เครื่องยนต์
- ดูด (เชื้อเพลิงเข้า)
- อัด
- ระเบิด (เชื้อเพลิงถูกเผาไหม้)
- คาย (ไอเสียออก)
เครื่องยนต์ หรือ มอเตอร์ (อังกฤษ: engine หรือ motor) คือเครื่องจักรที่ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานหนึ่งรูปแบบหรือมากกว่าให้เป็นพลังงานกล[1][2]
แหล่งพลังงานที่มีอยู่ประกอบด้วยพลังงานศักย์ (เช่น พลังงานจากสนามโน้มถ่วงของโลกที่ใช้ในการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ) พลังงานความร้อน (เช่น พลังงานความร้อนใต้พิภพ) พลังงานเคมี ศักย์ไฟฟ้า และพลังงานนิวเคลียร์ (จากการแบ่งแยกนิวเคลียสหรือการหลอมนิวเคลียส) กระบวนการเหล่านี้จำนวนมากสร้างความร้อนในรูปแบบพลังงานกลาง ดังนั้น เครื่องยนต์ความร้อนจึงมีความสำคัญเป็นพิเศษ กระบวนการทางธรรมชาติบางอย่าง เช่น วงจรการพาความร้อนในบรรยากาศจะแปลงความร้อนจากสิ่งแวดล้อมให้เป็นการเคลื่อนที่ (เช่น ในรูปของกระแสอากาศที่ลอยขึ้น) พลังงานกลมีความสำคัญเป็นพิเศษในการขนส่ง แต่ยังมีบทบาทในกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง เช่น การตัด การลับ การบด และการผสม
เครื่องยนต์ความร้อนเชิงกลแปลงความร้อนให้เป็นงานผ่านกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ต่าง ๆ เครื่องยนต์สันดาปภายในอาจเป็นตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุดของเครื่องยนต์ความร้อนเชิงกลซึ่งความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงทำให้เกิดการเพิ่มความดันอย่างรวดเร็วของแก๊สผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ในห้องเผาไหม้ ทำให้แก๊สเหล่านั้นขยายตัวและขับลูกสูบ ซึ่งจะไปหมุนเพลาข้อเหวี่ยง ต่างจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องยนต์ปฏิกิริยา (เช่น เครื่องยนต์ไอพ่น) จะสร้างแรงผลักดันโดยการขับมวลปฏิกิริยาออกไปตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน
นอกเหนือจากเครื่องยนต์ความร้อนแล้ว มอเตอร์ไฟฟ้าจะแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกล มอเตอร์นิวแมติกใช้ลมอัด และมอเตอร์กลไกนาฬิกาในของเล่นไขลานใช้พลังงานยืดหยุ่น ในระบบชีวภาพ มอเตอร์โมเลกุล เช่น ไมโอซินในกล้ามเนื้อ ใช้พลังงานเคมีเพื่อสร้างแรงและนำไปสู่การเคลื่อนไหวในที่สุด (เป็นเครื่องยนต์เคมี แต่ไม่ใช่เครื่องยนต์ความร้อน)
เครื่องยนต์ความร้อนเคมีที่ใช้อากาศ (แก๊สในบรรยากาศโดยรอบ) เป็นส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาเชื้อเพลิง เรียกว่า เครื่องยนต์ใช้อากาศหายใจ เครื่องยนต์ความร้อนเคมีที่ออกแบบมาให้ทำงานนอกชั้นบรรยากาศของโลก (เช่น จรวด เรือดำน้ำลึก) จำเป็นต้องมีส่วนประกอบเชื้อเพลิงเพิ่มเติมที่เรียกว่าตัวออกซิไดส์ (แม้จะมีตัวออกซิไดส์ขั้นสูงที่เหมาะสำหรับใช้ในจรวด เช่น ฟลูออรีน ตัวออกซิไดส์ที่ทรงพลังกว่าออกซิเจน) หรือการประยุกต์นั้นจำเป็นต้องได้รับความร้อนด้วยวิธีการที่ไม่ใช่ทางเคมี เช่น โดยใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์
ไอเสีย/ผลพลอยได้
[แก้]เครื่องยนต์ความร้อนที่ใช้เชื้อเพลิงเคมีทั้งหมดจะปล่อยไอเสียออกมา เครื่องยนต์ที่สะอาดที่สุดจะปล่อยเพียงแค่น้ำเท่านั้น การปล่อยไอเสียเป็นศูนย์อย่างเคร่งครัดโดยทั่วไปหมายถึงการปล่อยไอเสียเป็นศูนย์นอกเหนือจากน้ำและไอน้ำ เครื่องยนต์ความร้อนที่เผาไหม้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ (เชื้อเพลิง) และออกซิเจนบริสุทธิ์ (ตัวออกซิไดส์) เท่านั้นที่จะบรรลุการปล่อยไอเสียเป็นศูนย์ตามนิยามที่เคร่งครัดนี้ (ในทางปฏิบัติ คือเครื่องยนต์จรวดชนิดหนึ่ง) หากไฮโดรเจนถูกเผาไหม้ร่วมกับอากาศ (เครื่องยนต์ใช้อากาศหายใจทั้งหมด) จะเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงขึ้นระหว่างออกซิเจนในบรรยากาศและไนโตรเจนในบรรยากาศ ส่งผลให้มีการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ในปริมาณเล็กน้อย หากไฮโดรคาร์บอน (เช่น แอลกอฮอล์หรือน้ำมันเบนซิน) ถูกเผาไหม้เป็นเชื้อเพลิง จะมีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ซึ่งเป็นแก๊สเรือนกระจกออกมา ไฮโดรเจนและออกซิเจนจากอากาศสามารถทำปฏิกิริยาให้กลายเป็นน้ำได้โดยใช้เซลล์เชื้อเพลิงโดยไม่มีการสร้าง NOx เป็นผลพลอยได้ แต่เซลล์เชื้อเพลิงนี้เป็นเครื่องยนต์ไฟฟ้าเคมีไม่ใช่เครื่องยนต์ความร้อน
นิรุกติศาสตร์
[แก้]engine มาจากภาษาฝรั่งเศสเก่า engin ซึ่งมาจากภาษาละติน ingenium รากศัพท์ของ ingenious อาวุธสงครามก่อนสมัยอุตสาหกรรม เช่น แคทะพัลต์ เทรบูเชต และแบตเตอริงแรมถูกเรียกว่า siege engine (เครื่องจักรล้อมเมือง) และความรู้ในการสร้างมักถูกเก็บไว้เป็นความลับทางทหาร คำว่า gin ดังเช่นใน cotton gin เป็นคำย่อของ engine อุปกรณ์ทางกลส่วนใหญ่ที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงปฏิวัติอุตสาหกรรมถูกเรียกว่า engine โดยมี steam engine (เครื่องจักรไอน้ำ) เป็นตัวอย่างที่โดดเด่น อย่างไรก็ดี เครื่องจักรไอน้ำดั้งเดิม เช่น ของทอมัส เซเวอรี ไม่ได้เป็นเครื่องยนต์กลไก แต่เป็นเครื่องสูบน้ำ ในลักษณะเดียวกัน fire engine (รถดับเพลิง) ในรูปแบบดั้งเดิมเป็นเพียงเครื่องสูบน้ำ โดยมีเครื่องยนต์ถูกขนส่งไปยังจุดเกิดเพลิงไหม้โดยม้า[3]
ในการใช้งานสมัยใหม่ คำว่า engine โดยทั่วไปจะอธิบายถึงอุปกรณ์ เช่น เครื่องจักรไอน้ำและเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งเผาไหม้หรือกินเชื้อเพลิงเพื่อทำงานทางกลโดยการออกแรงบิดหรือแรงเชิงเส้น (มักอยู่ในรูปแรงผลักดัน) อุปกรณ์ที่แปลงพลังงานความร้อนเป็นการเคลื่อนที่มักเรียกอย่างง่ายว่า engine[4] ตัวอย่างของ engine ที่ออกแรงบิด ได้แก่ เครื่องยนต์เบนซินและดีเซลที่คุ้นเคยในยานยนต์ รวมถึงเทอร์โบชาฟต์ ตัวอย่างของ engine ที่ผลิตแรงผลักดัน ได้แก่ เทอร์โบแฟนและจรวด
เมื่อมีการประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายใน คำว่า motor ถูกนำมาใช้ในตอนแรกเพื่อแยกความแตกต่างจากเครื่องจักรไอน้ำ ซึ่งเป็นที่นิยมใช้อย่างกว้างขวางในขณะนั้นในการขับเคลื่อนรถจักรและยานพาหนะอื่น ๆ เช่น รถบดไอน้ำ คำว่า motor มาจากคำกริยาภาษาละติน moto หมายถึง 'ทำให้เคลื่อนที่' หรือ 'รักษาการเคลื่อนที่' ดังนั้น motor จึงเป็นอุปกรณ์ที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่
คำว่า motor และ engine สามารถใช้แทนกันได้ในภาษาอังกฤษมาตรฐาน[5] ในภาษาเฉพาะทางด้านวิศวกรรมบางสาขา คำทั้งสองมีความหมายต่างกัน โดยที่ engine คืออุปกรณ์ที่เผาไหม้หรือกินเชื้อเพลิง ทำให้องค์ประกอบทางเคมีของเชื้อเพลิงเปลี่ยนไป และ motor คืออุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ลม หรือความดันไฮดรอลิก ซึ่งไม่ได้เปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของแหล่งพลังงาน[6][7] อย่างไรก็ดี สาขาวิทยาศาสตร์จรวดใช้คำว่า rocket motor (มอเตอร์จรวด) แม้มันจะกินเชื้อเพลิงก็ตาม
เครื่องยนต์ความร้อนอาจทำหน้าที่เป็น prime mover (แรงผลักดันสำคัญ) ส่วนประกอบที่เปลี่ยนการไหลหรือการเปลี่ยนแปลงของความดันของของไหลให้เป็นพลังงานกล[8] ยานยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายในอาจใช้มอเตอร์และปั๊มต่าง ๆ แต่ท้ายที่สุดอุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดก็ได้รับกำลังมาจาก engine อีกวิธีหนึ่งในการมองคือ motor ได้รับกำลังจากแหล่งภายนอก แล้วแปลงให้เป็นพลังงานกล ในขณะที่ engine สร้างกำลังจากความดัน (ซึ่งได้มาโดยตรงจากแรงระเบิดของการเผาไหม้หรือปฏิกิริยาเคมีอื่น ๆ หรือได้มาโดยอ้อมจากการกระทำของแรงดังกล่าวต่อสารอื่น ๆ เช่น อากาศ น้ำ หรือไอน้ำ)[9][ต้องการแหล่งอ้างอิงดีกว่านี้]
ประวัติศาสตร์
[แก้]สมัยโบราณ
[แก้]เครื่องกลอย่างง่าย เช่น กระบองและไม้พาย (ตัวอย่างของคานงัด) มีมาตั้งแตยุคก่อนประวัติศาสตร์ เครื่องยนต์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นซึ่งใช้ พลังงานมนุษย์ พลังงานสัตว์ พลังงานน้ำ พลังงานลม และแม้กระทั่งพลังงานไอน้ำย้อนกลับไปถึงสมัยโบราณ พลังงานมนุษย์ถูกรวมศูนย์โดยการใช้เครื่องยนต์อย่างง่าย เช่น กว้าน เครื่องกว้านหรือเครื่องโม่ และด้วยการใช้เชือก รอก และรอกพร้อมสายดึง พลังงานนี้มักถูกถ่ายทอดโดยการเพิ่มแรงและลดความเร็ว สิ่งเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในปั้นจั่นและบนเรือกำปั่นในกรีซโบราณ ตลอดจนในเหมือง เครื่องสูบน้ำและเครื่องยนต์ล้อมในโรมโบราณ นักเขียนในสมัยนั้น รวมถึงวิตรูวิอุส ฟรอนตินัสและพลินีผู้อาวุโส ถือว่าเครื่องยนต์เหล่านี้เป็นเรื่องปกติ ดังนั้นการประดิษฐ์ของพวกมันจึงอาจเก่าแก่กว่านั้น ภายในคริสต์ศตวรรษที่ 1 วัวและม้าถูกนำมาใช้ในโรงโม่ เพื่อขับเครื่องจักรที่คล้ายกับที่ใช้พลังงานมนุษย์ในสมัยก่อนหน้า
ตามบันทึกของสตราโบ โรงโม่ที่ใช้พลังน้ำถูกสร้างขึ้นในคาเบียเรียแห่งอาณาจักรมิทริเดทีสในช่วงศตวรรษที่ 1 ก่อนคริสตศักราช การใช้กังหันน้ำในโรงโม่แพร่หลายไปทั่วจักรวรรดิโรมันในช่วงสองสามศตวรรษถัดมา บางส่วนมีความซับซ้อนมาก โดยมีท่อส่งน้ำ เขื่อน และประตูน้ำเพื่อรักษาและส่งน้ำ พร้อมด้วยระบบเฟือง หรือล้อฟันทำจากไม้และโลหะเพื่อควบคุมความเร็วในการหมุน อุปกรณ์ขนาดเล็กที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น กลไกแอนติคิทีราใช้ขบวนเฟืองและหน้าปัดที่ซับซ้อนเพื่อทำหน้าที่เป็นปฏิทินหรือทำนายเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ ในบทกวีของออโซนิอุสในคริสต์ศตวรรษที่ 4 เขากล่าวถึงเลื่อยตัดหินที่ใช้พลังงานน้ำ เฮโรแห่งอะเล็กซานเดรียได้รับการยกย่องจากการประดิษฐ์เครื่องจักรที่ใช้พลังงานลมและไอน้ำหลายอย่างในคริสต์ศตวรรษที่ 1 รวมถึง อีโอลิไพล์และเครื่องจำหน่ายสินค้าอัตโนมัติ บ่อยครั้งเครื่องจักรเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการบูชา เช่น แท่นบูชาที่มีการเคลื่อนไหวได้และประตูวัดอัตโนมัติ
สมัยกลาง
[แก้]วิศวกรชาวมุสลิมในสมัยกลางใช้เฟืองในโรงโม่และเครื่องสูบน้ำ และใช้เขื่อนเป็นแหล่งพลังงานน้ำเพื่อเพิ่มกำลังให้กังหันน้ำและเครื่องสูบน้ำ[10] ในโลกอิสลามสมัยกลาง ความก้าวหน้าดังกล่าวทำให้สามารถนำเครื่องจักรมาใช้กับงานอุตสาหกรรมหลายอย่างที่ก่อนหน้านี้ทำด้วยแรงงานคนได้
ใน ค.ศ. 1206 อัล-จาซารีใช้ระบบข้อเหวี่ยง-ก้านสำหรับเครื่องสูบน้ำสองเครื่องของเขา อุปกรณ์ กังหันไอน้ำอย่างหยาบ ๆ ถูกอธิบายโดยตาชี อัล-ดิน[11] ใน ค.ศ. 1551 และโดยจิโอวานนี บรันกา[12] ใน ค.ศ. 1629[13]
ในศตวรรษที่ 13 มีการประดิษฐ์มอเตอร์จรวดเชื้อเพลิงแข็งในประเทศจีน เครื่องยนต์สันดาปภายในรูปแบบอย่างง่ายที่สุดนี้ขับด้วยดินปืน ไม่สามารถให้กำลังได้ต่อเนื่อง แต่มีประโยชน์สำหรับการขับเคลื่อนอาวุธด้วยความเร็วสูงเข้าใส่ศัตรูในการรบและสำหรับดอกไม้ไฟ หลังการประดิษฐ์ นวัตกรรมนี้ก็แพร่กระจายไปทั่วยุโรป
การปฏิวัติอุตสาหกรรม
[แก้]
เครื่องจักรไอน้ำวัตต์เป็นเครื่องจักรไอน้ำชนิดแรกที่ใช้ไอน้ำที่ความดันสูงกว่าบรรยากาศเล็กน้อยในการขับลูกสูบโดยได้รับความช่วยเหลือจากสุญญากาศบางส่วน เจมส์ วัตต์ปรับปรุงการออกแบบเครื่องจักรไอน้ำนิวโคเมน ค.ศ. 1712 โดยเครื่องจักรไอน้ำวัตต์ซึ่งพัฒนาอย่างไม่ต่อเนื่องตั้งแต่ ค.ศ. 1763 ถึง 1775 นับเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาเครื่องจักรไอน้ำ การออกแบบของวัตต์ให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นอย่างมากและกลายเป็นคำพ้องความหมายกับเครื่องจักรไอน้ำ โดยส่วนสำคัญมาจากคู่ค้าทางธุรกิจของเขา แมตทิว โบลตัน เครื่องจักรนี้ช่วยให้การพัฒนาโรงงานกึ่งอัตโนมัติที่มีประสิทธิภาพเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในขนาดที่ไม่เคยมีใครจินตนาการถึงมาก่อนในสถานที่ที่ไม่มีพลังน้ำ การพัฒนาในภายหลังนำไปสู่รถจักรไอน้ำและการขยายตัวครั้งใหญ่ของการขนส่งทางราง
สำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบสันดาปภายในนั้น มีการทดสอบในฝรั่งเศสใน ค.ศ. 1807 โดยเดอรีวาซและแยกกันโดยพี่น้องเนียปส์ ได้รับการพัฒนาทางทฤษฎีโดยการ์โนต์ใน ค.ศ. 1824[ต้องการอ้างอิง] ใน ค.ศ. 1853-57 ยูจินิโอ บาร์ซันติและเฟลิเช มัตเตอุชชีประดิษฐ์และจดสิทธิบัตรเครื่องยนต์ที่ใช้หลักการลูกสูบอิสระซึ่งอาจเป็นเครื่องยนต์ 4 จังหวะตัวแรก[14]
การประดิษฐ์เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ประสบความสำเร็จเชิงพาณิชย์ในเวลาต่อมานั้นเกิดขึ้นใน ค.ศ. 1860 โดยเอเตียน เลอนัวร์[15]
ใน ค.ศ. 1877 วัฏจักรออตโตสามารถให้อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักสูงกว่าเครื่องจักรไอน้ำมากและทำงานได้ดีกว่ามากสำหรับการใช้งานด้านการขนส่งหลายอย่าง เช่น รถยนต์และเครื่องบิน
ยานยนต์
[แก้]ยานยนต์ที่ประสบความสำเร็จเชิงพาณิชย์คันแรก ซึ่งสร้างโดยคาร์ล เบ็นทซ์ เพิ่มความสนใจในเครื่องยนต์ที่มีน้ำหนักเบาและทรงพลัง เครื่องยนต์สันดาปภายในเบนซินน้ำหนักเบา ทำงานด้วยวัฏจักรออตโตสี่จังหวะ ประสบความสำเร็จมากที่สุดสำหรับยานยนต์เล็ก ขณะที่เครื่องยนต์ดีเซล ที่มีประสิทธิภาพอุณหภาพสูงกว่าถูกใช้สำหรับรถบรรทุกและรถโดยสาร อย่างไรก็ดี ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบชาร์จได้กลายเป็นที่นิยมมากขึ้นในยานยนต์ โดยเฉพาะนอกสหรัฐ แม้แต่รถยนต์ขนาดเล็กมากก็ตาม
ลูกสูบนอนตรงข้าม
[แก้]ใน ค.ศ. 1896 คาร์ล เบ็นทซ์ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการออกแบบเครื่องยนต์ตัวแรกของเขาที่มีลูกสูบนอนตรงข้าม การออกแบบของเขาสร้างเครื่องยนต์ที่ลูกสูบที่สมนัยกันเคลื่อนที่ในกระบอกสูบแนวนอนและถึงศูนย์ตายบนพร้อมกัน จึงสร้างสมดุลให้กันและกันโดยอัตโนมัติในส่วนของโมเมนตัมเฉพาะของแต่ละลูกสูบ เครื่องยนต์ที่ออกแบบลักษณะนี้มักถูกเรียกว่า "แฟลต" (flat) หรือ "บ็อกเซอร์" (boxer) ด้วยรูปทรงและลักษณะแบนราบ ใช้ในฟ็อลคส์วาเกิน บีเทิล, ซีตรอง 2CV, รถยนต์พอร์เชอและซูบารุบางรุ่น, จักรยานยนต์บีเอ็มดับเบิลยูและฮอนด้าหลายรุ่น เครื่องยนต์สี่และหกสูบตรงข้ามยังคงถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานในเครื่องบินเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัด
ความก้าวหน้า
[แก้]การใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในในยานยนต์อย่างต่อเนื่องส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการปรับปรุง ระบบควบคุมเครื่องยนต์ เช่น คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดที่จัดการเครื่องยนต์ และการฉีดเชื้อเพลิงที่ควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ การเหนี่ยวนำอากาศแบบบังคับด้วยเทอร์โบชาร์จเจอร์และซูเปอร์ชาร์จเจอร์ได้เพิ่มกำลังขับของเครื่องยนต์ที่มีปริมาตรกระบอกสูบเล็กลงซึ่งมีน้ำหนักเบาและประหยัดเชื้อเพลิงมากขึ้นเมื่อใช้กำลังขับปกติ มีการเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันกับเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็ก ทำให้มีลักษณะประสิทธิภาพเกือบเท่ากับเครื่องยนต์เบนซิน สิ่งนี้เห็นได้ชัดเจนโดยเฉพาะกับความนิยมของรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็กในยุโรป เครื่องยนต์ดีเซลปล่อยไฮโดรคาร์บอนและ CO2 ต่ำกว่า แต่สร้างมลพิษจากฝุ่นละอองและ NOx มากกว่าเครื่องยนต์เบนซิน[16] เครื่องยนต์ดีเซลยังประหยัดเชื้อเพลิงได้มากกว่าเครื่องยนต์เบนซินที่เทียบเคียงกันถึง 40%[16]
กำลังที่เพิ่มขึ้น
[แก้]ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 เกิดแนวโน้มการ เพิ่มกำลังเครื่องยนต์ โดยเฉพาะในรุ่นของสหรัฐ[โปรดขยายความ] การเปลี่ยนแปลงการออกแบบรวมเอาวิธีการที่ทราบทั้งหมดในการเพิ่มความจุเครื่องยนต์ รวมถึงการเพิ่มความดันในกระบอกสูบ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ เพิ่มขนาดเครื่องยนต์ และเพิ่มอัตราสร้างงานของเครื่องยนต์ แรงและความดันที่สูงขึ้นที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้เกิดปัญหาการสั่นสะเทือนและขนาดของเครื่องยนต์ นำไปสู่เครื่องยนต์ที่แข็งแรงและกะทัดรัดยิ่งขึ้น โดยมีการจัดวางกระบอกสูบแบบ รูปตัว V และแบบตรงข้ามเข้ามาแทนที่การจัดเรียงแบบยาวตรง
ประสิทธิภาพการเผาไหม้
[แก้]ประสิทธิภาพการเผาไหม้ที่เหมาะสมที่สุดในรถยนต์นั่งจะบรรลุผลเมื่ออุณหภูมิน้ำหล่อเย็นอยู่ที่ประมาณ 110 องศาเซลเซียส (230 องศาฟาเรนไฮต์)[17]
โครงแบบเครื่องยนต์
[แก้]การพัฒนาเครื่องยนต์ยานยนต์ในช่วงแรกสร้างเครื่องยนต์ที่มีหลากหลายรูปแบบมากกว่าที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน เครื่องยนต์มีตั้งแต่การออกแบบ 1 ถึง 16 สูบ โดยมีความแตกต่างที่สอดคล้องกันในขนาดโดยรวม น้ำหนัก ความจุเครื่องยนต์ และขนาดกระบอกสูบ เครื่องยนต์สี่สูบและกำลังตั้งแต่ 19 ถึง 120 แรงม้า (14 ถึง 90 กิโลวัตต์) ได้รับการใช้ตามมาในรุ่นส่วนใหญ่ มีรุ่นสามสูบสองจังหวะสร้างขึ้นหลายรุ่นในขณะที่เครื่องยนต์ส่วนใหญ่มีกระบอกสูบแบบตรงหรือแถวเรียง นอกจากนี้ยังมีรุ่นแบบตัว V และแบบนอนตรงข้ามสองและสี่สูบหลายรุ่น เพลาลูกเบี้ยวเหนือสูบถูกนำมาใช้บ่อยครั้ง เครื่องยนต์ขนาดเล็กมักจะระบายความร้อนด้วยอากาศและติดตั้งอยู่ที่ด้านหลังของรถ อัตราส่วนการอัดค่อนข้างต่ำ ช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 มีความสนใจเพิ่มขึ้นในการปรับปรุงการประหยัดเชื้อเพลิง ซึ่งทำให้เกิดการกลับไปใช้รูปแบบ V-6 และสี่สูบที่มีขนาดเล็กลง โดยมีลิ้นมากถึงห้าตัวต่อสูบเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ บูกัตติ เวย์รอน 16.4 ทำงานด้วยเครื่องยนต์ W16 หมายความว่ารูปแบบกระบอกสูบ V8 สองชุดถูกจัดวางอยู่ข้างกันเพื่อสร้างรูปร่างตัว W โดยใช้เพลาข้อเหวี่ยงเดียวกัน
เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยสร้างมาคือวาร์ตซิลา-ซัลเซอร์ RTA96-C เครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบ 2 จังหวะ 14 สูบที่ออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนเรือเอ็มมา แมร์สก (Emma Mærsk) เรือบรรทุกสินค้าตู้ที่ใหญ่ที่สุดในโลกเมื่อเปิดตัวใน ค.ศ. 2006 เครื่องยนต์นี้หนัก 2,300 ตัน และเมื่อทำงานที่ 102 รอบต่อนาที (1.7 เฮิรตซ์) จะสร้างกำลังมากกว่า 80 เมกะวัตต์ และสามารถใช้เชื้อเพลิงได้สูงสุดถึง 250 ตันต่อวัน
ประเภท
[แก้]เครื่องยนต์สามารถจัดอยู่ในหมวดหมู่ตามเกณฑ์สองข้อ ได้แก่ รูปแบบของพลังงานที่รับเข้ามาเพื่อสร้างการเคลื่อนไหว และประเภทของการเคลื่อนไหวที่ส่งออกไป
เครื่องยนต์ความร้อน
[แก้]เครื่องยนต์สันดาป
[แก้]เครื่องยนต์สันดาป (combustion engine) คือเครื่องยนต์ความร้อนที่ขับด้วยความร้อนจากกระบวนการเผาไหม้
เครื่องยนต์สันดาปภายใน
[แก้]
เครื่องยนต์สันดาปภายใน (internal combustion engine) คือเครื่องยนต์ที่เกิดการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง (โดยทั่วไปคือเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์) ร่วมกับตัวออกซิไดส์ (ปกติคืออากาศ) ภายในห้องเผาไหม้ ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน การขยายตัวของแก๊สที่มีอุณหภูมิและความดันสูง ซึ่งเกิดจากการเผาไหม้ จะส่งผลโดยตรงต่อแรงกระทำต่อส่วนประกอบของเครื่องยนต์ เช่น ลูกสูบ หรือใบกังหัน หรือหัวฉีด และด้วยการเคลื่อนที่ไปตามระยะทาง จึงก่อให้เกิดงานกล[18][19][20]
เครื่องยนต์สันดาปภายนอก
[แก้]เครื่องยนต์สันดาปภายนอก (external combustion engine) คือเครื่องยนต์ความร้อนที่ของไหลทำงานภายในเครื่องยนต์ถูกทำให้ร้อนโดยการเผาไหม้ของแหล่งภายนอก ผ่านผนังเครื่องยนต์หรืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน จากนั้นของไหลจะขยายตัวและกระทำต่อกลไกของเครื่องยนต์สร้างการเคลื่อนไหวและงานใช้ประโยชน์[21] จากนั้นของไหลจะถูกทำให้เย็นลง ถูกอัด และนำกลับมาใช้ใหม่ (วัฏจักรปิด) หรือ (ที่พบน้อยกว่า) ถูกระบายทิ้ง และดึงของไหลเย็นเข้ามา (เครื่องยนต์อากาศแบบวัฏจักรเปิด)
คำว่า "สันดาป" หมายถึงการเผาไหม้เชื้อเพลิงกับตัวออกซิไดส์ เพื่อให้ความร้อน เครื่องยนต์ที่มีการโครงแบบและการทำงานที่คล้ายกัน (หรือแม้กระทั่งเหมือนกัน) อาจใช้แหล่งความร้อนจากแหล่งอื่น เช่น นิวเคลียร์ พลังงานแสงอาทิตย์ ความร้อนใต้พิภพ หรือปฏิกิริยาคายความร้อนที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้ แต่จะไม่ได้ถูกจัดอยู่ในประเภทเครื่องยนต์สันดาปภายนอกอย่างเคร่งครัด แต่จัดเป็นเครื่องยนต์ความร้อนภายนอก
ของไหลทำงานสามารถเป็นแก๊สเช่นเดียวกับในเครื่องยนต์สเตอร์ลิง หรือเป็นไอน้ำเช่นเดียวกับในเครื่องจักรไอน้ำ หรือเป็นของเหลวอินทรีย์ เช่น เอ็น-เพนเทนในวัฏจักรแรงคินอินทรีย์ ของไหลนี้สามารถมีองค์ประกอบใด ๆ ก็ได้ แก๊สเป็นที่พบได้บ่อยที่สุด แม้บางครั้งจะใช้ของเหลวที่เป็นวัฏภาคเดียวเท่านั้นก็ตาม ในกรณีเครื่องจักรไอน้ำ ของไหลจะเปลี่ยนวัฏภาคระหว่างของเหลวและแก๊ส
เครื่องยนต์สันดาปใช้อากาศหายใจ
[แก้]เครื่องยนต์สันดาปใช้อากาศหายใจ (air-breathing combustion engines) คือเครื่องยนต์สันดาปที่ใช้ ออกซิเจนในอากาศบรรยากาศ เพื่อออกซิไดส์ ('เผาไหม้') เชื้อเพลิง แทนการบรรทุกตัวออกซิไดส์ไปด้วย เช่นเดียวกับในจรวด ในทางทฤษฎี สิ่งนี้ควรส่งผลให้อิมพัลส์จำเพาะดีกว่าเครื่องยนต์จรวด
กระแสอากาศอย่างต่อเนื่องไหลผ่านเครื่องยนต์ใช้อากาศหายใจ อากาศนี้จะถูกอัด ผสมกับเชื้อเพลิง จุดระเบิด และขับออกไปเป็นไอเสีย ในเครื่องยนต์ปฏิกิริยา พลังงานการเผาไหม้ (ความร้อน) ส่วนใหญ่ออกจากเครื่องยนต์ในรูปไอเสีย ซึ่งให้แรงผลักดันโดยตรง
- ตัวอย่าง
เครื่องยนต์ใช้อากาศหายใจโดยทั่วไป ได้แก่:
ผลต่อสิ่งแวดล้อม
[แก้]การทำงานของเครื่องยนต์โดยทั่วไปมีผลเชิงลบต่อคุณภาพอากาศและระดับเสียงในสภาพแวดล้อม มีการเน้นย้ำเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ต่อคุณสมบัติที่ก่อให้เกิดมลพิษของระบบพลังงานยานยนต์ สิ่งนี้ได้สร้างความสนใจใหม่ในแหล่งพลังงานทางเลือกและการปรับปรุงเครื่องยนต์สันดาปภายใน แม้ยานยนต์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ที่ผลิตจำนวนจำกัดบางรุ่นได้ปรากฏตัวขึ้น แต่ก็ยังไม่สามารถแข่งขันได้เนื่องจากต้นทุนและลักษณะการใช้งาน[ต้องการอ้างอิง] ในศตวรรษที่ 21 เครื่องยนต์ดีเซลได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในหมู่เจ้าของยานยนต์ อย่างไรก็ดี เครื่องยนต์เบนซินและเครื่องยนต์ดีเซล พร้อมด้วยอุปกรณ์ควบคุมการปล่อยไอเสียใหม่ ๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการปล่อยไอเสีย ก็ยังไม่ถูกท้าทายอย่างมีนัยสำคัญ[ต้องการอ้างอิง] ผู้ผลิตจำนวนหนึ่งได้แนะนำเครื่องยนต์ไฮบริด ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์เบนซินขนาดเล็กที่จับคู่กับมอเตอร์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ สิ่งเหล่านี้เริ่มกลายเป็นทางเลือกที่ได้รับความนิยมเนื่องจากความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อม
คุณภาพอากาศ
[แก้]ไอเสียจากเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟประกอบด้วยไนโตรเจน 70 ถึง 75% (โดยปริมาตร) ไอน้ำ 10 ถึง 12% คาร์บอนไดออกไซด์ 10 ถึง 13.5% ไฮโดรเจน 0.5 ถึง 2% ออกซิเจน 0.2 ถึง 2% คาร์บอนมอนอกไซด์ 0.1 ถึง 6% ไฮโดรคาร์บอนที่ยังไม่เผาไหม้และผลิตภัณฑ์จากการออกซิไดส์บางส่วน (เช่น แอลดีไฮด์) 0.5 ถึง 1% ไนโตรเจนมอนอกไซด์ 0.01 ถึง 0.4% ไนตรัสออกไซด์ <100 ppm ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 15 ถึง 60 ppm ร่องรอยสารประกอบอื่น ๆ เช่น สารเติมแต่งเชื้อเพลิงและสารหล่อลื่น สารประกอบฮาโลเจนและโลหะ และอนุภาคอื่น ๆ[22] คาร์บอนมอนอกไซด์มีความเป็นพิษสูงและอาจทำให้เกิดภาวะเป็นพิษคาร์บอนมอนอกไซด์ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเลี่ยงการสะสมของแก๊สในพื้นที่จำกัด เครื่องฟอกไอเสียเชิงเร่งปฏิกิริยาสามารถลดการปล่อยสารพิษได้ แต่ไม่สามารถกำจัดออกไปได้ นอกจากนี้ การปล่อยแก๊สเรือนกระจกที่เกิดจากผลลัพธ์ ส่วนใหญ่คือคาร์บอนไดออกไซด์จากการใช้เครื่องยนต์อย่างแพร่หลายในโลกอุตสาหกรรมสมัยใหม่กำลังมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกทั่วโลก ซึ่งเป็นข้อกังวลหลักเกี่ยวกับภาวะโลกร้อน
เครื่องยนต์ความร้อนที่ไม่ใช้การสันดาป
[แก้]เครื่องยนต์บางชนิดแปลงความร้อนจาก กระบวนการที่ไม่ใช้การสันดาปให้เป็นงานกล ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ใช้ความร้อนจากปฏิกิริยานิวเคลียร์เพื่อผลิตไอน้ำและขับเครื่องจักรไอน้ำ หรือกังหันแก๊สในเครื่องยนต์จรวดอาจถูกขับโดยไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ที่สลายตัว นอกเหนือจากแหล่งพลังงานที่แตกต่างกันแล้ว เครื่องยนต์มักถูกออกแบบมาคล้ายกันกับเครื่องยนต์สันดาปภายในหรือภายนอก
เครื่องยนต์ที่ไม่ใช้การสันดาปอีกกลุ่มหนึ่ง ได้แก่ เครื่องยนต์ความร้อนเทอร์โมอะคูสติก (thermoacoustic heat engine) (บางครั้งเรียกว่า "เครื่องยนต์ทีเอ") ซึ่งเป็นอุปกรณ์เทอร์โมอะคูสติกที่ใช้คลื่นเสียงแอมพลิจูดสูงเพื่อสูบความร้อนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง หรือในทางกลับกัน ใช้ความแตกต่างของความร้อนเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิดคลื่นเสียงแอมพลิจูดสูง โดยทั่วไป เครื่องยนต์เทอร์โมอะคูสติกสามารถแบ่งออกเป็นอุปกรณ์แบบคลื่นนิ่งและแบบคลื่นเดินทาง[23]
เครื่องยนต์สเตอร์ลิงสามารถเป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่ไม่ใช้การสันดาปอีกรูปแบบหนึ่ง พวกมันใช้ วัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ของสเตอร์ลิงเพื่อแปลงความร้อนให้เป็นงาน ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์สเตอร์ลิงแบบอัลฟา ซึ่งแก๊สจะไหลผ่านรีคูเพอเรเตอร์ ระหว่างกระบอกสูบร้อนและกระบอกสูบเย็น ซึ่งติดอยู่กับลูกสูบขึ้นลงที่เหลื่อมวัฏภาคกัน 90° แก๊สจะรับความร้อนที่กระบอกสูบร้อนและขยายตัว ขับลูกสูบที่หมุนเพลาข้อเหวี่ยง หลังการขยายตัวและการไหลผ่านรีคูเพอเรเตอร์ แก๊สจะคายความร้อนที่กระบอกสูบเย็นและการลดลงของความดันที่ตามมาจะนำไปสู่การอัดตัวของมันโดยลูกสูบอื่น (ลูกสูบแทนที่) ซึ่งบังคับให้มันกลับไปยังกระบอกสูบร้อน[24]
มอเตอร์ขับเคลื่อนด้วยเคมีที่ไม่ใช่ความร้อน
[แก้]มอเตอร์ที่ไม่ใช่ความร้อนมักขับเคลื่อนด้วย ปฏิกิริยาเคมี แต่ไม่ใช่เครื่องยนต์ความร้อน ตัวอย่างได้แก่:
- มอเตอร์โมเลกุล พบในสิ่งมีชีวิต
- มอเตอร์โมเลกุลสังเคราะห์
มอเตอร์ไฟฟ้า
[แก้]มอเตอร์ไฟฟ้าใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อผลิตพลังงานกล โดยทั่วไปผ่านปฏิกิริยาของสนามแม่เหล็กและตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กระบวนการย้อนกลับคือการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานกล ทำได้โดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือไดนาโม มอเตอร์ฉุดลากที่ใช้ในยานพาหนะมักจะทำงานทั้งสองอย่าง มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถทำงานเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้และในทางกลับกัน แม้สิ่งนี้จะไม่สามารถนำไปใช้ได้จริงเสมอไป มอเตอร์ไฟฟ้ามีอยู่ทุกหนทุกแห่ง พบในการใช้งานอย่างหลากหลาย เช่น พัดลมอุตสาหกรรม เครื่องเป่าลมและปั๊ม เครื่องมือกล เครื่องใช้ในครัวเรือน เครื่องมือไฟฟ้า และดิสก์ไดรฟ์ อาจใช้พลังงานจากไฟฟ้ากระแสตรง (เช่น อุปกรณ์พกพาที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่หรือยานยนต์) หรือจากไฟฟ้ากระแสสลับจากโครงข่ายการจ่ายไฟฟ้าส่วนกลาง มอเตอร์ที่เล็กที่สุดอาจพบได้ในนาฬิกาข้อมือไฟฟ้า มอเตอร์ขนาดกลางที่มีขนาดและคุณสมบัติที่เป็นมาตรฐานสูงให้กำลังกลที่สะดวกสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดใช้สำหรับการขับเคลื่อนเรือกำปั่นขนาดใหญ่ และเพื่อวัตถุประสงค์ เช่น เครื่องอัดอากาศในท่อส่งน้ำมัน โดยมีพิกัดกำลังเป็นพันกิโลวัตต์ มอเตอร์ไฟฟ้าอาจถูกจำแนกตามแหล่งพลังงานไฟฟ้า โครงสร้างภายใน และการใช้งาน
หลักการทางกายภาพของการผลิตแรงกลโดยปฏิกิริยาของกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นที่ทราบกันตั้งแต่ ค.ศ. 1821 มีการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นตลอดศตวรรษที่ 19 แต่การใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ของมอเตอร์ไฟฟ้าในขนาดใหญ่จำเป็นต้องมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและเครือข่ายการจ่ายไฟฟ้า
เพื่อลดการใช้พลังงานไฟฟ้าจากมอเตอร์และรอยเท้าคาร์บอนที่เกี่ยวข้อง หน่วยงานกำกับดูแลต่าง ๆ ในหลายประเทศได้แนะนำและบังคับใช้กฎหมายเพื่อส่งเสริมการผลิตและการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น มอเตอร์ที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถแปลงพลังงานเข้าได้มากกว่า 90% ให้เป็นกำลังใช้ประโยชน์เป็นเวลาหลายทศวรรษ[25] เมื่อประสิทธิภาพของมอเตอร์เพิ่มขึ้นแม้เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ การประหยัดในหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมง (และด้วยเหตุนี้จึงประหยัดค่าใช้จ่าย) ก็มีมหาศาล ประสิทธิภาพพลังงานไฟฟ้าของมอเตอร์เหนี่ยวนำอุตสาหกรรมทั่วไปสามารถปรับปรุงได้โดย 1) การลดการสูญเสียทางไฟฟ้าในชุดขดลวดสเตเตอร์ (เช่น โดยการเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ การปรับปรุงเทคนิคการพันขดลวด และการใช้วัสดุที่มีสภาพนำไฟฟ้าสูงขึ้น เช่น ทองแดง) 2) การลดการสูญเสียทางไฟฟ้าในขดลวดโรเตอร์หรือส่วนหล่อ (เช่น โดยการใช้วัสดุที่มีสภาพนำไฟฟ้าสูงขึ้น เช่น ทองแดง) 3) การลดการสูญเสียทางแม่เหล็กโดยการใช้เหล็กแม่เหล็กคุณภาพดีขึ้น 4) การปรับปรุงอากาศพลศาสตร์ของมอเตอร์เพื่อลดการสูญเสียลมทางกล 5) การปรับปรุงตลับลูกปืนเพื่อลดการสูญเสียแรงเสียดทาน และ 6) การลดความคลาดเคลื่อนในการผลิตให้เหลือน้อยที่สุด (สำหรับการอภิปรายเพิ่มเติมในหัวข้อนี้ ดู ประสิทธิภาพพรีเมียม)
ตามธรรมเนียม เครื่องยนต์ไฟฟ้าหมายถึงรถจักรไฟฟ้าของการรถไฟ มากกว่าจะหมายถึงมอเตอร์ไฟฟ้า
มอเตอร์ขับเคลื่อนด้วยกายภาพ
[แก้]มอเตอร์บางชนิดขับเคลื่อนด้วยพลังงานศักย์หรือพลังงานจลน์ ตัวอย่างเช่น รถรางไฟฟ้าบางชนิด เครื่องบินแรงโน้มถ่วง และสายพานลำเลียงแบบเคเบิลได้ใช้พลังงานจากการเคลื่อนที่ของน้ำหรือหิน และนาฬิกาบางเรือนมีน้ำหนักที่ตกลงภายใต้แรงโน้มถ่วง พลังงานศักย์รูปแบบอื่น ได้แก่ แก๊สอัด (เช่น มอเตอร์นิวแมติก) สปริง (มอเตอร์กลไกนาฬิกา) และแถบยางยืด
เครื่องจักรล้อมเมืองทางทหารในอดีต ได้แก่ แคทะพัลต์ เทรบูเชต์ และ (ในระดับหนึ่ง) แบตเตอริงแรมต่างขับเคลื่อนด้วยพลังงานศักย์
มอเตอร์นิวแมติก
[แก้]มอเตอร์นิวแมติกคือเครื่องจักรที่แปลงพลังงานศักย์ในรูปลมอัดให้เป็นงานกล โดยทั่วไปมอเตอร์นิวแมติกจะแปลงลมอัดเป็นงานกลผ่านการเคลื่อนที่เชิงเส้นหรือหมุน การเคลื่อนที่เชิงเส้นสามารถมาจากไดอะแฟรมหรือแอคทูเอเตอร์ลูกสูบ ในขณะที่การเคลื่อนที่หมุนมาจากมอเตอร์ลมแบบใบพัดหรือมอเตอร์ลมแบบลูกสูบ มอเตอร์นิวแมติกประสบความสำเร็จอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเครื่องมือมือถือและยังคงมีความพยายามอย่างต่อเนื่องในการขยายการใช้งานไปยังอุตสาหกรรมการขนส่ง อย่างไรก็ดี มอเตอร์นิวแมติกต้องเอาชนะข้อบกพร่องด้านประสิทธิภาพก่อนจะถูกมองว่าเป็นทางเลือกที่เป็นไปได้ในอุตสาหกรรมการขนส่ง
มอเตอร์ไฮดรอลิก
[แก้]มอเตอร์ไฮดรอลิกได้รับพลังงานจากของเหลวที่มีความดัน เครื่องยนต์ประเภทนี้ใช้สำหรับเคลื่อนย้ายของหนักและขับเครื่องจักร[26]
ไฮบริด
[แก้]บางหน่วยมอเตอร์สามารถมีแหล่งพลังงานได้หลายแหล่ง ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ไฟฟ้าของยานยนต์ไฟฟ้าพลักอินไฮบริดอาจได้รับพลังงานไฟฟ้าจาก แบตเตอรี่หรือจากเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ที่ป้อนผ่านเครื่องยนต์สันดาปภายในและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
สมรรถนะ
[แก้]รายการต่อไปนี้ใช้ในการประเมินประสิทธิภาพ ของเครื่องยนต์
ความเร็ว
[แก้]ความเร็วหมายถึงการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงในเครื่องยนต์ลูกสูบและความเร็วของโรเตอร์คอมเพรสเซอร์/กังหันและโรเตอร์มอเตอร์ไฟฟ้า โดยทั่วไปจะวัดเป็นรอบต่อนาที (rpm)
แรงผลักดัน
[แก้]แรงผลักดันคือแรงที่กระทำต่อเครื่องบินอันเป็นผลมาจากการที่ใบพัดหรือเครื่องยนต์ไอพ่นเร่งความเร็วอากาศที่ไหลผ่าน นอกจากนี้ยังเป็นแรงที่กระทำต่อเรืออันเป็นผลมาจากการที่ใบจักรเร่งความเร็วน้ำที่ไหลผ่าน
แรงบิด
[แก้]แรงบิดคือโมเมนต์การหมุนที่กระทำบนเพลาและคำนวณโดยการคูณแรงที่ทำให้เกิดโมเมนต์ด้วยระยะห่างจากเพลา
กำลัง
[แก้]กำลังคือการวัดว่างานถูกทำไปได้เร็วแค่ไหน
ประสิทธิภาพ
[แก้]ประสิทธิภาพคือสัดส่วนของพลังงานออกใช้ประโยชน์เทียบกับพลังงานเข้าทั้งหมด
ระดับเสียง
[แก้]เสียงรบกวนของยานพาหนะส่วนใหญ่มาจาก เครื่องยนต์ที่ความเร็วรถต่ำและมาจากยางและ อากาศที่ไหลผ่านตัวรถที่ความเร็วสูงขึ้น[27] มอเตอร์ไฟฟ้าจะเงียบกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน เครื่องยนต์ที่สร้างแรงผลักดัน เช่น เทอร์โบแฟน เทอร์โบเจ็ต และจรวดจะปล่อยเสียงรบกวนในปริมาณมากที่สุดเนื่องจากวิธีการที่ไอเสียที่มีความเร็วสูงซึ่งสร้างแรงผลักดันของพวกมันทำปฏิกิริยากับอากาศนิ่งโดยรอบ เทคโนโลยีการลดเสียงรบกวนประกอบด้วยหม้อพักของระบบไอดีและไอเสียในเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลและ วัสดุซับเสียงในช่องไอดีของเทอร์โบแฟน
ดูเพิ่ม
[แก้]- เครื่องยนต์อากาศยาน
- การเปลี่ยนเครื่องยนต์ยานยนต์
- มอเตอร์ไฟฟ้า
- ระบบระบายความร้อนเครื่องยนต์
- การสลับเครื่องยนต์
- เครื่องยนต์เบนซิน
- เครื่องยนต์เอชซีซีไอ
- เครื่องยนต์เฮสเซลแมน
- เครื่องยนต์กระเปาะร้อน
- เครื่องยนต์ไอริส
- ไมโครมอเตอร์
- แฟลกเจลลา – มอเตอร์ชีวภาพที่ใช้โดยจุลินทรีย์บางชนิด
- นาโนมอเตอร์
- มอเตอร์โมเลกุล
- มอเตอร์โมเลกุลสังเคราะห์
- มอเตอร์ควอนตัมอะเดียแบติก
- มัลติฟิวเอล
- เครื่องจักรปฏิกิริยา
- เครื่องยนต์โซลิดสเตต
- เส้นเวลาเทคโนโลยีเครื่องจักรความร้อน
- เส้นเวลาเทคโนโลยีมอเตอร์และเครื่องยนต์
อ้างอิง
[แก้]- ↑ "Motor". Dictionary.reference.com. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2008-04-07. สืบค้นเมื่อ 2011-05-09.
a person or thing that imparts motion, esp. a contrivance, as a steam engine, that receives and modifies energy from some source in order to use it in driving machinery.
- ↑ Dictionary.com: (World heritage) เก็บถาวร 2008-04-07 ที่ Archive-It "3. any device that converts another form of energy into mechanical energy so as to produce motion"
- ↑ "World Wide Words: Engine and Motor". World Wide Words (ภาษาอังกฤษแบบบริติช). เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2019-04-25. สืบค้นเมื่อ 2020-04-30.
- ↑ "Engine". Collins English Dictionary. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2012-08-29. สืบค้นเมื่อ 2012-09-03.
- ↑ Dictionary definitions:
- "motor". Oxford English Dictionary (Online ed.). Oxford University Press. (จำเป็นต้องสมัครสมาชิกหรือเป็นสมาชิกสถาบันที่เข้าร่วม.)
- "engine". Oxford English Dictionary (Online ed.). Oxford University Press. (จำเป็นต้องสมัครสมาชิกหรือเป็นสมาชิกสถาบันที่เข้าร่วม.)
- "motor". Merriam-Webster Dictionary.
- "engine". Merriam-Webster Dictionary.
- "motor". Dictionary.com Unabridged (Online). n.d.
- "engine". Dictionary.com Unabridged (Online). n.d.
- ↑ "Engine", McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science and Technology, Third Edition, Sybil P. Parker, ed. McGraw-Hill, Inc., 1994, p. 714.
- ↑ Quinion, Michael. "World Wide Words: Engine and Motor". Worldwide Words. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2019-04-25. สืบค้นเมื่อ 2018-02-03.
- ↑ "Prime mover", McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science and Technology, Third Edition, Sybil P. Parker, ed. McGraw-Hill, Inc., 1994, p. 1498.
- ↑ Goldstein, Norm, บ.ก. (2007). The Associated Press Stylebook and Briefing on Media Law (42nd ed.). New York: Basic Books. p. 84. ISBN 978-0-465-00489-8.
- ↑ Hassan, Ahmad Y. "Transmission of Islamic Engineering". Transfer of Islamic Technology to the West, Part II. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2008-02-18.
- ↑ Hassan, Ahmad Y. (1976). Taqi al-Din and Arabic Mechanical Engineering, pp. 34–35. Institute for the History of Arabic Science, University_of_Aleppo.
- ↑ "University of Rochester, NY, The growth of the steam engine online history resource, chapter one". History.rochester.edu. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2012-02-04. สืบค้นเมื่อ 2010-02-03.
- ↑ Nag, P.K. (2002). Power plant engineering. Tata McGraw-Hill. p. 432. ISBN 0-07-043599-5.
- ↑ "La documentazione essenziale per l'attribuzione della scoperta". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 25 February 2017. สืบค้นเมื่อ 24 February 2014.
A later request was presented to the Patent Office of the Reign of Piedmont, under No. 700 of Volume VII of that Office. The text of this patent request is not available, only a photo of the table containing a drawing of the engine. This may have been either a new patent or an extension of a patent granted three days earlier, on 30 December 1857, at Turin.
- ↑ Victor Albert Walter Hillier, Peter Coombes – Hillier's Fundamentals of Motor Vehicle Technology, Book 1 Nelson Thornes, 2004 ISBN 0-7487-8082-3 [Retrieved 2016-06-16]
- 1 2 Harrison, Roy M. (2001), Pollution: Causes, Effects and Control (4th ed.), Royal Society of Chemistry, ISBN 978-0-85404-621-8
- ↑ McKnight, Bill (August 2017). "The Electrically Assisted Thermostat". Motor.com (ภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน). เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2021-05-03. สืบค้นเมื่อ 2021-03-13.
- ↑ Proctor, Charles Lafayette II. "Internal Combustion engines". Encyclopædia Britannica Online. สืบค้นเมื่อ 2011-05-09.
- ↑ "Internal combustion engine". Answers.com. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2011-06-28. สืบค้นเมื่อ 2011-05-09.
- ↑ "Internal-combustion engine". Infoplease.com. 2007. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2011-05-15. สืบค้นเมื่อ 2011-05-09.
- ↑ "External combustion". Merriam-Webster Online Dictionary. 2010-08-13. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2018-06-27. สืบค้นเมื่อ 2011-05-09.
- ↑ Paul Degobert, Society of Automotive Engineers (1995), Automobiles and Pollution
- ↑ Emam, Mahmoud (2013). Experimental Investigations on a Standing-Wave Thermoacoustic Engine, M.Sc. Thesis. Egypt: Cairo University. เก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2013-09-28. สืบค้นเมื่อ 2013-09-26.
- ↑ Bataineh, Khaled M. (2018). "Numerical thermodynamic model of alpha-type Stirling engine". Case Studies in Thermal Engineering. 12: 104–116. doi:10.1016/j.csite.2018.03.010. ISSN 2214-157X.
- ↑ "Motors". American Council for an Energy-Efficient Economy. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2012-10-23.
- ↑ "Howstuffworks "Engineering"". Reference.howstuffworks.com. 2006-01-29. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2009-08-21. สืบค้นเมื่อ 2011-05-09.
- ↑ Hogan, C. Michael (September 1973). "Analysis of Highway Noise". Journal of Water, Air, and Soil Pollution. 2 (3): 387–92. Bibcode:1973WASP....2..387H. doi:10.1007/BF00159677. ISSN 0049-6979. S2CID 109914430.
ที่มา
[แก้]- Landels, J.G. (1978). Engineering in the Ancient World. Berkeley: University of California Press. ISBN 0-520-04127-5.
แหล่งข้อมูลอื่น
[แก้]
- U.S. Patent 194,047
- Detailed Engine Animations[usurped]
- การทำงานของเครื่องยนต์ 4 จังหวะ – แอนิเมชัน เก็บถาวร 2019-04-25 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
- ภาพประกอบภาพเคลื่อนไหวของเครื่องยนต์ต่าง ๆ
- 5 วิธีในการออกแบบเครื่องยนต์สันดาปภายในใหม่
- บทความเกี่ยวกับเครื่องยนต์ SI ขนาดเล็ก
- บทความเกี่ยวกับเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็ก
- ประเภทของเครื่องยนต์
- Motors (1915) by เจมส์ สลัฟ เซอร์บี
แม่แบบ:Heat engines แม่แบบ:Thermodynamic cycles แม่แบบ:Machines