ระบบระบายความร้อนและระบบหล่อลื่น

ระบบระบายความร้อนและระบบหล่อลื่น

ระบบหล่อลื่น

                การหล่อลื่นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานของเครื่องยนต์เนื่องจากภายในเครื่องยนต์มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและเสียดสีกันมาก  แม้ว่าผิวหน้าของชิ้นส่วนที่เกิดการเสียดสีจะเรียบ  แต่เมื่อเสียดสีกันจะทำให้เกิดความร้อน  ชิ้นส่วนทั้งสองอาจจะหลอมติดกัน  ทำให้เกิดความเสียหายต่อเครื่องยนต์ได้  การหล่อลื่นจึงมีหน้าที่สำคัญคือลดการเสียดสีของชิ้นส่วนต่างๆ และลดการสูญเสียกำลังเนื่องจากการเสียดสี  นอกจากนั้น ยังช่วยระบายความร้อน อุดการรั่วซึม ลดความดังของเสียง และทำความสะอาดชิ้นส่วนต่างๆ                

   การแบ่งชนิดของน้ำมันหล่อลื่นถือเอาค่าความหนืดเป็นหลัก  โดยทางสมาคมวิศวกรรมยานยนต์เป็นผู้กำหนด  โดยเรียกชนิดของน้ำมันเป็นค่าของ เอส เอ อี เช่น น้ำมันหล่อลื่น เอส เอ อี เบอร์ 30  ซึ่งแสดงถึงความข้นหรือใสของน้ำมันเท่านั้น  มิได้บอกถึงคุณภาพหรือสภาพของงานที่ใช้กับน้ำมันชนิดนี้

                น้ำมันหล่อลื่นที่ใช้กับเครื่องส่วนใหญ่จะเป็นน้ำมัน เอส เอ อี เบอร์ 10 ถึง 40  ส่วนน้ำมันหล่อลื่นที่ใช้กับเกียร์และเฟืองท้ายจะเป็นน้ำมัน เอส เอ อี เบอร์ 50 ถึง 140

ระบบหล่อลื่นในเครื่องยนต์ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ระบบคือ

1.  ระบบวิดสาด

2.  ระบบใช้แรงฉีด

ระบบวิดสาด ( Splash system )

            เป็นระบบหล่อลื่นที่ง่ายและใช้มากในเครื่องยนต์สูบเดียวที่มีการระบายความร้อนด้วยอากาศ  น้ำมันหล่อลื่นที่อยู่ในห้องน้ำมันเครื่องจะถูกปั้มดูดส่งน้ำมันจากห้องน้ำมันเครื่องไปยังอ่างน้ำมันเครื่องซึ่งอยู่ใต้ก้านสูบที่ปลายก้านสูบจะมีเหล็กวิดสาด (dipper) จุ่มลงในอ่างน้ำมันเครื่องและวิดเอาน้ำมันเครื่องสาดไปทั่วชิ้นส่วนต่างๆ ของเครื่องยนต์

ระบบใช้แรงฉีด ( Inject  system )

            ใช้กันมากสำหรับเครื่องยนต์ของรถแทรกเตอร์   ซึ่งมีความยุ่งยากและซับซ้อนกว่าแบบวิดสาด แต่ทำการหล่อลื่นดีกว่า

ระบบหล่อลื่นแบบใช้แรงฉีดประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้

1.  เครื่องกรองน้ำมันก่อนเข้าปั้ม

2.  ปั้ม

3.  ลิ้นควบคุมความดัน

4.  หม้อกรองน้ำมันเครื่อง

5.  เครื่องวัดความดันน้ำมันเครื่อง 

ดสาดเมื่อเครื่องยนต์ทำงาน  เพลาลูกเบี้ยวจะขับให้ปั้มหมุนและดูดน้ำมันหล่อลื่นขึ้นมาจากอ่างน้ำมัน  ผ่านเครื่องกรองเพื่อแยกเอาสิ่งสกปรกและเศษโลหะขนาดใหญ่ออก  แต่เนื่องจากความเร็วของปั้มขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องยนต์  ดังนั้น ความดันในน้ำมันเนื่องจากการดูดของปั้มจึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เมื่อความดันของน้ำมันมากเกินไปลิ้นควบคุมความดันน้ำมันก็จะเปิดและปล่อยให้น้ำมันบางส่วนไหลกลับเข้าห้องน้ำมันเพื่อกรองสิ่งสกปรกเล็กๆ หรือเศษเขม่าทำให้น้ำมันสะอาด  หลังจากนั้นน้ำมันก็จะถูกส่งขึ้นไปหล่อลื่นที่ประกับเพลาข้อเหวี่ยง  ก้านลูกสูบเพลาลูกเบี้ยว เฟืองต่างๆ สลักลูกสูบและชิ้นส่วนอื่นๆ

ระบบระบายความร้อน

             พลังงานความร้อนถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานกลเพื่อนำไปใช้งานนั้น  เกิดจากการเผาไหม้ภายในเครื่องยนต์  ความร้อนที่เกิดจากาการเผาไหม้นี้มีมากแต่ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานกลน้อย  ความร้อนส่วนใหญ่จะสูญเสียไปโดยการถ่ายเทความร้อนไปที่เสื้อสูบ  ฝาสูบ  ลูกสูบ  และลิ้น  ดังนั้น ถ้าหากชิ้นส่วนต่างๆ เหล่านี้ไม่ได้รับการระบายความร้อนที่ดี และเพียงพอแล้วจะทำให้เครื่องยนต์ได้รับความเสียหายและก่อให้เกิดอันตรายได้  การระบายความร้อนในเครื่องยนต์จึงมีความสำคัญเพราะถ้าหากว่ามีการระบายความร้อนน้อยเกินไปเครื่องยนต์จะร้อนมาก  ชิ้นส่วนต่างๆ อาจจะชำรุดแตกเสียหาย  ลูกสูบและลิ้นอาจจะไหม้  เครื่องยนต์อาจจะเกิดการน๊อค และระบบหล่อลื่นจะทำงานได้ไม่ดี  แต่ถ้าหากมีการระบายความร้อนมากเกินไป  เครื่องยนต์จะเย็น  ทำให้สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง

              การระบายความร้อนแบ่งออกได้เป็น  2  ระบบ

1.  ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ

2.  ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว

การระบายความร้อนด้วยอากาศ (Air Cooling System) ส่วนใหญ่จะใช้กับเครื่องยนต์ขนาดเล็กสูบเดียว โดยการใช้อากาศที่ผ่านเครื่องยนต์เป็นตัวรับความร้อนที่ระบายจากเครื่องยนต์  เสื้อสูบและฝาสูบจะออกแบบให้มีลักษณะเป็นครีบเพื่อเพิ่มเนื้อที่การระบายความร้อนให้กับอากาศ  อาจจะมีพัดลมติดอยู่ตรงล้อช่วยแรง และมีแผ่นโลหะบังคับทิศทางลมให้ผ่านบริเวณตัวเครื่องเพื่อที่จะให้การระบายความร้อนดีขึ้น

 ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว (Liquid Cooling System) ส่วนใหญ่อาศัยน้ำรับความร้อนที่ระบายออกจากเครื่องยนต์และใช้อากาศรับความร้อนจากน้ำ  ทำให้น้ำเย็นลงแล้วให้น้ำเย็นนั้นไหลกลับไปรับความร้อนจากเครื่องใหม่  ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวนี้สามารถควบคุมอุณหภูมิของเครื่องยนต์ได้ดีกว่า และช่วยให้เครื่องยนต์เย็นเร็วกว่าระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ

  ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำในเครื่องยนต์ประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ดังนี้

หม้อน้ำหรือรังผึ้ง (Radiator)

              ทำหน้าที่ถ่ายเทความร้อนจากน้ำให้อากาศด้วยการรับน้ำที่มีความร้อนจากเสื้อสูบ  และทำให้เย็นลงโดยให้อากาศที่พัดผ่านรับเอาความร้อนจากน้ำในหม้อน้ำไป หม้อน้ำประกอบด้วยหม้อน้ำส่วนบนและหม้อน้ำส่วนล่าง  ระหว่างหม้อน้ำส่วนบนและส่วนล่าง  จะมีท่อน้ำเล็กๆ หลายท่อเชื่อมอยู่ ทำให้น้ำแยกไหลไปตามท่อ  ตรงบริเวณท่อน้ำเล็กๆ เหล่านี้จะมีโลหะเชื่อมติดเป็นครีบ มีลักษณะคล้ายรังผึ้งเพื่อให้เกิดพื้นที่ผิวสำหรับระบายความร้อนได้มาก  โดยความร้อนของน้ำจะถ่ายเทความร้อนให้กับอากาศที่พัดผ่าน

ปั้มน้ำ (Water Pump)

             ปั้มน้ำส่วนใหญ่จะเป็นปั้มแบบหอยโข่ง  ติดตั้งอยู่บนบริเวณหน้าของเสื้อสูบและรับกำลังหมุนมาจากสายพาน  ปั้มจะดูดน้ำจากหม้อน้ำส่วนล่างผ่านเข้าตัวปั้มของท่อน้ำข้างล่าง  และไหลออกจากปั้มเข้าหมุนเวียนอยู่ในช่องว่างภายในเสื้อสูบและฝาสูบเพื่อรับความร้อนจากส่วนต่างๆ  น้ำที่ได้รับความร้อนแล้วจะไหลออกจากเสื้อสูบทางท่อน้ำข้างบนผ่านลิ้นควบคุมอุณหภูมิน้ำเข้าไปยังหม้อน้ำส่วนบน  จากนั้นก็ไหลผ่านบริเวณรังผึ้งเพื่อถ่ายเทความร้อนให้แก่อากาศต่อไป

ทางน้ำไหลในตัวเครื่องยนต์ (Water Passage)

             ช่องว่างที่อยู่ภายในเนื้อโลหะที่ใช้ทำเป็นเสื้อสูบและฝาสูบ  ใช้เป็นทางให้น้ำไหผ่านเพื่อระบายความร้อนออกจากเครื่องยนต์  ทางน้ำไหลนี้จะมีรอบกระบอกสูบ และตลอดความยาวช่วงชักของลูกสูบเพื่อเป็นการป้องกันการขยายตัวไม่เท่ากันของกระบอกสูบ

ลิ้นควบคุมอุณหภูมิของน้ำ (Thermostat) 

             จะติดตั้งไว้ตรงท่อน้ำที่ไหลเข้าหม้อน้ำส่วนบน  ลิ้นควบคุมอุณหภูมิของน้ำนี้จะเปิดและปิดโดยอัตโนมัติด้วยความร้อนที่มีในน้ำที่ไหลผ่าน  โดยปกติลิ้นนี้จะปิดและไม่ยอมให้น้ำไหลผ่านออกไปจากเสื้อสูบได้ถ้าอุณหภูมิของน้ำยังไม่ร้อนถึงจุดที่กำหนดให้เปิด  น้ำก็จะไหลวนเวียน และรับความร้อนเพิ่มจากภายในเสื้อสูบและฝาเสื้อสูบจนกระทั่งความร้อนของน้ำนั้นสูงถึงอุณหภูมิที่กำหนด  ลิ้นควบคุมอุณหภูมินี้ก็จะเปิดให้น้ำไหลผ่านเข้าสู่หม้อน้ำ และคายความร้อนให้กับอากาศ  อุณหภูมิของน้ำที่กำหนดให้ลิ้นควบคุมอุณหภูมิเปิดจะอยู่ประมาณ 65 องศาเซลเซียส

พัดลม (Fan)

              เมื่อน้ำซึ่งร้อนไหลผ่านบริเวณรังผึ้ง  พัดลมที่อยู่หลังหม้อน้ำก็จะทำหน้าที่เป่าลมให้พัดผ่านหม้อน้ำ และพาเอาความร้อนจากน้ำออกไป  ต่อจากนั้นก็จะไหลลงสู่หม้อน้ำส่วนล่างและไหลเวียนต่อไป