เครื่องยนต์ลูกสูบหรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าเครื่องยนต์ลูกสูบเป็นเครื่องยนต์ความร้อนที่ใช้ลูกสูบหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้นในการแปลงอุณหภูมิสูงและความดัน สูง ให้เป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน [ ^{1 ] บทความ}นี้อธิบายคุณลักษณะทั่วไปของเครื่องยนต์ทุกประเภท ประเภทหลัก ได้แก่เครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์เครื่องยนต์ไอน้ำซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการปฏิวัติอุตสาหกรรมและเครื่องยนต์สเตอร์ลิงสำหรับการใช้งานเฉพาะกลุ่ม เครื่องยนต์สันดาปภายในยังจำแนกออกเป็นสองประเภท ได้แก่เครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ (SI)ซึ่งหัวเทียนเป็นตัวเริ่มต้นการเผาไหม้ หรือเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัด (CI)ซึ่งอากาศภายในกระบอกสูบจะถูกอัด ทำให้เกิดความร้อน จากนั้นอากาศที่ร้อนจะจุดระเบิดเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไป ในเครื่องยนต์ดีเซลหรือก่อนหน้านี้ ในเครื่องยนต์แบบหัวเผา^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

เครื่องยนต์อาจมีลูกสูบหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น ลูกสูบแต่ละตัวอยู่ภายในกระบอกสูบซึ่งมีก๊าซป้อนเข้าไป โดยอาจเป็นก๊าซที่มีแรงดันอยู่แล้ว (เช่นเครื่องยนต์ไอน้ำ ) หรือก๊าซที่ถูกทำให้ร้อนภายในกระบอกสูบโดยการจุดระเบิดของส่วนผสมเชื้อเพลิงและอากาศ ( เครื่องยนต์สันดาปภายใน ) หรือโดยการสัมผัสกับตัวแลกเปลี่ยนความร้อนในกระบอกสูบ ( เครื่องยนต์สเตอร์ลิง ) ก๊าซร้อนจะขยายตัว ดันลูกสูบลงไปที่ด้านล่างของกระบอกสูบ ตำแหน่งนี้เรียกว่าจุดศูนย์ตาย ล่าง (BDC) หรือตำแหน่งที่ลูกสูบมีปริมาตรมากที่สุดในกระบอกสูบ ลูกสูบจะเคลื่อนที่กลับไปยังด้านบนของกระบอกสูบ (จุดศูนย์ตายบน) (TDC) โดยใช้ล้อช่วยแรง พลังงานจากลูกสูบอื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับเพลาเดียวกัน หรือ (ในกระบอกสูบแบบทำงานสองด้าน ) โดยกระบวนการเดียวกันที่กระทำกับอีกด้านหนึ่งของลูกสูบ นี่คือตำแหน่งที่ลูกสูบมีปริมาตรน้อยที่สุดในกระบอกสูบ ในเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ ก๊าซที่ขยายตัวหรือ " ไอเสีย " จะถูกกำจัดออกจากกระบอกสูบโดยจังหวะ นี้ ยกเว้นเครื่องยนต์สเตอร์ลิงซึ่งจะให้ความร้อนและทำให้เย็นลงซ้ำๆ ในปริมาณก๊าซที่ปิดผนึกไว้เท่าเดิม ระยะชัก คือระยะทางระหว่างจุดสูงสุด (TDC) และจุดต่ำสุด (BDC) หรือระยะทางสูงสุดที่ลูกสูบสามารถเคลื่อนที่ได้ในทิศทางเดียว

ในบางแบบ ลูกสูบอาจเคลื่อนที่ได้ทั้งสองทิศทางภายในกระบอกสูบ ซึ่งในกรณีนี้เรียกว่าลูกสูบ แบบทำงานสองทิศทาง (double-acting )

ในเครื่องยนต์ลูกสูบส่วนใหญ่ การเคลื่อนที่เชิงเส้นของลูกสูบจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนผ่านก้านสูบและเพลาข้อเหวี่ยงหรือโดยแผ่นปรับมุมหรือกลไกอื่นๆ ที่เหมาะสม มักใช้ ล้อช่วยแรงเพื่อให้การหมุนราบรื่น หรือเพื่อเก็บพลังงานไว้ใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องยนต์ในช่วงที่ไม่มีกำลัง โดยทั่วไปแล้ว เครื่องยนต์ลูกสูบยิ่งมีจำนวนกระบอกสูบมากเท่าไร ก็ยิ่งทำงานได้ราบรื่น (ปราศจากแรงสั่นสะเทือน) มากขึ้นเท่านั้น กำลังของเครื่องยนต์ลูกสูบเป็นสัดส่วนกับปริมาตรการแทนที่รวมของลูกสูบ

ต้องมีซีลระหว่างลูกสูบ ที่เลื่อนได้ กับผนังกระบอกสูบเพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซแรงดันสูงเหนือลูกสูบรั่วไหลผ่านเข้าไปและลดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ซีลนี้มักทำโดยใช้แหวนลูกสูบ หนึ่งวงหรือมากกว่านั้น แหวนเหล่านี้ทำจากโลหะแข็งและถูกใส่เข้าไปในร่องวงกลมบนหัวลูกสูบ แหวนจะพอดีกับร่องและกดเบาๆ กับผนังกระบอกสูบเพื่อสร้างซีล และจะกดแน่นขึ้นเมื่อแรงดันการเผาไหม้สูงขึ้นเคลื่อนตัวไปยังพื้นผิวด้านในของแหวน

โดยทั่วไปแล้ว การจัดประเภทเครื่องยนต์ดังกล่าวจะพิจารณาจากจำนวนและการจัดเรียงของกระบอกสูบ และปริมาตรรวมของการแทนที่ของก๊าซโดยลูกสูบที่เคลื่อนที่ในกระบอกสูบ ซึ่งโดยปกติจะวัดเป็นลูกบาศก์เซนติเมตร (cm³ ^หรือ cc) หรือลิตร (l) หรือ (L) (US: ลิตร) ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน การออกแบบแบบกระบอกสูบเดี่ยวและสองกระบอกสูบเป็นเรื่องปกติในยานพาหนะขนาดเล็ก เช่นรถจักรยานยนต์ในขณะที่รถยนต์โดยทั่วไปจะมีกระบอกสูบระหว่างสี่ถึงแปดกระบอก และ หัว รถจักรและเรืออาจมีกระบอกสูบสิบสองกระบอกขึ้นไป ความจุของกระบอกสูบอาจมีตั้งแต่ 10 cm³ ^หรือน้อยกว่าในเครื่องยนต์จำลองไปจนถึงหลายพันลิตรในเครื่องยนต์ของเรือ^{[ 7 ]}

อัตราส่วนการอัดมีผลต่อประสิทธิภาพในเครื่องยนต์ลูกสูบส่วนใหญ่ โดยเป็นอัตราส่วนระหว่างปริมาตรของกระบอกสูบเมื่อลูกสูบอยู่ที่จุดต่ำสุดของช่วงชัก กับปริมาตรเมื่อลูกสูบอยู่ที่จุดสูงสุดของช่วงชัก

อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบต่อระยะชักคือ อัตราส่วนระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกสูบ หรือ " เส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ " กับระยะการเคลื่อนที่ภายในกระบอกสูบ หรือ "ระยะชัก" ถ้าอัตราส่วนนี้ประมาณ 1 เครื่องยนต์จะเรียกว่า "กำลังสองสมบูรณ์" (square) ถ้ามากกว่า 1 กล่าวคือ เส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบใหญ่กว่าระยะชัก จะเรียกว่า "กำลังสองสมบูรณ์เกิน" (oversquare) ถ้าต่ำกว่า 1 กล่าวคือ ระยะชักใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ จะเรียกว่า "กำลังสองสมบูรณ์เกิน" (undersquare)

กระบอกสูบอาจเรียงตัวเป็นเส้นตรงเป็นรูปตัว Vวาง ใน แนวนอนตรงข้ามกัน หรือวาง ใน แนวรัศมีรอบเพลาข้อเหวี่ยง เครื่องยนต์ลูกสูบตรงข้ามใช้ลูกสูบสองตัวทำงานที่ปลายตรงข้ามของกระบอกสูบเดียวกัน และได้มีการพัฒนาต่อยอดไปสู่การจัดเรียงแบบสามเหลี่ยม เช่น เครื่องยนต์เนเปียร์ เดลติกบางแบบได้ออกแบบให้กระบอกสูบเคลื่อนที่รอบเพลา เช่นเครื่องยนต์ โรตารี่

ในเครื่องจักรไอน้ำบางชนิด กระบอกสูบอาจมีขนาดแตกต่างกัน โดยกระบอกสูบที่มีขนาดเล็กที่สุดจะทำงานเกี่ยวกับไอน้ำที่มีแรงดันสูงสุด จากนั้นไอน้ำจะถูกส่งผ่านกระบอกสูบที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ หนึ่งกระบอกหรือมากกว่านั้น เพื่อดึงพลังงานจากไอน้ำที่แรงดันต่ำลงเรื่อยๆ เครื่องจักรเหล่านี้เรียกว่าเครื่องจักรแบบคอมปาวด์

นอกจากการพิจารณาถึงกำลังที่เครื่องยนต์สามารถผลิตได้แล้ว ความดันประสิทธิผลเฉลี่ย (MEP) ยังสามารถใช้ในการเปรียบเทียบกำลังเอาต์พุตและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ลูกสูบที่มีขนาดเท่ากันได้อีกด้วย ความดันประสิทธิผลเฉลี่ยคือความดันสมมติที่จะสร้างงานสุทธิในปริมาณเท่ากับที่ผลิตได้ในระหว่างรอบการทำงานของจังหวะกำลัง ซึ่งแสดงได้ดังนี้:

${\displaystyle W_{net}={\text{MEP}}\cdot A_{p}S={\text{MEP}}\cdot V_{d}}$

โดยที่คือพื้นที่หน้าตัดทั้งหมดของลูกสูบคือระยะชักของลูกสูบ และคือปริมาตรการแทนที่ทั้งหมดของเครื่องยนต์ ดังนั้น: ${\displaystyle A_{p}}$${\displaystyle S}$${\displaystyle V_{d}}$

${\displaystyle {\text{MEP}}={\frac {W_{net}}{V_{d}}}}$

เครื่องยนต์ใดก็ตามที่มีค่า MEP มากกว่าจะผลิตงานสุทธิต่อรอบได้มากกว่าและทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า^{[ 2 ]}

ในเครื่องยนต์ไอน้ำและเครื่องยนต์สันดาปภายใน จำเป็นต้องมีวาล์วเพื่อควบคุมการเข้าและออกของก๊าซในจังหวะที่ถูกต้องตามรอบการทำงานของลูกสูบ วาล์วเหล่านี้ทำงานโดยใช้ลูกเบี้ยว เยื้องศูนย์ หรือข้อเหวี่ยงที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาของเครื่องยนต์ การออกแบบในยุคแรกใช้ลิ้นวาล์วแบบตัว Dแต่ปัจจุบันได้ถูกแทนที่ด้วยลิ้นวาล์วแบบลูกสูบหรือลิ้นวาล์วแบบป๊อปเป็ต เป็นส่วนใหญ่ ในเครื่องยนต์ไอน้ำ จุดในรอบการทำงานของลูกสูบที่วาล์วทางเข้าไอน้ำปิดลงเรียกว่าจุดตัดและสามารถควบคุมได้เพื่อปรับแรงบิดที่เครื่องยนต์ส่งออกมาและเพิ่มประสิทธิภาพ ในเครื่องยนต์ไอน้ำบางชนิด การทำงานของวาล์วสามารถแทนที่ได้ด้วย กระบอกสูบ แบบ สั่น

เครื่องยนต์สันดาปภายในทำงานโดยอาศัยลำดับจังหวะที่ควบคุมการไหลเข้าและออกของก๊าซในกระบอกสูบ การทำงานเหล่านี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ เป็นวัฏจักร และเครื่องยนต์จะถูกเรียกว่าเป็นเครื่องยนต์2 จังหวะ 4 จังหวะหรือ6 จังหวะขึ้นอยู่กับจำนวนจังหวะที่ใช้ในการทำงานครบหนึ่งวัฏจักร

ประเภทที่พบมากที่สุดคือเครื่องยนต์ 4 จังหวะ ซึ่งมีรอบการทำงานดังต่อไปนี้

1. จังหวะดูด : หรือเรียกอีกอย่างว่าจังหวะเหนี่ยวนำหรือจังหวะดูด จังหวะนี้ของลูกสูบเริ่มต้นที่จุดศูนย์ตายบน (TDC) และสิ้นสุดที่จุดศูนย์ตายล่าง (BDC) ในจังหวะนี้ วาล์วดูดต้องอยู่ในตำแหน่งเปิด ขณะที่ลูกสูบดูดส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงเข้าไปในกระบอกสูบ โดยสร้างแรงดันสุญญากาศภายในกระบอกสูบผ่านการเคลื่อนที่ลงของลูกสูบ ลูกสูบเคลื่อนที่ลงขณะที่อากาศถูกดูดเข้าไปโดยการเคลื่อนที่ลงต้านกับลูกสูบ
2. จังหวะอัด : จังหวะนี้เริ่มต้นที่จุดศูนย์ตายล่าง (BDC) หรือตรงปลายจังหวะดูด และสิ้นสุดที่จุดศูนย์ตายบน (TDC) ในจังหวะนี้ ลูกสูบจะอัดส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการจุดระเบิดในจังหวะกำลัง (ด้านล่าง) ทั้งวาล์วไอดีและวาล์วไอเสียจะปิดในระหว่างขั้นตอนนี้
3. การเผาไหม้ : หรือที่เรียกว่าการจุดระเบิด เป็นจุดเริ่มต้นของรอบที่สองของวัฏจักรสี่จังหวะ ณ จุดนี้ เพลาข้อเหวี่ยงหมุนครบ 360 องศาแล้ว ขณะที่ลูกสูบอยู่ที่จุดสูงสุด (TDC) (จุดสิ้นสุดของจังหวะอัด) ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่ถูกอัดจะถูกจุดระเบิดโดยหัวเทียน (ในเครื่องยนต์เบนซิน) หรือโดยความร้อนที่เกิดจากการอัดสูง (เครื่องยนต์ดีเซล) ทำให้ลูกสูบเคลื่อนที่กลับไปยังจุดต่ำสุด (BDC) อย่างรุนแรง จังหวะนี้สร้างงานเชิงกลจากเครื่องยนต์เพื่อหมุนเพลาข้อเหวี่ยง
4. จังหวะไอเสีย : หรือเรียกอีกอย่างว่าจังหวะปล่อยไอเสีย ใน จังหวะ ไอเสียลูกสูบจะเคลื่อนที่กลับจากจุดต่ำสุด (BDC) ไปยังจุดสูงสุด (TDC) อีกครั้งในขณะที่วาล์วไอเสียเปิดอยู่ การกระทำนี้จะขับไล่ส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่ใช้แล้วออกทางวาล์วไอเสีย

เครื่องยนต์ลูกสูบพัฒนาขึ้นในยุโรปในช่วงศตวรรษที่ 18 โดยเริ่มจากเครื่องยนต์บรรยากาศแล้วต่อมาก็พัฒนาเป็นเครื่องยนต์ไอน้ำตามมาด้วยเครื่องยนต์สเตอร์ลิงและเครื่องยนต์สันดาปภายในในศตวรรษที่ 19 ปัจจุบัน เครื่องยนต์ลูกสูบที่พบได้ทั่วไปมากที่สุดคือเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งใช้เชื้อเพลิงในการเผาไหม้ เช่นน้ำมันเบนซินดีเซลก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) หรือก๊าซธรรมชาติอัด (CNG) และใช้ในการขับเคลื่อนยานยนต์และโรง ไฟฟ้า

เครื่องยนต์ลูกสูบแบบเรเดียลที่โดดเด่นเครื่องหนึ่งจากยุคสงครามโลกครั้งที่สองคือ  เครื่องยนต์ Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major ขนาด 28 สูบ กำลัง 3,500 แรงม้า (2,600 กิโลวัตต์) มันเป็นเครื่องยนต์ที่ใช้ในเครื่องบินขนาดใหญ่รุ่นสุดท้ายก่อนที่เครื่องยนต์เจ็ทและเครื่องยนต์เทอร์โบพร็อปจะเข้ามาแทนที่ตั้งแต่ปี 1944 เป็นต้นไป เครื่องยนต์นี้มีปริมาตรความจุรวม 71.5 ลิตร (4,360 ลูกบาศก์นิ้ว) และมีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักสูง

เครื่องยนต์ลูกสูบขนาดใหญ่ที่สุดที่ผลิตอยู่ในปัจจุบัน แต่ไม่ใช่เครื่องยนต์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา คือ เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะเทอร์โบชาร์จRTA96-C รุ่น Wärtsilä-Sulzer ที่ผลิตโดย Wärtsilä ในปี 2006 เครื่องยนต์นี้ใช้ขับเคลื่อนเรือบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่ที่สุดในปัจจุบัน เช่น เรือEmma Mærskมีความสูงเท่ากับตึกห้าชั้น (13.5 เมตร หรือ 44 ฟุต) ยาว 27 เมตร (89 ฟุต) และหนักกว่า 2,300 เมตริกตัน (2,535 ตันสั้น ; 2,264 ตันยาว ) ในรุ่น 14 สูบที่ใหญ่ที่สุด ให้กำลังมากกว่า 84.42 เมกะวัตต์ (113,209 แรงม้า) แต่ละสูบมีความจุ 1,820 ลิตร (64 ลูกบาศก์ฟุต) ทำให้มีความจุรวม 25,480 ลิตร (900 ลูกบาศก์ฟุต) สำหรับรุ่นที่ใหญ่ที่สุด

สำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบ ความจุของเครื่องยนต์คือปริมาตรกระบอกสูบหรือปริมาตรที่ลูกสูบทั้งหมดเคลื่อนที่ไปในการเคลื่อนที่ครั้งเดียว โดยทั่วไปจะวัดเป็นลิตร (l) หรือลูกบาศก์นิ้ว (cid, cu in หรือ in³ ) สำหรับเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ และลูกบาศก์เซนติเมตร (cc) สำหรับเครื่องยนต์ขนาดเล็ก หากปัจจัยอื่นๆ เท่ากัน เครื่องยนต์ที่มีความจุมากกว่าจะมีกำลังมากกว่า และอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย (แม้ว่านี่จะไม่ใช่ความจริงสำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบทุกชนิด) อย่างไรก็ตาม ^{กำลัง}และอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัยนอกเหนือจากปริมาตรกระบอกสูบของเครื่องยนต์

เครื่องยนต์ลูกสูบสามารถจำแนกได้ตามกำลังจำเพาะซึ่งโดยทั่วไปจะระบุเป็นกิโลวัตต์ต่อลิตรของปริมาตรกระบอกสูบ (ในสหรัฐอเมริกาใช้หน่วยแรงม้าต่อลูกบาศก์นิ้ว) ผลลัพธ์ที่ได้เป็นการประมาณกำลังสูงสุดของเครื่องยนต์ ซึ่งไม่ควรสับสนกับประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงเนื่องจากประสิทธิภาพสูงมักต้องการอัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศที่ต่ำ และทำให้ความหนาแน่นของกำลังลดลง เครื่องยนต์รถยนต์สมรรถสูงสมัยใหม่มีกำลังมากกว่า 75 กิโลวัตต์ต่อลิตร (1.65 แรงม้าต่อลูกบาศก์^นิ้ว )

เครื่องยนต์ลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยอากาศอัด ไอน้ำ หรือก๊าซร้อนอื่นๆ ยังคงถูกนำไปใช้ในบางแอปพลิเคชัน เช่น การขับเคลื่อนตอร์ปิโดสมัยใหม่หลายชนิด หรือเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ ส่วนใหญ่แล้วแอปพลิเคชันที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำจะใช้กังหันไอน้ำซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์ลูกสูบ

รถยนต์ FlowAIR ที่ออกแบบโดยชาวฝรั่งเศสใช้อากาศอัดที่เก็บไว้ในกระบอกสูบเพื่อขับเคลื่อนเครื่องยนต์ลูกสูบในรถยนต์ในเมืองที่ปราศจากมลพิษในพื้นที่^{[ 8 ]}

ตอร์ปิโดอาจใช้ก๊าซทำงานที่ผลิตจากเปอร์ออกไซด์ที่มีความเข้มข้นสูงหรือเชื้อเพลิงออตโต IIซึ่งอัดแรงดันได้โดยไม่ต้องเผาไหม้ ตัวอย่างเช่น ตอร์ปิโดมาร์ค 46 น้ำหนัก 230 กิโลกรัม (510 ปอนด์) สามารถเดินทางใต้น้ำได้ 11 กิโลเมตร (6.8 ไมล์) ด้วยความเร็ว 74 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (46 ไมล์ต่อชั่วโมง) เมื่อใช้เชื้อเพลิงออตโตโดยไม่ใช้ สาร ออกซิไดซ์

เครื่องยนต์ความร้อนควอนตัมเป็นอุปกรณ์ที่สร้างพลังงานจากความร้อนที่ไหลจากแหล่งความร้อนไปยังแหล่งความเย็น กลไกการทำงานของเครื่องยนต์สามารถอธิบายได้ด้วยกฎของกลศาสตร์ควอนตัมตู้เย็นควอนตัมเป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานเพื่อสูบความร้อนจากแหล่งความเย็นไปยังแหล่งความร้อน

ในเครื่องยนต์ความร้อนควอนตัมแบบลูกสูบ ตัวกลางทำงานคือระบบควอนตัม เช่น ระบบสปินหรือออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิกวงจรคาร์โนต์และวงจรออตโตเป็นระบบที่ได้รับการศึกษามากที่สุด^{[ 9 ]}เวอร์ชันควอนตัมเป็นไปตามกฎของอุณหพลศาสตร์นอกจากนี้ แบบจำลองเหล่านี้ยังสามารถพิสูจน์สมมติฐานของอุณหพลศาสตร์แบบย้อนกลับได้การศึกษาเชิงทฤษฎีแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้และใช้งานได้จริงในการสร้างเครื่องยนต์ลูกสูบที่ประกอบด้วยอะตอมที่สั่นเพียงอะตอมเดียว นี่เป็นพื้นที่สำหรับการวิจัยในอนาคตและอาจมีการประยุกต์ใช้ในนาโนเทคโนโลยี^{[ 10 ]}

มีเครื่องยนต์ลูกสูบหลากหลายประเภทที่แปลกใหม่จำนวนมาก ซึ่งแต่ละประเภทอ้างว่ามีข้อดีต่างๆ มากมาย แต่หลายประเภทนั้นแทบไม่ได้ถูกนำมาใช้งานในปัจจุบันเลย:

• เครื่องยนต์ Bourke
• เครื่องยนต์ลูกสูบอิสระ
• เครื่องยนต์ไอริส
• เครื่องยนต์ลูกสูบตรงข้าม
• เครื่องยนต์แกนหมุน
• เครื่องยนต์แคม^{[ 11 ]}
• เครื่องยนต์กระบอกสูบหมุน^{[ 12 ]}
• เครื่องยนต์ลูกสูบแกว่ง
• มอเตอร์เทอร์โมแมกเนติก

• วิดีโอการเผาไหม้ – การเผาไหม้ภายในกระบอกสูบในเครื่องยนต์สองจังหวะที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
• HowStuffWorks: เครื่องยนต์รถยนต์ทำงานอย่างไร
• เครื่องยนต์ลูกสูบที่ Infoplease
• เครื่องยนต์ลูกสูบณ คณะกรรมการครบรอบร้อยปีแห่งการบินของสหรัฐอเมริกา