การใช้น้ำมันปาล์มดีเซลในเครื่องยนต์ CI ชนิดห้องเผาไหม้ล่วงหน้าของรถบรรทุกขนาดเล็ก

Abstract

การศึกษาถึงความเหมาะสมของการใช้น้ำมันปาล์มดิบผสมดีเซล เป็นเชื้อเพลิงแทนน้ำมันดีเซลในเครื่องยนต์จุดระเบิด ด้วยการอัดชนิดห้องเผาไหม้ล่วงหน้าแบบหมุนวนในงานวิจัยนี้แบ่งได้เป็น 3 ส่วน เริ่มต้นจากการหาส่วนผสมที่เหมาะสมระหว่างน้ำมันปาล์มดิบ (CPO) กับน้ำมันดีเซล แล้วจึงเปรียบเทียบสมรรถนะของเครื่องยนต์เมื่อใช้เชื้อเพลิงทั้งสองชนิด จากนั้นเฝ้าติดตามทดสอบความทนทานของเครื่องยนต์ ที่ใช้น้ำมันปาล์มดิบผสมดีเซลอย่างต่อเนื่อง ผลการทดสอบพบว่า ส่วนผสมที่เหมาะสมคือ น้ำมันปาล์มดิบ 10% ซึ่งผ่านการอุ่นให้มีอุณหภูมิ 60 ํC ผสมกับน้ำมันดีเซล 90% โดยปริมาตร ส่วนผลการทดสอบสมรรถนะเครื่องยนต์ เปรียบเทียบระหว่างการใช้น้ำมันดีเซลและน้ำมันปาล์มดิบผสมดีเซล ที่สภาวะภาระสูงสุดพบว่า ค่าแรงบิดเบรกสูงสุดที่แต่ละความเร็วรอบจากการใช้น้ำมันปาล์มดิบผสมดีเซล มีค่าไม่แตกต่างจากการใช้น้ำมันดีเซล โดยค่าแรงบิดเบรกที่ได้จากการใช้น้ำมันปาล์มดิบผสมดีเซล ที่ความเร็วรอบต่ำถึงรอบปานกลางมีค่าสูงกว่าการใช้น้ำมันดีเซลเล็กน้อย การใช้น้ำมันปาล์มดิบผสมดีเซลให้อัตราการสิ้นเปลื้องเชื้อเพลิงเบรก และอุณหภูมิไอเสียสูงกว่าการใช้น้ำมันดีเซลตลอดช่วงการทำงาน ส่วนผลการทดสอบที่สภาวะภาระบางส่วนพบว่า อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเบรกจากการใช้น้ำมันปาล์มดิบผสมดีเซล สูงกว่าการใช้น้ำมันดีเซล ขณะที่อุณหภูมิไอเสียจากการใช้เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดมีค่าใกล้เคียงกัน สำหรับการทดสอบความทนทานของเครื่องยนต์ภายใต้สภาวะการใช้งานแบ่งได้เป็น 2 ส่วนคือ ส่วนที่หนึ่งเป็นการใช้งานต่อเนื่องภายใต้วัฎจักรภาระจำลองที่กำหนด (โดยในการวิจัยนี้ได้ดัดแปลงมาจาก EMA test cycle เป็นระยะเวลา 225 ชั้วโมง บนแท่นทดสอบ และส่วนที่สองเป็นการใช้งานโดยนำเครื่องยนต์ ไปใช้ขับเคลื่อนรถบรรทุกขนาดเล็กภายใต้ลักษณะการใช้งานปกติ ในสิ่งแวดล้อมจริงเป็นระยะทางประมาณ10,000 กิโลเมตร หลังการทดสอบความทนทานส่วนแรกพบว่า สมรรถนะที่ได้มีค่าลดลงตลอดช่วงความเร็ว โดยค่าแรงบิดเบรกสูงสุดมีค่าลดลงประมาณ 9% อัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเบรกมีค่าเพิ่มขึ้นสูงสุดประมาณ 5% ผลการวิเคราะห์ตัวอย่างน้ำมันหล่อลื่นซึ่งสุ่มอย่างต่อเนื่องตลอดการทดสอบ ภายใต้วัฎจักรจำลองพบว่า ในช่วงปลายก่อนครบอายุการใช้งานของน้ำมันหล่อลื่นตามที่บริษัทผู้ผลิตและนำ ทั้งค่าความหนืดและปริมาณโลหะ (Fe, Cr, AI) ที่ปนเปื้อนในน้ำมันหล่อลื่นมีค่าสูงเกินเกณฑ์ปกติที่กำหนดไว้ แสดงให้เห็นว่าผลจากความหนืดส่งผลให้มีการสึกหรอเกิดขึ้นที่ค่อนข้างสูงและผลการตรวจพินิจชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์หลังการทดสอบพบว่า ที่หน้าหัวฉีดมีคราบตะกอนจับหนาจนทำให้การฉีดไม่เป็นละอองฝอย ทำให้ประสิทธิภาพในการเผาไหม้ลดลง นอกจากนี้ยังพบว่ามีคราบเขม่า ตะกรันและยางเหนียวอยู่บริเวณร่องแหวนลูกสูบ ที่ผนังห้องเผาไหม้และบริเวณลูกสูบเป็นจำนวนมาก ซึ่งน่าจะเกิดมาจากคุณสมบัติของเชื้อเพลิงและการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ส่วนผลวิเคราะห์คุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นในขั้นตอนการขับจริงพบว่าคุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่นอยู่ในเกณฑ์ปกติ ผลที่ได้จากการทดสอบนี้สามารถสรุปได้ว่า น้ำมันปาล์มดิบผสมดีเซลสามารถนำมาใช้ทดแทนเชื้อเพลิงดีเซลในเครื่องยนต์ดีเซลชนิดห้องเผาไหม้ล่วงหน้าแบบหมุนวนได้ แต่ควรกำหนดระยะเวลาการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันหล่อลื่นให้สั้นลง รวมถึงควรมีการหาวิธีกำจัดคราบหรือตะกอนที่เกิดขึ้นในห้องเผาไหม้และที่หัวฉีดเพื่อป้องกันความเสียหายจากการสึกหรอและการลดลงของสมรรถนะที่อาจเกิดขึ้นที่อาจเกิดขึ้นหากมีการใช้งานในระยะยาวในอนาคต