อัตราสิ้นเปลืองน้ำมันของรถกระบะ

เครื่องยนต์สี่จังหวะมีการเคลื่อนที่ของลูกสูบและวาล์วตามวัฏจักรจังหวะสี่รอบต่อเนื่องกัน: ในจังหวะดูด วาล์วไอดีเปิดและวาล์วไอเสียปิด ลูกสูบเคลื่อนที่ลงจากจุดศูนย์ตายบน ทำให้ปริมาตรกระบอกสูบเพิ่มขึ้นและสร้างแรงดันลบเพื่อดูดส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิง ในจังหวะอัด วาล์วไอดีและไอเสียปิดทั้งคู่ และลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นจากจุดศูนย์ตายล่าง อัดส่วนผสมและเพิ่มอุณหภูมิและความดันอย่างมากเพื่อเก็บพลังงานสำหรับการเผาไหม้ในรอบต่อไป จังหวะกำลังเป็นแกนหลักของการสร้างกำลัง วาล์วไอดีและไอเสียยังคงปิดอยู่ หัวเทียนจุดประกายส่วนผสมที่ถูกอัด และก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงจะดันลูกสูบลงอย่างรวดเร็วจากจุดศูนย์ตายบน ขับเคลื่อนเพลาข้อเหวี่ยงให้หมุนและส่งพลังงานกลผ่านก้านสูบ ในจังหวะไอเสีย วาล์วไอเสียเปิดและวาล์วไอดีปิด และลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นจากจุดศูนย์ตายล่าง ขับไล่ก๊าซไอเสียที่เผาไหม้แล้วออกจากกระบอกสูบและสร้างพื้นที่สำหรับรอบต่อไป เพลาข้อเหวี่ยงหมุนสองรอบเพื่อครบหนึ่งวัฏจักร นอกจากนี้ หลักการทำงานสี่จังหวะของเครื่องยนต์เบนซินและเครื่องยนต์ดีเซลมีความคล้ายคลึงกัน ความแตกต่างอยู่ที่เครื่องยนต์ดีเซลไม่มีหัวเทียนและจุดระเบิดด้วยการอัดอากาศ ในขณะที่เครื่องยนต์สมัยใหม่มักติดตั้งระบบวาล์วแปรผัน ซึ่งสามารถปรับเวลาการเปิดและปิดวาล์วได้อย่างไดนามิกตามสภาวะการทำงานที่แตกต่างกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตกำลังและประหยัดเชื้อเพลิง

หัวกระบอกเครื่องยนต์มอเตอร์ไซค์เป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักของเครื่องยนต์ ความสำคัญของมันส่วนใหญ่แสดงออกในการมีอิทธิพลโดยตรงต่อประสิทธิภาพพลังงาน ประสิทธิภาพเชื้อเพลิงและความทนทาน หัวกระบอกประกอบด้วยโมดูลต่างๆ เช่น โครงสร้างควบคุมอากาศ ห้องเผาไหม้ ระบบระบายความร้อน ช่องทางไอเสีย และปะเก็นกันรั่ว โดยการควบคุมการแลกเปลี่ยนก๊าซและประสิทธิภาพการเผาไหม้อย่างแม่นยำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการส่งกำลัง ตัวอย่างเช่น การออกแบบวาล์วสองตัวสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการไหลเข้าและระบายไอเสีย ซึ่งสามารถเพิ่มกำลังส่งออกได้มากกว่าวาล์วเดี่ยว ในขณะที่การออกแบบที่สัมพันธ์กันระหว่างจำนวนหัวกระบอกและกระบอกสูบ (เช่น ความแตกต่างระหว่างเครื่องยนต์กระบอกเดียวและเครื่องยนต์สี่กระบอก) ก็มีอิทธิพลโดยตรงต่อความสามารถในการปรับตัวของเครื่องยนต์ นอกจากนี้ ระบบระบายความร้อนของหัวกระบอกสามารถจัดการความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อป้องกันการลดลงของประสิทธิภาพที่เกิดจากการร้อนเกินไป ในขณะที่ระบบหล่อลื่นช่วยลดการเสียดสีของชิ้นส่วนเพื่อยืดอายุการใช้งาน หากหัวกระบอกเกิดความผิดปกติ (เช่น การรั่วของปะเก็นหรือปรากฏการณ์ลูกสูบชนหัวกระบอก) อาจนำไปสู่การสูญเสียกำลัง การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น หรือแม้แต่ความเสียหายของเครื่องยนต์ ดังนั้น การตรวจสอบความแน่นหนาของหัวกระบอก ช่องว่างวาล์ว และสภาพน้ำหล่อเย็นจึงเป็นสิ่งสำคัญในการบำรุงรักษา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องยนต์รอบสูงหรือเครื่องยนต์หลายกระบอก เทคโนโลยีหัวกระบอกยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น การใช้วัสดุน้ำหนักเบาและการออกแบบแบบบูรณาการกำลังเป็นแนวโน้ม เพื่อยกระดับประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือให้ดียิ่งขึ้น

วัสดุหลักในการผลิตเครื่องยนต์ ประกอบด้วย 2 ประเภทหลักคือโลหะและไม่ใช่โลหะ ในกลุ่มวัสดุโลหะ เหล็กหล่อและอลูมิเนียมคือวัสดุหลัก เหล็กหล่อมักใช้ในชิ้นส่วนต่างๆ เช่น บล็อกกระบอกสูบ ฝาสูบ กระบอกสูบ เป็นต้น ซึ่งมีคุณสมบัติความแข็งแรงสูง ความต้านทานการสึกหรอ และความสามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือน สามารถทนต่ออุณหภูมิและความดันสูง แต่มีน้ำหนักมาก อลูมิเนียมนั้นใช้กันอย่างกว้างขวางในลูกสูบ ฝาสูบ บล็อกกระบอกสูบ เป็นต้น ข้อดีคือน้ำหนักเบาและประสิทธิภาพการระบายความร้อนดี ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการประหยัดเชื้อเพลิง แต่ความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนด้อยกว่าเหล็กหล่อเล็กน้อย นอกจากนี้ เพลาข้อเหวี่ยงมักใช้เหล็กกลาคาร์บอนปานกลางหรือเหล็กกล้าผสมทำด้วยการตีขึ้นรูป ก้านสูบทำจากเหล็กกล้าผสมคาร์บอนปานกลางผ่านกระบวนการยิงลูกเหล็กเพื่อเพิ่มความทนทานต่อความล้า แหวนลูกสูบมักใช้เหล็กหล่อคุณภาพสูงหรือเหล็กหล่อผสมและมีการชุบโครเมียมหรือพ่นโมลิบดีนัมบนผิว วาล์วและเพลาลูกเบี้ยวใช้เหล็กกล้าผสมหรือเหล็กกล้าคาร์บอน ในด้านวัสดุไม่ใช่โลหะ พลาสติกใช้ในชิ้นส่วนต่างๆ เช่น ท่อน้ำมัน ท่อน้ำ เป็นต้น เพื่อลดน้ำหนักและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน วัสดุเซรามิกสามารถใช้ในแหวนลูกสูบ ที่นั่งวาล์ว เป็นต้น เพื่อลดการสึกหรอและเพิ่มความสามารถในการอัดแน่น การเลือกวัสดุสำหรับชิ้นส่วนต่างๆ ขึ้นอยู่กับความต้องการทางหน้าที่ เช่น ชิ้นส่วนที่รับแรงกลสูง จะเน้นวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง ชิ้นส่วนที่ต้องการระบายความร้อนดี จะเลือกวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูง ด้วยการเลือกใช้วัสดุอย่างเหมาะสม เครื่องยนต์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมั่นคง

ชิ้นส่วนหลักของเครื่องยนต์อากาศยาน ได้แก่ ทางเข้าอากาศ พัดลม เครื่องอัดอากาศ ห้องเผาไหม้ กังหัน และท่อไอเสีย ฯลฯ ทางเข้าอากาศมีหน้าที่นำอากาศปริมาณเพียงพอเข้าสู่ระบบด้วยการสูญเสียการไหลต่ำสุด พัดลมทำหน้าที่อัดอากาศเบื้องต้นและแบ่งกระแสอากาศไปยังทางไหลภายนอกและภายใน (กระแสอากาศทางไหลภายนอกจะถูกระบายออกโดยตรงเพื่อสร้างแรงขับ) เครื่องอัดอากาศทำการอัดอากาศเพิ่มเติมผ่านใบพัดเคลื่อนที่/ใบพัดนิ่งหลายชั้น เพื่อเพิ่มความดันและอุณหภูมิของอากาศให้เหมาะสมสำหรับการเผาไหม้ ห้องเผาไหม้ผสมอากาศความดันสูงกับเชื้อเพลิงแล้วเผาไหม้ เพื่อเปลี่ยนเป็นก๊าซร้อนความดันสูง กังหันใช้พลังงานจากการขยายตัวของก๊าซเพื่อขับเคลื่อนเครื่องอัดอากาศและพัดลม ท่อไอเสียเร่งการระบายก๊าซเพื่อสร้างแรงขับสุดท้าย นอกจากนี้ยังมีชิ้นส่วนโครงสร้างอื่นๆ เช่น จานกังหันและจานเครื่องอัดอากาศที่รองรับใบพัด (บางส่วนใช้การออกแบบใบพัดและจานเป็นชิ้นเดียวกันเพื่อลดน้ำหนักและเพิ่มความน่าเชื่อถือ) และโครงสร้างเปลือกที่รับแรง (เช่น เปลือกพัดลม เปลือกห้องเผาไหม้) ฯลฯ ใบพัดเป็นชิ้นส่วนสำคัญ ใบพัดพัดลม/เครื่องอัดอากาศในส่วนเย็นมักใช้วัสดุไทเทเนียม (น้ำหนักเบา ทนต่อการกัดกร่อน) ส่วนใบพัดกังหันในส่วนร้อนต้องใช้วัสดุผสมทนความร้อนสูง รูปร่างที่ซับซ้อนและกระบวนการผลิตที่ละเอียดแม่นยำของใบพัดส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเครื่องยนต์

วัสดุที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตรยันต์ครอบคลุมสองหมวดหลักคือวัสดุโลหะและวัสดุไม่ใช่โลหะ ในด้านวัสดุโลหะ โครงอลูมิเนียมได้รับการใช้อย่างกว้างขวางในส่วนประกอบต่างๆ เช่น โครงรถ แท่นเหยียบขึ้นรถ กรอบสัมภาระบนหลังคา และชิ้นส่วนระบบช่วงล่าง เนื่องจากมีข้อได้เปรียบด้านน้ำหนักเบา โดยเฉพาะในรถยนต์ไฟฟ้าที่มีความต้องการเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน นอกจากนี้ยังมีเหล็กกล้าแรงสูง โลหะผสมแมกนีเซียม โลหะผสมไทเทเนียม เป็นต้น ที่ใช้ในส่วนประกอบเครื่องยนต์และชิ้นส่วนช่วงล่างที่สำคัญ วัสดุไม่ใช่โลหะ ได้แก่ พลาสติก (ใช้ในการตกแต่งภายใน พวงมาลัย สวิตช์ ฝาครอบไฟหน้า และกันชน) แก้ว (กระจกหน้าต่างและชิ้นส่วนทางแสง) เซรามิกอุตสาหกรรม (ฉนวนหัวเทียน และวาล์วทนความร้อนสูง) ยาง (ยางรถยนต์ ซีล และท่อ) และหนัง (หุ้มเบาะนั่ง) ปัจจุบันอุตสาหกรรมยานยนต์มุ่งสู่การลดน้ำหนักและไฟฟ้า การประยุกต์ใช้วัสดุเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการด้านสมรรถนะรถและสิ่งแวดล้อม การแปรรูปวัสดุและงานวิจัยพัฒนาทางเทคโนโลยีก็เป็นแนวทางหลักของการพัฒนาอุตสาหกรรม