เครื่องยนต์ดีเซลใช้อะไรในการจุดระเบิด?

ทั้ง D Jetronic และ L Jetronic เป็นระบบฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ที่พัฒนาโดย Bosch โดยมีความแตกต่างหลักอยู่ที่วิธีการตรวจจับปริมาตรอากาศขาเข้าและประสิทธิภาพ D Jetronic ใช้เซ็นเซอร์วัดความดันสัมบูรณ์ในท่อร่วมไอดีเพื่อวัดปริมาตรอากาศขาเข้าโดยอ้อม โดยคำนวณสภาวะการดูดอากาศจากสัญญาณความดัน อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะการทำงานบางอย่าง ความดันในท่อร่วมไอดีจะไม่คงที่ ส่งผลให้ความแม่นยำในการวัดมีจำกัด ระบบนี้เป็นระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์แบบอนาล็อกและเริ่มผลิตจำนวนมากในปี 1967 ส่วน L Jetronic ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1973 จากรุ่น D ใช้เซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศแบบใบพัดเพื่อวัดอัตราการไหลเชิงปริมาตรของอากาศขาเข้าโดยตรง เมื่อเทียบกับรุ่น D ที่วัดโดยอ้อมแล้ว ระบบ L Jetronic ให้ความแม่นยำสูงกว่าและมีเสถียรภาพที่ดีกว่าในการตรวจจับปริมาตรอากาศขาเข้า ระบบนี้ถูกใช้ในรถยนต์รุ่นต่างๆ เช่น Toyota Camry และ Mazda MPV อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์แบบใบพัดในรุ่น L เพิ่มแรงต้านอากาศขาเข้าของเครื่องยนต์ ทำให้กำลังขับลดลง และการวัดอัตราการไหลเชิงปริมาตรต้องมีการปรับแก้ตามอุณหภูมิขาเข้าและความดันบรรยากาศ ทำให้ไม่สามารถได้ข้อมูลมวลอากาศโดยตรง ทั้งสองระบบได้มีการพัฒนาทางเทคโนโลยีมาอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ตัวอย่างเช่น ระบบ L-type ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมเป็นระบบ LH Jetronic ซึ่งใช้เซ็นเซอร์วัดปริมาณการไหลของอากาศแบบลวดร้อน ช่วยขจัดปัญหาความต้านทานการดูดอากาศ ขจัดความจำเป็นในการปรับแก้ค่าอุณหภูมิและความดัน และทำให้การตอบสนองรวดเร็วยิ่งขึ้น

เครื่องยนต์ดีเซลไม่มีหัวเทียน ใช้ระบบจุดระเบิดแบบอัดอากาศ ขณะทำงาน เครื่องยนต์ดีเซลจะดูดอากาศบริสุทธิ์เข้า จากนั้นลูกสูบจะอัดอากาศจนอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว (อาจสูงถึง 500-700°C หรือมากกว่า) ขณะนั้นน้ำมันดีเซลความดันสูงจะถูกฉีดเป็นฝอยเข้าไปในอากาศร้อน เนื่องจากจุดวาบไฟของน้ำมันดีเซลต่ำ ส่วนผสมจะลุกไหม้ได้เองโดยไม่ต้องใช้ประกายไฟจากภายนอก เพื่อขับเคลื่อนลูกสูบ ต่างจากเครื่องยนต์เบนซินที่มีอัตราส่วนการอัดต่ำ และดูดส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงเข้าไป ไม่สามารถอัดให้ถึงจุดวาบไฟได้ จึงต้องใช้หัวเทียนสร้างประกายไฟเพื่อจุดระเบิดส่วนผสม การออกแบบระบบจุดระเบิดแบบอัดอากาศของเครื่องยนต์ดีเซลไม่เพียงทำให้โครงสร้างระบบจุดระเบิดง่ายขึ้น แต่ยังเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้และความเสถียรของกำลังส่งออกอีกด้วย เหมาะสำหรับงานที่ต้องการแรงบิดสูง

การใช้งานเครื่องยนต์ดีเซลเริ่มในปลายศตวรรษที่ 19 นักประดิษฐ์ชาวเยอรมันชื่อรูดอล์ฟ ดีเซลได้รับสิทธิบัตรเครื่องยนต์ดีเซลแบบเผาโดยกดอัดในปี 1892 และผลิตเครื่องทดลองดั้งเดิม ปี 1897 ได้เสร็จสิ้นการปรับปรุงเทคโนโลยีทำให้การทดสอบเครื่องยนต์สำเร็จ และปี 1898 นำไปใช้ในระดับทางการค้าได้แล้ว ปี 1903 เครื่องยนต์ดีเซลถูกติดตั้งบนรถบรรทุกเป็นครั้งแรก และเข้าสู่การใช้งานในวงการยานยนต์อย่างเป็นทางการ เครื่องยนต์ชนิดนี้ใช้วิธีการจุดระเบิดแบบเผาโดยกดอัด มีลักษณะที่มีแรงบิดสูงและการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงต่ำ ต่อมาได้เริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายวงการ เช่น เรือ เครื่องจักรกลก่อสร้างและเครื่องจักรการเกษตร เป็นแหล่งพลังงานสำคัญอย่างหนึ่ง การประดิษฐ์นี้ได้เปลี่ยนแปลงทิศทางการพัฒนาวิศวกรรมพลังงาน และให้การสนับสนุนพลังงานที่มีประสิทธิภาพและน่าเชื่อถือแก่อุตสาหกรรมต่างๆ

อาการของหัวฉีดน้ำมันดีเซลเสีย ได้แก่ การทำงานผิดปกติของเครื่องยนต์ เช่น เครื่องสั่นขณะเดินเบา, สูบใดสูบหนึ่งหยุดทำงานทำให้กำลังส่งออกไม่สม่ำเสมอ, เริ่มติดยากในอุณหภูมิต่ำหรือแม้กระทั่งดับกระทันหันขณะขับขี่; สมรรถนะลดลง, เร่งความเร็วช้า, รถไม่มีแรง; การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น เนื่องจากการพ่นฝอยไม่ดีหรือปริมาณการฉีดไม่สม่ำเสมอทำให้การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์; การปล่อยไอเสียผิดปกติ เช่น ควันดำ (น้ำมันเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์ออกมากับไอเสีย), ควันขาวในอากาศเย็น (เกิดจากการรั่วของหัวฉีด) หรือมีเสียงระเบิด; อาจมีไฟเตือนความผิดปกติปรากฏขึ้น นอกจากนี้ การพ่นฝอยไม่ดีจะทำให้เกิดการสะสมคาร์บอนในกระบอกสูบมากขึ้น ส่งผลต่ออายุการใช้งานของเครื่องยนต์; เข็มฉีดติดจะทำให้สูบนั้นหยุดฉีดน้ำมัน ทำให้กำลังเครื่องยนต์ไม่เสถียร; การรั่วของหัวฉีดอาจทำให้มีน้ำมันหยด ส่งผลให้ประสิทธิภาพการเผาไหม้แย่ลง เมื่อพบอาการเหล่านี้ ควรรีบนำรถไปตรวจสอบที่อู่ซ่อมมืออาชีพ เช่น ทำความสะอาดหัวฉีด, เปลี่ยนชิ้นส่วนที่ชำรุด เป็นต้น เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานปกติและรักษาสมรรถนะของรถให้มั่นคง และหลีกเลี่ยงปัญหาทางกลที่รุนแรงขึ้นจากการขยายตัวของความเสียหาย

แรงดันเชื้อเพลิงที่เครื่องยนต์เบนซินส่งไปยังหัวฉีดเชื้อเพลิงจะแตกต่างกันไปตามรูปแบบการฉีด สำหรับเครื่องยนต์สูบอากาศธรรมชาติ (ประเภทการฉีดในท่อไอดี) แรงดันเชื้อเพลิงมักจะอยู่ในช่วง 2.5-3.5 บาร์ (เท่ากับ 0.25-0.35 เมกะปาสกาล) ในขณะที่แรงดันเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ฉีดตรงลงในกระบอกสูบจะสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด โดยปกติจะอยู่ในช่วง 120-200 บาร์ (12-20 เมกะปาสกาล) แรงดันเชื้อเพลิงที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์: หากแรงดันต่ำเกินไปจะทำให้การกระจายตัวของเชื้อเพลิงไม่สมบูรณ์ ประสิทธิภาพการเผาไหม้ลดลง และส่งผลต่อกำลังส่งออก แต่หากแรงดันสูงเกินไปอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อหัวฉีดและส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง ระบบจัดการเครื่องยนต์ในรถยนต์สมัยใหม่จะควบคุมแรงดันเชื้อเพลิงอย่างแม่นยำ โดยปรับจังหวะการเปิด-ปิดหัวฉีดเพื่อให้สอดคล้องกับสภาพการทำงานต่างๆ เช่น ในขณะเดินเบาแรงดันจะอยู่ที่ประมาณ 0.25 เมกะปาสกาล เมื่อเร่งเครื่องจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วถึงประมาณ 0.3 เมกะปาสกาล เพื่อให้มั่นใจว่ามีการผสมผสานระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศอย่างเหมาะสม เพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้และประหยัดเชื้อเพลิง ค่าแรงดันที่แน่นอนอาจแตกต่างกันบ้างในแต่ละรุ่นรถ จึงควรอ้างอิงตามข้อมูลทางเทคนิคที่ผู้ผลิตระบุไว้