ระบบน้ำมัน เชื้อเพลิง แบบ มีน้ำมัน ไหลกลับ

คำว่าคอมม่อนเรล สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล คงจะเริ่มคุ้นหูกันมากขึ้นในระยะหลังนี้ ในขณะที่เทคโนโลยีนี้ พัฒนามากว่า 20 ปีแล้ว คอมม่อนเรล มีสภาพเหมือนเป็นรางกักเก็บเชื้อเพลิง ที่ภายในมีความดันสูงอยู่ตลอด และความดันนี้ก็จะส่งผ่านไปที่หัวฉีด เมื่อหัวฉีดได้รับสัญญาณ ก็จะเปิดให้น้ำมันดีเซล พุ่งผ่านลงไปในห้องเผาไหม้ การนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพ ของเครื่องยนต์ดีเซล ขึ้นจากระบบเดิมๆ รวมไปถึงระบบไดเร็คอินเจ็คชั่นด้วย ในระบบไดเร็คอินเจ็คชั่นนั้น หัวฉีดจะได้รับการจ่ายเชื้อเพลิงโดยตรง จากปั๊มหัวฉีด สำหรับในระบบคอมม่อนเรลนี้ ปั๊มจะส่งน้ำมันไปที่รางน้ำมันเชื้อเพลิงความดันสูงที่เรียกว่าคอมม่อนเรล ซึ่งความดันอาจสูงถึง 1,350 บาร์ และที่หัวฉีดจะมีการส่งสัญญาณกลับมาที่ปั๊มด้วย รวมทั้งยังมีการควบคุมจาก ECU ร่วมอยู่ด้วย ทั้งหมดจะส่งผลให้มีการใช้น้ำมัน อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ทำให้เครื่องยนต์ดีเซลในระบบนี้ ประหยัดน้ำม้น และให้กำลังดีขึ้น

ระบบนี้มีใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่มานานแล้ว ก่อนที่จะเริ่มมีการพัฒนา ให้อุปกรณ์ต่างๆ มีขนาดเล็กลง และนำมาใช้กับเครื่องยนต์ดีเซล สำหรับรถยนต์นั่งในปัจจุบัน เครื่องยนต์ดีเซลระบบ คอมม่อนเรล เริ่มมีวางจำหน่ายแล้งในยุโรป ดินแดนที่มีความนิยม การใช้เครื่องยนต์ดีเซลอย่างมาก ในรถยนต์นั่ง

คอมม่อนเรลเป็นระบบควบคุมการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงด้วยอีเล็คทรอนิคส์  แตกต่างจากปั๊มหัวฉีดโดยทั่วไป ประกอบด้วย

1. ปั๊มจ่ายน้ำมัน (supply pump)
2. รางคอมม่อนเรล (common rail)
3. หัวฉีด (injector)
4. เซ็นเซอร์ต่างๆ
5. ระบบควบคุมคอมพิวเตอร์ (ECU)

1. ปั๊มจ่ายน้ำมัน (supply pump) จะถูกขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์เพื่อสร้างน้ำมันแรงดันสูงขึ้นมา

ปั๊มจ่ายน้ำมันประกอบด้วย ตัวปั๊ม(main body)  feed pump และลิ้นควบคุมปั๊ม (Pump Control Valve หรือ PCV) ที่มีหน้าที่ปล่อยน้ำมันตามคำสั่งของ ECU ปั๊มนี้ถูกขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์ ตัวปั๊มทำหน้าที่ดูดและจ่ายน้ำมันโดยอาศัยการทำงานของ plunger ในการเคลื่อนที่ขึ้นลง

ปั๊มดูดน้ำมัน (Feed pump)

โรเตอร์ของปั๊มดูดน้ำมันเชื้อเพลิง (feed pump) ประกอบไปด้วย

• แกนที่ต่อกับเพลาข้อเหวี่ยง (Cam Shaft)
• โรเตอร์ (Rotor)
• ใบจักร (Vane)
• ห้องแรงดัน (Pressure chamber)

ในขณะที่แกนโรเตเตอร์หมุน ก็จะทำให้ใบจักรหมุนไปด้วยในลักษณะแรงเหวี่ยงหนึศูนย์ เพราะว่าโรเตอร์ไม่ได้อยู่ในตำแหน่งศูนย์กลางในห้องแรงดัน ทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงที่อยู่ระหว่างใบจักร (Vane) ถูกบีบอัดให้เกิดแรงดันขึ้นมา

2. รางคอมม่อนเรล (common rail)

ชิ้นส่วนที่เรียกว่า รางคอมม่อนเรลนี้จะถูกยีดติดกับท่อร่วมไอดี (intake manifold) ทำหน้าที่จ่ายน้ำมันแรงดันสูงที่ถูกสร้างโดย ปั๊มจ่ายน้ำมันไปให้หัวฉีดในกระบอกสูบแต่ละอัน อุปกรณ์ที่ยึดติดอยู่กับคอมม่อนเรล มีดังนี้

• Flow damper
  ท่อส่งน้ำมันแรงดันสูงจะถูกต่อกับ flow damper เพื่อลด  fluctuation ของแรงดันภายในรางคอมม่อนเรลและภายในท่อแรงดันสูง รวมทั้งช่วยปิดน้ำมันที่ไหลผ่านถ้ามีน้ำมันผ่าน flow damper มากเกินไป
• Pressure limiter
  เป็นตัวจำกัดความดันภายในรางคอมม่อนเรลไม่ให้สูงเกินไป

3. หัวฉีดน้ำมัน (injetor) ถูกติดตั้งไว้ในกระบอกสูบของเครื่องยนต์แต่ละสูบ น้ำมันแรงดันสูงที่ถูกส่งมาจากปั๊มจ่ายน้ำมันจะถูกส่งให้หัวฉีดในแต่ละกระบอกสูบโดยผ่านรางคอมม่อนเรล ปริมาณการฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงและจังหวะในการฉีดจะถูกควบคุมโดยระบบควบคุมหัวฉีด (controlling the injector)

หัวฉีด (Injector)

ตัวหัวฉีดประกอบด้วย

• วาล์วโซลีนอยด์แบบสามทาง (three-way solenoid valve (TWV))
• orifice
• ลูกสูบไฮดรอลิก (hydraulic piston)
• หัวฉีด (nozzle)

เมื่อ ECU ส่งสัญญาณมาให้วาล์ว TWV ทำงานน้ำมันเชื้อเพลิงแรงดันสูงในท่อควบคุมจะไหลผ่าน orifice แล้วดันเข็มหัวฉีดให้เปิดออก น้ำมันก็จะถูกฉีดออกทางหัวเข็ม และเมื่อ ECU ส่งสัญญาณมาให้วาล์ว TWV หยุดทำงาน น้ำมันที่ไหลผ่าน orifice จะถูกแรงจากลูกสูบไฮดรอลิกดันวาล์วเข็มหัวฉีดไว้ น้ำมันก็จะหยุดฉีด

8. ระบบน้ำมันเชื้อเพลิง, การหล่อลื่นเครื่องยนต์, ระบบไอเสีย และระบบไฟฟ้า

ระบบน้ำมันเชื้อเพลิง (Fuel system) ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง ทั่วไปเราเรียกว่าปั๊มติ๊ก

รูปปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง เรียกภาษาช่างว่าปั๊มติ๊ก

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

 จะทำหน้าที่ดูดน้ำมันจากถังน้ำมันเชื้อเพลิงให้ไหลไปตามท่อผ่านตัวกรองน้ำมันเชื้อเพลิง และวิ่งไปผสมกับอากาศจนกลายเป็นไอดี แล้วไหลเข้าสู่กระบอกสูบ น้ำมันเชื้อเพลิงที่จ่ายไปที่กระบอกสูบ การจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงเข้ากระบอกสูบมีสองวิธีหลัก ๆ คือ เครื่องยนต์ติดตั้งคาร์บูเรเตอร์ (Carburetor), เครื่องยนต์ติดตั้งหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง (fuel injection)

รูปแสดงระบบน้ำมันเชื้อเพลิง 1

รูปผังการแสดงระบบน้ำมันเชื้อเพลิง 2

o  การผสมน้ำมันกับอากาศที่เรียกอุปกรณ์ ว่าคาร์บูเรเตอร์ มีการผสมอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิง และไหลเข้าสู่เครื่องยนต์ได้กล่าวไว้แล้วตอนต้น

รูปคาร์บูเรเตอร์ของเครื่องยนต์มัสแตง

o  เครื่องยนต์หัวฉีด หรือเรียกกันว่า เครื่องยนต์ EFI (Electronic Fuel Injection) มีการแยกหัวฉีดไปที่แต่ละกระบอกสูบข้อดีก็คือมีการฉีดน้ำมันในแต่ละกระบอกสูบด้วยปริมาตรที่แน่นอน นอกจากนี้เครื่องยนต์หัวฉีดก็จะแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงในท่อ (port fuel injection) และหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงโดยตรง (direct fuel injection) นี้ก็กล่าวหลักการคร่าว ๆ ไว้แล้ว.

รูปหัวฉีดเชื้อเพลิง

วิดีโอแสดงการทำงานของระบบเชื้อเพลิงระบบหัวฉีด

ระบบน้ำมันหล่อลื่น (Lubrication system) หน้าที่หล่อลื่นคือการทำให้ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่มีการเคลื่อนให้มีแรงเสียดทานน้อยที่สุด ไม่ติดขัด

รูปแสดงระบบหล่อลื่นในเครื่องยนต์ 1

รูปแสดงระบบหล่อลื่นในเครื่องยนต์ 2

ชิ้นส่วนหลักที่ต้องการหล่อลื่นมากได้แก่ ลูกสูบ เพื่อให้เกิดการวิ่งของลูกสูบให้วิ่งขึ้น-ลงได้ดี และแบริ่ง (Bearing) ทุกจุด อันได้แก่ แบริ่งเพลาข้อเหวี่ยง และแบริ่งเพลาลูกเบี้ยว น้ำมันหล่อลื่นจะอยู่ที่อ่างน้ำมันหล่อลื่น จะมีปั๊มน้ำมันหล่อลื่นดูดน้ำมันมาใช้งาน โดยจะดูดผ่านตัวกรองน้ำมัน (Oil filter) ไปหล่อลื่นทุกส่วนเคลื่อนที่ และพ่นออกมาโดยมีแรงดันไปที่แบริ่ง และผนังกระบอกสูบ จากนั้นก็จะวิ่งวนกลับมาที่อ่างน้ำมันเครื่อง ซึ่งจะเก็บน้ำมันไว้และจะนำกลับมาใช้งานต่อไปวนเวียนเป็นวัฏจักร

วิดีโอแสดงการทำงานของระบบหล่อลื่น

  ระบบไอเสีย (Exhaust system)

รูปแสดงระบบไอเสีย

ประกอบไปด้วยท่อไอเสียหรือที่รู้จักในท่อเฮดเดอร์  และหม้อพัก (Muffler) ถ้ารถยนต์ไม่มีหม้อพักแล้ว ขณะเครื่องยนต์ทำงานจะมีเสียงที่ดังมาก เป็นอันตรายต่อหูได้ หม้อพักจึงมีหน้าที่เก็บเสียงของเครื่องยนต์

รูปด้านล่างของรถยนต์ที่มีระบบท่อไอเสียอยู่

 และอุปกรณ์ที่ช่วยลดสารที่เป็นพิษในท่อไอเสีย (Catalytic converter) ที่จะปล่อยออกมาสู่บรรยากาศภายนอก

ระบบควบคุมลดการปล่อยไอเสียออกมา (Emission control system)

รูปแสดงผังของระบบควบคุมลดการปล่อยไอเสีย

รูปแสดงภาพตัดของระบบท่อไอเสีย

รถยนต์สมัยใหม่จะมีอุปกรณ์ส่วนที่ช่วยลดสารที่เป็นพิษในท่อไอเสีย เป็นที่เก็บรวบรวมของอุปกรณ์ตรวจจับ (Sensor), อุปกรณ์ทำงาน (Actuators) และหน้าจอคอมพิวเตอร์แสดงผล และตัวปรับต่าง ๆ ดังตัวอย่าง อุปกรณ์ที่ช่วยลดสารที่เป็นพิษในท่อไอเสีย ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา (Catalyst) และออกซิเจน ที่เผาทำลายน้ำมันเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่หมด และสารเคมีอื่น ๆ จากห้องเผาไหม้ที่จะไหลออกสู่ท่อไอเสีย ตัวตรวจจับออกซิเจน (Oxygen sensor)

รูปแสดงตัวตรวจจับออกซิเจน

ในการไหลของไอเสีย ทำงานอย่างแน่ใจว่าจะมีออกซิเจนอยู่เพียงพอเพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยาทำงาน และปรับได้ถ้ามีความจำเป็น

วิดีโอแสดงเครื่องยนต์นิสสัน GTR R35 ท่อไอเสียคู่ลองฟังเสียงดู

ระบบไฟฟ้า (Electrical system) ประกอบไปด้วย หม้อแบตเตอรี่ (Battery)

รูปแบตเตอรี่ที่ติดตั้งในห้องเครื่องยนต์

และอุปกรณ์กำเนิดกระแสไฟฟ้า หรืออัลเทอร์เนเตอร์ (Alternator)

รูปอุปกรณ์กำเนิดกระแสไฟฟ้าให้กับรถยนต์ที่เรียกว่าอัลเทอร์เนเตอร์

อัลเทอร์เนเตอร์จะพ่วงกับเครื่องยนต์ โดยมีแรงขับผลิตกระแสไฟฟ้าจากเครื่องยนต์โดยผ่านทางสายพาน กระแสไฟฟ้าที่ผลิตออกมาจะถูกประจุลงในแบตเตอร์รี่ แบตเตอร์รี่จะมีแรงดันไฟฟ้าใช้งาน 12 โวลต์ในรถยนต์บุคคลทั่วไป ไฟฟ้าที่จ่ายออกมาจากหม้อแบตเตอร์รี่ จะถูกจ่ายไปตามสายไฟไปสู่ระบบไฟต่าง ๆ เช่น ระบบจุดระเบิด, ระบบแสงสว่าง, ระบบปรับอากาศ, วิทยุเครื่องเสียง ฯลฯ

วิดีโอแสดงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในเครื่องยนต์ที่เรียกอัลเทอร์เนเตอร์

วิดีโอการทำงานของอัลเทอร์เนเตอร์

จบหัวข้อที่ 8

บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที