ปั๊มฉีดดีเซลทำงานอย่างไร?

เมื่อคุณดึงรถหรือรถบรรทุกเข้าไปในปั๊มน้ำมัน ไม่ว่ารถจะใช้เชื้อเพลิงชนิดใด คุณอดไม่ได้ที่จะสังเกตว่าน้ำมันดีเซลเป็นตัวเลือกเกือบทุกครั้ง ถ้ารถของคุณใช้น้ำมันเบนซินไร้สารตะกั่วมาตรฐาน คุณอาจสงสัยว่าทำไมคนอื่นถึงไม่ใช้น้ำมัน อะไรทำให้น้ำมันดีเซลมีความพิเศษ? ถ้ามีคุณสมบัติ "ยอด" ทำไมรถทุกคันถึงไม่ใช้ล่ะ?
คำถามเหล่านี้นำไปสู่การสอบถามที่ไม่เกี่ยวกับน้ำมันดีเซลเองและเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องยนต์ดีเซล และเหตุใดการพัฒนาปั๊มหัวฉีดดีเซลในช่วงปลายปี 1800 จึงแสดงถึงการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยี ไปข้างหน้า แนวคิดหลักที่คุณควรจำไว้เมื่อคุณอ่านคือเครื่องยนต์ดีเซลใช้การอัดทางกายภาพแทนการจุดประกายไฟจริงเพื่อทำให้เชื้อเพลิงร้อนพอที่จะเผาไหม้

การจุดไฟ การต้ม หรือ "ระเบิด" ในเตาไมโครเวฟเป็นวิธีที่ชัดเจนในการเพิ่มความร้อนของวัตถุนั้น แต่มันไม่ได้เกิดขึ้นโดยสัญชาตญาณที่การเพิ่มแรงดันของก๊าซอย่างมากโดยไม่ให้ความร้อนเข้าหรือออก จะทำให้อุณหภูมิของห้องเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก

ในเครื่องยนต์ดีเซล อากาศจะถูกบีบอัดให้อยู่ที่ประมาณ 1/15 ถึง 1/20 ของปริมาตรปกติก่อนที่น้ำมันดีเซลจะถูกฉีดหรือสูบเข้าไปในเครื่องยนต์ ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศจะร้อนพอที่จะเผาไหม้ ซึ่งขับเคลื่อนการขยายตัวของกระบอกสูบ (ลูกสูบ) ในเครื่องยนต์ เช่นเดียวกับในช่วงการอัดอากาศ ไม่มีความร้อนถ่ายเทเข้าหรือออกจากเครื่องยนต์ ที่เกิดขึ้นเฉพาะช่วงไอเสียเท่านั้น

ระบบฉีดเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ดีเซลประกอบด้วย ปั๊มฉีด, สายน้ำมันเชื้อเพลิง และ หัวฉีด (เรียกอีกอย่างว่าหัวฉีด). เมื่ออากาศถูกอัด ความดันภายในกระบอกสูบจะเพิ่มขึ้นชั่วครู่เป็น 400 ถึง 600 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (บรรยากาศปกติ ความดันน้อยกว่า 15 psi) ทำให้อุณหภูมิภายในอยู่ในช่วง 800 องศาฟาเรนไฮต์ถึง 1,200 องศาฟาเรนไฮต์ (430 องศาเซลเซียสถึง 650 ซ).

เครื่องยนต์ดีเซลมีวัฏจักรและการจัดเรียงทางกายภาพที่เหมือนกันกับเครื่องยนต์เบนซิน มันคือกระบวนการจุดระเบิด ไม่ใช่โครงสร้าง ที่ทำให้พวกมันแตกต่าง โดยทั่วไปแล้วจะมีความน่าเชื่อถือมากกว่า สร้างกำลังต่อกิโลกรัมเชื้อเพลิงได้มากกว่า และมีประสิทธิภาพโดยรวมมากกว่า น้ำมันดีเซลยังมีอันตรายจากไฟไหม้น้อยกว่า

เครื่องยนต์ดีเซลมีข้อเสียเมื่อเทียบกับน้ำมันเบนซินทั่วไป พวกมันต้องมีโครงสร้างที่แข็งแรงกว่าเนื่องจากแรงดันสูงที่เกิดขึ้นระหว่างขั้นตอนการอัดอากาศ ซึ่งนำเสนอทั้งความท้าทายทางวิศวกรรมและผลิตภัณฑ์ที่มีราคาสูงกว่า นอกจากนี้ ความดันสูงอาจทำให้เครื่องยนต์ดีเซลสตาร์ทติดยาก

เครื่องยนต์ดีเซลผ่านวัฏจักรสี่ขั้นตอนเพื่อให้การเคลื่อนไหวขยายกำลังอัดของลูกสูบเสร็จสมบูรณ์หนึ่งครั้ง ขั้นตอนแรกคือขั้นตอนการอัดอากาศ เนื่องจากความร้อนในปริมาณเท่ากันจะถูกเก็บไว้ในพื้นที่ที่หดตัวอย่างรวดเร็ว มันจึงเพิ่มแรงดันและอุณหภูมิ ในระยะที่สอง (การจุดระเบิด) ความดันจะคงที่เมื่อปริมาตรเริ่มขยายตัว

ในระยะที่ 3 เรียกว่าจังหวะส่งกำลัง ปริมาตรและแรงดันจะลดลงตามเครื่องยนต์ งานในที่สุดก็เปิดเครื่องให้รถ สุดท้าย ในขั้นตอนการปล่อยไอเสีย ปริมาตรจะคงที่ที่ระดับสูงสุด จากนั้นวงจรจะเริ่มต้นใหม่เมื่ออากาศถูกดึงเข้ามาเพื่อบีบอัดในระยะแรก

เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลนั้นหนักกว่าน้ำมันเบนซิน เพราะมันทำมาจากเศษน้ำมันดิบซึ่งต่างจากผลพลอยได้ที่เกิดจากความผันผวนมากกว่าซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของน้ำมันเบนซิน เช่นเดียวกับน้ำมันทั่วไป มีหลายเกรดที่สามารถปรับให้เข้ากับความต้องการของเครื่องยนต์เฉพาะได้

การใช้น้ำมันดีเซลที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดปัญหาในการปฏิบัติงานตั้งแต่การสตาร์ทไม่ดีไปจนถึง "การเคาะและการส่งเสียงดัง" ไปจนถึงไอเสียที่มีควันมากเกินไป