เพลาลูกเบี้ยวรถยนต์ (Camshaft)

เพลาลูกเบี้ยว เป็นเพลาหมุน ที่ถูกสร้างให้บริเวณ แกนเพลามีชิ้นโลหะยื่นออกมาในรูปทรงของ “รูปไข่” โลหะที่ยื่นออกมาจากแกนเพลาที่เป็นรูปไข่นี้เอง เรียกว่า “ลูกเบี้ยว” เมื่อเวลาแกนเพลาหมุน ลูกเบี้ยวก็จะหมุนตาม

หน้าที่ของเพลาลูกเบี้ยว

เพลาลูกเบี้ยว ทำหน้าที่ควบคุมการเปิดวาล์วไอดี (ปิดวาล์วไอเสีย) เพื่อให้ไอดีไหลเข้ามาสู่ห้องเผาไหม้ และเปิดวาล์วไอเสีย (ปิดวาล์วไอดี) เพื่อให้ไอเสียไหลออกไป สรุปคือ เมื่อเพลาลูกเบี้ยวหมุนเมื่อใด ก็จะต้องมี การเปิด-ปิดของวาล์ว (Valve) เกิดขึ้นเมื่อนั้น

เพลาลูกเบี้ยวติดตั้งอยู่ที่ไหน ?

เครื่องยนต์รุ่นเก่าหน่อย จะมีเพลาลูกเบี้ยว เป็นแกนอยู่ภายในห้องเสื้อสูบ (ห้องเครื่อง) ซึ่งได้รับแรงหมุนมาจาก เพลาข้อเหวี่ยงอีกที เครื่องยนต์ที่มีเพลาลูกเบี้ยวติดตั้งอยู่ในห้องเครื่องนี้ เวลาเพลาลูกเบี้ยวหมุน ก็จะไปดันเอาลูกกระทุ้ง (Cam follower) ให้ไปดันเอาก้านกระทุ้ง (Push rod) ซึ่งแกนอีกด้านหนึ่งของก้านกระทุ้ง ก็จะไปดัน กระเดื่องวาล์ว (Rocker arm) ให้ไปกดวาล์วให้เปิดออก เมื่อวาล์วเปิดออก ก็จะส่งผลให้ มีการถ่ายเทอากาศ ในห้องเผาไหม้ (วาล์วที่ติดตั้งอยู่เหนือห้องเผาไหม้เรียกว่า Over Head Valve หรือ OHV)

ส่วนเครื่องยนต์ที่มีการติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวอยู่ด้านบนของฝาสูบ เรียกว่า Over Head Camshaft หรือ OHC การทำงานในลักษณะนี้ จะไม่ใช้ก้านกระทุ้งในการส่งต่อกำลัง เพราะเพลาลูกเบี้ยว จะควบคุมการ เปิด-ปิดวาล์วด้วยตัวเอง ซึ่งเป็นการควบคุมการทำงานโดยตรง และลดชิ้นส่วนอุปกรณ์ให้น้อยลงด้วย เครื่องยนต์ OHC ส่วนใหญ่จะใช้ลูกเบี้ยว ในการควบคุมการเปิด-ปิดวาล์วโดยตรง แต่ก็อาจมีเครื่องยนต์บางรุ่น ที่ใช้กระเดื่องวาล์ว ในการทำงาน

เครื่องยนต์ใดใช้เพลาลูกเบี้ยวแกนเดียว ติดตั้งอยู่เหนือฝาสูบ ในการควบคุมการเปิด-ปิด การทำงานของวาล์ว เรียกเครื่องยนต์นั้นว่า มีการทำงานแบบ Single Over Head Camshaft หรือ SOHC ต่อมามีการออกแบบ ให้มีเพลาลูกเบี้ยวอยู่ 2 แกน ติดตั้งอยู่คู่ขนานกัน แกนหนึ่ง ควบคุมการเปิด-ปิดไอดีโดยเฉพาะ ส่วนอีกแกนหนึ่ง ควบคุมการเปิด-ปิด ไอเสียโดยเฉพาะเช่นกัน เรียกเครื่องยนต์นั้นว่ามีการทำงานแบบ Doble Over Head Camshaft หรือ DOHC ที่เราสามารถเห็นตัวอักษรนี้ พิมพ์ติดอยู่บนฝาวาล์ว ของรถหลายๆ รุ่น

แกนเพลาลูกเบี้ยวหมุนได้อย่างไร ?

แกนเพลาลูกเบี้ยว ได้รับแรงฉุดให้หมุน จากเพลาข้อเหวี่ยง (Crank shaft) ซึ่งตัวกลางที่ส่งผ่านแรงฉุดนี้ มี 3 ชนิด คือ

• เฟืองราวลิ้น (Timing gear)
• โซ่ราวลิ้น (Timing chain)
• สายพานราวลิ้น (Timing belt)

เครื่องยนต์ใดๆ จะเลือกใช้วิธีใดวิธีหนึ่งนั้น ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ของบริษัทผู้ผลิต ไม่ว่าจะเป็นเพลาลูกเบี้ยว ที่ติดตั้งอยู่ในห้องเครื่อง หรือติดตั้งอยู่เหนือวาล์ว ก็จะต้องได้รับแรงฉุดให้หมุนด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง

จำนวนฟันของมูเลย์ไทม์มิ่งเพลาลูกเบี้ยวจะมีจำนวนมากเป็น 2 เท่าของมูเลย์ไทม์มิ่งเพลาข้อเหวี่ยง นั่นคือเพลาข้อเหวี่ยงหมุนสองรอบจะเท่ากับเพลาลูกเบี้ยวหมุนหนึ่งรอบ

• กลไกแบบเฟืองราวลิ้น (Timing gear) กลไกแบบเฟืองไทม์มิ่งหรือเฟืองราวลิ้น ใช้กับเครื่องยนต์ที่มีกลไกลิ้นอยู่เหนือฝาสูบ ซึ่งเพลาลูกเบี้ยวอยู่ในเสื้อสูบอย่างไรก็ตามการใช้เฟืองไทม์มิ่ง การทำงานจะเกิดเสียงดังมากกว่าแบบโซ่ไทม์มิ่ง เครื่องยนต์ในบ้านเราที่ใช้ระบบนี้ เช่น รถอีซูซุมังกร (4JA1) เป็นต้น

• โซ่ราวลิ้น (Timing chain) กลไกแบบโซ่ไทมมิ่งหรือโซ่ราวลิ้นแบบนี้ใช้ในเครื่องยนต์ที่ใช้เพลาลูกเบี้ยวอยู่เหนือฝาสูบ (DOHC) เพลาลูกเบี้ยวจะถูกขับโดยโซ่ไทม์มิ่ง และจะถูกหล่อลื่นด้วยน้ำมันเครื่อง ความตึงของโซ่จะถูกปรับตัวโดยตัวตั้งโซ่และมีตัวดันโซ่คอยช่วยลดการสะเทือนของโซ เพลาลูกเบี้ยวที่ใช้โซ่เป็นตัวขับนี้จะทำงานเงียบกว่าแบบเฟืองไทมมิ่ง เครื่องยนต์บ้านเราที่ใช้ระบบนี้ เช่น นิสสันเซ็นทรา (B13) เป็นต้น

• สายพานราวลิ้น (Timing belt) กลไกขับลิ้นแบบสายพานไทมมิ่งหรือสายพานราวลิ้น เพลาลูกเบี้ยวถูกขับด้วยสายพานแบบมีฟันแทนที่การใช้โซ่ไทม์มิ่ง สายพานนั้นจะทำงานได้เงียบกว่าโซ่ และไม่ต้องการการหล่อลื่น หรือการปรับตั้งความตึง อีกทั้งสายพานยังมีน้ำหนักน้อยกว่า วิธีการขับลิ้นแบบอื่น ด้วยเหตุนี้ ปัจจุบันนิยมใช้ในเครื่องยนต์เป็นส่วนมาก เช่น โตโยต้าไมตี้เอ๊กซ์ (2LII), มิตซูบิชิไซโคลน-สตราด้า เป็นต้น