วันอังคารที่ 23 มิถุนายน พ.ศ. 2552

การใช้แก๊สกับเครื่องยนต์ดีเซล



การใช้แก๊สกับเครื่องยนต์ดีเซล

เป็นที่ทราบกันดีว่า การที่จะใช้แก๊สNGV หรือ LPG สำหรับการจุดสันดาบภายในกระบอกสูบจะเกิดขึ้นได้จากประกายไฟ ซึ่งก็หมายความถึงการใช้หัวเทียนและ Coil แรงดันสูงเพื่อทำให้เกิดประกายของไฟแรงสูง
แต่สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล ไม่มีอุปกรณ์เพื่อสร้างประกายไฟ แต่อาศัยแรงดันภายในกระบอกสูบอัดจนอุณหภูมิของไอดีสูงขึ้น ตัวน้ำมันดีเซลเองมีองค์ประกอบคาร์บอนสูงจึงสามารถติดไฟได้ง่ายภายใต้แรงดันภายในกระบอกสูบ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ที่จะนำอุปกรณ์แก๊สประกอบเข้ากับเครื่องดีเซลและสามารถใช้งานเฉพาะแก๊สได้ทันที ส่วนนี้จึงเป็นส่วนที่เสียเปรียบของเครื่องยนต์ดีเซล

และก็เป็นที่รู้กันดีว่าเครื่องยนต์ดีเซลนั้นไม่ได้ใช้หัวเทียนในการจุดระเบิด แต่ใช้แรงดันของกระบอกสูบที่อัดจนอุณหภูมิของไอดีสูงขึ้นจึงฉีดน้ำมันดีเซลเข้าสู่ห้องเผาไหม้ด้วยแรงดันสูงจึงทำให้เกิดละอองเชื้อเพลิงขึ้น ดังนั้นจึงไม่สามารถติดตั้งแก๊สกับเครื่องดีเซลได้โดยตรง

ในต่างประเทศเองได้คิดค้นระบบการใช้แก๊สในเครื่องยนต์ดีเซลมานานแล้ว และมีการกำหนดประเภทของระบบออกมาได้ 2 แบบใหญ่ๆคือ
1. ดีเซลดัดแปลงเพื่อใช้แก๊สโดยเฉพาะ ( Dedicate Engine )2. ดีเซลระบบร่วมการสันดาปโดยดีเซล ( Dual Fuel System )จากนี้จะบรรยายให้เห็นถึงความแตกต่างของระบบทั้งสอง1. ดีเซลดัดแปลงเพื่อใช้แก๊สโดยเฉพาะ (Dedicate Engine ) หลังการของระบบคือการใช้พื้นฐานของเครื่องยนต์ตัวเดิมที่ติดอยู่กับรถและทำการดัดแปลงสภาพเครื่องยนต์เพื่อให้สันดาปแก๊สได้ 100 % เครื่องยนต์ดีเซลพื้นฐานจะถูกนำมาดัดแปลงรายละเอียดปลีกย่อยของเครื่องยนต์แทบทั้งหมด โดยจะมีแค่เสื้อสูบเท่านั้นที่ยังคงสภาพเดิม ส่วนลูกสูบก็ต้องมีการดัดแปลงเพื่อลดกำลังอัดการดัดแปลงฝาสูบนั้นหัวใจหลักจะต้องทำการฝังหัวเทียนเข้าไปแทนที่ตำแหน่งหัวฉีดดีเซล สิ่งสำคัญอันต่อมาเราจำเป็นต้องรู้ถึงความจุห้องเผาไหม้ช่วยภายในฝาสูบ(ในกรณีที่ไม่ใช่เครื่องยนต์สันดาปโดยตรง ) เพื่อบ่งบอกอัตราส่วนกำลังอัดหลังการดัดแปลงเครื่องยนต์ ในส่วนของระบบไอดี – ไอเสีย มุมของวาวล์จะถูกลดลงให้ชันขึ้นเพื่อลดการสะสมความร้อน(ลดอาการวาวล์แดงขณะอุณหภูมิสูง) เพื่อหลีกปัญหาการชิงจุดระเบิดของแก๊สแต่มีข้อเสียคือวาวล์จะรั่วได้ง่าย องศาของเพลาลูกเบี้ยวต้องมีการดัดแปลงโดยส่วนใหญ่จะลดองศาและระยะยกของวาวล์ลงเนื่องจากอัตราส่วนกำลังอัดและปริมาตรดูดไอดีที่ที่ต่ำลง หลังจากการดัดแปลงโดยรวมเสร็จสิ้นและเครื่องยนต์ประกอบเบ็ดเสร็จ จะนำระบบร่วมต่างๆเข้ามาประกอบโดยแบ่งแยกย่อยได้คร่าวๆดังนี้
เครื่องยนต์พื้นฐานดีเซลแต่ผลิตออกมาใช้ NGV
Coil จุดระเบิดที่ถูกใส่เพิ่มเข้าไป
สรุป…1. ถ้าต้องการประหยัดค่าน้ำมันดีเซล และสามารถทุ่มทุนได้ ต้องเลือกการทำ Dedicate เพราะเห็นผลความแตกต่างถึง 50 – 60% 2. ถ้าต้องการประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดีเซลที่ยังคงแรงบิดดีๆในรอบต่ำ แต่มีจุดรองที่ไม่สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายได้มากนักก็เลือก Dual Fuel 3. ถึงจะเลือก 1 หรือ 2 ก็แล้วแต่ผลที่ได้มิได้หมายความว่าเครื่องยนต์จะมีอายุยืนยาว เพราะว่าอุณหภูมิจากการเผาไหม้แตกต่างจากเดิมที่มีการออกแบบทางด้านวัสดุเอาไว้ ให้เผื่อใจไว้ด้วยหากเครื่องยนต์บางตัวจะเสียหายด้วยเหตุที่สุดวิสัย4. ในระบบ Duel Fuel ถ้าต้องการให้อายุเครื่องอยู่นานการขับขี่ที่มีความเสียงคือการขับโดยไม่มีความเข้าใจเรื่องความยืดหยุ่นของเครื่อง การใช้รอบเครื่องยนต์สูงๆ มักจะทำให้เครื่องยนต์เสื่อมสภาพได้ง่าย การขับแบบถนอมเครื่องยนต์จึงจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับเครื่องดีเซลใช้แก๊ส
เครื่องยนต์ Isuzu ถูกดัดแปลงแบบ Dedicate ระบบใช้แบบหัวฉีดพร้อม Sequential Ignition System ราคาประมาณ 500000 บาท
- Coil จุดระเบิด ( บางครั้งอาจใช้จานจ่ายร่วม ) ทำหน้าที่ส่งไฟแรงดันสูงสู่หัวเทียน - Crankshaft Sensor ทำหน้าที่จับตำแหน่งของเพลาข้อเหวี่ยง จะรู้ถึงตำแหน่งของวาวล์ไอดี – ไอเสีย และตำแหน่งของลูกสูบได้- O2 Sensor เอาไว้จับค่าไอเสีย- Map Sensor จับวัดค่าแรงดูดภายในท่อร่วมไอดี- ลิ้นปีกผีเสื้อ จะใช้ร่วมกับ TPS Sensor เพื่อ ปิด – เปิดอากาศขณะเร่งเครื่อง และใช้ตรวจวัดตำแหน่งของลิ้นเร่ง- Air Temp Sensor และ Water Temp Sensor เอาไว้ตรวจสอบอุณหภูมิอากาศ และอุณหภูมิน้ำ ( ในการดัดแปลงบางครั้งอาจไม่ใช้งาน )- ECU จำเป็นอย่างยิ่งในการดัดแปลงเครื่องยนต์ เพราะต้องการความแม่ยำสูงสุด- ระบบการจ่ายแก๊ส มีใช้ทั้งใช้ หัวฉีดและ Mixer เช่นเดียวกันกับระบบโดยทั่วไป
ระบบ Dual Fuel แบบมี ECU ใช้ระบบหัวฉีดร่วมราคาราวๆ 60000 บาท ดีที่สุดของระบบร่วม
การดัดแปลงเครื่องยนต์ระบบนี้ จะมีข้อปลีกย่อยแตกต่างกันหลายอย่างเป็นรายละเอียดด้านลึกและเป็นการดัดแปลงที่ได้จากการคำนวนค่าความร้อนของเชื้อเพลิงเป็นหลัก เครื่องยนต์รุ่นเดียวกันแต่หากคุณสมบัติของแก๊สแตกต่างกันก็จะต้องมีข้อปลีกย่อยของการดัดแปลงที่แตกต่างกัน ไม่มีหลักการแน่นอนตายตัวแบบสูตรสำเร็จ ในต่างประเทศจะดัดแปลงเพื่อใช้กับ NGV/CNG เป็นหลักไม่ค่อยนิยมในการดัดแปลงเพื่อใช้ LPG แต่ข้อเสียก็มีเนื่องจากไม่สามารถใช้เชื้อเพิงอื่นๆร่วมได้จึงไม่มีความยืดหยุ่นด้านการใช้เชื้อเพลิง และถ้าคุณสมบัติของแก๊สต่ำอาจก่อให้เกิดผลทางด้านความร้อนและมีผลต่อเนื่องที่ทำให้เครื่องยนต์ชำรุดได้โดยง่าย
เครื่องยนต์ดีเซลแบบ Dual Fuel ของ Caterpila ใช้เป็นเครื่องยนต์ต้นกำลังใช้อัตราส่วน ดีเซล/NGV = 70/30 % เป็นเครื่องยนต์เดินรอบคงที่
2. ดีเซลระบบร่วมการสันดาปด้วยดีเซล ( Dual Fuel System )การทำงานของระบบนี้จะไม่มีการดัดแปลงระบบของเครื่องยนต์เดิม แต่อาจมีการลดปริมาณการฉีดน้ำมันลงและนำแก๊สเข้าช่วยในส่วนที่ขาดหายไป สามารถใช้ได้ทั้ง LPG และ NGV แต่ระบบแบบนี้ในต่างประเทศมักจะนิยมใช้กับเครื่องยนต์ที่มีรอบการใช้งานค่อนข้างคงที่และมีแหล่งจ่ายแก๊สอย่างสม่ำเสมอ เช่นเครื่องจักรต้นกำลังภายในโรงงาน เครื่องปันไฟ ฯลฯ
หลักการของระบบคือ เนื่องจากแก๊สเองไม่สามารถจุดสันดาปได้อย่างสมบูรณ์หากไม่มีประกายไฟ การที่เครื่องยนต์ดีเซลจะมีประกายไฟได้นั้นจะต้องเกิดการสันดาปของน้ำมันดีเซลเสียก่อน เมื่อเกิด Frame การเผาไหม้แก๊สจึงสามารถจุดสันดาปต่อเนื่องได้ ดังนั้นเราจึงต้องนำแก๊สเข้าผสมกับอากาศเสียก่อนที่เครื่องยนต์จะดูดอากาศเข้าไปใช้ แก๊สส่วนนี้จะมีหน้าที่เป็นส่วนที่เผาไหม้เพิ่มเติม ผลที่ได้คือการสันดาปเชื้อเพลิงดีขึ้นเนื่องจากค่าความร้อนของการสันดาปแก๊สจะเป็นตัวช่วยสันดาปดีเซลให้เร็วขึ้น ปริมาณแก๊สที่จ่ายเข้าไปจึงมีสัดส่วนที่ไม่มากนักเพื่อให้สามารถควบคุมอุณหภูมิของห้องเผาไหม้ได้ การใช้แก๊สปริมาณมากๆ กับระบบแบบนี้ไม่ค่อยเป็นที่นิยม แต่สามารถทำได้ ผลที่ตามมาคือความร้อนสะสมและจะมีผลทำให้เครื่องยนต์เสียหายได้ ระบบ Dual Fuel จึงมีการพัฒนาการจ่ายแก๊สที่มีการควบคุมของ Sensor ต่างๆมากขึ้นเพื่อปกป้องมิให้เครื่องยนต์เสียหายได้จากการใช้งานในระยะยาวๆระบบ Dual Fuel นั้นหลักการมิได้มุ่งหวังว่าจะต้องประหยัดค่าเชื้อเพลิง แต่เป้าหมายแรกคือประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่มากขึ้นจากการสันดาปดีเซลที่สมบูรณ์มากขึ้น ในส่วนของความประหยัดนั้นไม่ใช่จุประสงค์หลักแต่ได้มาเป็นของแถม ระบบแบบนี้ถ้าเน้นเอาความประหยัดจะได้กับเครื่องยนต์ที่ใช้รอบคงที่เท่านั้น

1 ความคิดเห็น:

  1. "Gas4Diesel" นวัตกรรมระบบแก๊สสำหรับดีเซล

    เฟสบุ๊ค http://www.facebook.com/gas4diesel
    เวปไซด์ http://www.gas4diesel.com
    เวปบอร์ด http://www.gas4diesel.bth.cc
    ยูทูป http://www.youtube.com/channel/UCUdZv7C_DYL_-FZDbOBcO-Q

    ตอบลบ