Presentation 1

วชิ างานเคร่ืองยนต์ดเี ซล รหัสวชิ า 2101-2002 นายเริงชัย ทามาหม่ัน

บทที่ 1 การศึกษาพืน้ ฐานงานเครื่องยนต์ดเี ซล

สาระการเรียนรู้ 1. ววิ ฒั นาการเคร่ืองยนต์ดีเซล 2. ประเภทของเครื่องยนต์ดีเซลและข้อมูลทางเทคนิค 3. เปรียบเทยี บเครื่องยนต์ดีเซลกบั เครื่องยนต์แก๊สโซลนี 4. กระบวนการผลติ และคุณสมบัตขิ องนา้ มนั ดเี ซล 5. การถอดประกอบเครื่องยนต์ดเี ซลออกจากตวั รถ

สมรรถนะประจาหน่วย 1. แสดงความรู้เกย่ี วกบั พืน้ ฐานเครื่องยนต์ดเี ซล 2. ถอด ประกอบเคร่ืองยนต์ดเี ซลออกจากตวั รถตามคู่มือ

ผลการเรียนรู้ทค่ี าดหวงั 1. อธิบายววิ ฒั นาการเครื่องยนต์ดเี ซลได้ถูกต้อง 2. อธิบายประเภทของเคร่ืองยนต์ดีเซลและข้อมูลทางเทคนิคได้ถูกต้อง 3. เปรียบเทยี บเคร่ืองยนต์ดีเซลกบั เครื่องยนต์แก๊สโซลนี ได้ถูกต้อง 4. อธิบายกระบวนการผลติ และคุณสมบัตขิ องนา้ มนั ดเี ซลได้ถูกต้อง 5. ปฏิบัติงานถอดประกอบเคร่ืองยนต์ดเี ซลออกจากตวั รถได้ถูกต้องตามคู่มือ 6. ปฏิบตั ิงานได้อย่างถูกต้อง ปลอดภยั สะอาด เรียบร้อย รักษาสิ่งแวดล้อม อย่างมเี หตุและผลตามหลกั ปรัชญาเศรษฐกจิ พอเพยี ง

ววิ ฒั นาการเครื่องยนต์ดเี ซล ดร. รูดอล์ฟ ดีเซล (Dr. Rudolf Diesel)

เคร่ืองยนต์ดเี ซลยุคแรก

ประเภทเคร่ืองยนต์ดีเซลและข้อมูลทางเทคนิค การแบ่งประเภทตามความเร็วรอบ (Speed) ลาดบั ความเร็วรอบ (รอบ/นาท)ี 1 เครื่องยนตร์ อบชา้ (Low Speed Engine) ความเร็วไม่เกิน 350 รอบ/นาที เดิมเป็น เครื่องป่ันไฟในโรงงานไฟฟ้า ปัจจุบนั เลิกใชแ้ ลว้ 2 เคร่ืองยนตร์ อบปานกลาง (Medium Speed Engine) ความเร็วระหวา่ ง 350-1,200 รอบ/นาที ไดแ้ ก่เคร่ืองยนตใ์ นโรงงานอุตสาหกรรม และเคร่ืองเรือเดินทะเล ขนาดใหญ่ 3 เคร่ืองยนตร์ อบสูง (High Speed Engine) ความเร็วต้งั แต่ 1,200 รอบ/นาที ข้ึนไป ไดแ้ ก่เคร่ืองยานยนตแ์ ละเคร่ืองทุ่นแรงต่าง ๆ

การแบ่งประเภทตามวฎั จักรการทางาน (Operating Cycle) เครื่องยนต์ดเี ซล 2 จงั หวะ เคร่ืองยนต์ดเี ซล 4 จงั หวะ

ข้อมูลทางเทคนิครถโตโยต้าไฮลกั ซ์ วโิ ก้ (Hilux Vigo)

เปรียบเทียบเครื่องยนต์ดเี ซลกบั เคร่ืองยนต์แก๊สโซลนี คณุ ลกั ษณะเคร่อื งยน์ต ดเี ซล แ์กสโซลนี วศิ วกร้เจาของสง่ิ ประดษิ้ฐ (รดู อ้ลฟ ดเี ซล และ นิโคเลา้ซ ออตโต) RUDOLF DIESEL NIKOLAUS OTTO ้ปทีจ่ ดลขิ สทิ ธิ์ ค.ศ. 1892 พ.ศ. 2435 ค.ศ. 1876 พ.ศ. 2419 อตั ราการส้นิ เปลอื งน้ามนั เช้ือเพลิง (g/kWh) 200-270 290-390 ประสทิ ธิภาพทางความ้รอนจาการเผาไห้ม 32 % 24 % การสูญเสียพลังงานความ้รอนไปกบั การระบายความ้รอน 32 % 33 % การสญู เสียพลังงานความ้รอนไปกับการคายไอเสีย 29 % 36 % การสูญเสียพลงั งานความ้รอนไปกบั ความ้ฝด 7% 7% อัตราอัด (Compression Ratio) 14-24:1 6-9:1 ความดันไอดีจงั หวะอดั (กก./ซม.2) 30-35 8-15 อณุ หภูมไิ อดจี ังหวะอัด 500-600 º ซ. 700-1,000 º ซ. แรงบิดทค่ี วามเรว็ รอบตา้่้นอยมาก 2,000-2,500 3,500-7,000 ความเรว็ รอบ้ใชงาน (รอบ/นาท)ี

คุณลกั ษณะเครื่องยน์ต ดีเซล แ์กสโซลีน น้าหนกั้ตอก้าลัง (kg/kW) 8-13.5 4-8 การผสมไอดี (จังหวะดูด) ใน้หองเผาไห้ม นอก้หองเผาไห้ม บรรจไุ อดี อากาศเป้ลา เบนซนิ กบั อากาศ นา้ มันเช้ือเพลงิ ดเี ซล เบนซินหรอื ้กาซ คุณสมบตั นิ ้ามันเชื้อเพลงิ ในการตดิ ไฟ ้คาซเี ทน ้คาออกเทน คุณสมบตั นิ ้ามนั เชือ้ เพลิงในการ้ปองกนั น็อค ติดไฟ้งาย ้ตานการนอ็ ค ตัว้จาย้สวนผสมไอดี ้ปมและหวั ฉีด ค้ารบูเรเตอ้ร การจุด้สวนผสมไอดี (จุดระเบิด) กา้ ลงั อดั อากาศ ไฟแรงสูง อปุ กร้ณจุดระเบิด ้ไมมี ระบบจุดระเบดิ เสียงการท้างาน ดงั เงียบ มลพษิ ในไอเสีย ้ไมเกิน 0.2 % 4-6 % (เดินเบา)

เปรียบเทียบการน็อคระหว่างเครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์แก๊สโซลนี ชนดิ ของเครือ่ งยน์ต เครื่องยน์ตดเี ซล เครือ่ งยน์ตแ์กสโซลีน สภาวะ 1. ระยะเกิดการนอ็ ค ระยะแรกของการเผาไห์มนา้ มนั ดเี ซล ระยะสุด์ทายของการเผาไห์มน้ามนั เบนซนิ 2. อตั ราอดั หรืออัตรา์สวนการอัด ก. เกดิ การน็อคเมอื่ อตั รา์สวนการอดั ตา้่ ก. เกดิ การนอ็ คเมื่ออัตรา์สวนการอดั สงู ข. ์โนมเอียงเกิดการนอ็ คมากขนึ ์ถา ข. ์โนมเอยี งเกิดการนอ็ คมากขนึ ์ถา อุณหภมู ิตา่้ อุณหภมู ิสงู ค. การน็อคลดลง เมอ่ื อตั รา์สวนการอดั ค. การน็อคลดลง เมอื่ อตั รา์สวนการอดั เพิม่ ขึน ลดลง 3. อุณหภมู ขิ องกระบอกสูบ ์(หองเผา ์โนมเอยี งเกดิ การน็อคมากขนึ เมอ่ื อุณหภมู ิ ์โนมเอยี งเกดิ การน็อคมากขนึ เมือ่ อุณหภมู ิ ไห์ม) ตา้่ ลง สงู 4. จังหวะการฉีดเชอื เพลิงและจังหวะจุด ์โนมเอียงเกดิ การนอ็ คมากขนึ เมื่อฉดี ์โนมเอยี งเกดิ การน็อคมากขึน เม่ือฉดี ระเบิด เชอื เพลิง์กอนก้าหนด เชอื เพลิง์กอนกา้ หนด (ไฟแ์ก) 5. ความหนาแ์นนของอากาศท์เ่ี ขา เกิดการน็อคมากขนึ เมอ่ื อากาศมคี วาม เกดิ การนอ็ คมากขึน เม่ืออากาศมีความ เครอ่ื งยน์ต หนาแ์นน์นอยลง หนาแ์นนเพ่ิมขึน

ประสิทธ์ิภาพทางความร็อนเครื่องยนต์ (Engine Efficiency) การสูญเสียความร้อน

กราฟเปรียบเทยี บการสูญเสียพลงั งานความร้อน ของเครื่องยนต์ดเี ซลและเครื่องยนต์แก๊สโซลนี

กระบวนการผลติ นา้ มนั ดเี ซล กระบวนการต่าง ๆ ได้แก่ 1. Thermal Cracking เป็ นการแตกตวั โดยอาศัยความร้อน 2. Catalytic Cracking เป็ นการแตกตวั โดยใช้สารเร่งปฏิกริ ิยา (Catalys) 3. Hydrocracking เป็ นการแตกตวั โดยใช้ไฮโดรเจน (H2) ช่วย โรงกลน่ั นา้ มนั ปตท. จังหวดั ระยอง

ผลของคุณสมบตั ขิ องนา้ มนั ดเี ซลต่อการใช้งานและเครื่องยนต์ คูณสมบตั ิ ผลต่อการใช้งานและเครื่องยนต์ ความถ่วงจาเพาะ มคี วามสัมพนั ธ์กบั ค่าความร้อน ค่าซีเทน เป็ นค่าทแี่ สดงถึงความสามารถในการจุดระเบิดและลกุ ติดไฟได้เร็ว ซ่ึงมผี ลต่อการสตาร์ทตดิ ของเครื่องยนต์ การเผาไหม้และปริมาณมลพษิ ไอเสีย ความหนืด มผี ลต่อการหล่อล่ืนป๊ัมหวั ฉีดและการพ่นเป็ นฝอยละอองของนา้ มนั จุดไหลเท มผี ลต่อการใช้งานทอี่ ณุ ภูมติ ่า ๆ ปริมาณกามะถัน มผี ลต่อการสึกหรอ การกดั กร่อน การเกดิ สิ่งสกปรกทเ่ี ครื่องยนต์และปริมาณฝ่ นุ ละอองไอเสีย การกดั กร่อน เป็ นส่ิงบ่งชี้ถงึ การกดั กร่อนชิ้นส่วนโลหะ ปริมาณกากถ่าน เป็ นส่ิงบ่งชี้ถงึ ปริมาณกากทเี่ หลืออยู่หลงั การเผาไหม้ มผี ลต่อการเกดิ สิ่งสกปรกที่เครื่องยนต์ ปริมาณนา้ และตะกอน มผี ลต่ออายกุ ารใช้งานของไส้กรองและหวั ฉีดนา้ มนั ปริมาณเถ้า เป็ นตวั บ่งชี้ถงึ ปริมาณสารอนิ ทรีย์ทค่ี งเหลืออยู่หลงั การเผาไหม้ มผี ลต่อการเกดิ ส่ิงสกปรกทเ่ี คร่ืองยนต์ จุดวาบไฟ มคี วามสัมพธั ์เกยี่ วข้องกบั การระเหยและการตดิ ไฟ เพื่อความปลอยในระหว่างการข่นส่งและเกบ็ สารอง อณุ หภูมกิ ารกลน่ั มผี ลต่อการสตาร์ทติดของเครื่องยนต์และควนั ดาของไอเสีย ค่าความร้อน มผี ลต่อกาลงั เครื่องยนต์และการประหยดั นา้ มนั ดเี ซล

การหาค่าซีเทนของนา้ มนั ดเี ซล 1) ค่าซีเทน (Cetane Number) เป็ นตัวเลขที่แสดงผลจากการทดสอบนา้ มนั ดีเซลในเคร่ืองยนต์ CCR F- 5 ท่ีออกแบบมาทดสอบนา้ มันดเี ซลโดยเฉพาะ เพื่อประเมินค่า Ignition Delay โดยใช้นา้ มันเชื้อเพลงิ อ้างองิ 2 ชนิด เป็ นตัว เปรียบเทยี บ 2) ดัชนีซีเทน (Cetane Index) เป็ นค่าทคี่ านวณจากสูตรความสัมพนั ธ์ ระหว่างความถ่วงเอไอพี (AIP Gravity) กบั ช่วงกลน่ั กลาง (Mid-boiling Point)

เปรียบเทยี บความหนืดนา้ มนั ข้นเกนิ ไป ความหนืดทเี่ หมาะสม

สารเพม่ิ คุณภาพในนา้ มนั ดเี ซล ชนิดของสารเพมิ่ คุณภาพ หน้าท่ี สารเพมิ่ ค่าซีเทน เพม่ิ ค่าซีเทนทาให้เคร่ืองยนต์สตาร์ทติดง่ายและช่วยลดควนั ขาว ซ่ึงเกดิ จากนา้ มนั เผาไหม้ไม่ หมดในช่วงทเ่ี คร่ืองยนต์ยงั เยน็ อยู่ ช่วยในการเผาไหม้สมบูรณ์ ลดมลพษิ ไอเสีย สารป้องกนั นการรวมตัวกบั ออกซิเจน ลดการเกดิ ตะกอนและยางเหนียวจากการทาปฏกิ ริ ิยากบั ออกซิเจนในระหว่างการเกบ็ สารอง สารป้องกนั การกดั กร่อนและการเกดิ สนิม ลดการกดั กร่อนและสนิมในระบบนา้ มนั ดัเซลตลอดจนในระบบเกบ็ สารอง/จ่ายนา้ มนั ของคลงั และสถานีบริการ สารลดจุดไหลเท ลดจุดไหลเทของนา้ มนั ทาให้สามารถไหลได้ทอี่ ณุ หภูมติ า่ ๆ โดยไม่เกดิ เป็ นไข(Wax) สารช่วยชะล้างทาความสะอาด ช่วยรักษาความสะอาดของระบบนา้ มนั ดีเซล ชะล้างและป้องกนั การเกดิ คราบเขม่าที่หวั ฉีด นา้ มนั ทาให้การเผาไหม้สมบูรณ์ สารป้องกนั การรวมตวั กบั นา้ ช่วยให้นา้ แยกออกจากนา้ มนั ดีเซลเร็วขนึ้ สารเติมแต่งเพื่อช่วยเพมิ่ ช่วยหล่อล่ืน ลดการสึกหรอของป๊ัมหัวฉีด คุณสมบตั ใิ นการหล่อล่ืน สารป้องกนั การเกดิ ฟองทาให้ฟองทเี่ กดิ ขนึ้ จาการเตมิ นา้ มนั ดเี ซลแตกตัวและยุบตัวโดยเร็ว