โครงสร้างลูกสูบเครื่องยนต์

Posted on : 01-11-2012 | By : Author | In : การทำงานของเครื่องยนต์

ในระหว่างจังหวะกำลังลูกสูบถูกแรงกระทำซึ่งสูงประมาณ 17,790 นิวตัน (4,000 ปอนด์) เมื่อขับขี่บนทางด่วนแรงนี้จะกระทำกับหัวลูกสูบด้วยความถี่ 30 ถึง 40 ครั้งต่อวินาที อุณหภูมิเหนือหัวลูกสูบอาจสูงถึง 2204°c (4000°F)

ดังนั้นลูกสูบต้องมีความแข็งแรงแต่ต้องมีนํ้าหนักเบาเพื่อลดภาระความเฉื่อยบนแบริ่ง ลูกสูบสมัยใหม่จึงทำตัวมีนํ้าหนักเบาและแข็งแรง

ส่วนมากลูกสูบของเครื่องรถยนต์เป็นแบบกระโปรงตัด ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบอยู่ระหว่าง 76 ถึง 102 mm (3 ถึง 4 นิ้ว) และมีนํ้าหนักประมาณ 454 กรัม (1 ปอนด์) ลูกสูบทุกอันของเครื่องยนต์เดียวกันต้องมีนํ้าหนักเท่ากัน มิฉะนั้นจะเกิดความไม่สมดุลในขณะทำงาน

ในกรณีที่คว้านกระบอกสูบใหม่และต้องใช้ลูกสูบที่มีขนาดใหญ่ขึ้นกว่าเดิมเล็กน้อย ควรใช้ลูกสูบที่มีนํ้าหนักเท่ากับลูกสูบเดิมเพื่อความสมดุล ชนิดของลูกสูบสามารถแสดงได้ดังรูปที่ 5.24

ลูกสูบ

ในระหว่างการผลิตลูกสูบ ลูกสูบมักชุบด้วยดีบุกบาง ๆ หรือสารอื่น ๆ สารเหล่านี้จะช่วยป้องกันการขัดสีเมื่อเครื่องยนต์เริ่มสตาร์ตและในระหว่างการสึกเข้าที่เริ่มต้น

รูปทรงของลูกสูบ

รูปทรงของลูกสูบมีหลายแบบ เครื่องยนต์สมัยเก่ามีกระบอกสูบเล็กและระยะชักยาว มักใช้ลูกสูบแบบกระโปรงเต็ม (full-skirt piston) (ดูรูปที่ 5.24) ต่อมาเครื่องยนต์มีระยะชักสั้น จึงนิยมใช้ลูกสูบแบบกระโปรงตัด (slipper piston) นอกจากจะช่วยลดนํ้าหนักของลูกสูบแล้วยังเป็นช่องว่างสำหรับการติดตั้งนํ้าหนักถ่วงดุลบนเพลาข้อเหวี่ยงอีกด้วย และลูกสูบแบบกระโปรงตัดยังช่วยให้การควบคุมการขยายตัวของลูกสูบง่ายขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 5.25

ระยะช่องว่างลูกสูบ

ระยะช่องว่างลูกสูบเป็นระยะห่างระหว่างผนังกระบอกสูบกับกระโปรงลูกสูบหรือส่วนล่างของลูกสูบ บางครั้งเรียกว่าระยะช่องว่างกระโปรงลูกสูบ ระยะช่องว่างลูกสูบมีขนาดไม่แน่นอนขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์ เครื่องยนต์สำหรับรถแข่งมีระยะช่องว่างลูกสูบมากกว่าเครื่องยนต์ทั่วไป ทั้งนี้ก็เพื่อให้นํ้ามันหล่อลื่นสามารถไหลเข้าถึงแหวนอัดตัวบนได้

สำหรับรถยนต์ทั่ว ๆ ไประยะช่องว่างลูกสูบมักอยู่ระหว่าง 0.025 ถึง 0.1 mm (0.001 ถึง 0.004 นิ้ว) ในขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงาน ระยะช่องว่างลูกสูบเต็มไปด้วยนํ้ามันหล่อลื่น ลูกสูบและแหวนลูกสูบเคลื่อนที่อยู่บนฟิล์มนํ้ามันหล่อลื่น

ถ้าระยะช่องว่างลูกสูบเล็กเกินไป จะมีการสูญเสียกำลังเนื่องจากความฝืด มีการสึกหรอสูง และอาจทำให้ลูกสูบติดตายในกระบอกสูบซึ่งทำให้เครื่องยนต์ใช้งานไม่ได้ต่อไป ถ้าระยะช่องว่างลูกสูบใหญ่เกินไป ลูกสูบอาจกระทบกับผนังกระบอกสูบจนสามารถได้ยินเสียง โดยปกติแล้ว การกระทบของลูกสูบกับกระบอกสูบมักเกิดกับเครื่องยนต์เก่าซึ่งผนังกระบอกสูบและกระโปรงลูกสูบสึกหรอมาก หรือกระโปรงลูกสูบชำรุด

โดยทั่วไปแล้วลูกสูบทำงานร้อนกว่าผนังกระบอกสูบและขยายตัวมากกว่า การขยายตัวต้องควบคุมให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ระยะช่องว่างลูกสูบแคบเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งลูกสูบที่ทำด้วยอะลูมิเนียมผสม ซึ่งขยายตัวได้รวดเร็วกว่าเหล็กเมื่ออุณหภูมิเพิ่ม

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.