รายละเอียดของแหวนลูกสูบ

ลูกสูบของเครื่องยนต์รถยนต์เป็นส่วนสำคัญของเครื่องยนต์ คือ แหวนลูกสูบ พินลูกสูบ และส่วนอื่น ๆ ของกลุ่มลูกสูบ และฝาสูบและส่วนประกอบอื่น ๆ รวมกันเป็นห้องเผาไหม้ ทนทานต่อแรงก๊าซ และส่งกำลังไปยังเพลาข้อเหวี่ยงผ่านสลักลูกสูบและก้านสูบเพื่อให้กระบวนการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในสมบูรณ์
เนื่องจากลูกสูบอยู่ในสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงที่มีความเร็วสูง แรงดันสูง และอุณหภูมิสูง แต่ยังคำนึงถึงการทำงานของเครื่องยนต์ที่ราบรื่นและทนทานด้วย ลูกสูบจะต้องมีความแข็งแรงและความแข็งเพียงพอด้วย การนำความร้อนที่ดี ทนความร้อนสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเล็กน้อย (ขนาดและรูปร่างเปลี่ยนให้มีขนาดเล็ก) ความหนาแน่นค่อนข้างน้อย (น้ำหนักเบา) ความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อน แต่มีต้นทุนต่ำเนื่องจากมีข้อกำหนดจำนวนมากและสูง ข้อกำหนดบางข้อจึงขัดแย้งกัน จึงเป็นเรื่องยากที่จะหาวัสดุลูกสูบที่สามารถตอบสนองความต้องการได้ครบถ้วน
โดยทั่วไปลูกสูบของเครื่องยนต์สมัยใหม่มักทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ เนื่องจากอลูมิเนียมอัลลอยด์มีข้อดีคือมีความหนาแน่นน้อยและมีการนำความร้อนได้ดี แต่ในขณะเดียวกันก็มีข้อเสียคือมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวค่อนข้างสูงและความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงค่อนข้างต่ำ ซึ่งสามารถทำได้ จะต้องได้รับการออกแบบโครงสร้างที่เหมาะสมเท่านั้นดังนั้นคุณภาพของเครื่องยนต์รถยนต์จึงไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความสมเหตุสมผลของการออกแบบด้วย
รถยนต์มีชิ้นส่วนหลายหมื่นชิ้น ตั้งแต่เพลาข้อเหวี่ยงและกระปุกเกียร์ ไปจนถึงแหวนรองสปริง สลักเกลียว และน็อตทุกส่วนมีหน้าที่ของตัวเอง เช่น แหวนลูกสูบ “เล็ก” ดูเรียบง่ายจากรูปทรง น้ำหนักเบามาก ราคาก็ถูกมาก แต่บทบาทก็ไม่ใช่เรื่องเล็กหากไม่มีมันรถก็ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้แม้ว่าจะมีปัญหาเล็กน้อยรถก็จะไม่ปกติไม่ว่าจะกินน้ำมันมากหรือมีกำลังไม่เพียงพอในการรวมกันของกลุ่มลูกสูบทั้งหมดและกระบอกสูบ กลุ่มลูกสูบจะสัมผัสกับผนังกระบอกสูบของกระบอกสูบจริงๆ คือแหวนลูกสูบ ซึ่งเติมเต็มช่องว่างระหว่างลูกสูบกับผนังกระบอกสูบเพื่อปิดห้องเผาไหม้ ดังนั้นจึงเป็น ชิ้นส่วนที่สึกหรอง่ายที่สุดในเครื่องยนต์แหวนลูกสูบโดยทั่วไปทำจากเหล็กหล่อ มีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง มีรูปทรงหน้าตัดที่หลากหลาย และมีการเคลือบบนพื้นผิวเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการรันอินเมื่อเครื่องยนต์กำลังทำงานลูกสูบจะได้รับความร้อนและขยายตัวดังนั้นแหวนลูกสูบจึงมีช่องว่างเปิด
เพื่อรักษาความแน่นหนาระหว่างการติดตั้ง ควรเหลื่อมช่องว่างช่องเปิดของแหวนลูกสูบลูกสูบมักจะมีแหวนลูกสูบสามถึงสี่วง ซึ่งแบ่งออกเป็นสองประเภทคือวงแหวนแก๊สและวงแหวนน้ำมันตามหน้าที่ที่แตกต่างกันแหวนแก๊สติดตั้งอยู่ในร่องแหวนที่ปลายด้านบนของหัวลูกสูบเพื่อป้องกันอากาศรั่วไหล ถ่ายเทความร้อนของหัวลูกสูบไปที่ผนังกระบอกสูบ และถ่ายเทความร้อนของลูกสูบหน้าที่ของวงแหวนน้ำมันคือการป้องกันไม่ให้น้ำมันหล่อลื่นเข้าสู่ห้องเผาไหม้ และขูดน้ำมันหล่อลื่นส่วนเกินบนผนังกระบอกสูบกลับไปที่กระทะน้ำมัน ซึ่งติดตั้งอยู่ในร่องวงแหวนด้านล่างของวงแหวนแก๊สตราบเท่าที่มั่นใจในความต้องการของฟังก์ชั่นการปิดผนึก จำนวนแหวนลูกสูบน้อยกว่าจำนวนที่ดีกว่า จำนวนแหวนลูกสูบน้อยกว่าพื้นที่เสียดสีขั้นต่ำ ลดการสูญเสียพลังงาน และลดความสูงของลูกสูบ ซึ่งช่วยลดความสูงของเครื่องยนต์ตามลำดับ
หากติดตั้งแหวนลูกสูบไม่ถูกต้องหรือซีลไม่ดีจะทำให้น้ำมันที่ผนังกระบอกสูบไหม้ร่วมกับห้องเผาไหม้และส่วนผสมทำให้น้ำมันไหม้ได้หากระยะห่างระหว่างแหวนลูกสูบกับผนังกระบอกสูบน้อยเกินไป หรือแหวนลูกสูบติดอยู่ในร่องแหวนเนื่องจากการสะสมของคาร์บอน เป็นต้น เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลูกสูบขึ้นลงก็มีแนวโน้มที่จะทำให้กระบอกสูบเป็นรอยได้ ผนังและเมื่อผ่านไปนานจะเกิดเป็นร่องลึกที่ผนังกระบอกสูบซึ่งมักกล่าวกันว่าปรากฏการณ์ “การดึงกระบอกสูบ”ผนังกระบอกสูบมีร่อง และการซีลไม่ดี ซึ่งจะทำให้น้ำมันไหม้ด้วยดังนั้นควรตรวจสอบสถานะการทำงานของลูกสูบอย่างสม่ำเสมอเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดสองสถานการณ์ข้างต้น และเพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องยนต์มีสภาพการทำงานที่ดี