ชิ้นส่วนเครื่องยนต์แก๊สโซลีน

ระบบการทำงานของเครื่องยนต์

เครื่องยนต์นับเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ทำให้รถยนต์มีความแตกต่างไปจากรถที่ใช้แรงฉุดลากหรือการขับเคลื่อนจากแรงภายนอก เครื่องยนต์จะเป็นตัวสร้างพลังงานที่ใช้ขับเคลื่อนตัวรถให้เคลื่อนที่ไปด้วยตัวเอง ในยุคแรกๆของการพัฒนารถยนต์ ได้มีการคิดค้นหาแหล่งที่จะทำให้รถเคลื่อนที่ได้เองอย่างหลากหลายชนิด ไม่ว่าจะเป็นแรงลม พลังไอน้ำ พลังงานไฟฟ้า ฯลฯ แต่ท้ายที่สุดเมื่อเห็นว่าการนำเอาเครื่องยนต์แบบสันดาปภายในมาใช้ในการขับเคลื่อนรถ เป็นวิธีที่มีปัญหาน้อยที่สุด ตั้งแต่นั้นมาจนถึงวันนี้เป็นเวลากว่า 125 ปีที่ได้มีการใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในควบคู่กับรถยนต์มาตลอด และความหมายของคำว่ารถยนต์ยังครอบคลุมไปถึงรถที่เคลื่อนที่ด้วยพลังงานอื่นๆ เช่น รถไฟฟ้า หรือรถไฮบริด (Hybrid) ที่ใช้ได้ทั้งพลังไฟฟ้าและเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วย ถ้าเป็นเครื่องยนต์ประเภทรถขับเคลื่อนล้อหน้าแล้ว ส่วนมากจะวางเครื่องในแนวขวาง แต่ถ้าเป็นเครื่องยนต์ประเภทรถขับเคลื่อนล้อหลัง จะวางเครื่องในแนวตรง ในปัจจุบัน โครงสร้าง และหลักการทำงานของเครื่องยนต์แทบจะไม่แตกต่างกัน ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์ของรถยนต์รุ่นเก่ากับรุ่นปัจจุบันอาจจะเป็นในส่วนของรูปทรงที่กะทัดรัดและประสิทธิภาพการทำงานที่สูงขึ้นนับร้อยเท่า

ยกตัวอย่างเครื่องยนต์แบบสูบเดี่ยวของรถยนต์คันแรกของโลก มีความจุกระบอกสูบ 958 ซีซี ให้กำลังเทียบเท่ากับม้าประมาณ 0.8 ตัว เทียบกำลังของเครื่องยนต์กับความจุกระบอกสูบ 1 ลิตรแล้วจะมีอยู่ประมาณไม่ถึง 1 แรงม้าต่อลิตร แต่เครื่องยนต์ของรถรุ่นที่จำหน่ายในท้องตลาดปัจจุบันจะเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 60 ไปจนถึง 100 กว่าแรงม้าต่อเครื่องยนต์ที่มีความจุ 1 ลิตร และไม่อาจเทียบได้กับเครื่องยนต์ของรถแข่งที่สามารถผลิตแรงม้าออกมาได้มากเป็นหลายร้อยแรงม้าเมื่อเทียบกับความจุเครื่องยนต์ 1 ลิตรเท่ากัน นี่คือวิวัฒนาการของสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงร้อยกว่าปี หากมองตามลักษณะการใช้น้ำมันเชื้อเพลิง รถที่ใช้น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิง เรียกเครื่องยนต์ชนิดนี้ว่า " เครื่องยนต์แก๊สโซลีน " หรือ " เครื่องยนต์เบนซิน " (Gasoline Engine) และรถที่ใช้น้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิงเรียกว่า " เครื่องยนต์ดีเซล " (Diesel Engine) ซึ่งเครื่องยนต์ของแต่ละค่ายรถ ก็มีเทคโนโลยีในการพัฒนาเครื่องที่ไม่เหมือนกัน แตกต่างกันไปบ้าง ดังนั้นการออกแบบเครื่องยนต์ ก็แตกต่างกันเป็นธรรมดา มีทั้งเครื่องยนต์ในแบบสูบวี สูบนอน (Boxer) อย่างที่ซูบารุใช้ หรือแบบโรตารี่ (Rotary) ที่เป็นแบบแกนหมุนวนอย่างที่มาสด้าใช้ และระบบเทคโนโลยีวาล์วแปรผันตามรอบเครื่องของเครื่องยนต์ ที่ช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานได้ดีขึ้น ให้พลังที่มากขึ้น เช่น โตโยต้าจะใช้ชื่อ VVT-i ฮอนด้าใช้ชื่อ i-VTEC นิสสันใช้ชื่อ VVL มิตซูบิชิใช้ชื่อ MIVEC มาสด้าใช้ชื่อ S-VT และ BMW ใช้ชื่อ VANOS เป็นต้น

เครื่องยนต์ในปัจจุบัน ใช้ลักษณะการจุดระเบิดในกระบอกสูบ เพื่อทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่ไปในแนวตรงกันข้าม และด้านล่างของลูกสูบก็จะต่อกับก้านสูบ ส่วนปลายอีกข้างหนึ่งของก้านสูบก็จะต่อกับเพลาข้อเหวี่ยงอีกที เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ไปมาในแนวลูกสูบ ก็จะมีผลให้ไปดึงเพลาข้อเหวี่ยงหมุนไปด้วย ยิ่งเคลื่อนที่เร็วเท่าไหร่ เพลาข้อเหวี่ยง ก็จะหมุนเร็วมากขึ้นเท่านั้น แรงหมุนนี้เองที่จะนำไปใช้ประโยชน์ต่างๆ ในระบบรถยนต์ ลักษณะการทำงานแบบนี้เองที่เรียกว่าเครื่องยนต์ชนิดลูกสูบชัก

ส่วนประกอบต่างๆของเครื่องยนต์

1. ฝาสูบ (Cylinder Head) หรือ (Valve Seat)

คือส่วนที่อยู่ตอนบนสุดของเครื่องทำหน้าที่ปิดส่วนบนของเครื่องและเป็นที่ตั้งของหัวฉีด ลิ้นไอดี ลิ้นไอเสีย เป็นโลหะเหล็กแข็งแรงทนทาน

2. ปลอกก้านวาล์ว (Valve Guide)

เป็นลักษณะเป็นหลอด ปลอกจะอัดเข้าไปในฝาสูบ ใช้เป็นตัวประคองการเคลื่อนที่ของวาล์วให้ได้ศูนย์

3. ซีลก้านวาล์ว (Valve Seal)

ชิ้นส่วนเป็นยาง อยู่ที่ปลายปลอกก้านวาล์วด้านสปริง มีทั้งวาล์วไอดี และวาล์วไอเสีย แต่ด้วยความเป็นจริง ความจำเป็นที่ต้องมีซีลก้านวาล์วเพียงวาล์วไอดี เพราะในจังหวะดูดวาล์วไอดีเปิดจะมีแรงดูดส่วนหนึ่ง ดูดผ่านปลอกวาล์วทำให้น้ำมันเครื่องถูกดูดลงไปรวมกับ ส่วนผสมเชื้อเพลิงกับอากาศ ทำให้เกิดควันขาว

4. เสื้อสูบ (Valve Seal)

คือส่วนที่อยู่ตอนกลางของเครื่อง ทำหน้าที่ห่อหุ้มกระบอกสูบเพลาข้อเหวี่ยง และส่วนประกอบอื่นๆ รถในสมัยก่อนเสื้อสูบมักจะทำด้วยเหล็กหล่อ มีความแข็งแรง ทนทาน แต่ในรถยุคปัจจุบันเสื้อสูบจะทำด้วยอลูมิเนียม เพื่อความทนทาน น้ำหนักเบา และประหยัดต้นทุนการผลิต

5. อ่างน้ำมันเครื่อง (Crank Case)

คือส่วนที่อยู่ตอนล่างของเครื่อง ปกติตอนบนของอ่างน้ำมันเครื่องจะหล่อติดกับเสื้อสูบ ส่วนตอนล่างเรียกว่าอ่างเก็บน้ำมันเครื่อง (Oil Pan) ทำหน้าที่เก็บน้ำมันเครื่องเพื่อส่งไปยังส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์ที่ต้องการการหล่อลื่น

6. กระบอกสูบ (Cylinder)

มีลักษณะเป็นช่องโพรง ทรงกระบอก ขนาดพอดีรับกับตัวลูกสูบ โดยกระบอกเบรกจะมีตำแหน่งอยู่ภายในเสื้อสูบ มีหน้าที่คือ เป็นช่องทางเดินเลื่อนขึ้นหรือเลื่อนลงของลูกสูบ พื้นผิวด้านในของกระบอกสูบจะเรียบลื่นเป็นมัน เป็นส่วนที่ได้รับน้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศเพื่อการจุดระเบิดและให้กำลังงานออกมา

7. ลูกสูบ (Piston)

คือชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ขึ้นลงภายในกระบอกสูบ เพื่ออัดน้ำมันเชื้อเพลิงและอากาศให้มีความดันและอุณหภูมิเหมาะ เพื่อดำเนินกลวัตรในจังหวะประจุ ไอดี อัดส่วนผสมจุดระเบิด และคายไอเสียออก ทำให้รถเคลื่อนตัว

8. ก้านสูบ (Connecting Rod)

คือส่วนที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดกำลังที่เกิดขึ้นเนื่องจากการจุดระเบิดเผาไหม้เชื้อเพลิงภายในกระบอกสูบไปยังชิ้นส่วนต่างๆ ก้านสูบจะติดกับลูกสูบ

9. เพลาข้อเหวี่ยง (Crankshaft)

คือส่วนที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดกำลังจากก้านสูบ และเปลี่ยนการเคลื่อนที่จากการเคลื่อนขั้นลงเป็นการหมุนเป็นวงกลม

10. เพลาลูกเบี้ยว (Camshaft)

คือเพลาทำหน้าที่ปิดเปิดลิ้นไอเสีย เพลาลูกเบี้ยวเคลื่อนที่ด้วยเฟืองที่ขบกับเฟืองของเพลาข้อเหวี่ยง

11. ลิ้นไอดี (Intake Valve)

ทำหน้าที่ปิดและเปิดให้น้ำมันเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบ

12. ลิ้นไอเสีย (Exhaust Valve)

ทำหน้าที่ปิดและเปิดให้แก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้ออกจากกระบอกสูบ ออกไปตามทางเดินของท่อไอเสีย

13. สปริง (Valve Spring)

เป็นสปริงที่กดให้ลิ้นปิด-เปิด ทำให้วาล์วปิดสนิท เมื่อสปริงยืดตัว

14. แหวนรองสปริงวาล์วตัวบน (Spring Retainer)

ขอบของแหวนจะรับกับสปริง มีรูให้แกนวาล์วโผล่ออกมาเพื่อล็อค

15. ประกันล็อคแกนวาล์ว (Valve Keepers)

มีสองชิ้นด้านในใช้ล็อคจับแกนวาล์ว ด้านนอกอยู่ในรูแหวนรองสปริง

16. หัวฉีด (Injector)

คือ อุปกรณ์ควบคุมการจ่ายน้ำมัน การดูดอากาศ การจุดระเบิดด้วยไฟฟ้า ที่ทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล พ่นออกมาเป็นฝอยละเอียดเข้าไปยังส่วนบนของกระบอกสูบ เมื่อเครื่องยนต์หมุนได้เวลาที่ถูกต้อง หัวฉีดที่ควบคุมด้วยไฟฟ้าจะจ่ายน้ำมันไปที่ท่อร่วมไอดี อากาศที่ถูกดูดเข้ามาผ่านท่อร่วมไอดีก็จะผสมกับน้ำมันนอกห้องเผาไหม้

17. หัวเทียน (Spark Plug)

เป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดประกายไฟ เพื่อจุดไอดีของเครื่องยนต์เบนซินให้ลุกไหม้ และเกิดการระเบิดขึ้นภายในกระบอกสูบ หัวเทียนยังมีแบ่งตามประเภทการใช้งานมากมายหลายประเภท เช่น แบบแพลทตินั่ม แบบรถแข่ง แบบมีเขี้ยวทองแดง แบบไม่มีเขี้ยว แบบปลายตัด เป็นต้น

18. ล้อช่วยแรง (Fly wheel)

จะติดอยู่ตรงปลายเพลาข้อเหวี่ยง เป็นจานกลมๆ ขนาดใหญ๋ทำหน้าที่ช่วยสะสมพลังงาน ทำให้เครื่องยนต์เดินเรียบ และยังทำหน้าที่เป็นหน้าสัมผัสคลัตช์ในรถเกียร์ธรรมดาอีกด้วย