สื่อประกอบการสอน วิชางานเครื่องยนต์ดีเซล

2

2.5 สลักก้านสูบ (Piston Pin) ทาหน้าท่ียึดลูกสูบและกา้ นสูบให้เป็ นจุด
เดียวกนั

รูปที่ 15 แสดงการยดึ สลกั ลูกสูบแบบต่างๆ

56

2

2.6 ก้านสูบ (Connecting Rod) ทาหนา้ ท่ีเป็นกลไกเช่ือมต่อระหวา่ งลูกสูบ
กบั เพลาขอ้ เหวยี่ ง

รูปที่ 16 แสดงกา้ นสูบและประกบั กา้ นสูบ

57

2

2.7 เพลาลูกเบีย้ วและการทางาน (Camshafts and Drives) ทาหนา้ ที่ควบคุม
จงั หวะการเปิ ด-ปิ ดลิ้นใหส้ อดคลอ้ งกบั จงั หวะการทางานและความเร็วของเคร่ืองยนต์

รูปที่ 17 แสดงเพลาลูกเบ้ียว

58

2

2.8 ลนิ้ (Valve) ลิ้นไอดีทาหนา้ ที่ควบคุมไอดีเขา้ กระบอกสูบ ส่วนลิ้นไอเสีย
ทาหนา้ ท่ีควบคุมแก๊สไอเสียออกจากกระบอกสูบตามจงั หวะการทางาน

รูปท่ี 18 แสดงโครงสร้างของลิ้น

59

2

2.9 กลไกลนิ้ (Valve Mechanism) ทาหนา้ ที่เปิ ด-ปิ ดลิ้นไอดีและลิ้นไอเสีย
ในจงั หวะที่ถูกตอ้ งเพอ่ื เพม่ิ ประสิทธิภาพในจงั หวะดูดและจงั หวะคายไอเสีย

1) กลไกลนิ้ แบบเพลาลูกเบีย้ วประกอบอยู่กบั เสื้อสูบหรือแบบลนิ้ เหนือฝา
สูบ (Overhead Valve Type หรือ OHV Type)

60

2

รูปที่ 19 แสดงกลไกลิ้นแบบเพลาลูกเบ้ียวประกอบอยกู่ บั เส้ือสูบหรือแบบลิ้นเหนือฝาสูบ

61

2

ข้อดี

- ปรับระยะห่างลิ้นไดง้ ่าย
- สามารถออกแบบหอ้ งเผาไหมใ้ หม้ ีรูปทรงตามตอ้ งการ

- สามารถแยกลิ้นไอดีและลิ้นไอเสียใหอ้ ยหู่ ่างกนั ไดอ้ ยา่ งเพียงพอ
- สามารถใชล้ ิ้นขนาดใหญ่และพฒั นาประสิทธิภาพการดูดอากาศและ
การขบั ไลไ่ อเสียใหส้ ูงข้ึนได้
- มีโครงสร้างง่าย สะดวกในการบารุงรักษา

ข้อเสีย

มีน้าหนกั มาก ซ่ึงจะทาใหเ้ กิดปัญหาลิ้นเตน้ ที่ความเร็วรอบสูง

62

2

2) กลไกลิ้นแบบเพลาลูกเบี้ยวอยู่บนฝาสูบ (Overhead Camshaft:
OHC)

รูปท่ี 20 แสดงแบบเพลาลูกเบ้ียวอยบู่ นฝาสูบ

63

2

2.10 สปริงลนิ้ (Valve Spring) ทาหนา้ ที่ยึดลิ้นเขา้ กบั บ่าลิ้นในขณะลิ้นปิ ด
เพื่อป้องกนั การกนั รั่วของหอ้ งเผาไหม้

รูปท่ี 21 แสดงสปริงลิ้น

64

2

2.11 ขบวนเฟื อง (Gear Train) การทางานของกลไกลิ้นตอ้ งสัมพนั ธ์กบั การ
เคล่ือนท่ีของลูกสูบตามจงั หวะการทางาน ในกรณีของเครื่องยนต์ 4 จงั หวะ กลไกลิ้น
มีรอบหมุนเพียงคร่ึงหน่ึงของรอบหมุนของเครื่องยนต์ เฟื องเพลาขอ้ เหว่ียงทาหนา้ ที่
ขบั เคล่ือนเพลาลูกเบ้ียว

65

2

รูปที่ 22 แสดงขบวนเฟือง

66

2

2.12 ล้อช่วยแรง (Flywheel) ทาหนา้ ท่ีสะสมพลงั งานท่ีไดจ้ ากจงั หวะกาลงั
เพ่ือนาไปใชง้ านในจงั หวะที่เหลือของวฏั จกั ร

รูปท่ี 23 แสดงลอ้ ช่วยแรง

67

2

2. หลกั การทางานของเครื่องยนต์ดเี ซล

รูปที่ 24 แสดงประสิทธิภาพในการเปล่ียนรูปพลงั งานของเคร่ืองยนต์

68

2

1. หลกั การทางานของเครื่องยนต์ดเี ซล 4 จงั หวะ (Four Stroke Cycle
Engines)

รูปท่ี 25 แสดงจงั หวะการทางานของเคร่ืองยนตด์ ีเซล 4 จงั หวะ

69

2

ตารางแสดงการเปิ ด-ปิ ดของลนิ้ (Valve Timing Diagram)

จงั หวะ ทศิ ทางการเคล่ือนท่ขี องลูกสูบ ลนิ้ ไอดี ลนิ้ ไอเสีย สภาวะในกระบอกสูบ
จงั หวะดูด ลง เปิ ด ปิ ด อากาศไหลเขา้
จงั หวะอดั ข้ึน ปิ ด ปิ ด อดั อากาศ
จงั หวะกาลงั ลง ปิ ด ปิ ด เผาไหม้
จงั หวะคาย ข้ึน ปิ ด เปิ ด ไอเสียออก

70

2

รูปที่ 26 แสดงการเปิ ด-ปิ ดของลิ้น (Valve Timing Diagram)

71

2

2. หลกั การทางานของเครื่องยนต์ดเี ซล 2 จังหวะ (Two Stroke Cycle
Engines)

รูปที่ 27 โครงสร้างของเคร่ืองยนตด์ ีเซล 2 จงั หวะ

72

2

2.1 จงั หวะดูดและจังหวะอดั

รูปที่ 28 แสดงการทางานของเครื่องยนตด์ ีเซล 2 จงั หวะ ช่วงจงั หวะดูดและจงั หวะอดั

73

2

2.2 จังหวะกาลงั และจังหวะคาย

รูปที่ 29 แสดงการทางานของเคร่ืองยนตด์ ีเซล 2 จงั หวะ ช่วงจงั หวะกาลงั และจงั หวะคาย

74

2

รูปที่ 30 แสดงไดอะแกรมเวลาเปิ ด-ปิ ดช่องและลิ้นเครื่องยนตด์ ีเซล 2 จงั หวะ (Port Timing Diagram)

75

2

3. คุณสมบตั ขิ องเคร่ืองยนต์

1. กาลงั และแรงบิด

สูตรแสดงความสัมพนั ธ์ระหวา่ งแรงบิดกบั กาลงั มา้

กาลงั มา้ (PS) = 2NT = NT
75×60 716

ในขณะที่ N คือ ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ (รอบ/นาที)
T คือ แรงบิดของเครื่องยนตท์ ี่ความเร็วต่างๆ

76

2

2. ความสิ้นเปลืองของนา้ มนั เชื้อเพลงิ จาเพาะ (Specific Fuel Consumption)
3.ปริมาตรดูด (Displacement Volume)

ปริมาตรดูดสามารถหาไดจ้ ากสูตร

Vd = r2LN = D2 ×D2L×N
4

เมื่อ r = รัศมีของกระบอกสูบ 77
D= เสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางกระบอกสูบ
L= ระยะชกั
N= จานวนกระบอกสูบ

2

4. ปริมาตรห้องเผาไหม้ (Combustion Chamber Volume)
5. ปริมาตรกระบอกสูบ (Cylinder Volume)
6. อตั ราส่วนการอดั (Compression Ratio)

อตั ราส่วนการอดั = ปริมาตรหอ้ งเผาไหม้ + ปริมาตรดูด
ปริมาตรหอ้ งเผาไหม้

78

2

7. ความเร็วแล่นลกู สูบ (Piston Speed)

สูตรแสดงความสมั พนั ธ์ระหวา่ งแรงบิดกบั กาลงั มา้

V= 2LN
60

เมื่อ V = ความเร็วแล่นลูกสูบเฉลี่ย (เมตร/วินาที)
L = ระยะชกั (เมตร)
N = ความเร็วรอบของเครื่องยนต์ (รอบตอ่ นาที)

79

2

8. แรงบดิ (Torque)

แรงบิด (Torque) = แรง (Force) × ระยะทาง (Distance)

9. กาลงั (Power)

กาลงั (Power) = งาน (Work)/เวลา (Time) มีหน่วยเป็น กิโลกรัม-เมตร/วนิ าที

80

2

10. ความสัมพนั ธ์ระหว่างความเร็วรอบเครื่องยนต์กบั แรงม้า

กราฟแสดงความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งกาลงั และความเร็วรอบเคร่ืองยนต์

81

3

งานระบบนา้ มันเชื้อเพลงิ

สาระการเรียนรู้ งานระบบนา้ มนั จุดประสงค์การเรียนรู้
เชื้อเพลงิ
1. หนา้ ท่ีและหลกั การทางานของระบบน้ามนั 1. บอกหนา้ ท่ีและหลกั การทางานของระบบน้ามนั
เช้ือเพลิง สมสรมรรถรนถะนปะรปะรจะาจหานห่วนย่วย เช้ือเพลิงเครื่องยนตด์ ีเซลได้

2. ส่วนประกอบของระบบน้ามนั เช้ือเพลิงเคร่ืองยนต์ 1. แสดงความรู้เก่ียวกบั หลกั การทางานของระบบน้ามนั เช้ือเพลิงเครื่องยนต์ 2. บอกส่วนประกอบของระบบน้ามนั เช้ือเพลิง
ดีเซล ดีเซล เคร่ืองยนตด์ ีเซลได้

3. ระบบน้ามนั เช้ือเพลิงเคร่ืองยนตด์ ีเซลแบบแถว 2. ปฏิบตั ิงานถอดประกอบและตรวจสภาพชิ้นส่วนระบบน้ามนั เช้ือเพลิง 3. บอกหลกั การทางานของระบบน้ามนั เช้ือเพลิง
เรียงหรือพีอี (PE) เคร่ืองยนตด์ ีเซล เครื่องยนตด์ ีเซลแบบแถวเรียง หรือพอี ี (PE) ได้

4. ระบบน้ามนั เช้ือเพลิงท่ีใชป้ ๊ัมแบบจานจ่ายหรือป๊ัม 4. บอกหลกั การทางานของระบบน้ามนั เช้ือเพลิงที่ใชป้ ั๊ม
แบบวอี ี (VE) แบบจานจ่ายหรือปั๊มแบบวอี ี (VE) ได้

5. ระบบน้ามนั เช้ือเพลิงแบบรางร่วม 5. บอกหลกั การทางานของระบบน้ามนั เช้ือเพลิงแบบ
รางร่วมได้

82

3

งานระบบนา้ มันเชื้อเพลงิ

1. หน้าทแ่ี ละหลกั การทางานของระบบนา้ มนั เชื้อเพลงิ

ระบบน้ามันเชื้อเพลงิ (Fuel System) ของเคร่ืองยนตด์ ีเซล จะทา
หนา้ ท่ีจ่ายเช้ือเพลิงเขา้ สู่หอ้ งเผาไหมต้ ามจงั หวะการทางานของเครื่องยนต์
อากาศในกระบอกสูบจะถูกอดั ให้มีความดนั สูง เพ่ือให้มีอุณหภูมิสูงเพียง
พ อ ที่ จ ะ ท า ใ ห้ เ กิ ด ก า ร จุ ด ร ะ เ บิ ด ไ ด้เ อ ง เ ม่ื อ มี ก า ร ฉี ด เ ช้ื อ เ พ ลิ ง เ ข้า ไ ป
อตั ราส่วนการอดั ของเคร่ืองยนตด์ ีเซลจึงสูงกว่าเคร่ืองยนตเ์ บนซิน การเผา
ไหมน้ ้ามนั เช้ือเพลิงตอ้ งเสร็จสิ้นโดยสมบูรณ์ภายในระยะเวลาส้นั ๆ

83

3

2. ส่วนประกอบของระบบนา้ มนั เชื้อเพลงิ เครื่องยนต์ดเี ซล

1. ถังนา้ มนั เชื้อเพลงิ (Fuel Tank) มีหนา้ ที่เกบ็ น้ามนั เช้ือเพลิง มกั ติดต้งั
ไวต้ อนกลางหรือตอนทา้ ยของรถ เพื่อป้องกนั การเกิดเพลิงไหม้

รูปท่ี 1 แสดงถงั น้ามนั เช้ือเพลิง

84

3

2. หม้อกรองนา้ มันเชื้อเพลงิ และหม้อแยกนา้ หรือกรองดกั นา้ (Fuel
Filter and Waterseparator or Fuel Sedimentor) ทาหนา้ ท่ีกรองสิ่ง
สกปรกของน้ามนั เช้ือเพลิงก่อนเขา้ ป๊ัมฉีดน้ามนั เช้ือเพลิง และถา้ น้ามนั
เช้ือเพลิงมีน้าปะปนอยู่

รูปท่ี 2 แสดงหมอ้ กรองน้ามนั เช้ือเพลิงและหมอ้ แยกน้า

85

3

3. ปั๊มแรงดนั ต่าหรือปั๊มป้อน (Feed Pump) ทาหนา้ ท่ีดูดน้ามนั เช้ือเพลิง
จากถงั เช้ือเพลิงและส่งผา่ นหมอ้ กรองน้ามนั เช้ือเพลิงไปยงั ป๊ัมเช้ือเพลิง

รูปที่ 3 แสดงส่วนประกอบของป๊ัมส่งน้ามนั เช้ือเพลิงหรือป๊ัมป้อน

86

3

4. หัวฉีดนา้ มันเชื้อเพลงิ (Fuel Injection Nozzles)

รูปที่ 4 แสดงหวั ฉีดน้ามนั เช้ือเพลิงแบบต่างๆ

87

3

1) หัวฉีดแบบกลไกท่ีใช้กบั เคร่ืองยนต์ดเี ซล
(1) หัวฉีดแบบทรอทเทลิ (Throttle Type)
(2) หัวฉีดแบบรู (Hole Type)

รูปที่ 5 แสดงหวั ฉีดแบบทรอทเทิล

88

3

2) เสื้อหัวฉีด (Nozzle Holder)
3) หัวฉีดสาหรับเคร่ืองยนต์ดีเซลที่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบรางร่วมหรือ
คอมมอนเรล

89

3

4) การทดสอบหัวฉีด

รูปที่ 6 แสดงหวั ฉีดสภาพดีและหวั ฉีดท่ีมีการรั่ว

90

3

(1) การทดสอบแรงดนั หัวฉีด

รูปท่ี 7 แสดงการทดสอบหวั ฉีด

91

3

(2) ตรวจรูปแบบของสเปรย์และเสียงทางาน

รูปท่ี 8 แสดงรูปแบบของสเปรยท์ ี่ดีและผดิ ปกติ

92

3

5. ปั๊มฉีดนา้ มนั เชื้อเพลงิ (Injection Pump)

รูปท่ี 9 แสดงปั๊มฉีดน้ามนั เช้ือเพลิงแบบจานจ่าย

93

3

6. ห้องเผาไหม้ของเคร่ืองยนต์ดีเซล (Diesel Engine Combustion
Chambers)

6.1 หน้าท่ีของห้องเผาไหม้เครื่องยนต์ดเี ซล มี 2 ประการ ดงั น้ี
1) ช่วยใหก้ ารฉีดน้ามนั เช้ือเพลิงเป็นไปอยา่ งมีประสิทธิภาพ
2) ทาให้เกิดการเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพจากการบรรจุน้ ามนั

เช้ือเพลิงกบั อากาศ

94

3

6.2 แบบของห้องเผาไหม้

รูปท่ี 10 แสดงหอ้ งเผาไหมแ้ บบเปิ ด

95

3

1) ห้องเผาไหม้แบบฉีดตรง หรือมกั เรียกทับศพั ท์ว่า ไดเร็กอินเจ็กช่ัน
(Direct Injection) หรือหอ้ งเผาไหมแ้ บบเปิ ด (Open Chamber)

ข้อดี
- ประสิทธิภาพความร้อนสูง และอตั ราความสิ้นเปลืองน้ามนั เช้ือเพลิงต่า
- อุณหภูมิแกส๊ ไอเสียต่า
- เคร่ืองยนตส์ ตาร์ตติดง่าย
- การสูญเสียความร้อนสู่น้าหลอ่ เยน็ นอ้ ย
- โครงสร้างหอ้ งเผาไหมไ้ ม่ซบั ซอ้ น

96

3

ข้อเสีย
- เสียงเคร่ืองยนตด์ งั เนื่องจากความดนั การเผาไหมส้ ูง
- การทางานของหวั ฉีดมีผลต่อประสิทธิภาพของการเผาไหม้
- ตอ้ งใชเ้ ช้ือเพลิงท่ีมีความบริสุทธ์ิ มีคุณภาพดี
- เกิดควนั ต่าท่ีความเร็วต่า เนื่องจากความรุนแรงของการหมุนวนของ
อากาศ และการไหลเขา้ สู่จุดศูนยก์ ลางในปลายจงั หวะอดั ผนั แปรไประหวา่ งความเร็ว
ต่ากบั ความเร็วสูง

97

3

2) ห้องเผาไหม้แบบมหี ้องเผาไหม้ล่วงหน้า (Precombustion Chamber)
ข้อดี
- การเผาไหมเ้ ช้ือเพลิงเกิดข้ึนอยา่ งสมบูรณ์
- เสียงเครื่องยนตม์ ีเสียงดงั นอ้ ยกวา่ เมื่อเทียบกบั แบบฉีดตรง
- ใชน้ ้ามนั เช้ือเพลิงที่มีคุณภาพต่ากวา่ หอ้ งเผาไหมแ้ บบเปิ ดหรือแบบฉีด

98

3

ข้อเสีย
- ประสิทธิภาพทางความร้อนต่ากวา่ หอ้ งเผาไหมแ้ บบฉีดตรงหรือแบบเปิ ด
- อุณหภูมิแกส๊ ไอเสียจากการเผาไหมส้ ูง
- ตอ้ งใชห้ วั เผาในการอุ่นอากาศ
- การผลิตฝาสูบซบั ซอ้ น

99

3

รูปที่ 11 แสดงหอ้ งเผาไหมแ้ บบมีหอ้ งเผาไหมล้ ่วงหนา้

100

3

3) ห้องเผาไหม้แบบอากาศหมุนวน (Swirl Chamber)
ข้อดี
- ไดเ้ ปรียบในดา้ นประสิทธิภาพวฏั จกั รการเผาไหม้
- เกิดการน็อกของเคร่ืองยนตน์ อ้ ย
ข้อเสีย
- จาเป็ นตอ้ งใชห้ ัวเผาในการช่วยสตาร์ตเนื่องจากการสูญเสียความร้อน
จากหอ้ งอากาศหมุนวนมาก
- สมรรถนะของเครื่องยนตไ์ ม่ดีที่ความเร็วต่า

101

3

รูปที่ 12 แสดงหอ้ งเผาไหมแ้ บบอากาศหมุนวน

102

3

3. ระบบนา้ มนั เชื้อเพลงิ เครื่องยนต์ดเี ซลแบบแถวเรียง

รูปที่ 13 แสดงโครงสร้างป๊ัมฉีดน้ามนั เช้ือเพลิงแบบแถวเรียง

103

3

หลกั การทางาน

รูปที่ 14 แสดงวงจรระบบน้ามนั เช้ือเพลิงเคร่ืองยนตด์ ีเซลแบบแถวเรียง

104

3

1. โครงสร้างและการทางานของปั๊มป้อน

รูปท่ี 15 แสดงโครงสร้างของปั๊มป้อน

105