"ฝาสูบทำมาจากวัสดุอะไร?"

เครื่องยนต์ดีเซลสี่จังหวะจะทำให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนสองรอบเมื่อเสร็จสิ้นวงจรการทำงานหนึ่งวงจร ซึ่งประกอบด้วยสี่จังหวะ ได้แก่ จังหวะดูด จังหวะอัด จังหวะระเบิด และจังหวะคาย โดยแต่ละจังหวะสอดคล้องกับการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง 180 องศา สี่จังหวะรวมกันหมุนได้ 720 องศา หรือสองรอบ โดยเฉพาะแล้ว ในระหว่างเพลาข้อเหวี่ยงหมุนรอบแรก ลูกสูบจะเสร็จสิ้นจังหวะดูดและจังหวะอัดตามลำดับ: ในขณะจังหวะดูด ลูกสูบจะเคลื่อนลง และอากาศบริสุทธิ์จะถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบ ในขณะจังหวะอัด ลูกสูบจะเคลื่อนขึ้น และอากาศจะถูกอัดจนถึงสถานะอุณหภูมิสูงและความดันสูง (อุณหภูมิสามารถถึง 750–1000 K และความดัน 3000–5000 kPa) เมื่อเพลาข้อเหวี่ยงหมุนรอบที่สอง ลูกสูบจะเสร็จสิ้นจังหวะระเบิดและจังหวะคาย: ในจังหวะระเบิด ดีเซลที่มีความดันสูงจะถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้แล้วเกิดการลุกไหม้เอง ซึ่งผลักลูกสูบให้เคลื่อนลงเพื่อส่งกำลังออก ในขณะจังหวะคาย ลูกสูบจะเคลื่อนขึ้น และจะขับไอเสียออกจากกระบอกสูบ รูปแบบวงจรนี้รับประกันให้เครื่องยนต์ทำงานอย่างมั่นคง และเครื่องยนต์ดีเซลเนื่องจากมีอัตราส่วนการอัดสูงกว่า (โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 16–22) จึงมีประสิทธิภาพการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงและกำลังส่งออกที่โดดเด่นกว่า

ห้องเครื่องยนต์ประกอบด้วยส่วนประกอบและระบบสำคัญหลายอย่างที่ประกอบกันเป็นหน้าที่หลักของเครื่องยนต์ อย่างแรกคือชุดประกอบบล็อกเครื่องยนต์ ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรองรับของเครื่องยนต์ รวมถึงบล็อกกระบอกสูบ ฝาสูบ ปะเก็นฝาสูบ และอ่างน้ำมันเครื่อง บล็อกกระบอกสูบเชื่อมต่อแต่ละกระบอกสูบเข้ากับห้องข้อเหวี่ยง ฝาสูบปิดผนึกกระบอกสูบเพื่อสร้างห้องเผาไหม้และติดตั้งเสื้อสูบระบายความร้อน ปะเก็นฝาสูบช่วยให้การปิดผนึกแน่นสนิทที่รอยต่อเพื่อป้องกันการรั่วไหลของอากาศและน้ำ และอ่างน้ำมันเครื่องเก็บน้ำมันเครื่องและปิดผนึกห้องข้อเหวี่ยง ถัดมาคือกลไกเพลาข้อเหวี่ยงและก้านสูบ ประกอบด้วยลูกสูบ ก้านสูบ เพลาข้อเหวี่ยง และล้อช่วยแรง ลูกสูบรับแรงดันจากก๊าซเผาไหม้และส่งแรงไปยังเพลาข้อเหวี่ยงผ่านก้านสูบ เปลี่ยนการเคลื่อนที่แบบไป-กลับเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน ล้อช่วยแรงเก็บพลังงานเพื่อรักษาการทำงานของเครื่องยนต์ให้ราบรื่น ระบบวาล์วควบคุมการดูดและปล่อยไอเสีย รวมถึงเพลาลูกเบี้ยว (ซึ่งอาจติดตั้งอยู่ด้านบนหรือด้านล่าง เพลาลูกเบี้ยวคู่เหนือศีรษะสามารถควบคุมวาล์วไอดีและไอเสียแยกกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ) วาล์ว สปริงวาล์ว และชิ้นส่วนระบบตั้งเวลา (สายพานตั้งเวลาต้องเปลี่ยนเป็นประจำ โซ่ตั้งเวลามีความแข็งแรงกว่าและมีโอกาสชำรุดน้อยกว่า) ระบบนี้จะปรับเวลาการเปิดและปิดวาล์วตามสภาวะการทำงานของเครื่องยนต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดูดและปล่อยไอเสียให้เหมาะสมที่สุด นอกจากนี้ ระบบเสริมอีกห้าระบบทำงานร่วมกัน ได้แก่ ระบบจ่ายเชื้อเพลิงส่งเชื้อเพลิงอย่างแม่นยำผ่านหัวฉีดเชื้อเพลิง ระบบระบายความร้อนรักษาอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมของเครื่องยนต์โดยใช้ถังน้ำและปั๊มน้ำ ระบบหล่อลื่นใช้ปั๊มน้ำมันเพื่อส่งน้ำมัน ลดการสึกหรอของชิ้นส่วน ระบบจุดระเบิด (เฉพาะเครื่องยนต์เบนซิน) จุดระเบิดส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงผ่านหัวเทียน และระบบสตาร์ทให้พลังงานเริ่มต้นโดยใช้มอเตอร์สตาร์ทและแบตเตอรี่ ในขณะเดียวกัน ชิ้นส่วนเสริมต่างๆ เช่น กรองอากาศ น้ำยาหล่อเย็น และน้ำยาฉีดกระจก ก็อยู่ในห้องเครื่องยนต์เช่นกัน ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยให้การทำงานของเครื่องยนต์มีประสิทธิภาพและเสถียร ส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างระบบส่งกำลังที่สมบูรณ์ และเทคโนโลยีต่างๆ เช่น ระบบควบคุมจังหวะการเปิด-ปิดวาล์วแบบแปรผัน ช่วยเพิ่มกำลังเครื่องยนต์และประหยัดเชื้อเพลิงได้ดียิ่งขึ้น

ระบบเครื่องยนต์ที่พบบ่อยในปัจจุบันแบ่งออกเป็นหลายประเภทหลักตามหลักการทำงานและประเภทของพลังงาน ซึ่งรวมถึงประเภทพื้นฐาน เช่น เครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องยนต์สันดาปภายนอก และมอเตอร์ไฟฟ้า ในขณะที่ในวงการยานยนต์ ด้วยการประยุกต์ใช้จริงและการพัฒนาเทคโนโลยี ทำให้เกิดรูปแบบระบบขับเคลื่อนที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น เช่น เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบดั้งเดิม (ICE) มอเตอร์ไฟฟ้าแบบเต็มรูปแบบ (BEV) เครื่องยนต์ไฮบริดน้ำมัน-ไฟฟ้า (HEV) และเครื่องยนต์ไฮบริดแบบเสียบปลั๊กชาร์จได้ (PHEV) เป็นต้น เครื่องยนต์สันดาปภายในสร้างพลังงานความร้อนผ่านการเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น น้ำมันเบนซินหรือดีเซล เพื่อแปลงเป็นพลังงานกล และยังคงเป็นรูปแบบพลังงานหลักในวงการยานยนต์ปัจจุบัน มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้า และส่งออกพลังงานกลผ่านการทำงานของสนามแม่เหล็ก ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักของรถยนต์ไฟฟ้าแบบเต็มรูปแบบ ระบบ HEV รวมเครื่องยนต์สันดาปภายในและมอเตอร์ไฟฟ้าเข้าด้วยกัน สามารถทำงานร่วมกันระหว่างน้ำมันและไฟฟ้า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงโดยไม่ต้องชาร์จจากภายนอก ส่วน PHEV นั้นพัฒนาจาก HEV โดยเพิ่มความสามารถในการชาร์จจากภายนอก ทำให้สามารถขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวในระยะทางที่ไกลขึ้น ในตลาดประเทศไทย ระบบเครื่องยนต์เหล่านี้มีการใช้งานอย่างกว้างขวาง เนื่องจากความต้องการด้านสิ่งแวดล้อมและการสนับสนุนจากนโยบายรัฐ ส่วนแบ่งตลาดของระบบไฟฟ้าและไฮบริดกำลังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในงานมหกรรมยานยนต์ประเทศไทยปี 2025 มีหลายแบรนด์จัดแสดงรถยนต์ที่ใช้ระบบขับเคลื่อนหลากหลายรูปแบบ เพื่อตอบสนองความต้องการและความพึงพอใจของผู้บริโภคที่แตกต่างกัน

หัวใจของรถยนต์คือเครื่องยนต์ ซึ่งเหมือนหัวใจสำหรับร่างกายมนุษย์ เป็นแหล่งพลังงานของรถยนต์ สามารถแปลงพลังงานเคมีจากเชื้อเพลิงเป็นพลังงานกล เพื่อขับเคลื่อนรถยนต์ไปข้างหน้า ส่วนประกอบหลักของเครื่องยนต์ ได้แก่ ปิสตันและกระบอกสูบ ปิสตันทำการเคลื่อนที่ข้ามกลับในกระบอกสูบ ผ่านคานเชื่อมโยงแปลงการเคลื่อนที่เส้นตรงเป็นการเคลื่อนที่หมุนของเพลาไขว้ จากนั้นส่งออกพลังงาน ประเภทของเครื่องยนต์มีความหลากหลายมาก ตามแหล่งพลังงาน สามารถแบ่งเป็นเครื่องยนต์เบนซิน เครื่องยนต์ดีเซล มอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้า และเครื่องยนต์ฮีบริด ตามวิธีการรับอากาศ มีรูปแบบการสูบอากาศธรรมชาติ การสูบอากาศด้วยทวินา การสูบอากาศด้วยกลีบพัด เป็นต้น ตามลำดับการจัดเรียงกระบอกสูบ มีแบบเรียงตรง แบบ V แบบ W และแบบวางขนานหน้าตรงกัน เป็นต้น ในนั้น เครื่องยนต์เบนซินมีอัตราการหมุนสูง เสียงดังน้อย และง่ายต่อการเริ่มทำงาน นิยมใช้กับรถยนต์ผู้โดยสาร เครื่องยนต์ดีเซลมีอัตราส่วนบีบอัดมาก ประสิทธิภาพความร้อนสูง และแรงบิดที่แรง เหมาะสำหรับรถประกอบการค้าและรถงานวิศวกรรม มอเตอร์มีขนาดเล็ก ประสิทธิภาพสูง และไม่มีการปล่อยของเสีย เป็นแหล่งพลังงานหลักของรถยนต์พลังงานหมุนเวียน เครื่องยนต์แต่ละประเภทมีข้อได้เปรียบต่างกัน ซึ่งตอบสนองความต้องการในการเดินทางและความต้องการประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ความสามารถของมันส่งผลโดยตรงต่อพลังขับเคลื่อน ความประหยัดเชื้อเพลิง และความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมของรถยนต์

เครื่องยนต์สันดาปภายนอกเป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่เผาไหม้เชื้อเพลิงภายนอกเครื่องยนต์ โดยเปลี่ยนพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกลโดยการให้ความร้อนแก่ของเหลวทำงานที่ไหลเวียน (เช่น น้ำหรือก๊าซ) แตกต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เผาไหม้เชื้อเพลิงภายใน กระบวนการเผาไหม้เกิดขึ้นภายนอก และของเหลวทำงานไม่ได้มีส่วนร่วมในการเผาไหม้โดยตรง ประเภทของเครื่องยนต์สันดาปภายนอกที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ เครื่องยนต์ไอน้ำ กังหันไอน้ำ และเครื่องยนต์สเตอร์ลิง: เครื่องยนต์ไอน้ำให้ความร้อนแก่น้ำในหม้อไอน้ำเพื่อผลิตไอน้ำที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง ซึ่งจะขับเคลื่อนลูกสูบให้ทำงาน ในอดีตเคยมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในปั๊มน้ำ หัวรถจักร และเรือ กังหันไอน้ำใช้พลังงานจลน์ของไอน้ำในการขับเคลื่อนกังหัน ประสิทธิภาพเชิงความร้อนของกังหันไอน้ำสูงกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบอย่างมาก ทำให้เป็นหนึ่งในแหล่งพลังงานหลักในด้านการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก โดยผลิตกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 80% เครื่องยนต์สเตอร์ลิงเป็นเครื่องยนต์ความร้อนแบบลูกสูบแบบวงปิดที่ทำงานครบวงจรโดยการขยายตัวและหดตัวทางความร้อนของก๊าซในระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ เครื่องยนต์สันดาปภายนอกทำงานได้อย่างราบรื่นและปรับตัวได้ดีกับเชื้อเพลิงหลากหลายชนิด มีข้อดี เช่น ความยืดหยุ่นในการเลือกใช้เชื้อเพลิง (สามารถใช้เชื้อเพลิงได้เกือบทุกชนิด) และความเหมาะสมสำหรับการใช้งานต่อเนื่องในระยะยาว อีกทั้งยังมีคุณค่าในการใช้งานในด้านการผลิตทางอุตสาหกรรม การผลิตไฟฟ้า และสถานการณ์พิเศษบางอย่าง (เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กสำหรับครัวเรือน)