เครื่องยนต์: เครื่องยนต์

เครื่องยนต์ คืออะไร

เครื่องยนต์ดีเซล (อังกฤษ: diesel engine) เป็นเครื่องยนต์ประเภทหนึ่ง คิดค้นโดย นายรูดอล์ฟ ดีเซล (Rudolf Diesel) วิศวกรชาวเยอรมัน ในปี ค.ศ. 1897 อาศัยการทำงานของกลจักร คาร์โนต์ (Carnot’s cycle) ซึ่งคิดขึ้นโดยชาวฝรั่งเศสชื่อ ซาร์ดิ คาร์โน ( Sardi carnot) ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1824 เครื่องยนต์ชนิดนี้ ไม่มีหัวเทียน การจุดระเบิดอาศัย หลักการอัดอากาศและเชื้อเพลิง ให้มีความดันสูงจนเชื้อเพลิงสามารถติดไฟได้

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซล คือ อากาศเมื่อถูกอัดตัวจะมีความร้อนสูงขึ้น แต่ถ้าอากาศถูกอัดตัวอย่างรวดเร็วโดยไม่มีการสูญเสียความร้อน ทั้งแรงดันและความร้อนจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อฉีดละอองน้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในอากาศที่ร้อนจัดจากการอัดตัว ก็จะเกิดการเผาไหม้ขึ้นอย่างทันทีทันใด ทำให้เกิดกำลังงานขึ้น กำลังงานที่เกิดขึ้นจะนำไปใช้ประโยชน์ในรูปของแรงขับหรือแรงผลักดัน ผ่านลูกสูบและก้านสูบทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุน ณ กำลังอัดเดียวกัน อากาศที่อุณหภูมิเริ่มต้นสูงกว่า เมื่อถูกอัดย่อมมีอุณหภูมิสูงกว่าหรือร้อนกว่า

เครื่องยนต์ดีเซลแบ่งออกเป็นแบบใหญ่ๆ ได้เป็น 2 แบบคือ
เครื่องยนต์แบบ 4 จังหวะ (The 4-cycle Engine)
เครื่องยนต์แบบ 2 จังหวะ (The 2-cycle Engine)

เครื่องยนต์ 4 จังหวะ (อังกฤษ: Four-stroke engine) เป็นเครื่องยนต์ที่ใช้ในรถยนต์ รถจักรยานยนต์ รถบรรทุก ที่ใช้เครื่องยนต์ที่มีการเผาไหม้ภายใน สำหรับเครื่องยนต์เบนซิน (อังกฤษ: petrol engine หรือ gasoline engine) ไอของน้ำมันจะถูกอัดแล้วถูกจุดระเบิดโดยหัวเทียน

“ไอดี” คือส่วนผสมของไอระเหยหรือละอองน้ำมันเบนซินผสมกับอากาศ ไอดีจะถูกดูดเข้ากระบอกสูบหรือฉีดเข้ากระบอกสูบโดยหัวฉีดในช่วงชักดูด และไอดีจะถูกอัดให้มีอุณหภูมิสูงขึ้นประมาณ 700-900 องศาเซลเซียส แล้วไอดีถูกจุดระเบิดโดยประกายไฟประมาณ 25,000 โวลต์ จากเขี้ยวหัวเทียน เรียกช่วงชักนี้ว่าช่วงชักระเบิด หรือ “ช่วงชักงาน” แรงระเบิดทำให้ลูกสูบเลื่อนลง เครื่องยนต์ได้งานในช่วงชักนี้ ทำให้เพลาข้อเหวี่ยงเกิดการหมุน เป็นการเปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล ช่วงชักคายลูกสูบเลื่อนขึ้น ลิ้นไอดี “ปิด” ลิ้นไอเสีย “เปิด” ไอเสียออกจากกระบอกสูบทางลิ้นไอเสีย ผ่านท่อไอเสีย ออกสู่บรรยากาศ เครื่องยนต์ทำงาน ครบ 4 ช่วงชัก

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ที่ทำงาน 4 จังหวะ (4 ช่วงชัก) แบ่งออกได้ดังนี้
1.ช่วงชักดูด หรือจังหวะดูด : ลูกสูบเลื่อนลง จากศูนย์ตายบน ลงสู่ศูนย์ตายล่าง ลิ้นไอดีเปิด เพื่อดูดไอดีเข้ามาในกระบอกสูบ ลิ้นไอเสียปิด
2.ช่วงชักอัด หรือจังหวะอัด : ลูกสูบเลื่อนขึ้น จากศูนย์ตายล่าง ขึ้นสู่ศูนย์ตายบน ลิ้นไอดีและลิ้นไอเสียปิดสนิท ไอดีถูกอัดให้ร้อน 700-900 องศาเซลเซียส
3.ช่วงชักระเบิด หรือจังหวะระเบิด : ลูกสูบเลื่อนขึ้นใกล้ศูนย์ตายบน หัวเทียนจุดประกายไฟเผาใหม้ไอดีเกิดการระเบิดขึ้นในห้องเผาใหม้ แรงระเบิดทำให้ลูกสูบเลื่อนลง จากศูนย์ตายบน ลงสู่ศูนย์ตายล่าง ทำให้เพลาข้อเหวี่ยงเกิดการหมุน เครื่องยนต์ได้งานในช่วงชักนี้ เรียกอีกชื่อหนึงว่า “ช่วงชักงาน” เป็นการเปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล
4.ช่วงชักคาย หรือจังหวะคาย : ลูกสูบเคลื่อนที่จากศูนย์ตายล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบน ลิ้นไอดีปิด ลิ้นไอเสียเปิด แก๊สไอเสียออกจากกระบอกสูบผ่านลิ้นไอเสีย, ท่อไอเสีย และออกสู่ชั้นบรรยากาศภายนอกเครื่องยนต์

เครื่องยนต์ 2 จังหวะ (อังกฤษ: Two-stroke engine ) คือเครื่องยนต์ที่ทำงาน 2 ช่วงชัก คือช่วงชักที่ 1 คือช่วงชักดูดกับอัด และ ช่วงชักที่ 2 คือช่วงชักระเบิดและคาย และเครื่องยนต์ 2 ช่วงชักจะไม่มีวาล์วเปิดปิดไอดีไอเสีย แต่จะใช้ลูกสูบเป็นตัวเปิดปิดไอดีไอเสียแทน ซึ่งเครื่องยนต์ 2 ช่วงชักจะทำงานรอบจัดกว่าเครื่องยนต์ 4 จังหวะ และการเผาไหม้ก็มีประสิทธิภาพด้อยกว่าด้วย
ช่วงชักที่ 1
ดูด/อัด:ลูกสูบเคลื่อนที่ลงจากศูนย์ตายบนสู่ศูนย์ตายล่าง ในขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลงมานั้นจะจะทำให้ช่องพอร์ตไอดีเปิดไอดีถูกอัดจากห้องแคร้งค์ผ่านเข้ามาบรรจุในห้องเผาไหม้ในตอนนี้ช่องพอร์ตไอเสียจะเปิดออกด้วยเชื้อเพลิงที่เข้ามาจะช่วยขับไอเสียจากการเผาไหม้ด้วย ในการทำงานดังกล่าวเพลาข้อเหวี่ยงทำงาน1/2 รอบ (ครึ่งรอบ)

ช่วงชักที่ 2 ระเบิด/คาย:ลูกสูบจะเคลื่อนที่ขึ้นจากศูนย์ตายล่างขึ้นสู่ศูนย์ตายบนทำให้ช่องพอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสียปิดอัดเอาเชื่อเพลิงให้มีปริมาตรเล็กลงในห้องเผาไหม้ หัวเทียนส่งประกายไฟจุดระเบิดเชื้อเพลิงลูกสูบเคลื่อนที่ลงเพราะแรงระเบิดทำให้ลูกสูบอัดเชื่อเพลิงในห้องแคร้งค์แล้วถูกอัดเข้ามาเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงจนพอร์ตไอดีและพอร์ตไอเสียเปิดเชื้อเพลิงจะขับไล่ไอเสียออกด้วย เพลาข้อเหวี่ยงหมุนครบ 1 รอบ พอดี