โครงสร้างของเครื่องยนต์ดีเซล

Posted on : 05-11-2012 | By : Author | In : การดูแลรักษารถ
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading ... Loading ...

ชิ้นส่วนต่างๆ ที่เป็นโครงสร้างของตัวเครื่องโครงสร้างของเครื่องยนต์ดีเซล จะต้องออกแบบและใช้วัสดุที่แข็งแรงกว่าของเครื่องยนต์แก๊สโซลีนมาก  เพราะเครื่องยนต์ดีเซลต้องทนต่อกำลังอัดที่สูงกว่า มีความร้อนเกิดขึ้นสูงกว่า และลักษณะการใช้งานหนักกว่า  ส่วนมากมักจะเป็นงานที่ใช้ต่อเนื่องกันเป็นเวลานาน ๆ ไม่ค่อยได้พัก เช่น รถบรรทุก เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องจักรตามโรงงาน เป็นต้น

โครงสร้างของเครื่องมี ฝาสูบ (cylinder head) เสื้อสูบ (Cylinder block) ห้องข้อเหวี่ยง (Crankcase) และอ่างน้ำมันเครื่อง (Oil pan)

ฝาสูบ  เป็นส่วนที่อยู่บนสุด ทำหน้าที่ปิดส่วนบนของกระบอกสูบ และยังเป็นที่ตั้งของหัวฉีด หัวเผา ลิ้นไอดี-ไอเสีย กระเดื่องกดลิ้น (rocker arm) ฝาสูบจะต้องทนต่อแรงอัดและอุณหภูมิสูงมากได้ ทั้งยังต้องมีการระบายความร้อนได้ทั่วถึงสม่ำเสมอ  โดยมีท่อน้ำระบายความร้อนไหลอยู่ข้างใน คุณสมบัติที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของฝาสูบก็คือ ต้องมีน้ำหนักเบาและผิวหน้าเรียบสนิทเมื่อปิดเข้ากับเสื้อสูบโดยมีปะเก็นคั่นกลางแล้วต้องแนบสนิท ไม่มีการรั่วไหล

       เสื้อสูบ  เป็นส่วนที่อยู่ถัดจากฝาสูบลงมา นับได้ว่าเป็นชิ้นส่วนที่ใหญ่ที่สุดในเครื่องยนต์ เป็นตัวห่อหุ้มกระบอกสูบ เพลาข้อเหวี่ยง (crankshaft) ลูกสูบ ก้านสูบ และเฟืองต่างๆ การระบายความร้อนและการหล่อลื่นเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบ

กระบอกสูบได้มีการออกแบบแตกต่างกัน 2 ชนิดด้วยกัน คือ

1. แบบกระบอกสูบเป็นชิ้นเดียวกับเสื้อสูบ (One Block)

2. แบบมีไลเนอร์ (Liner)

แบบแรกจะมีข้อดีที่ว่าราคาถูกกว่า น้ำหนักเบา ทนทานต่อแรงกระแทกได้สูง และไม่มีปัญหาเรื่องการรั่วซึมของน้ำ แต่มีข้อเสียอยู่ที่ว่าซ่อมยาก เพราะถ้าใช้ไปนานๆ จนสึกแล้วจะต้องคว้านให้กระบอกสูบใหญ่ขึ้น  ซึ่งลำบากและสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายสูง ทั้งยังเปลี่ยนลูกสูบให้มีขนาดโตตามด้วย

สำหรับแบบมีไลเนอร์ ซึ่งเป็นปลอกสวมลงในเสื้อสูบเป็นรูปทรงกระบอก สามารถถอดเปลี่ยนได้ มีอยู่ 2 ชนิดด้วยกัน คือ

1. ไลเนอร์แบบเปียก (Wet Liner)

2. ไลเนอร์แบบแห้ง (Dry Liner)

ไลเนอร์แบบเปียก  จะมีผนังด้านนอกสัมผัสถูกน้ำหล่อเลี้ยงระบายความร้อนโดยตรงมีตอนบนและล่างเท่านั้นที่แตะกับเสื้อสูบ ไลเนอร์แบบนี้ถอดเปลี่ยนได้ง่าย ทำความสะอาดช่องน้ำได้สะดวก และการระบายความร้อนดีมาก แต่ก็มีข้อเสียในเรื่องการรั่วของน้ำลงไปยังอ่างน้ำเครื่อง เพราะกันได้ลำบาก ทั้งยังต้องใช้เทคนิคในการสร้างมากด้วย

ส่วนไลเนอร์แบบแห้ง  น้ำระบายความร้อนจะไม่สัมผัสถูกผิวของไลเนอร์ เพราะมีผนังของเสื้อสูบคั่นอยู่ดังรูปที่ 4 ผิวด้านนอกทั้งหมดของไลเนอร์จะแนบติดกับเสื้อสูบ ไลเนอร์แบบนี้มีข้อดีที่ว่าไม่ค่อยมีปัญหาเรื่องน้ำรั่วลงอ่างน้ำมันเครื่อง และทนต่อแรงกระแทกได้มากกว่าแบบเปียก แต่เนื่องจากว่าการระบายความร้อนจะต้องผ่านเนื้อของเสื้อสูบที่คั่นกลางอยู่  ดังนั้นถ้าผิวของไลเนอร์ไม่แนบสนิทกับเสื้อสูบ ก็จะเป็นผลให้การระบายความร้อนไม่ดีเท่าที่ควร และการถอดเปลี่ยนไลเนอร์ก็ลำบากกว่าแบบเปียก ไลเนอร์แบบนี้มักจะบางเพื่อผลในการที่จะให้แนบสนิทกับผิวของเสื้อสูบ แต่ก็เกิดผลเสียคือ ทำให้บิดเบี้ยวเสียรูปได้ง่ายในตอนอัดเข้าเสื้อสูบ

สำหรับเครื่องยนต์ 2 จังหวะ ไลเนอร์จะต้องทำพิเศษต่างจากเครื่องยนต์ 4 จังหวะ ต้องมีช่องให้อากาศเข้าได้เป็นไอดี ดังรูปที่ 5 ทั้งนี้เพราะไอดีของเครื่องยนต์ 2 จังหวะเข้าทางด้านหลัง

นอกจากไลเนอร์แบบต่างๆ ที่ได้กล่าวมาแล้ว ยังมีไลเนอร์อีกแบบหนึ่ง ซึ่งมักจะใช้กับเครื่องขนาดใหญ่ๆ ตามโรงงานอุตสาหกรรมจะทำช่องให้น้ำระบายความร้อนไหลในตัวของไลเนอร์ ดังรูปที่ 6 เพื่อให้ประสิทธิภาพในการระบายความร้อนดีขึ้น น้ำระบายความร้อนนี้จะไหลเข้าทางด้านล่างขึ้นไปออกทางส่วนบนของไลเนอร์ แล้วไหลต่อไปยังฝาสูบ

ไลเนอร์ตามปกติจะต้องมีปะเก็น (gasket) ดังรูปที่ 7 เพื่อว่าเมื่อเราขันอัดให้ฝาสูบติดกับเสื้อสูบแล้ว ฝาสูบจะอัดปะเก็นนี้ให้แน่น เป็นการป้องกันแก๊สในห้องเผาไหม้หนีเข้าช่องน้ำระบายความร้อน

สำหรับไลเนอร์แบบเปียก (wet liner) จะต้องมีแหวนกันรั่วที่ส่วนบน ฝังอยู่ในเสื้อสุบ ดังรูปที่ 8 และแหวนส่วนล่างอีก 2 แหวน ฝังในไลเนอร์ ดังรูปที่ 9 เพื่อกันน้ำระบายความร้อนรั่ว

โดขทั่วๆ ไป ไลเนอร์จะทำด้วยโลหะผสม โดยมีเหล็กผสมกับโครเมียม นิเกิล และโมลิบดินัม ในบางกรณีก็ใช้ วิธี่  Sand Cast บางทีก็ใช้วิธี Centrifugal Cast ไลเนอร์ที่ชุบผิวด้วยโครเมี่ยมจะทนต่อการสึกหรอ และทนต่อการไหม้ติดได้ดีมาก

ในขณะที่เครื่องยนต์ทำงาน ไลเนอร์ที่นอกจากจะต้องรับความดันสูงและแรงกระแทกที่ส่งมาจากก้านสูบแล้วยังต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูงมากอีกด้วย และอุณหภูมิในแต่ละบริเวณแตกต่างกันมาก ที่ตอนบนจะสูงมาก ส่วนที่อยู่ถัดลงมาจะมีอุณหภูมิต่ำกว่ามาก  ยิ่งส่วนที่มีน้ำระบายความร้อนมาถึงจะยิ่งมีอุณหภูมิต่ำ ดังนั้นวัสดุที่จะใช้ทำไลเนอร์จะต้องเลือกให้เหมาะสม

        ห้องข้อเหวี่ยง  เครื่องยนต์บางเครื่องจะหล่อเป็นชิ้นเดียวกับเสื้อสูบเลย  แต่บางเครื่องอาจแยกต่างหาก หรืออาจรวมเป็นชิ้นเดียวกับอ่างน้ำมันเครื่อง

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.