กลไกการปิดเปิดวาล์ว

Posted on : 06-11-2012 | By : Author | In : การดูแลรักษารถ

วาล์วในที่นี้หมายถึง วาล์วไอดีเสียของรถยนต์ซึ่งจะปิดเปิดโดยอาศัยเพลาลูกเบี้ยวที่ถูกขับโดยเพลาข้อเหวี่ยง ในปัจจุบันกลไกการปิดเปิดวาล์วจะเป็นชนิด โอเวอร์เฮดวาล์ว (Overhead valve) ทั้งสิ้น กล่าวคือ จะมีทั้งวาล์วไอดีและไอเสียอยู่เหนือกระบอกสูบและจะเปิดโดยการเคลื่อนที่ลงจากด้านบน การแยกประเภทของกลไกแบบโอเวอร์เฮดวาล์วแยกออกได้ 3 ประเภท ตามการวางตำแหน่งของเพลาลูกเบี้ยว (camshaft) คือ

1. เพลาลูกเบี้ยวอยู่ส่วนล่างของเสื้อสูบ

2. เพลาลูกเบี้ยวอยู่ส่วนบนของเสื้อสูบ หรือที่เรียกว่าไฮแคมชาพท์ (High camshaft type)

3. เพลาลูกเบี้ยวอยู่เหนือเสื้อสูบ หรือที่เรียกว่าโอเวอร์เฮดแคมชาพท์ (Overhead camshaft type)

แต่โดยทั่วไปเมื่อพูดถึงเครื่องยนต์แบบโอเวอร์เฮดวาล์วทุกคนจะหมายถึง เครื่องยนต์ที่มีวาล์วไอดีไอเสียอยู่เหนือกระบอกสูบ และมีเพลาลูกเบี้ยวอยู่ส่วนล่างของเสื้อสูบ และเมื่อพูดถึงเครื่องยนต์แบบโอเวอร์เฮดแคมชาพท์ทุกคนก็จะหมายถึง เครื่องยนต์ที่มีวาล์วไอดีไอเสียอยู่เหนือกระบอกสูบ และมีเพลาลูกเบี้ยวอยู่เหนือเสื้อสูบ ดังนั้นในที่นี้จะกล่าวถึงโอเวอร์เฮดวาล์วและโอเวอร์เฮดแคมชาพท์ตามที่ทุกคนเข้าใจ  นอกจากนี้ยังมีกลไกการปิดเปิดวาล์วอีกแบบที่เรียกว่าแบบลิ้นข้าง (Side valve-S.V.) ซึ่งมีกลไกการปิดเปิดวาล์วอยู่บริเวณด้านข้างของกระบอกสูบ เนื่องจากแบบลิ้นข้างนี้เป็นแบบล้าสมัย และไม่มีใช้กันแล้ว จึงไม่ขอกล่าวในที่นี้

โอเวอร์เฮดวาล์ว (Overhead valve-O.H.V)

เครื่องยนต์ที่ใช้กลไกแบบโอเวอร์เฮดวาล์วนี้เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย มีส่วนประกอบที่สำคัญต่างๆ ดังแสดงในรูปที่ 1 การทำงานของมันก็ง่ายๆ โดยอาศัยกลไกที่ต่อจากเพลาข้อเหวี่ยงมาขับเพลาลูกเบี้ยว กล่าวคือ ระหว่างเพลาข้อเหวี่ยงกับเพลาลูกเบี้ยวจะมีโซ่หรือเกียร์มาทำให้เพลาลูกเบี้ยวหมุน  จากนั้นส่วนนูนบนลูกเบี้ยวจะไปเตะดันลูกกระทุ้ง (Valve lifer) ทำให้ตะเกียบวาล์ว (Push rod) เคลื่อนที่ขึ้นไปกระแทกกระเดื่องวาล์ว (Rocker arm) และกระเดื่องวาล์วจะไปกระแทกวาล์วอีกทีหนึ่ง ทำให้วาล์วเปิด และจะปิดเมื่อส่วนนูนของลูกเบี้ยวผ่านลูกกระทุ้งไปแล้ว โดยอาศัยสปริงวาล์วดันวาล์วให้กลับที่เดิม

ข้อดีข้อเสียของเครื่องยนต์แบบโอเวอร์เฮดวาล์ว

ข้อดี

1. ง่ายในการที่เพลาข้อเหวี่ยงจะส่งกำลังมายังเพลาลูกเบี้ยว  เนื่องจากเพลาข้อเหวี่ยงและเพลาลูกเบี้ยวอยู่ใกล้กัน

2. การต้านทานการเข้าในห้องเผาไหม้ของไอดีต่ำ ทำให้สามารถรักษาห้องเผาไหม้ได้รัดกุมขึ้น ดังนั้นกำลังที่ได้ออกมาจึงดีขึ้น

3. สามารถหล่อเย็นรอบๆ วาล์วได้ง่าย

4. กลไกสามารถตรวจซ่อมได้ง่าย

ข้อเสีย

1. การจัดตำแหน่งวาล์ว และขนาดของวาล์วไม่สามารถเลือกได้ตามต้องการ

2. การสร้างฝาสูบซับซ้อน และความสูงของเครื่องมาก

3. มีชิ้นส่วนสำหรับการส่งกำลังระหว่างเพลาลูกเบี้ยวกับวาล์วมาก (ได้แก่ ลูกกระทุ้ง ตะเกียบวาล์ว กระเดื่องวาล์ว เพลากระเดื่องวาล์ว)

การที่ชิ้นส่วนระหว่างเพลาลูกเบี้ยวและวาล์วมากเช่นนี้ อาจเสียรูปคดงอได้ เนื่องจากแรงกระทำโดยลูกเบี้ยวและสปริง เหตุนี้หากใช้สปริงที่แข็งอาจทำให้วาล์วสั่นได้ที่รอบสูงเป็นผลให้เวลาการปิดเปิดวาล์วผิดพลาดและยังทำให้ปลอกวาล์ว (valve guide) สึกหรออีกด้วย ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า วาล์วเกิด “ฟลัตเตอร์” หรือ “เซอจิ้ง” (Flutter or surging) ด้วยเหตุผลอันนี้ ทำให้การขับขี่ที่ความเร็วสูงถูกจำกัดลงโดยรอบสูงสุดไม่ควรเกิน 5000 รอบ/นาที ดังนั้นจึงไม่เหมาะสมที่จะใช้กลไกแบบโอเวอร์เฮดวาล์วสำหรับรถแข่ง แต่สำหรับการขับขี่ปกติ กลไกแบบนี้สามาถให้สมรรถนะที่เพียงพอและยังง่ายต่อการสร้างอีกด้วย

สำหรับการเสียรูปนี้ จะเกิดจากการคดงอของตะเกียบวาล์วซึ่งหากทำให้มันสั้นลง จะทำให้มันแข็งแรงขึ้น และทำให้เพลาลูกเบี้ยว สูงขึ้นมา จึงเรียกกลไกแบบนี้ว่า ไฮแคมชาพท์ (High cam shaft type) แบบนี้สามารถขับขี่ด้วยรอบที่สูงขึ้นมาอีก

โอเวอร์เฮดแคมชาพท์ (Overhead camshaft – O.H.C.)

เครื่องยนต์ที่ใช้กลไกแบบโอเวอร์เฮดแคมชาพท์นี้ จะมีวาล์วอยู่เหนือกระบอกสูบและมีเพลาลูกเบี้ยวอยู่ที่ฝาสูบ การทำงานของมันเช่นเดียวกับแบบโอเวอร์เฮดวาล์ว ต่างกันที่ชิ้นส่วนระหว่างเพลาลูกเบี้ยวกับวาล์วน้อยลง คือ ไม่มีลูกกระทุ้งและตะเกียบวาล์ว  โดยที่ลูกเบี้ยวอาจหมุนแตะดันวาล์วให้เปิดโดยตรงเลย ดังรูปที่ 2 (ก) หรือดันกระเดื่องวาล์วก่อนแล้วจึงไปกระแทกวาล์วอีกทีหนึ่ง ดังรูปที่ 2 (ข) นอกจากนี้ยังมีเครื่องยนต์แบบที่ใช้เพลาลูกเบี้ยวอันเดียว (Single overhead camshaft – S.O.H.C.) และแบบที่ใช้เพลาลูกเบี้ยวสองอัน (Double overhead camshaft – D.O.H.C.) โดยแยกสำหรับปิดเปิดลิ้นไอดีอันหนึ่ง และไอเสียอีกอันหนึ่ง

ข้อดีข้อเสียของเครื่องยนต์แบบโอเวอร์เฮดแคมชาพท์

ข้อดี

1. สามารถขับขี่ที่รอบสูง ๆ ได้ดี เนื่องจากชิ้นส่วนกลไกระหว่างเพลาลูกเบี้ยวและวาล์วน้อยลง

2. และเนื่องจากชิ้นส่วนกลไกระหว่างเพลาลูกเบี้ยวและวาล์วน้อยลงนี้เอง ทำให้เวลาการปิดเปิดวาล์วถูกต้องยิ่งขึ้น และสมรรถนะของเครื่องยนต์ก็ดีตามไปด้วย

ข้อเสีย

1. การส่งกำลังจากเพลาข้อเหวี่ยงมายังเพลาลูกเบี้ยวยุ่งยาก  เนื่องจากเพลาข้อเหวี่ยงอยู่ห่างจากเพลาลูกเบี้ยว กล่าวคือ อาจมีเกียร์ที่เรียกว่า เฟืองสะพาน (ldler gear) ช่วยอีก หรืออาจใช้โซ่ที่ยาวขึ้นดังรูปที่ 4 ซึ่งจำเป็นต้องมีตัวปะกับคอยล์กันการสั่นและการยืดของโซ่

2. เสียงสามารถเกิดขึ้นได้ง่าย

3. ความสูงของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น

        4. การบำรุงรักษาและการบริการไม่ง่ายนัก

ที่มา:สมชาย  กังวารจิตต์

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.