ทางกายภาพแล้ว เพลาลูกเบี้ยวคือแท่งโลหะที่แข็งและยาวซึ่งหลอมจากเหล็กหรือเหล็กหล่อ ตามความยาวของมันจะมีกลีบรูปไข่ที่แตกต่างกันซึ่งเรียกว่าลูกเบี้ยว ในขณะที่เพลาหมุน จุดสูงสุดของแต่ละกลีบจะดันลงด้านล่างกับกลไกวาล์ว (ไม่ว่าจะโดยตรงหรือผ่านตัวยก ก้านกระทุ้ง หรือแขนโยก) บังคับให้วาล์วเปิดตามแรงดันสปริง
ลักษณะเฉพาะของกลีบเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดคุณลักษณะด้านสมรรถนะของเครื่องยนต์ ความสูงของกลีบจะกำหนดระยะยกวาล์วทั้งหมด ในขณะที่ความกว้างของกลีบจะกำหนดระยะเวลาของวาล์ว (ระยะเวลาที่วาล์วยังคงไม่ได้ติดตั้ง) การควบคุมวงจรนี้อย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ แม้แต่การเบี่ยงเบนเวลาในระดับจุลภาคก็สามารถรบกวนกำลังอัดของกระบอกสูบ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงลดลงอย่างมากหรือเครื่องยนต์ขัดข้องโดยสิ้นเชิง
จำนวนเพลาลูกเบี้ยวทั้งหมดภายในเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับโครงร่างกระบอกสูบและสถาปัตยกรรมระบบวาล์วโดยรวม วิศวกรรมยานยนต์สมัยใหม่ใช้การออกแบบระบบวาล์วหลักสามแบบเพื่อสร้างสมดุลต้นทุนการผลิตด้วยประสิทธิภาพ RPM สูง
| ชื่อการกำหนดค่า Valvetrain | เพลาลูกเบี้ยวทั้งหมดต่อบล็อคเครื่องยนต์ | ตัวอย่างโครงร่างกระบอกสูบทั่วไป | ลักษณะการทำงานของเครื่องกล |
|---|---|---|---|
| OHV (โอเวอร์เฮดวาล์ว / ก้านกระทุ้ง) | 1 รวมเพลาลูกเบี้ยว | เครื่องยนต์ V6 / V8 แบบดั้งเดิม | ลูกเบี้ยวเดี่ยวจะอยู่ภายในเสื้อสูบและควบคุมวาล์วผ่านก้านกระทุ้งยาว การออกแบบที่กะทัดรัดมาก |
| SOHC (ลูกเบี้ยวเหนือศีรษะเดี่ยว) | 1 หรือ 2 เพลาลูกเบี้ยว | อินไลน์-4 / แยกธนาคาร V6 | เพลาหนึ่งอันตั้งอยู่เหนือฝาสูบแต่ละอันโดยตรง โดยควบคุมวาล์วไอดีและไอเสียร่วมกัน |
| DOHC (แคมเหนือศีรษะคู่) | 2 หรือ 4 เพลาลูกเบี้ยว | เครื่องยนต์สมรรถนะหลายวาล์วสมัยใหม่ | เพลาที่แตกต่างกันสองอันวางอยู่เหนือฝาสูบแต่ละอัน หนึ่งควบคุมวาล์วไอดีโดยเฉพาะ อีกคนหนึ่งจัดการไอเสีย |
การติดตั้งเพลาลูกเบี้ยวสมรรถนะหลังการขายที่ดุดันเป็นการปรับเปลี่ยนที่ได้รับความนิยมเพื่อปลดล็อกแรงม้าพิเศษ แต่จะทำให้เกิดข้อด้อยทางกลไกที่แตกต่างกัน กล้องหลังการขายไม่ได้แย่กับรถของคุณโดยธรรมชาติ แต่การเลือกโปรไฟล์ที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดปัญหาในการปฏิบัติงานได้หากไม่ตรงกับพารามิเตอร์การสร้างของเครื่องยนต์
เพลาลูกเบี้ยวประสิทธิภาพสูงมีการออกแบบกลีบที่ใหญ่ขึ้นซึ่งช่วยเพิ่มการยกและระยะเวลาในการเปิดวาล์วให้สูงสุด ช่วยให้กระบอกสูบดึงอากาศและเชื้อเพลิงในปริมาณที่มากขึ้นอย่างเห็นได้ชัดที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์สูง แม้ว่าการกำหนดค่านี้จะทำให้มีกำลังเพิ่มขึ้นอย่างมากระหว่าง 4,000 ถึง 7,000 รอบต่อนาที แต่มักจะสูญเสียแรงบิดรอบต่ำไป การเปลี่ยนแปลงนี้อาจทำให้เกิดความเร็วรอบเดินเบาที่ไม่แน่นอนและผิดปกติอย่างเห็นได้ชัด และลดแรงดันสุญญากาศ ซึ่งอาจส่งผลต่อการทำงานที่ราบรื่นของระบบเบรกด้วยไฟฟ้าในระหว่างการขับขี่บนถนนในแต่ละวัน
การสึกหรอของเพลาลูกเบี้ยวอาจนำไปสู่ความเสียหายต่อโครงสร้างอย่างรุนแรงหากปล่อยทิ้งไว้โดยไม่แก้ไข การจดจำสัญญาณเตือนล่วงหน้าช่วยให้คุณระบุปัญหาระบบวาล์วก่อนที่จะลุกลามไปสู่ความล้มเหลวของเครื่องยนต์ภายในที่รุนแรง
เมื่อกลีบเพลาลูกเบี้ยวเริ่มสึกหรอหรือมีจุดแบน จะทำให้เกิดช่องว่างมากเกินไประหว่างพื้นผิวกลีบกับตัวยก การเล่นแบบกลไกนี้ทำให้เกิดเสียงติ๊กหรือเสียงคลิกแบบโลหะอย่างต่อเนื่องจากฝาครอบวาล์วด้านบน ซึ่งจะเร่งความเร็วตามจังหวะตาม RPM ของเครื่องยนต์
กลีบลูกเบี้ยวที่สึกหรอหรือแบนไม่สามารถยกวาล์วที่กำหนดไว้ให้สูงพอที่จะปล่อยให้ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้ได้อย่างเพียงพอ ข้อจำกัดนี้ขัดขวางการบีบอัดกระบอกสูบอย่างเหมาะสม ทำให้เกิดรหัสปัญหาการติดไฟแบบสุ่ม ทำให้เกิดแสงสว่างที่ไฟเช็คเครื่องยนต์ และทำให้เครื่องยนต์ทำงานผิดปกติ
ในขณะที่การเสื่อมสภาพของพื้นผิวกลีบเร่งขึ้น อนุภาคโลหะละเอียดจะหลุดออกจากเพลาและตกลงไปลงในกระทะน้ำมันโดยตรง ในระหว่างการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องเพื่อการบำรุงรักษาตามปกติ การสึกหรอนี้จะปรากฏเป็นวงโลหะแวววาวในน้ำมันที่ระบายออก หรือเป็นสะเก็ดโลหะที่มองเห็นได้ติดอยู่ในจีบของตัวกรองน้ำมัน