ในปัจจุบันมีระบบเครื่องยนต์กี่ประเภท?

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

วัสดุทั่วไปสำหรับฝาสูบของเครื่องยนต์ ได้แก่ เหล็กหล่อเทา เหล็กหล่อผสม และอลูมิเนียมผสม เหล็กหล่อเทามีคุณสมบัติความทนทานต่อการสึกหรอและการดูดซับการสั่นสะเทือนที่ดีเยี่ยม เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงทำให้มีความสามารถในการไหลที่ดีและอัตราการหดตัวต่ำ สามารถหล่อชิ้นส่วนที่มีโครงสร้างซับซ้อนได้อย่างแม่นยำและทำงานร่วมกับชิ้นส่วนอื่นได้ดี เหล็กหล่อผสมได้รับการปรับปรุงคุณสมบัติโดยการเพิ่มธาตุผสม เพื่อเพิ่มความแข็งแรง ความแข็งและความทนทานต่อการกัดกร่อน เหมาะสำหรับเครื่องยนต์ที่ต้องการกำลังสูงหรือทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง อลูมิเนียมผสมถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากมีน้ำหนักเบา โดยมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กหล่อ 40%-60% ในโครงสร้างที่เหมือนกัน และยังมีค่าการนำความร้อนที่ดีช่วยในการระบายความร้อนและเพิ่มอัตราส่วนการอัด ทำให้ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น เช่น รุ่น Accord 2025 260TURBO Flagship Edition และ Defender 2025 130 3.0T P400 SE X-DYNAMIC ที่ใช้ฝาสูบอลูมิเนียมผสม นอกจากนี้ ในกรณีพิเศษ เช่น ฝาสูบของคอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรมจะใช้สแตนเลสเกรด 3Cr13 หรือ 316L ส่วนคอมเพรสเซอร์อากาศจะใช้วัสดุ 40Cr ที่ผ่านการปรับสภาพ การเลือกวัสดุต้องพิจารณาจากประเภทของเครื่องยนต์ น้ำหนัก และความต้องการในการระบายความร้อน โดยทั่วไปเครื่องยนต์เบนซินมักใช้อลูมิเนียมผสม ในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซลมักใช้เหล็กหล่อ แนวโน้มการลดน้ำหนักทำให้มีการใช้อลูมิเนียมผสมมากขึ้นเรื่อยๆ

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)

ประเภทของเครื่องยนต์สามารถแบ่งออกได้จากหลายมิติ ประเภทการแบ่งทั่วไปและประเภทเฉพาะมีดังนี้: ตามประเภทเชื้อเพลิง ได้แก่ เครื่องยนต์เบนซิน เครื่องยนต์ดีเซล เครื่องยนต์ไฮบริด เครื่องยนต์ไฟฟ้าแท้ เครื่องยนต์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ฯลฯ； ตามลำดับการจัดเรียงกระบอกสูบ ได้แก่ เครื่องยนต์แนวตรง (ประเภท L) เครื่องยนต์ประเภท V เครื่องยนต์วางตัวตรงข้ามแนวนอน (ประเภท H) เครื่องยนต์ประเภท W； ตามวิธีการทำงานของระบบไอดี ได้แก่ เครื่องยนต์สูบอากาศธรรมชาติ เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จเจอร์ เครื่องยนต์ชาร์จเจอร์แบบกลไก เครื่องยนต์ชาร์จเจอร์คู่； ตามวิธีการระบายความร้อน ได้แก่ เครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยน้ำ และเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยลม； ตามจำนวนจังหวะ ได้แก่ เครื่องยนต์ 4 จังหวะ และเครื่องยนต์ 2 จังหวะ； ตามวิธีการเคลื่อนที่ของลูกสูบ ได้แก่ เครื่องยนต์ลูกสูบเคลื่อนที่กลับไปมา และเครื่องยนต์แบบโรตารี (เช่น เครื่องยนต์โรเตอร์)。 โดยเฉพาะ เครื่องยนต์เบนซินอาศัยหัวเทียนเพื่อจุดระเบิดส่วนผสม ใช้งานอย่างแพร่หลายในรถยนต์นั่ง； เครื่องยนต์ดีเซลทำงานโดยวิธีการอัดระเบิด มีแรงบิดสูงและประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง มักใช้ในรถยนต์เชิงพาณิชย์； เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จเจอร์ใช้ก๊าซไอเสียขับเคลื่อนเทอร์โบเพื่อเพิ่มปริมาณอากาศไอดี สามารถเพิ่มกำลังได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง； เครื่องยนต์แนวตรงมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับรถยนต์ครอบครัว； เครื่องยนต์ประเภท V ทำงานอย่างราบรื่น เหมาะสำหรับรถยนต์ที่มีจำนวนกระบอกสูบมาก； เครื่องยนต์วางตัวตรงข้ามแนวนอนมีจุดศูนย์ถ่วงต่ำ ซึ่งช่วยเพิ่มสมรรถนะการควบคุมรถ； เครื่องยนต์ไฟฟ้าแท้ไม่มีการปล่อยมลพิษและเสียงรบกวนต่ำ เป็นทิศทางการพัฒนาที่สำคัญในอุตสาหกรรมยานยนต์； เครื่องยนต์ไฮบริดผสมผสานจุดแข็งของเครื่องยนต์เชื้อเพลิงและมอเตอร์ไฟฟ้า ให้ทั้งสมรรถนะกำลังและประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง。 เครื่องยนต์แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะตัว ที่ตอบสนองความต้องการใช้งานของยานพาหนะที่แตกต่างกัน