หลักการทำงานของปืนใหญ่ เป็นหลักการเดียวกันกับการเผาไหม้ของเครื่องยนต์ลูกสูบ
ถ้าคุณเผาอะไรก็ได้อยู่ในห้องเล็กและแคบ หรือจุดระเบิดขึ้น
พลังงานความร้อนจะถูกส่งผ่านไปยังแก๊ส และทำให้แก๊สขยายตัวอย่างรวดเร็ว
ผลักดันลูกปืนหรือลูกสูบให้วิ่งออกไป ในปืนใหญ่
พลังงานจากการระเบิดถูกเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนที่ของลูกปืน
ส่วนในกระบอกสูบ พลังงานจากการระเบิดของเชื้อเพลิงถูกเปลี่ยนเป็น
การวิ่งของลูกสูบภายในกระบอกสูบ
ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นและลงภายในกระบอกสูบ เพื่อดำเนินกลวัตรในจังหวะประจุ
ไอดี อัดส่วนผสม จุดระเบิด และคายไอเสียหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของลูกสูบก็คือ
รับแรงกดดันจากการเผาไหม้และส่งกำลังนี้ไปสู่เพลาข้อเหวี่ยงโดยผ่านก้านสูบ
ลูกสูบนั้นยังได้รับความร้อน และอุณหภูมิที่สูงที่สุดที่กระทำอยู่ตลอดเวลาและ
จะต้องสามารถคงทนต่อการทำงานที่รอบสูงเป็นเวลานานๆได้ ลูกสูบโดยปกติ
ทำมาจากโลหะผสมอลูมิเนียม ซึ่งมีน้ำหนักเบาและมีประสิทธิภาพในการ
ระบายความร้อนได้ดีกว่าวัสดุชนิดอื่นชื่อของชิ้นส่วนต่างๆ ของลูกสูบมีแสดง
อยู่ในภาพประกอบด้านล่างนี้
ระยะช่องว่างของลูกสูบ (ระยะห่างระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบ) เมื่อลูกสูบถูกทำให้ร้อนชื้น มันจะขยายตัวขึ้นเล็กน้อย เป็นผลให้เส้นผ่าศูนย์
กลางขยายเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ในเครื่องยนต์ทุกเครื่องจึงมีระยะช่องว่างระหว่าง
ลูกสูบกับกระบอกสูบที่เหมาะสมในที่อุณหภูมิห้อง (25 ํ ช,77 ํ ฟ) ระยะนี้
เรียกว่าระยะช่องว่างลูกสูบ ระยะช่องว่างลูกสูบนี้จะผกผันไปขึ้นอยู่กับประเภท
ของเครื่องยนต์ แต่ระยะตามปรกติจะเริ่มจาก 0.02 ถึง 0.12 มม. (0.0008 ถึง
0.0047 นิ้ว) ลูกสูบจะมีลักษณะเรียวเป็นเทเปอร์เล็กน้อย คือระยะเส้ยผ่าศูนย์
กลางมีหัวลูกสูบจะเล็กกว่าส่วนล่างของลูกสูบเล็กน้อย ดังนั้นระยะช่องว่าง
ของลูกสูบจึงกว้างมากที่สุดที่หัวลูกสูบ และแคบที่สุดที่ส่วนล่างของลูกสูบ
สำคัญ
ระยะช่องว่างของลูกสูบมีจุดที่วัดแตกต่างกัน ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของ
เครื่องยนต์ดูคู่มือการซ่อมประกอบเพื่อหาจุดที่วัดระยะช่องว่างลูกสูบ
ระยะช่องว่างลูกสูบนี้มีความสำคัญมาก เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานได้อย่างถูก
ต้องและมีสมรรถนะที่ดีขึ้น ถ้าหากว่าระยะช่องว่างมีน้อย จะทำให้ไม่มีระยะ
ช่องว่างระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบ เมื่อลูกสูบร้อนขึ้นจะเป็นเหตุให้ลูกสูบติด
กับกระบอกสูบได้ ซึ่งจากผลนี้สามารถทำให้เครื่องยนต์ชำรุดเสียหายได้
ถ้าหากว่าระยะช่องว่างมากเกินไป ในทางตรงกันข้ามกำลังดันที่เกิดจากการ
เผาไหม้ และแรงดันของแก๊สที่เผาไหม้จะตกลง ทำให้สมรรถนะของเครื่อง
ยนต์ลดลง
แหวนลูกสูบ (PISTON RING)
แหวนลูกสุบจะถูกประกอบไว้ในร่องแหวนลูกสูบ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางภาย
นอกของแหวนลูกสูบจะใหญ่กว่าลูกสูบเองเล็กน้อยเมื่อประกอบเข้ากับลูกสูบ
คุณสมบัติในการยืดและหดตัวของแหวน ฯ ทำให้มันขยายตัวเพื่อที่จะแนบให้
สนิทกับผนังกระบอกสูบ แหวนลูกสูบต้องทำด้วยโลหะที่ทนต่อการสึกหรอสูง
จำพวกเหล็กหล่อพิเศษชุบโครเมี่ยม เพื่อว่าแหวนลูกสูบจะไม่ขูดให้กระบอก
สูบเป็นรอย จำนวนแหวนลูกสูบแปรผันไปตามชนิดของเครื่องยนต์ โดยปรกติ
จะมีจำนวนสามถึงสี่แหวนต่อลูกสูบหนึ่งลูก
แหวนลูกสูบมีหน้าที่ที่สำคัญสามประการคือ ทำหน้าที่ป้องกันส่วนผสมอากาศ
และเชื้อเพลิงรั่วออกจากช่องว่างระหว่างลูกสูบกับกระบอกสูบ กับห้องเพลาข้อ
เหวี่ยง ในระหว่างจังหวะอัดและจุดระเบิด หน้าที่ที่สองคือป้องกันน้ำมันเครื่องที่
หล่อลื่นด้านข้างของลูกสูบกับกระบอกสูบ มิให้เล็ดรอดเข้าไปในห้องเผาไหม้
หน้าที่สุดท้ายคือ ถ่ายเทความร้อนจากลูกสูบไปสู่ผนังกระบอกสูบ เพื่อช่วย
ให้ลูกสูบเย็นลง
แหวนอัด
แหวนอัดนี้ป้องกันการรั่วของส่วนผสมอากาศและเชื้อเพลิงและแก๊สที่เกิด
จากห้องเผาไหม้ระหว่างจังหวะอัด และจุดระเบิดมิให้ลงสู่ห้องเพลาข้อเหวี่ยง
จำนวนของแหวนอัดนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องยนต์ โดยทั่วไปลูกสูบ
หนึ่งลูกจะมีแหวนอัดสองตัว ซึ่งเรียกว่า "แหวนอัดตัวบน" และ "แหวนอัด
ตัวที่สอง" แหวนอัดจะมีลักษณะเป็นเทเปอร์ ดังนั้นขอบล่างของมันจึง
สัมผัสกับผนังกระบอกสูบ การออกแบบเช่นนี้เพื่อให้เกิดการสัมผัสที่แนบ
สนิทกันเป็นอย่างดี ระหว่างแหวนและกระบอกสูบ นอกจากนั้นยังทำหน้าที่
กวาดน้ำมันเครื่องออกจากผนังกระบอกสูบได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สำคัญ
แหวนลูกสูบจะมีหมายเลข "1" หรือ"2" อยู่บนตัวมัน หมายเลข "1"
มีความหมายว่า แหวนตัวบน และหมายเลข "2" คือแหวนตัวที่สอง
ดังนั้นการประกอบจึงต้องให้หมายเลขนี้หงายขึ้นด้านบน
แหวนกวาดน้ำมัน
แหวนกวาดน้ำมันกวาด ทำให้เกิดฟิล์มของน้ำมันที่จำเป็นต่อการหล่อลื่นผิว
ระหว่างลูกสูบ และผนังกระบอกสูบ และกวาดน้ำมันส่วนที่เกินออก เพื่อ
ป้องกันมิให้น้ำมันหลุดเข้าไปในห้องเผาไหม้ แหวนกวาดน้ำมันบางครั้ง
เรียกว่า แหวนที่สาม มีอยู่ด้วยกันสองชนิดคือ แหวนกวาดน้ำมันแบบรวม
กับแบบสามชิ้น ซึ่งแบบสามชิ้นนั้นเป็นที่นิยมใช้มากกว่า
แบบรวม
แหวนกวาดน้ำมันแบบรวมนี้จัดให้มีรูน้ำมันไหลกลับ ที่มีขนาดเท่ากันอยู่
โดยรอบมากมาย รวมทั้งรูน้ำมันก็ถูกจัดให้อยู่ตามร่องแหวนกวาดนี้ด้วย
น้ำมันส่วนที่เกินจะถูกกวาดออก โดยแหวนกวาด โดยไหลเข้าไปในรู
เหล่านี้ และไหลกลับเข้าสู่ด้านในของลูกสูบ
แบบสามชิ้น
แหวนกวาดน้ำมันแบบสามชิ้นนี้ประกอบด้วย แผ่นกวาดด้านข้าง เพื่อกวาด
น้ำมันส่วนเกินออก และตัวทางซึ่งดันให้แผ่นกวาดด้านข้างแนบสนิทกับ
กระบอกสูบ และร่องแหวน แหวนกวาด น้ำมันแบบสามชิ้นนี้ ทำหน้าที่เช่น
เดียวกับแบบรวม
ช่องว่างปากแหวน
แหวนลูกสูบจะขยายตัวเมื่อร้อนในลักษณะเดียวกับลูกสูบ ด้วยเหตุนี้
แหวนลูกสูบจึงมีปากตัดที่เดียว และเมื่อประกอบเข้าภายในกระบอกสูบ
จะเหลือช่องว่างที่เหมาะสม ซึ่งเรียกว่า ช่องว่างปากแหวน ระยะช่องว่างนี้
จะแปรผันไปขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่อง แต่ปกติจะอยู่ในช่วง 0.2 ถึง 0.5มม.
(0.008 ถึง 0.020 นิ้ว) ที่อุณหภูมิปกติ
สำคัญ
ถ้าระยะช่องว่างปากแหวนมากเกินไป จะทำให้กำลังอัดของ
เครื่องยนต์ตกถ้าระยะปากแหวนแคบเกินไป สามารถทำให้
เครื่องยนต์ติดได้ เพราะว่าปลายของแหวนจะติดกัน เนื่อง
จากการขยายตัวจากความร้อน ทำให้แหวนโก่งขึ้น ทำให้
ผนังของกระบอกสูบชำรุด
