บทที่ 5 โรงงานไฟฟ้าพลังงานดีเซล(Diesels Power Plant)

5.1  ความหมายของพลังงานดีเซล

      โรงงานไฟฟ้าพลังงานดีเซล เป็นโรงไฟฟ้าที่ได้รับพลังงานจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงของเหลว คือ น้ำมันดีเซลโดยการเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานกล นำไปขับหรือหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกทีหนึ่ง เครื่องยนต์ส่วนมากมักจะใช้กับเครื่องกำเนิดขนาดเล็ก เหมาะสำหรับผู้ใช้ไฟที่ต้องการแหล่งกำเนิดไฟฟ้า สำหรับกรณีฉุกเฉิน หรือ ใช้ช่วยจ่าโหลดในช่วงระเวลาอันสั้นๆ ขนาดของเครื่องยนต์มีตั้งแต่แรงม้าน้อยๆ จนถึงมากกว่าหนึ่งหมื่นแรงม้า

5.2  ส่วนประกอบที่สำคัญคือ

         เครื่องยนต์ดีเซล เป็นเครื่องยนต์ชนิดที่มีการเผาไหม้ภายใน คือ มีพลังงานความร้อนเกิดขึ้นภายในกระบอกสูบโดยตรง แรงดันจากการระเบิด จะกระทำบนลูกสูบ ส่งกำลังผ่านก้านสูบไปหมุดเพลาข้อเหวี่ยงเพื่อทำงานต่อไป ส่วนเครื่องยนต์ที่มีชนิดการเผาไหม้ภายนอก เช่น เครื่องจักรไอน้ำ หรือเครื่องกังหันไอน้ำ พลังงานความร้อนจะเกิดขึ้น ภายนอกกระบอกสูบ โดยการเผาน้ำในหม้อน้ำให้เดือดกลายเป็นไอน้ำ แล้วจึงนำไอน้ำ ไปดันลูกสูบ หรือปีกังหัน ซึ่งอยู่อีกที่หนึ่งให้ทำงาน
 5.3  ส่วนประกอบของเครื่องยนต์ดีเซล
        1. โครงเครื่อง (Frame) คือ ชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ทั้งหมดที่ยึดเครื่องยนต์ไว้ให้เป็น รูปร่าง รวมทั้งเป็นที่ติดตั้งชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ ขณะเดียวกันก็ต้านแรงที่เกิดขึ้นจากการทำงานของเครื่องยนต์ ซึ่งได้แก่ กำลังที่ดันที่เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง ที่พยายามจะดันฝาสูบ และแบริ่งของเพลาข้อเหวี่ยงให้แยกจากกัน และยังทำให้เครื่องยนต์เคลื่อนที่ไปบนแท่นที่รองรับอีกด้วย โครงเรื่องจึงต้องสร้างให้มีความแข็งแรงและมั่นคงเพื่อ ต้านทานแรงเหล่านั้น โครงเครื่องที่ติดตั้งใช้งานอยู่กับที่ โดยทั่วไปจะทำเป็นสองส่วนโดยตอนล่างจะทำหน้าที่เป็นฐานเครื่อง ใช้เป็นที่ติดตั้งแบริ่งเพลาข้อเหวี่ยง (Malingering) และปิดห้องเพลาข้อเหวี่ยงด้ายล่าง ซึ่งเป็นที่รองรับน้ำมันหล่อลื่นด้วย ส่วนตอนบนเป็นห้องเพลาข้อเหวี่ยงและเสื้อสูบ ทั้งสองส่วนจะหล่อเป็นรูปคล้ายกล่อง มีสันหรือคานขวาง และครีบเพื่อให้เกิดความมั่นคง แข็งแรง วัสดุที่ใช้มักเป็นเหล็กหล่อ
       2. กระบอกสูบ (Cylinder) ทำจากเหล็กหล่อหรืออะลูมิเนียมผสม (Cast Aluminum Alloy) จะต้องมีความต้านทานต่อการศึกหล่อ และมีการระบายความร้อนอย่างดี เนื่องจากผิวโลหะด้านในของกระบอกสูบได้รับการเสียดสีจากแหวนลุกสูบ และเกิดความร้อนสูงจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งตอนบนของกระบอกสูบ และยังได้รับแรงเบียดทางข้างของลูกสูบด้วย

       3. ปลอกสูบ (Liner) ในเครื่องยนต์ขนาดเล็ก กระบอกสูบ และปลอกสูบจะเป็น ชิ้นเดียวกัน แต่เครื่องขนาดกลางและขนาดใหญ่ จะสร้างแยกจากกัน แล้วจึงนำมาสวมเข้าด้วยกันภายหลัง ปลอกสูบมีสองแบบคือ แบบเปียกและแบบแห้ง โดยแบบเปียกนั้นผิวนอกของปลอกสูบจะสัมผัสกับน้ำระบายความร้อนโดยตรง ทำให้ต้องอุปกรณ์กันน้ำรั่วซึมลงไปยังอ่างน้ำมันหล่อลื่น ส่วนแบบแห้งผิวนอกของปลอกสูบไม่สัมผัสกับน้ำระบายความร้อน แต่สัมผัสกับเนื้อโลหะของกระบอกสูบ บางครั้งอาจเคลือบผิวภายนอกของปลอกสูบด้วยทองแดง เพื่อให้แนบสนิทกับกระบอกสูบทำให้การถ่ายเทความร้อนได้ดีและง่ายต่อการถอดและใส่ วัสดุที่ใช้ทำปลอกสูบ ส่วนมากทำด้วยเหล็กหล่อผสมนิกเกิลและแมงกานีส ผิวด้านในปลอกสูบจะมีการกลึง เจียระไน และขัดอย่างดี และนำไปชุบผิวให้แข็ง โดยทำให้ผิวมีรูพรุนเล็กๆ ทั่วไป (มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น) เพื่อเป็นที่เก็บน้ำมันหล่อลื่นผนังปลอกสูบ
        4. ฝาสูบ (Cylinder Head) ทำหน้าที่ปิดกระบอกสูบและกดปลอกสูบไว้ให้ แน่นเพื่อป้องกันมิให้แก๊สที่เกิดจากเผาไหม้รั่วออกมาได้โดยจะมีปะเก็นกั้นระหว่างฝาสูบกับกระบอกไว้ ฝาสูบมักทำด้วยอะลูมิเนียมผสม หรือเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (Low Cast Steel) ซึ่งจะต้องมีความคงทนต่อความดันและความรอนที่เกิดจากการเผาไหม้ในกระบอกสูบ และจะต้องมีการระบายความร้อนอย่างดี เพื่อป้องกันมิให้ฝาสูบร้าว

         5. ลูกสูบ (Piston) ทำหน้าที่รับแรงดันแก๊สที่เกิดจากการลุกไหม้ส่งไปยังก้าน สูบ และถ่ายเทความร้อนของแก๊สไปยังระบบระบายความร้อน เพื่อให้อุณหภูมิของโลหะลดต่ำลงอยู่ในเกณฑ์ปลอดภัย วัสดุที่ใช้ทำลูกสูบ จะต้องเบา แข็งแรง นำความร้อนได้ดี ขยายตัวน้อยเมื่อได้รับความร้อนและทนต่อการสึกหรอ ที่นิยมใช้มากที่สุด คือ ทำจากอะลูมิเนียมผสม หรืออะลูมิเนียมเผาอัดขึ้นรูป (Drop Forged) นอกจากนี้ยังทำจากเหล็กหล่อ (Cast Iron) และเหล็กเหนียวผสม (Cast Iron Alloy) ด้วย
        6. แหวนลูกสูบ (Piston Ring) ทำหน้าที่ดังต่อไปนี้
- ส่งถ่ายความร้อนจากลูกสูบ ไปยังน้ำระบายความร้อนโดยผ่านผนังกระบอกสูบ
- กวาดน้ำมันที่เคลือบผิวกระบอกสูบ ให้ลงไปยังอ่างน้ำมันหล่อลื่น
- ป้องไม่ให้อากาศที่ถูกอัดตัว และความดันของแก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้ รั่วลงสู่เพลาข้อเหวี่ยง
แหวนลูกสูบแบ่งออกเป็นแหวนอัด (Compression Ring) และแหวนกวาด น้ำมัน (Oil Control Ring) แหวนอัดโดยทั่วไปจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ผิวหน้าเรียบเป็นมัน เพื่อให้ สัมผัสกับกระบอกสูบได้ดี ทำด้วยเหล็กหล่อผสมสีเทา บางชนิดอาจเคลือบผิวหน้าด้วยโลหะ ที่มีความฝืดน้อย หรือใช้ทางเคมี เพื่อเป็นการช่วยให้แหวนใหม่ปรับตัวเข้ากับกระบอกสูบที่มีรอยหยาบเล็ก ๆ เป็นแห่ง ๆ อยู่ทั่วไปนั้น สึกออกไปอย่างสม่ำเสมอ ทำให้แหวนและผนังกระบอกสูบ แนบสนิททั่วกัน ไม่มีความฝืดเกิดขึ้นมากที่จุดใดจุดหนึ่ง แหวนกวาดน้ำมันทำด้วยเหล็กหล่อ มีผิวหนังแคบ เพื่อให้ได้แรงกดที่กระทำต่อผนังกระบอกสูบมาก ขอบล่างเว้าเข้าเพื่อให้ขอบกวาดน้ำมันลงข้างล่างตรงกลางหน้าแหวนจะถูกเซาะเป็นร่องโดยรอบ ภายในร่องถูกเจาะทะลุเป็นช่วงยาวเป็นตอน ๆ ส่วนในร่องแหวนกวาดน้ำมันที่ถูกลูกสูบจะเจาะรูระบายน้ำมันตลอดแนว โดนเจาะทะลุเข้าไปด้านในของลูกสูบ น้ำมันที่กวาดลงมาก็จะไหลลงทางรูที่เจาะไว้อย่างรวดเร็ว ถ้าหากไม่มีรูน้ำมันไหลลง น้ำมันส่วนนี้จะทำให้เกิดแรงดันต้านแรงดันแหวน ให้ถอยกลับไปอยู่ในร่องแหวนด้านใน ซึ่งทำให้การกวาดน้ำมันไม่เป็นผล ทำให้สิ้นเปลืองน้ำมันหล่อลื่น เพราะน้ำมันหล่อลื่นจะถูกเผาไปกับน้ำมันเชื้อเพลิง
        7. ก้านสูบ (Connecting Rod) ทำหน้าที่รับแรงจากลูกสูบ แล้วส่งให้กับเพลา ข้อเหวี่ยง ก้านสูบทำจาเหล็กกล้าผสมชนิดทนแรงได้สูงมีพื้นที่หน้าตัดรูปตัวไอ (I) เพื่อให้มีความแข็งแรง น้ำหนักเบาจากปลายล่างถึงปลายบนเจาะรูไว้เพื่อให้น้ำมันหล่อลื่นซึมไปยังสลักลูกสูบ ก้านสูบเครื่องดีเซลขนาดใหญ่จะสร้างเป็นแบบปรับความโตของแบริ่งได้ชุดแบริ่งจะยึดติดกับบปลายก้านสูบด้วยสลักเกลียว ระหว่างชุดแบริ่งกับก้านสูบจะมีแผ่นรองคั่นอยู่เพื่อใช้ปรับกำลังอัดในกระบอกสูบคือ ถ้าแผ่นรองหนากำลังจะสูงขึ้นเพราะหัวลูกสูบอยู่ใกล้ฝาสูบมาก แต่ถ้าใส่แผ่นรองบบาง กำลังอัดจะลดลง เพราะหัวลูกสูบอยู่ห่างจากฝาสูบออกมา
         8. สลักลูกสูบ (Wristpin) ทำหน้าที่ต่อลูกสูบกับก้านสูบให้ติดกัน โดยปกติรู สลักที่ลูกสูบจะมีบู๊ชทำหน้าที่เป็นแบริ่งของสลักลูกสูบ แต่ถ้าลูกสูบเป็นอะลูมิเนียมผสม จะใช้เนื้อโลหะของลูกสูบเป็นแบริ่งในตัว การยึดสลักลูกสูบจะต้องมีแหวนล็อคที่ปลายทั้งสองข้าง เพื่อป้องกันไม่ให้สลักเลื่อนอกมา บางแบบอาจใช้ฝาปิดรูสลักแทนแหวนล็อคเพราะช่วยป้องกันไม่ให้น้ำมันหล่อลื่นที่สลักลูกสูบไหลออกมาที่ผนังกระบอกสูบด้วย  

        9. เพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft) เป็นส่วนที่สำคัญของเครื่องยนต์ ทำจากเหล็ก กล้าที่มีคาร์บอนสูง หรือเหล็กกล้าผสมนิดเกิล โครเมียม และโมลิบดินั่ม ใช้วิธีเผา ตีขึ้นรูป แล้วใช้เครื่องมือกล กัด กลึง ให้เป็นรูปตามต้องการ ในเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่จัดวางสูบเป็นแถวเดียว และมีหลายสูบ เพลาข้อเหวี่ยงอาจทำเป็นสองท่อนมีหน้าแปลนตรองปลายสำหรับยึดให้ติดกัน เพลาข้อเหวี่ยงจะต้องแข็งแรงต้านทานแรงที่จะทำให้เพลาคดหรือโค้งได้ นั่นคือ แรงที่กระทำเป็นเส้นตรงจากลูกสูบผ่านก้านสูบมายังเพลาข้อเหวี่ยงและยังต้องทนต่อแรงบิดที่เกิดจากก้านสูบ ซึ่งพยายามดันให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนรอบตัวด้วย เพลาข้อเหวี่ยงจะต้องนำมาชุบแข็ง เพื่อลดแรงดันที่เกิดขึ้นในเนื้อโลหะ ซึ่งเกิดจากการตีขึ้นรูป และเป็นการเพิ่มความแข็งแรงให้กับเนื้อโลหะด้วย การชุบแข็งที่ใช้พลังงานไฟฟ้าทำให้เนื้อโลหะด้านนอกร้อนเร็ว นิยมใช้ชุบผิวเพลาข้อเหวี่ยงส่วนที่จะต้องเกิดการเสียดสี ให้มีผิวแข็ง ทนทานต่อการสึกหรอ แต่เนื้อโลหะภายในยังคงเหนียวเหมือนเดิม ผิวของเลาส่วนที่หมุนในแบริ่งจะต้องได้รับการเจียระนัย และขัดเป็นพิเศษเพื่อให้ได้ผิวที่เรียบจริง ๆ
         10. แบริ่ง (bearing) ทำหน้าที่รองรับเพลา และชิ้นส่วนอื่น ๆ ที่เคลื่อนที่ เพื่อลด ความฝืด จากการสัมผัสกันของชิ้นส่วนต่าง ๆ โดยมีเยื่อบาง ๆ ของน้ำมันหล่อลื่นคั่นอยู่ระหว่างกลาง และยังทำหน้าที่ถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นจากการเสียดสีนั้นด้วยแบริ่งที่ใช้กับเพลาข้อเหวี่ยงเป็นแบบเนื้อเรียบ แบ่งเป็นสองส่วนนำมาประกบเข้าด้วยกัน เนื้อแบริ่งเป็นโลหะอ่อน เช่น ดีบุก หรือตะกั่ว หลอมหรือหล่อติดกับฝาแบริ่ง จากนั้นนำไปกลึงให้ได้ขนาดตามที่ต้องการ และเซาะร่องให้น้ำมันเข้าไปหล่อลื่นได้ แบริ่งที่ใช้กับสลักลูกสูบเป็นแบบปลอกทองเหลือง หรือบรอนซ์ โดยการกลึงแล้วเซาะร่องน้ำมันหล่อลื่นไว้ภายใน แบบบอื่นก็มีใช้กันบ้างเช่น แบบลูกปืนกลม (Ball Bearing) และแบบลูกกลิ้ง (Roller Bearing)
         11. ล้อช่วยแรง (Fly Wheel) มีหน้าที่ทำให้เกิดแรงบิดเสมอในการหมุนของ เพลาข้อเหวี่ยง สำหรับเครื่องยนต์รอบบช้าจะมีล้อช่วยแรงขนาดใหญ่กว่าเครื่องยนต์ที่มีความเร็วสูง ล้อช่วยแรงเป็นลูกล้อหรือจานที่มีน้ำหนักมาก ประกอบติดอยู่กับเพลาข้อเหวี่ยง เมื่อเพลาข้อเหวี่ยงหมุน ล้อจะช่วยแรงจะได้รับพลังงานจลน์ และสะสมเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อความเร็วเพิ่มมากขึ้น พลังที่สะสมไว้จะถูกนำออกมาใช้เมื่อเพลาข้อเหวี่ยงหมุนช้าลงพลังงานที่ลูกสูบส่งให้กับเพลาข้อเหวี่ยงนั้นไม่เป็นไปอย่างสม่ำเสมอโดยจะส่งมามากที่สุดเมื่อลูกสูบอยู่ในตำแหน่งเริ่มจังหวะกำลังส่วนในจังหวะอื่นจะไม่มีพลังงานส่งมาเลยจึงเป็นเหตุให้เครื่องยนต์หมุนช้าบ้างเร็วบ้างการใช้ล้อช่วยแรงเป็นการช่วยให้เครื่องยนต์มีความเร็วสม่ำเสมอดีขึ้นเครื่องยนต์ที่มีลูกสูบเดียวจะต้องใช้ล้อช่วยแรงขนาดใหญ่เพราะพลังงานที่เกิดขึ้นในแต่ละจังหวะจะแตกต่างกันมากส่วนเครื่องยนต์ที่มีหลายสูบพลังงานที่เกิดขึ้นจะเป็นไปอย่างต่อเนื่องล้อช่วยแรงจึงมีขนาดเล็กลงได้
         12. ลิ้น (Valve) มีหน้าควบคุมอากาศที่เข้ากระบอกสูบของเครื่องยนต์ 4 จังหวะควบคุมการปล่อยไอเสียออกจากกระบบอกสูบของเครื่องยนต์ทั้ง 4จังหวะและ2 จังหวะบางแบบ นอกจากนี้ก็ยังมีลิ้นปล่อยน้ำมันเชื้อเพลิงเข้า ลิ้นปล่อยอากาศอัดเข้าสตาร์ทสำหรับเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ โดยปกติเครื่องยนต์ 4 จังหวะ จะมีลิ้นไอดีและลิ้นไอเสียอย่างเท่ากัน แต่ถ้าต้องการให้เครื่องยนต์ที่มีความเร็วรอบสูงขึ้น จะต้องออกแบบลิ้นไอดีให้มีขนาดใหญ่กว่าลิ้นไอเสียประมาณ25-35 เปอร์เซ็นต์ เพื่อให้อากาศไหลเร็ว และสะดวกขึ้น เครื่องยนต์ 4 จังหวะบางแบบจะใช้ลิ้นไอดีและไอเสียอย่างละ 2 ตัว ต่อเนื่องกระบอกสูบ เนื่องจากมีข้อดีคือ
    - ที่ฝาสูบมีเนื้อที่ของลิ้นกว้างขึ้น
    - ลิ้นต้องไม่เปิดมาก เพราะขนาดของลิ้นเล็กลง จึงทำให้ลิ้นปิด-เปิดได้เร็วขึ้น
    - ความร้อนสามารถถ่ายเทไปยังบ่าลิ้นได้เร็วทำให้อุณหภูมิของลิ้นไม่สูงมากนัก
ตัวลิ้นและบ่าจะต้องทนต่อการสึกหรอเป็นอย่างดี โดยเฉพาะลิ้นไอเสีย จะต้องทนต่ออุณหภูมิสูงๆ ได้เพราะจะต้องเปิดให้ก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงไหลผ่านออก ส่วนมากทำด้วยเหล็กกล้าผสมซิลิคอนและโครเมี่ยมหรือเหล็กกล้าผสมนิกเกิลและโครเมี่ยม ส่วนลิ้นไอดีไม่ค่อยมีปัญหามากนัก เพราะถึงแม้ว่าจะได้รับความร้อนจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงโดยตรง แต่ก็ได้รับการระบายความร้อนจากอากาศที่ไหลผ่านเมื่อลิ้นเปิด โลหะที่ใช้ทำ ได้แก่ เหล็กกล้าผสมคาร์บอน
        13. กลไกยกลิ้น (Valve Gear) มีหน้าที่บังคับการปิด-เปิด ลิ้นไอดีและลิ้นไอเสีย นอกจากนั้นอาจใช้บังคับลิ้นฉีดน้ำมันหรือลิ้นลมสตาร์ทกลไกยกลิ้นของเครื่องยนต์ส่วนมากประกอบด้วย
    -กระเดื่องสำหรับกดลิ้น ขณะทำงานปลายทั้งสองข้างจะกระดกขึ้น-ลง โดยมีเพลากระเดื่องเป็นจุดหมุน ปลายกระเดื่องข้างหนึ่งรับกำลังงานจากก้านส่งลิ้น อีกข้างหนึ่งทำหน้าที่บังคับลิ้น โดยแตะที่ปลายก้านลิ้น
    -สปริงลิ้น ทำหน้าที่บังคับลิ้นให้ปิด โดยสปริงลิ้นจะต้องมีแรงมากพอที่จะเอาชนะแรงเฉื่อยของกลไกยกลิ้น ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนไหวที่อย่างรวดเร็ว แรงสปริงลิ้นเข้าที่แล้วสปิงลิ้นจะต้องอยู่ในสภาพที่ถูกบีบหรือกดตลอดเวลา
   -ก้านส่งลิ้น จำทำด้านล่างของก้านเป็นแบบหัวบานเรียบๆ เป็นรูปดอกเห็ดวางอยู่บนลูกเบี้ยว ปลายด้านบนจะรับกับปลายกระเดื่องกดลิ้น มักทำข้างในกลวงเพื่อลดน้ำหนักแต่ต้องมีความแข็งแรงพอที่จะใช้งานได่ดี
   -เพลาลูกเบี้ยว ทำหน้าที่บังคับลิ้นไอดีและลิ้นไอเสีย ทำงานสัมพันธ์กับเพลาข้อเหวี่ยง โดยจะมีเฟื่องปรกอบติดอยู่กับเพลาลูกเบี้ยว ซึ่งจะต้องสร้างอย่างประณีต มีความคงทนต่อการสึกหรอ เพื่อให้การส่งแรงขับสม่ำเสมอ และมีเสียงดังไม่มาก ฟันเฟืองที่ใช้จะเป็นแบบฟันเฉียง (Helical Teeth) บางแบบอาจใช้ไฟเบอร์ ทำเฟืองหัวเบี้ยว ทำให้ไม่มีเสียงดัง เมื่อสึกหรอก็เปลี่ยนเฉพาะเฟืองไฟเบอร์เท่านั้น แต่บางแบบก็ใช้โซ่เป็นตัวถ่ายกำลัง ซึ่งจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ปรับโซ่ติดตั้งอยู่ด้วย นอกจากเพลาลูกเบี้ยวใช้สำหรับบังคับลิ้นไอดีและลิ้นไอเสียแล้ว อาจมีลูกเบี้ยวสำหรับหัวฉีด,ปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง และลิ้นลมสตาร์ทด้วย เครื่องยนต์บางแบบมีเพลาลูกเบี้ยว 2 เพลา เพลาหนึ่งสำหรับลิ้นไอดีและลิ้นไอเสีย ส่วนอีกเพลาหนึ่งสำหรับปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิงและอุปกรณ์ช่วยอื่น ๆ
     14. หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง (Injector Or Fuel Nozzle) ทำหน้าที่ฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงให้แตกตัวเป็นฝอยละอองเข้าไปในห้องเผาไหม้ ให้ถูกต้องตามจังหวะการทำงานของเครื่องยนต์ ตรงตามเวลาที่เหมาะสม การออกแบบหัวฉีดเป็นงานที่ซับซ้อน และยุ่งยากเพราะจะต้องคำนึงถึงฝาสูบ ห้องเผาไหม้ และตำแหน่งที่ติดตั้งหัวฉีด ซึ่งมีผลต่อการหมุนวนของอากาศอัดด้วย การออกแบบเครื่องยนต์และชนิด จะต้องใช้หัวฉีดแบบพิเศษโดยเฉพาะ ปัจจุบันจึงมีหัวฉีดแตกต่างกันหลายแบบ และคุณสมบัติในการฉีดกระจายเชื้อเพลิงแตกต่างกันด้วย หัวฉีดแบ่งออกเป็นแบบใหญ่ๆ ได้ 2 ชนิด คือ
- หัวฉีดแบบเปิด (Open Type) แบบนี้ไม่มีลิ้นปิดกั้นการไหลของน้ำมันเชื้อเพลิงจากหัวฉีด การจ่ายเชื้อเพลิงทั้งหมดถูกควบคุม โดยปั๊มน้ำมันเชื้อเพลิง แต่จะมีลิ้นกับกลับติดตั้งไว้ เพื่อป้องกันก๊าซไอเสียจากห้องเผาไหม้เข้าไปในหัวฉีด ข้อดีของหัวฉีดแบบนี้ คือ ไม่ทำให้เกิดการอุดตันได้ง่าย เพราะการฉีดเชื้อเพลิงแรงดันสูงจะทำให้หัวฉีดสะอาดอยู่เสมอ ส่วนข้อเสียคือ ฝอยละอองของเชื้อเพลิงไม่ค่อยละเอียด ทำให้มีควันไอเสียมากและน้ำมันเชื้อเพลิงจะเกิดการหยด หรือรั่วออกจากหัวฉีดได้ง่าย จึงไม่ค่อยนิยมใช้กันมากนัก มักใช้กับเครื่องยนต์รุ่นเก่า
- หัวฉีดแบบปิด (Closed Type) แบบนี้จะมีลิ้นหรือเข็มโดยใช้สปริงดันลิ้นไว้ให้ปิด ลิ้นนี้จะอยู่ใกล้กับรูเล็กๆ ที่ปลายหัวฉีด ซึ่งเป็นรูให้น้ำมันเชื้อเพลิง ถูกฉีดออกไปยังห้องเผาไหม้ เมื่อถึงตำแหน่งหรือจังหวะในหารฉีดน้ำมันเชื้อเพลิง กลไกก็จะยกให้เข็มนมหนู (Needle Valve) พ้นจากบ่า น้ำมันก็จะฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ ข้อดีของเข็มหัวฉีดแบบนี้คือ น้ำมันเชื้อเพลิงจะไม่รั่วออกจากหัวฉีดได้ง่าย ซึ่งอาจเป็นต้นเหตุให้เกิดการชิงจุด (Pre-ignition) ได้ ถ้าน้ำมันเชื้อเพลิงมีหยดตกค้างอยู่ที่ปลายหัวฉีด จะทำให้เกิดเขม่าจับสะสม รวมตัวกันภายหลังการเผาไหม้ และยังทำให้เกิดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงด้วย สำหรับข้อเสียของหัวฉีดแบบนี้คือ อาจดเกิดการอุดตันที่ลิ้นได้ง่ายเพราะมีสิ่งสกปรกปนอยู่ในน้ำมันเชื้อเพลิง แต่สามารถป้องกันได้โดยการกรองน้ำมันเชื้อเพลิงให้สะอาด