วันอาทิตย์ที่ 23 กรกฎาคม พ.ศ. 2560

หน่อยที่ 5 โครงสร้างและส่วนประกอบของเครื่องยนต์

แนวคิด
                เครื่องยนต์ 
(Engine) คืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานกล เพื่อใช้ในการขับเคลื่อน เครื่องยนต์ที่นิยมในปัจจุบันเป็นเครื่องยนต์เผาไหม้ภายในซึ่งเป็นอุปกรณ์ ที่เปลี่ยนพลังงานความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงภายในกระบอกสูบแล้วเปลี่ยนเป็นพลังงานกลที่ตัวของเครื่องยนต์โดยส่งผ่านกำลังงานไปยังส่วนประกอบ เช่น ลูกสูบ ก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยง และส่งต่อไปยังล้อเพื่อให้เกิดการขับเคลื่อนของรถยนต์
สาระการเรียนรู้
        1. โครงสร้างของเครื่องยนต์ 
(Engine Construction)
        2. ชนิดของเครื่องยนต์ 
(The Type of Engine)
        3. ส่วนประกอบของเครื่องยนต์ (Engine Components)
ผลการเรียนรูที่คาดหวัง
        1. 
บอกชื่อและหน้าที่ส่วนประกอบของเครื่องยนต์ได้

        2. 
จำแนกชนิดของเครื่องยนต์ได้
โครงสร้างของเครื่องยนต์ (Engine Construction)
            โครงสร้างของเครื่องยนต์ คือส่วนประกอบที่สำคัญซึ่งนำมาคลุมเข้าด้วยกันให้เป็นรูปร่างของเครื่องยนต์โครงสร้างของเครื่องยนต์จะประกอบด้วยส่วนประกอบที่เคลือบที่ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในเสื้อสูบและฝาสูบนอกจากนี้จะเป็นชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ซึ่งติดตั้งอยู่ภายนอกเป็นส่วนใหญ่ โครงสร้างของเครื่องยนต์แก๊สโซลีน และดีเซลเผาไหม้ภายใน ดังรูปที่ 5.1 และรูปที่ 5.2
ชนิดของเครื่องยนต์ (The Type of Engine)
            การจำแนกชนิดของเครื่องยนต์นั้นมีวิธีการจำแนกได้หลายแบบ เช่น การจำแนกตามจำนวนสูบและการจัดวางกระบอกสูบ การจัดวางลิ้น ชนิดของเชื้อเพลิง จังหวะการทำงาน ตามการระบายความร้อน เป็นต้น แต่ในปัจจุบันนิยมเรียกชนิดของเครื่องยนต์ดังนี้
1.เครื่องยนต์ลิ้นเหนือสูบ (Overhead valves หรือ OHV)
            เครื่องยนต์ลิ้นเหนือสูบ ลิ้นไอดีและลิ้นไอเสียจะติดตั้งที่ฝาสูบซึ่งอยู่ด้านบนของลูกสูบ เราจึงเรียกชื่อเครื่องยนต์ชนิดนี้ว่าเครื่องยนต์โอเวอร์เฮดวาล์วหรือ OHV เพลาลูกเบี้ยวจะติดตั้งอยู่ภายในเสื้อสูบ (Cylinder black) และถูกขับด้วยโซ่หรือเฟืองจากเพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft) ลูกเบี้ยวจะบังคับการทำงานของลิ้นโดยส่งถ่ายกำลังไปยังลูกกระทุ้ง (Tappets) และก้านกระทุ้ง (Push rods) เพื่อทำให้กระเดื่องกดลิ้น (rocker arms) ที่อยู่บนฝาสูบกดลิ้นให้เปิด ลักษณะของเครื่องยนต์ลิ้นเหนือสูบ ดังรูปที่ 5.3
2.เครื่องยนต์เพลาลูกเบี้ยวเหนือสูบ (Overhead Camshaft หรือ OHC)
        เครื่องยนต์เพลาลูกเบี้ยวเหนือสูบ เพลาลูกเบี้ยวจะติดตั้งอยู่ที่ฝาสูบและถูกขับโดยโซ่ หรือสายพานจากเพลาข้อเหวี่ยง ลูกเบี้ยวจะบังคับการทำงานของลิ้นโดยส่งถ่ายกำลังไปยัง ลูกถ้วยกดลิ้นหรือกระเดื่องกดลิ้น และลิ้น เครื่องยนต์แบบนี้มีข้อดีกว่าแบบลิ้นเหนือสูบคือช่วยลดความล่าช้าในการเปิดลิ้นขณะเครื่องยนต์มีความเร็วรอบสูงได้ดี บางครั้งเราจะเรียกชื่อเครื่องยนต์ ชนิดนี้ตามการติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวว่าเครื่องยนต์โอเวอร์แคมชาร์ฟหรือ OHC ในปัจจุบันนิยมออกแบบเครื่องยนต์ในลักษณะนี้ซึ่งสามารถแบ่งออกได้อีก 2 แบบ คือ เครื่องยนต์แบบเพลาลูกเบี้ยวเตี่ยวเหนือสูบ (Single Overhead Camshaft หรือ SOHC) และเครื่องยนต์แบบเพลาลูกเบี้ยวคู่เหนือสูบ (Double Overhead Camshaft หรือ DOHC) เครื่องยนต์เพลาลูกเบี้ยวเหนือสูบ ดังรูปที่ 5.4
ส่วนประกอบของเครื่องยนต์ (Engine Components)
            ส่วนประกอบของเครื่องยนต์จะประกอบด้วย สายพานไทม์นิ่ง (Timing belt) เฟืองเพลาลูกเบี้ยว (Camshaft gear) เพลาลูกเบี้ยว (Camshaft) กระเดื่องกดลิ้นไอดี (Intake rocker arms) กระเดื่องกดลิ้นไอเสีย (Exhaust rocker arms) และเพลากระเดื่องกดลิ้น (rocker arms shafts) ลิ้นไอดี (Intake valve) ลิ้นไอเสีย (Exhaust valve) สปริงลิ้น (Valve spring) ล้อช่วยแรง (Flywheel) เพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft) ลูกสูบ (Piston) ก้านสูบ (Connecting rod) เสื้อสูบ (Cylinder block) ฝาสูบ (Cylinder head) พูลเลย์ (Pulley) เฟืองเพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft gear) และลูกรอกดันสายพราน (Belt tensioner)
1.เสื้อสูบ (Cylinder Block)
            เสื้อสูบ (Cylinder Block) เป็นส่วนประกอบหลักที่ใหญ่ที่สุดของเครื่องยนต์ เป็นที่ติดตั้งชิ้นส่วนอื่นๆ มาประกอบทั้งภายในและภายนอก โครงสร้างทำจากโลหะหรือโลหะผสม ปกติจะมีขอบสันบนผนังส่วนนอกเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและช่วยระบายความร้อน ในปัจจุบันเสื้อสูบผลิตมาจากอลูมิเนียม เพราะอะลูมิเนียมมีน้ำหนักเบาและถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่าเหล็กหล่อ

            ภายในเสื้อสูบจะประกอบด้วยกระบอกสูบหลายๆ ชุด ซึ่งมีลูกสูบเคลื่อนที่อยู่ภายใน ส่วนบนของกระบอกสูบถูกผนึกด้วยฝาสูบโดยมีปะเก็นฝาสูบกั้นอยู่ระหว่างเสื้อสูบและฝากสูบ ส่วนด้านล่างของเสื้อสูบเป็นที่ติดตั้งเพลาข้อเหวี่ยงและปิดด้วยอ่างน้ำมันเครื่อง 
(Oil pan) เสื้อสูบของเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยน้ำบริเวณรอบๆ นอกจากนี้ยังมีช่องทางผ่านของน้ำมันหล่อลื่อ (น้ำมันเครื่อง) อยู่ด้วย สำหรับเสื้อสูบเครื่องยนต์ที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ ส่วนมากจะแยกกระบอกสูบออกเป็นส่วนๆ และมีครีบสำหรับระบายความร้อน
2.กระบอกสูบ (cylinder)
            กระบอกสูบมีลักษณะเป็นรูปทรงกระบอกจะติดตั้งอยู่ในเสื้อสูบ เป็นช่องสำหรับบังคับให้ลูกสูบเคลื่อนที่ไปมา ผิวโลหะด้านในกระบอกสูบจะได้รับทั้งการเสียดสีจากแหวนสูและความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ นอกจากนี้ยังได้รับแรงเบียดข้างจากลูกสูบอีก ดังนั้นกระบอกสูบจึงถูกออกแบบมาให้ทนทานต่อการสึกหรอและระบายความร้อนได้อย่างเพียงพอ ผิวภายในกระบอกสูบชุบผิวแข็งด้วยโครเมียม การชุบด้วยโครเมียมทำให้การยึดเกาะของน้ำมันเครื่องน้อยลง ดังนั้นจะต้องขัดผิวหน้าอย่างประณีตให้เป็นรอยตื้นๆ ตัดกัน 60 หรือ 120 องศา หรือบางแบบจะใช้กระบวนการชุบที่รับการควบคุมให้ผิวมีรูพรุนลักษณะดังกล่าวมีไว้เพื่อเป็นที่เก็บน้ำมันหล่อลื่น

                การบอกสูบมีอยู่ 2 ชนิด คือ ชนิดเป็นหน่วยเดียวกัน และชนิดปลอกสูบ 
(Cylinder liner) (รูปที่ 5.7) ในเครื่องยนต์ดีเซลรุ่นเก่าสามารถเปลี่ยนปลอกสูบได้ แต่ในปัจจุบันทั้งเครื่องยนต์แก๊สโซลีนและดีเซลจะใช้กระบอกสูบชนิดเป็นหน่วยเดียวกัน ชนิดนี้เสื้อสูบและกระบอกสูบจะอยู่รวมเป็นหน่วยเดียวกันไม่สามารถเปลี่ยนกระบอกสูบได้ ดังนั้นเมื่อกระบอกสูบสึกหรอจะต้องคว้านให้มีขนาดโตขึ้น และเมื่อคว้านจนหมดขนาดจะต้องเปลี่ยนเสื้อสูบอันใหม่
3.ฝาสูบ (Cylinder head)
                ฝาสูบ (รูปที่ 5.8) ติดตั้งอยู่ตอนบนเสื้อสูบ และภายในมีห้องเผาไหม้ 
(Combustion Chamber) ฝาสูบต้องสามารถทนต่ออุณหภูมิและแรงดันสูงสุดที่เกิดขึ้นจากการทำงานของเครื่องยนต์ ด้วยเหตุนี้ฝาสูบจึงทำมาจากเหล็กหล่อ (Cast iron) หรือโลหะผสมอะลูมิเนียม (Aluminum alloy) ฝาสูบในปัจจุบันนี้ผลิตมาจากโลหะผสมอะลูมิเนียมเนื่องจากมีน้ำหนักเบาและถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่าเหล็กหล่อ ฝาสูบจะมีช่องทางน้ำ ช่องลิ้น ช่องทางท่อร่วมไอดีและไอเสีย ช่องหัวเที่ยว และช่องทางน้ำมันเครื่อง
4.ปะเก็นฝาสูบ (Cylinder head gasket)
                ประเก็นฝาสูบ (รูปที่ 5.9
ติดตั้งอยู่ระหว่างเสื้อสูบและฝาสูบ มีหน้าที่ป้องกันก๊าซที่เกิดจากการเผาไหม้รั่ว ป้องกันการรั่วซึมของน้ำ และป้องกันอากาศจากภายนอกเข้าไป ปะเก็นฝาสูบต้องรับกำลังดันเนื่องจากการระเบิด และความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ ดั้งนั้นจึงต้องผลิตมาจากโลหะอ่อนๆ โลหะใยหิน ทองแดง เหล็กใยหิน แอสเบสทอส เป็นต้น เมื่อถอดฝาสูบออกจากเสื้อสูบจะต้องเปลี่ยนปะเก็นใหม่
5.ท่อร่วมไอดี (Intake manifold)
                ท่อร่วมไอดี (รูปที่ 5.10) เป็นส่วนประกอบของเครื่องยนต์ที่ทำหน้าที่เป็นท่อทางนำไอดี เข้าสู่ห้องเผาไหม้ ท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์ที่ใช้คาร์บูเรเตอร์จ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงจะแตกต่างจากท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์แบบฉีดน้ำมันเข้าไป ในการจ่ายน้ำมันของคาร์บูเรเตอร์อากาศจะเข้ามาผสมกับน้ำมัน (ไอดี)  ในคาร์บูเรเตอร์แล้วไหลเข้าท่อร่วมไอดีไปยังห้องเผาไหม้ ส่วนระบบฉีดน้ำมันนั้นอากาศจะไหลผ่านเรือนลิ้นเร่งไปยังท่อร่วมไอดีเพียงอย่างเดียวและจะไปผสมกับละอองน้ำมันที่ช่องไอดีก่อนที่เข้าห้องเผาไหม้
6.ท่อร่วมไอเสีย (Exhaust manifold)
                ท่อร่วมไอเสีย (รูปที่ 5.11) จะติดตั้งอยู่ตรงข้ามหรือข้างเดียวกันกับท่อร่วมไอดี มีลักษณะคล้ายท่อร่วมไอดี ท่อร่วมไอเสียทำหน้ารวบรามก๊าซไอเสียจากช่องไอเสียของเครื่องยนต์โดยผ่านท่อหลายท่อแล้วมารวมเป็นท่อเดียวไปยังอุปกรณ์บำบัดไอเสีย ท่อพักไอเสีย และปล่อยออกสู่บรรยากาศโดยทั่วๆไปแล้วท่อร่วมไอเสียผลิตมาจากเหล็กหล่อ
7.อ่างน้ำมันเครื่อง (Oil pan)
                อ่างน้ำมันเครื่องทำหน้าที่เก็บน้ำมันเครื่องเพื่อสำรองไว้สำหรับเครื่องยนต์และยังช่วยให้น้ำมันเครื่องเย็นลงในขณะเครื่องยนต์กำลังทำงาน อ่างน้ำมันเครื่องจะติดตั้งอยู่ด้านล่างของเสื้อสูบ โดยมีประเก็นเหลวหรือประเก็นยางหรือประเก็นกระดาษกั้นอยู่ระหว่างกลางและยึดด้วยโบลต์ น้ำมันเครื่องจะถูกปั๊มน้ำมันเครื่องดูดขึ้นไปหล่อลื่อชิ้นส่วนต่างๆภายในเครื่องยนต์ก่อนที่จะกลับลงมาในอ่างน้ำมันเครื่องอีกครั้ง อ่างน้ำมันเครื่องโดยทั่วไปผลิตมาจากแผ่นเหล็กอัดขึ้นรูปในเครื่องยนต์บางแบบอาจผลิตมาจากเหล็กหล่อหรืออะลูมิเนียมหล่อ ภายในอ่างจะมีแผ่นกั้นเพื่อรักษาน้ำมันเครื่องให้อยู่ที่ก้นอ่างในขณะรถขึ้นทางชันหรือกันน้ำมันกระเด็นออกเมื่อมีการเหยียบเบรกกะทันหัน ทำให้ปั๊มน้ำมันสามารถที่จะส่งน้ำมันไปหล่อลื่นได้ตลอดเวลา และที่ส่วนล่างสุดของอ่างน้ำมันเครื่องจะมีโบลต์สำหรับไว้ถ่ายน้ำมันเครื่อง
8.ปั๊มน้ำมันเครื่องและกรอน้ำมันเครื่อง (Oil pump and oil filter)
                ปั๊มน้ำมันเครื่องจะทำหน้าที่ดูดน้ำมันเครื่องและส่งไปยังกรองน้ำมันเครื่อง ก่อนที่จะไปหล่อคลื่นชิ้นส่วนภายในเครื่องยนต์ ปั๊มน้ำมันเครื่องที่ใช้สำหรับเครื่องยนต์มีอยู่ 3 แบบ ได้แก่ แบบเฟือง 
(Gear pump) แบบโรเตอร์ (Rotor pump) และแบบจันทร์เสี้ยว(Crescent pump) ในปัจจุบันนิยมใช้แบบจันทร์เสี้ยว
                กรองน้ำมันเครื่อง (รูปที่ 5.14จะทำหน้าที่กรองเศษคราบเขม่าหรือเศษวัสดุที่ติดมามากลับน้ำมันเครื่องกรอกที่ใช้งานในระบบหล่อลื่นเครื่องยนต์มี 2 แบบ ได้แก่ แบบกรองทั้งหมด (Full-flow filter type) และแนบเปลี่ยนเฉพาะไส้กรอง (Filter element replacement)
9.ลูกสูบ (Piston)
                ลูกสูบเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญของเครื่องยนต์ชิ้นหนึ่งซึ่งเคลื่อนที่ขึ้นและลงอยู่ภายในการบอกสูบทำหน้าที่รับแรงดันที่เกิดจากการเผาไหม้แล้วส่งกำลังผ่านก้านสูบ 
(Connecting rod) ไปสู่เพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft) นอกจากนี้ยังทำหน้าที่อัดส่วนผสมของน้ำมันกับอากาศ (ไอดี) ขับไล่ไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ออกจากกระบอกสูบ และทำให้เกิดสุญญากาศในกระบอกสูบ (จังหวะดูด) ลูกสูบจะต้องมีความแข็งแรงพอที่จะรับความร้อนและอุณหภูมิสูงที่กระทำอยู่ตลอดเวลาและจะต้องคงทนต่อการทำงานที่ความเร็วรอบสูงเป็นเวลานานๆ โดยปกติลูกสูบจะผลิตมาจากโลหะผสมอะลูมิเนียมซึ่งมีน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนได้ดีว่าวัสดุชนิดอื่น ลูกสูบเมื่อรับความร้อนจะขยายตัวขึ้นเล็กน้อยเป็นผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางขยายเพิ่ม ด้วยเหตุนี้ในเครื่องยนต์ทุกเครื่องจึงมีระยะช่องว่างระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบที่เหมาะสม หัวลูกสูบจึงถูกออกแบบให้มีลักษณะเรียวเป็นเทเปอร์เล็กน้อยคือระยะเส้นผ่านศูนย์กลางหัวลูกสูบจะเล็กกว่าส่วนล่างของลูกสูบเล็กน้อย ชื่อส่วนต่างๆ ของลูกสูบดังรูปที่ 5.15
10.แหวนลูกสูบ (Piston ring)
                แหวนลูกสูบ มีลักษณะเป็นวงกลมและจะตัดแยกออกจากกันเพื่อให้มีปากแหวน 
(Ring joint) สำหรับประกอบลงบนหัวลูกสูบและเข้าไปในร่องแหวนลูกสูบ (Ring grooves) ได้ เมื่อประกอบเข้ากับลูกสูบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของแหวนลูกสูบจะใหญ่กว่าลูกสูบเล็กน้อย แหวนลูกสูบมีคุณสมบัติในการยืดและหดตัว ทำให้ขยายตัวเพื่อที่จะให้แนบสนิทกับผนังกระบอกสูบ แหวนลูกสูบผลิตด้วยเหล็กหล่อพิเศษชุบโครเมียม ซึ่งเป็นโลหะที่ทนต่อการสึกหรอสูง โดยปกติแหวนลูกสูบจะมีจำนวนสามถึงสี่ตัวต่อลูกสูบหนึ่งลูก แหวนลูกสูบแบ่งออกได้ 2 ชนิด คือ
1. แหวันอัน (Compression ring)
            โดยทั่วไปแหวนอัดของลูกสูบหนึ่งลูกจะมีแหวนอัดสองตัว คือแหวนอัดตัวบน และแหวนอัดตัวที่สอง แหวนอัดทำหน้าที่ป้องกันการรั่วของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงในจังหวะอัด ป้องกันก๊าซที่เกิดจากห้องเผาไหม้ในจังหวะจุดระเบิดไม่ให้ลงสู่ห้องอ่างน้ำมันเครื่อง และถ่ายเทความร้อนจากลูกสูบไปสู่ผนังกระบอกสูบ แหวนอัดจะมีลักษณะเป็นเทเปอร์ ดังนั้นขอบล่างจะสัมผัสกับผนังกระบอกสูบได้อย่างดีและยังช่วยกวาดน้ำมันเครื่องส่วนเกินออกจากผนังกระบอกสูบได้อย่าง มีประสิทธิภาพ การทำงานของแหวนอัดดังรูปที่ 5.172. แหวนกวาดน้ำมัน (Oil Control ring or Oil ring)
            แหวนกวาดน้ำมันจะทำให้เกิดฟิล์มน้ำมันที่จำเป็นต่อการหล่อลื่อผิวระหว่างลูกสูบและผนังกระบอกสูบ แหวนกวาดน้ำมันทำหน้าที่จำกัดปริมาณน้ำมันเครื่องจากการทำงานไม่ให้มากเกินไปและป้องกันน้ำมันไม่ให้หลุดเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยการกวาดน้ำมันเครื่องส่วนเกินให้ลงไปในอ่างน้ำมันเครื่องในขณะลูกสูบเคลื่อนที่ลง แหวนกวาดน้ำมันมีอยู่ด้วยกันสองชนิดคือ แหวนกวาดน้ำมันแบบรวมและแบบสามชิ้น ซึ่งแบบสามชิ้นนั้นเป็นที่นิยมใช้มากกว่า ลักษณะและการทำงานของแหวนกวาดน้ำมันดังรูปที่ 5.18
11.สลักลูกสูบ (Piston  pin)
            สลักลูกสูบ (รูปที่ 5.19) ทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่างลูกสูบกับก้านสูบ สลักลูกสูบเป็นชิ้นส่วนถ่ายทอดกำลังจากลูกสูบในจังหวะกำลังไปยังก้านสูบและเพลาข้อเหวี่ยง สลักลูกสูบผลิตมาจากเหล็กกล้าชุบแข็ง ตรงกลางเจาะรูกลวงเพื่อลดน้ำหนัก
12.ก้านสูบ (Connecting rod)
             ก้านสูบ (รูปที่ 5.20) จะยึดอยู่กับลูกสูบกับเพลาข้อเหวี่ยง ปลาด้านหนึ่ง (ปลายเล็ก) จะยึดอยู่กับสลักลูกสูบ และอีกปลายด้านหนึ่ง (ปลายใหญ่) ยึดอยู่กับข้อของเพลาข้อเหวี่ยง ก้านสูบทำหน้าที่ถ่ายทอดกำลังจากลูกสูบไปสู่เพลาข้อเหวี่ยง ปลายด้านใหญ่ของก้านสูบที่ยึดกับข้อเหวี่ยงจะหมุนด้วยความเร็วสูงทำให้เกิดอุณหภูมิ เพื่อป้องกันมิให้เกิดการชำรุดจากความร้อนภายในปลายใหญ่จึงมีแบริ่งซึ่งหล่อลื่นด้วยน้ำมันและบางส่วนของน้ำมันนี้จะพุ่งออกจากรูน้ำมันเข้าไปภายในลูกสูบ เพื่อให้ระบายความร้อนลูกสูบก้านสูบผลิตมาจากวัสดุที่แข็งแรงเพื่อให้ทนต่อแรงดึง เช่น เหล็กคาร์บอนปานกลางผสมโครเมียม เหล็กผสมไทเทเนียม เป็นต้น
13.เพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft)
            เพลาข้อเหวี่ยงมาหน้าที่รับกำลังจากลูกสูบโดยผ่านก้านสูบแล้วเปลี่ยนการเคลื่อนที่เป็นแนวตรงเป็นการเคลื่อนที่ในทางหมุนที่เพลาข้อเหวี่ยง และถ่ายทอดกำลังไปยังคลัตช์ระบบส่งกำลังและล้อรถยนต์เพลาข้อเหวี่ยงทำจากเหล็กกล้าที่มีคาร์บอนสูงซึ่งมีความทนต่อการสึกหรอสูงข้อหลักของเพลาข้อเหวี่ยงถูกรอง
รับด้วยแบริ่งในแต่ละข้อหลักจะมีแขนเพลาข้อเหวี่ยงประกอบอยู่ และมีน้ำหนักถ่วงประกอบอยู่เพื่อลดแรงความไม่สมดุลของการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงในขณะที่เครื่องยนต์ทำงานเพลาข้อเหวี่ยงจะมีรูน้ำมันเพื่อใช้ส่งน้ำมันหล่อลื่อให้กับข้อหลัก แบริ่งก้านสูบ ลักษณะของเพลาข้อเหวี่ยงดังรูปที่ 5.21
14.แบริ่งหรือรองลื่น (Bearings)
            แบริ่งมีหน้าที่รองรับข้อเพลาข้อเหวี่ยงและข้อหลัก และต้องหล่อลื่นด้วยน้ำมันเพื่อป้องกันการติดตายและลดดารสูญเสียทางความฝืด แบริ่งประกอบด้วยเปลือกนอกที่เป็นโลหะและผิวหน้าของแบริ่งซึ่งสัมผัสอยู่กับเพลาข้อเหวี่ยงจะใช้วัสดุที่ทำผิวหน้าแตกต่างกันไป โดยทั่วๆ ไปแล้วผิวหน้าจะทำมาจากโลหะสีขาว โลหะเคลเมต หรืออะลูมิเนียม เปลือกโลหะจะมีสันล็อกสำหรับกดเข้ากับร่องเพื่อป้องกันแบริ่งไม่ให้หมุนตามเพลา แบริ่งที่ใช้ในเครื่องยนต์ เช่น แบริ่งหลัก (Main bearings) แบริ่งก้านสูบ (Connecting rod bearings) และแบริ่งกันรุน (Thrust washer) เป็นต้น
15.ล้อช่วยแรง (Flywheel)
            ล้อช่วยแรงทำมาจากเหล็กหล่อจะยึดติดกับเพลาข้อเหวี่ยงด้วยโบลต์ที่ด้านท้าย มีหน้าที่ทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนด้วยความเร็วสม่ำเสมอ และยังคายพลังงานให้กับเพลาข้อเหวี่ยง เพื่อขับลูกสูบในจังหวะอื่นๆ ที่ไม่ใช่จังหวะกำลัง ที่ขอบของล้อช่วยแรงจะทำฟันเฟืองไว้เพื่อช่วยการติดเครื่องยนต์โดยเฟืองของมอเตอร์สตาร์ทจะมาขบกับเฟืองของล้อช่วยแรง ผิวด้านหลังของล้อช่วยแรงเจียระไนให้เรียบเพราะเป็นส่วนหนึ่งของการส่งต่อกำลัง (เกียร์ธรรมดา) โดยแผ่นคลัตช์จะกดอยู่ด้านหลังของล้อช่วยแรงในขณะเครื่องยนต์ทำงานลูกสูบจะถ่ายทอดกำลังให้กับเพลาข้อเหวี่ยงเพียงจังหวะกำลังเท่านั้นนอกจากจังหวะนี้แล้วในจังหวะอื่นๆ กำลังจะสูญเสียไปเนื่องจากแรงเฉื่อยกับความฝืด ล้อช่วยแรงจะยังคงแรงการหมุน (แรงเฉื่อย) ในระหว่างจังหวะอื่นๆ ไว้ได้ทำให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างราบเรียบ ในรถยนต์ที่ใช้เกียร์อัตโนมัติล้อช่วยแรงนี้จะเป็นชุดทอร์คคอนเวอร์เตอร์
16.อุปกรณ์ต้านการสั่น (Vibration damper)
            อุปกรณ์ด้านการสั่นจะติดตั้งที่ด้านหน้าของเพลาข้อเหวี่ยงรวมชุดเดียวกันกับพูลเลย์ขับสายพาน ในจังหวะกำลังแรงระเบิดที่กระทำกับเพลาข้อเหวี่ยงทำให้เพลาข้อเหวี่ยงเกิดการบิดตัว แรงนี้จำทำให้เพลาข้อเหวี่ยงเกิดการอาการแกว่งตัวขึ้นลงซ้ำๆ กันทุกจังหวะกำลัง ส่งผลให้เกิดเสียงดังเกิดการสึกหรอเพิ่มขึ้น และประสิทธิภาพทางความร้อนลดลง อุปกรณืต้านการสั่นมีลักษณะเป็นวงแหวนยาง (บางแบบใช้ความหนืดของเหลว) ติดตั้งอยู่ระหว่างล้อช่วยแรงอันเล็กและพูลเลย์ เมื่อเพลาข้อเหวี่ยงเพิ่มหรือลดความเร็ว อุปกรณ์ต้านการสั่นจะทำให้เกิดการหน่วงทำให้เกิดแรงบิดขึ้น ที่ยากภายในโดยพยายามจะทำให้พูลเลย์และเพลาข้อเหวี่ยงหมุนด้วยความเร็วเท่ากัน
17.เพลาลูกเบี้ยว (Camshaft)
            เพลาลูกเบี้ยวมีหน้าที่เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่จากการหมุนเป็นการเคลื่อนที่ทางตรง และควบคุมการปิด-เปิดของลิ้นให้สัมพันธ์กับการทำงานของเครื่องยนต์ เพลาลูกเบี้ยวเป็นเพลาตรงและมีลูกเบี้ยว (Cam) อยู่บนเพลามีขนาดเล็กและแบริ่งก็มีขนาดเล็ก เพลาลูกเบี้ยวทำด้วยเหล็ก ส่วนลูกเบี้ยวทำให้แข็งเพื่อให้ผิวหน้าของลูกเบี้ยวทนต่อการสึกหรอ เพลาข้อเหวี่ยงเป็นตัวขับเพลาลูกเบี้ยวโดยผ่านเฟืองโซ่ หรือสายพาน
18.ลิ้น (Valve)
                ลิ้นทำหน้าที่ปิดและเปิดไอดีและไอเสียโดยการควบคุมของเพลาลูกเบี้ยว เพื่อควบคุมการบรรจุไอดีและขับไล่ก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์ 4 จังหวะ ลิ้นมีชื่อเรียกตามการทำงาน เช่น ลิ้นไอดี 
(Intake valve) มีหน้าที่เปิดให้อากาศ (สำหรับเครื่องยนต์ดีเซล) หรือส่วนผสมระหว่างอากาศกับน้ำมันเชื้อเพลิง (ไอดี) จากท่อร่วมไอดีเข้ากระบอกสูบในจังหวะดูด และต้องปิดในจังหวะอัดและจังหวะกำลัง ส่วนลิ้นไอเสีย (Exhaust valve) ทำหน้าที่เปิดให้ก๊าซไอเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ไหลออกไปจากกระบอกสูบในจังหวะคาย โดยปกติลิ้นไอดีจะมีขนาดโตกว่าลิ้นไอเสียเพื่อให้มีพื้นที่ในการบรรจุอากาศหรือไอดีได้มากที่สุด ลิ้นไอดีผลิตมาจากเหล็กกล้าผสมคาร์บอนหรือเหล็กกล้าผสม ส่วนลิ้นไอเสียจะต้องทำมาจากวัสดุที่ทนความร้อนสูงจำพวก เหล็กกล้าผสมซิลิคอนและโครเมียม เหล็กกล้าผสมนักเกิลและโครเนียม เป็นต้น ลิ้นติดตั้งอยู่บนฝาสูบด้วยชิ้นส่วนต่างๆ ดังรูปที่ 5.26
19.กลไกส่งกำลังขับเพลาลูกเบี้ยว
                ลูกเบี้ยวรับกำลังขับมาจากเพลาข้อเหวี่ยง เฟืองเพลาข้อเหวี่ยงจะประกอบติดอยู่ปลายหนึ่งของเพลาข้อเหวี่ยง ส่วนเฟืองของเพลาลูกเบี้ยวก็จะยึดติดอยู่กับปลายด้านหนึ่งของเพลาลูกเบี้ยว จำนวนฟันของเฟืองเพลาลูกเบี้ยวจะมีจำนวนมากเป็น 2 เท่าของเฟืองเพลาข้อเหวี่ยง กล่าวคือเพลาข้อเหวี่ยงหมุน 2 รอบ เพลาลูกเบี้ยวจะหมุน 1 รอบ เพลาลูกเบี้ยวจะควบคุมการปิด-เปิดของลิ้นให้สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของลูกสูบ กลไกส่งกำลังขับเพลาลูกเบี้ยวมีอยู่ 3 แบบ ดังนี้
        1. แบบโซ่ไทม์มิ่ง (Timing chain)
        กลไกขับเพลาลูกเบี้ยวแบบโซ่ไทม์มิ่งแบบนี้ใช้ในเครื่องยนต์ที่ใช้ เพลาลูกเบี้ยวอยู่เหนือฝาสูบ เพลาลูกเบี้ยวจะถูกขับโดยโซ่ไทม์มิ่ง และจะถูกหล่อลื่นด้วยน้ำมันเครื่อง ความตึงของโซ่จะถูกปรับตัวโดยตัวตั้งโซ่และมีตัวดันโซ่คอยช่วยลดการสะเทือนของโซ่ เพลาลูกเบี้ยวที่ใช้โซ่เป็นตัวขับนี้จะทำงานเงียบกว่าแบบเฟืองไทม์มิ่ง จึงทำให้เป็นที่นิยมใช้
        2. แบบเฟืองไทม์มิ่ง (Timing gear)
        กลไกขับเพลาลูกเบี้ยวแบบเฟืองไทม์มิ่ง ใช้กับเครื่องยนต์ที่มีกลไกลิ้นอยู่เหนือฝาสูบซึ่งเพลาลูกเบี้ยวอยู่ในเสื้อสูบ การส่งกำลังขับแบบนี้การทำงานจะเกิดเสียงดังมากกว่าโซ่ไทม์มิ่ง ปัจจุบันไม่นิยมใช้
        3. แบบสายพานไทม์มิ่ง (Timing belt)
        กลไกขับเพลาลูกเบี้ยวแบบสายพานไทม์มิ่งการส่งกำลังขับแบบนี้จะมีการทำงานที่เงียบกว่าแบบโซ่ และไม่ต้องการการหล่อลื่นหรือการปรับตั้งความตึง อีกทั้งสายพานยังมีน้ำหนักน้อยกว่าวิธีการขับลิ้นแบบอื่น ปัจจุบันนิยมใช้ในเครื่องยนต์
คำศัพท์ท้ายหน่วย
Engine = เครื่องยนต์
Intake manifold = ท่อร่วมไอดี
Throttle body = เรือนลิ้นเร่ง
Spark plug = หัวเทียน
Water pump = ปั๊มน้ำ
Fan = ใบพัดลม
Timing belt = สายพานไทม์มิ่ง
Fanbelt = สายพานพัดลม
Oil filter = กรองน้ำมันเครื่อง
Oil pan = อ่างน้ำมันเครื่อง
Crankcase = ห้องเพลาข้อเหวี่ยง
Cylinder block = เสื้อสูบ
Piston = ลูกสูบ
Cylinder =กระบอกสูบ
Camshaft = เพลาลูกเบี้ยว
Intake valve = ลิ้นไอดี
Exhaust valve = ลิ้นไอเสีย
Valve spring = สปริงลิ้น
Flywheel = ล้อช่วยแรง
Crankshaft = เพลาข้อเหวี่ยง
Connecting rod = ก้านสูบ
Cylinder head = ฝาสูบ
Pulley = พูลเลย์
Glow plug = หัวเผา
Injection nozzle = หัวฉีด
Fuel pipe = ท่อน้ำมัน
Oil pump = ปั๊มน้ำมันเครื่อง
Distributor = จานจ่าย
Push rod = ก้านกระทุ้ง
Tappet = ลูกกระทุ้ง
Piston ring = แหวนลูกสูบ
Compression ring = แหวนอัด
Bearings = แบริ่งหรือรองลื่น
Main bearings = แบริ่งหลัก
Thrust washer = แบริ่งกันรุน
Timing gear = เฟืองไทม์มิ่ง
Timing chain = โซ่ไทม์มิ่ง
Exhaust pipe = ท่อไอเสีย
Spark plug connector = ปลั๊กหัวเทียน
Camshaft gear = เฟืองเพลาลูกเบี้ยว
Crankshaft gear = เฟืองเพลาข้อเหวี่ยง
Belt tensioner = ลูกรอกดันสายพาน
Exhaust manifold = ท่อร่วมไอเสีย
Rocker cover = ฝาครอบกระเดื่องกดลิ้น
Spark plug cable = สายหัวเทียน
Gear pump = ปั๊มน้ำมันเครื่องแบบเฟือง
Vibration damper = อุปกรณ์ต้านการสั่น
Timing belt cover = ฝาครอบสายพานไทม์มิ่ง
Cylinder head gasket = ปะเก็นฝาสูบ
Intake rocker arms = กระเดื่องกดลิ้นไอดี
Oil pressure switch = สวิตซ์แรงดันน้ำมันเครื่อง
Exhaust rocker arms = กระเดื่องกดลิ้นไอเสีย
Rocker arms shafts = เพลากระเดื่องกดลิ้น
Rotor pump = ปั๊มน้ำมันเครื่องแบบโรเตอร์
Crescent pump = ปั๊มน้ำมันเครื่องแบบจันทร์เสี้ยว
Connecting rod bearings = แบริ่งก้านสูบ
Oil Control ring or Oil ring = แหวนกวาดน้ำมัน
Overhead valves หรือ OHV = เครื่องยนต์ลิ้นเหนือสูบ
Throttle position sensor = ตัวตรวจจับตำแหน่งลิ้นเร่ง
Full-flow filter type = กรองน้ำมันเครื่องแบบกรองทั้งหมด
Variable speed fan drive = พัดลมแบบความเร็วเปลี่ยนแปลง
Fuel pressure regulator = ตัวควบคุมแรงดันน้ำมันเชื้อเพลิง
Overhead Camshaft หรือ OHC =เครื่องยนต์เพลาลูกเบี้ยวเหนือสูบ
Filter element replacement = กรองน้ำมันเครื่องแบบเปลี่ยนเฉพาะไส้กรอง
Construction and Components Engine = โครงสร้างและส่วนประกอบของเครื่องยนต์
Single Overhead Camshaft หรือ SOHC = เครื่องยนต์แบบเพลาลูกเบี้ยวเดี่ยวเหนือสูบ
Double Overhead Camshaft หรือ DOHC = เครื่องยนต์แบบเพลาลูกเบี้ยวคู่เหนือสูบ

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

บทที่ 7