิงจากถังจะถูกดูดและส่งไปยังคาร์บูเรเตอร์ จากนั้นคาร์บูเรเตอร์ก็จะทำหน้าที่ผสมอากาศกับนํ้ามันเชื้อเพลิงเข้าด้วยกัน แล้วส่งเข้ากระบอกสูบของเครื่องยนต์ ส่วนผสมจะถูกอัดและจุดระเบิดเผาไหม้ด้วยประกายไฟจากหัวเทียน แล้วให้กำลังออกมาที่เพลาข้อเหวี่ยง ส่วนประกอบที่สำคัญของระบบ ได้แก่

1. ถังน้ำมันเชื้อเพลิง (fuel tank) ถังนํ้ามันเชื้อเพลิงจะทำจากแผ่นโลหะ ไฟเบอร์กลาส หรือพลาสติก ช่องเปิดบนถังนํ้ามันมี 2 แห่งคือ ช่องนํ้ามันเข้าและช่องนํ้ามันออก ถังนํ้ามันเชื้อเพลิงส่วนมากติดตั้งอยู่ที่ด้านหลังของรถยนต์ ดังแสดงในรูปที่ 1.10

2. ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง (fuel pump) ปั๊มนํ้ามันเชื้อเพลิง จะทำหน้าที่ดูดนํ้ามันเชื้อเพลิงจากถังและส่งไปยังคาร์บูเรเตอร์ ปั๊มนํ้ามันเชื้อเพลิงมี 2 แบบคือ แบบทางกลและแบบไฟฟ้า แบบทางกลจะทำงานด้วยการหมุนของเพลาลูกเบี้ยว ส่วนแบบไฟฟ้าจะทำงานด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า หรือโซลีนอยต์ สำหรับปั๊มนํ้ามันเชื้อเพลิงทางกลจะแสดงดังรูปที่ 1.11

3. คาร์บูเรเตอร์ (carburetor) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ผสมนํ้ามันเชื้อเพลิงกับอากาศ ก่อนที่จะไหลเข้ากระบอกสูบ เพื่อให้ได้สัดส่วนที่เหมาะสมกับการเผาไหม้ ดังแสดงในรูปที่ 1.12

4. ระบบหัวฉีด (fuel injection) เครื่องยนต์แก๊สโซลีนบางแบบไม่มีคาร์บูเรเตอร์แต่ใช้ระบบหัวฉีดแทน ระบบประกอบด้วยหัวฉีดหนึ่งอัน หรือมากกว่าซึ่งทำหน้าที่ฉีดนํ้ามันเข้าผสมกับอากาศ ก่อนที่จะไหลเข้ากระบอกสูบแล้วเผาไหม้

2. ระบบจุดระเบิด (ignition system) ระบบจุดระเบิดจะทำหน้าที่สร้างประกายไฟ สำหรับจุดระเบิดนํ้ามันเชื้อเพลิงในกระบอกสูบ ระบบจุดระเบิดจะนำแรงดันไฟฟ้าตํ่าจากแบตเตอรี่ ซึ่งโดยทั่วไปมีค่าประมาณ 12 โวลต์ มาสร้างแรงดันไฟฟ้าสูง บางระบบอาจสร้างแรงดันไฟฟ้าได้สูงมากถึง 47,000 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าสูงสามารถช่วยให้เกิดประกายไฟที่บริเวณเขี้ยวหัวเทียนได้ ซึ่งจะเป็นต้นกำเนิดของการจุดระเบิดเผาไหม้นํ้ามันเชื้อเพลิง ดังแสดงในรูปที่ 1.13

ในกรณีของเครื่องยนต์ดีเซลจะไม่มีระบบจุดระเบิด แต่จะอาศัยความร้อนของอากาศ ในช่วงจังหวะอัดเป็นตัวช่วยในการจุดระเบิดเผาไหม้นํ้ามันเชื้อเพลิง

3. ระบบหล่อลื่น (lubricating system) ระบบหล่อลื่นจะทำหน้าที่ป้อนนํ้ามันหล่อลื่นไปยังส่วนต่าง ๆ ของเครื่องยนต์ที่มีการเคลื่อนไหว เพื่อป้องกันการสึกหรอและระบายความร้อน ระบบหล่อลื่นจะมีอ่างนํ้ามันอยู่ที่ส่วนล่างของเครื่องยนต์ ซึ่งทำหน้าที่เก็บนํ้ามันหล่อลื่นที่ใช้ในระบบปั๊มนํ้ามันหล่อลื่นซึ่งถูกขับเคลื่อนด้วยกำลังจากเครื่องยนต์ จะดูดนํ้ามันจากอ่างแล้วส่งไปยังส่วนต่าง ๆ ของเครื่องยนต์ หลังจากนั้นนํ้ามันหล่อลื่นก็จะไหลกลับสู่อ่างนํ้ามันตามเดิม และจะ หมุนเวียนไปเช่นนี้ตลอดการทำงานของเครื่องยนต์ ดังแสดงในรูปที่ 1.14

4. ระบบหล่อเย็น (cooling system) ระบบหล่อเย็นจะทำหน้าที่ระบายความร้อน ส่วนเกินของเครื่องยนต์ออกสู่บรรยากาศภายนอก การเผาไหม้ไอดีในกระบอกสูบทำให้อุณหภูมิภายในกระบอกสูบอาจสูงถึง 2000°c ซึ่งสูงกว่าจุดหลอมละลายของโลหะที่ใช้ทำเครื่องยนต์ ดังนั้นจึงควรระบายความร้อนออกไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ พลังงานความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ภายในกระบอกสูบ ส่วนหนึ่งเปลี่ยนไปเป็นพลังงานกลที่เพลาข้อเหวี่ยง ส่วนหนึ่งจะออกไปกับไอเสีย ส่วนหนึ่งถูกน้ำมันหล่อลื่นพาออกไป และส่วนที่เหลือออกไปด้วยระบบหล่อเย็น

จากรูปที่ 1.15 จะแสดงระบบหล่อเย็นขั้นพื้นฐานซึ่งระบายความร้อนด้วยนํ้ารอบๆ กระบอกสูบมีโพรงนํ้าสำหรับการไหลเวียนของนํ้า นํ้าจะพาความร้อนออกจากเครื่องยนต์และไหลเข้าสู่หม้อนํ้า เพื่อระบายความร้อนสู่บรรยากาศอีกครั้งหนึ่ง

ทั้ง 4 ระบบที่กล่าวมานี้มีความจำเป็นสำหรับเครื่องยนต์มาก ถ้าขาดระบบใดระบบหนึ่ง แล้วเครื่องยนต์จะไม่สามารถทำงานได้ (ถ้าเป็นเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัดจะไม่มีระบบจุดระเบิด)

ระบบอื่น ๆ ของเครื่องยนต์

นอกจากระบบที่กล่าวมาแล้วทั้ง 4 ระบบซึ่งได้แก่ ระบบนํ้ามันเชื้อเพลิง ระบบจุดระเบิด ระบบหล่อลื่น และระบบหล่อเย็น ยังมีระบบอื่น ๆ อีกที่ทำงานสัมพันธ์กันและมีความจำเป็น ได้แก่ ระบบไอเสีย ระบบควบคุมไอเสีย และระบบสตาร์ต

ระบบไอเสียจะช่วยลดเสียงดังในขณะที่ไอเสียออกจากกระบอกสูบและพาไอเสียออกไปยังตำแหน่งที่ปลอดภัยแก่ผู้โดยสารในรถยนต์ ระบบควบคุมไอเสียทำหน้าที่ควบคุมมลภาวะของอากาศเนื่องจากไอเสีย ส่วนระบบสตาร์ตจะช่วยในการสตาร์ตเครื่องยนต์