مجله تخصصی خودرو اخبار خودرو , قیمت خودرو , خرید و فروش خودرو , قیمت ماشین , قیمت اتومبیل
هر آنچه که باید درباره موتور یا پیشرانه احتراقی بدانید + انواع آن
نمونه ی اولیه از تبدیل حرکت دورانی به رفت و برگشتی ، ( بر عکس موتور های رفت و برگشتی ) ، در چوب بُری های روم باستان ( بین سده های 3 تا 6 ) انجام گرفته است . در این سامانه ، یک میله ی رابط، حرکت چرخشی چرخ آب گرد را به حرکت خطی ارّه تبدیل می کرد . نمونه ی دیگری که از افتخارات ایرانیان و مسلمانان و قوم کُرد است ، پمپ پیستونی رفت و برگشتی ، ساخته شده توسط بدیع الزمان جزری است .
موتور رفت و برگشتی ، در سده 18 ، ابتدا به صورت ماشین حرارتی نیوکامن ( موتور بخار جوی ) و سپس به صورت موتور بخار در اروپا ساخته شد . سپس موتور استرلینگ و موتور احتراق داخلی در سده 19 ابداع شدند . امروزه رایج ترین نوع موتور های رفت و برگشتی ، موتور های احتراق داخلی هستند که با استفاده از انرژی ناشی از احتراق سوخت های بنزین ، گازوئیل ، گاز ال پی جی یا سی ان جی و اتانول ، وسایل نقلیه را به حرکت در می آورند .
موتورهای احتراق داخلی پیستونی چند مدل رایج دارند.
1- آرایش خطی ( 2 ، 3 ، 4 ، 5 و 5 سیلندر ) :
سیلندر ها به صورت عمودی و در یک راستا قرار گرفته اند . این نوع از پیشرانه ها رایج ترین نمونه ی موجود در دنیای خودرو سازی است .
2- آرایش V شکل یا خورجینی ( 8 ، 10، 12 ، 16 ، 18 ، 20 و 24 سیلندر) :
در این نوع از پیشرانه ها ، پیستون ها طوری قرار گرفته اند که اگر در راستای افقی میل لنگ به آن نگاه کنیم ، شکل حرف لاتین V در ذهن تداعی می شود و دو شاتون روی یک لنگ میل لنگ قرار می گیرند . زاویه ی بین سیلندر ها متغیر است ، ولی معمولا بین 60 تا 120 درجه طراحی می شود . موتورهای خورجینی طول و وزن کمتری نسبت به موتورهای با آرایش خطی مشابه دارند . موتور های 6 تا 16 سیلندر خورجینی در خودروها استفاده می شوند و از 16 سیلندر بیشتر ، در هواپیما های قبل از جنگ جهانی دوم ( قبل از اختراع و استفاده از موتورهای جت ) به کار گرفته می شدند ؛ البته امروزه نیز در بعضی صنایع مورد بهره برداری قرار می گیرند .
3- آرایش W شکل:
مشابه با پیشرانه های خورجینی ، نمونه‌های W شکل از سه ردیف ( بانک ) سیلندر بهره می برد که در زاویه ی خاصی با یکدیگر قرار دارند و تمام آن ها به یک میل لنگ متصل شده اند . اولین نمونه از این پیشرانه ها در سال 1906 با سه سیلندر در موتور سیکلت آنزانی به کار گرفته شد . با این حال پیشرانه های W شکل حال حاضر دنیای خودرو سازی شباهت زیادی به حرف W ندارند . نام دار ترین شرکت تولید کننده ی پیشرانه های W شکل ، فولکس واگن آلمان است که از دو بلوک سیلندر V شکل برای تولید این پیشرانه های بهره می برد . نمونه ی W16 به کار رفته در بوگاتی ویرون و شیرون مطرح ترین پیشرانه های W شکل دنیای خودروسازی هستند .
4- آرایش تخت یا باکسر :
همان V شکل است با این تفاوت که زاویه قرارگیری بین سیلندرها به 180 درجه رسیده است . مخترع این آرایش از موتورها ، فردیناند پورشه ، مخترع شهیر آلمانی است و هم اکنون هم بیشترین استفاده از آن ها را شرکت خودرو سازی پورشه دارد .
5- موتورهای چرخان :
در این آرایش ، میل لنگ در وسط قرار گرفته و محفظه های سیلندر حول آن و روی یک دایره ی فرضی با مرکز میل لنگ قرار می گیرند . با این تفاوت که در این حالت ، سرسیلندر هر سیلندر مجزا است . موتور های چرخان در هواپیماهای کوچک ملخی مورد استفاده قرار می گیرند .
موتور رفت و برگشتی (Reciprocating Engine ) یا موتور پیستونی (Piston engine)
یک ماشین گرمایی است که با استفاده از یک یا چند پیستون ، که حرکت رفت و برگشتی انجام می دهند ، فشار را به حرکت دورانی تبدیل می کند . انواع اصلی موتور های رفت و برگشتی شامل موتور های احتراق داخلی ( درون سوز ) ، موتور بخار و موتور استرلینگ می شوند .
یک موتور رفت و برگشتی ، ممکن است یک یا تعداد بیشتری پیستون داشته باشد . هر پیستون ، داخل یک سیلندر قرار دارد . گازی که وارد سیلندر می شود ، در موتورهای بخار ، از قبل داغ و فشرده شده است . در سایر موتورهای رفت و برگشتی ، این گاز ابتدا وارد سیلندر شده و سپس در داخل سیلندر در اثر اشتعال مخلوط سوخت و هوا ( در موتور های دورن سوز ) و در اثر انتقال حرارت از یک منبع حرارتی ( در موتور استرلینگ ) ، گرم می شود . گاز گرم ، منبسط شده و پیستون را به پایین سیلندر هُل می دهد . پیستون دوباره در اثر چرخش چرخ طیار و یا توان ایجاد شده توسط سایر پیستون ها ، به نقطه ی مرگ بالا برمی گردد . در بیشتر موتور های رفت و برگشتی ، گازهای منبسط شده با بازگشت پیستون از سیلندر خارج می شوند .
پیشرانه های درون سوز یا احتراق داخلی
به موتور‌هایی گفته می شود که در آن‌ها مخلوط سوخت و اکسید کننده ( معمولاً اکسیژن هوا ) در داخل محفظه ی بسته ای واکنش داده و محترق می شوند . بر اثر احتراق گاز های داغ با دما و فشار بالا حاصل می شوند و بر اثر انبساط این گاز ها قطعات متحرک موتور به حرکت درآمده و کار انجام می دهند . هرچند غالباً منظور از اصطلاح موتور های درون سوز ، موتورهای معمول در خودروها است ، با این حال موتور های موشک و انواع موتور های جت نیز مشمول تعریف موتور های درون سوز هستند .
موتور درون سوز ، یک وسیلهٔ گردنده است که در خودروها ، هوا گردها ، قایق موتوری ، موتور سیکلت ها و صنایع کاربرد دارد . بدون موتور های درون سوز ، اختراع و ساخت هواپیما ها ممکن نبود . تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال 1939 ، پیشرانه تمام هواپیما ها ، موتورهای احتراق داخلی پیستونی بود .
پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی
موتورهای احتراق داخلی پیستونی ، انواعی هستند که به کمک احتراق مخلوط سوخت و هوا که درمحفظه ی بسته ای صورت می گیرد ، پیستون را به حرکت خطی رفت و برگشتی وا می دارند . البته در موتور هایی که بیش از یک پیستون دارند ، حرکت برگشت معلول حرکت رفت پیستون دیگر ، به واسطه ی قطعه ای به نام ( میل لنگ ) است . حرکت رفت و برگشتی پیستون ها به کمک میل لنگ به حرکت دورانی تبدیل شده و از طریق چرخ طیار فلایویل به جعبه دنده ( گیربکس ) منتقل شده و از سپس به دیفرانسیل و در نهایت به چرخ ها انتقال می یابد .
اجزای اصلی یک موتور احتراق داخلی پیستونی
1- بلوک سیلندر
2- سرسیلندر
3- پیستون ها
4- شاتون ها
5- میل لنگ
6- میل بادامک
7- سوپاپ ها
8- تسمه یا زنجیر تایم
پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی با توجه به سیکل کاری خود به چندین دسته تقسیم می شوند :
1- پیشرانه درون سوز اتو
پدر تمام موتورهای احتراق داخلی را می توان نیکلاس آگوست اتو دانست که در سال 1876 اولین نمونه از موتورهای احتراق داخلی را اختراع کرد . بر اساس گفته این مهندس آلمانی ، مکانیزم این موتور درون سوز از روی دستگاه بخار جیمز وات الهام گرفته شده بود . پیشرانه طراحی شده توسط آگوست اتو قادر بود چهار مرحله مکش ، تراکم ، انفجار و تخلیه را به صورت مداوم انجام دهد . البته آن زمان موتور های احتراق داخلی هنوز مناسب خودروها نبودند ، زیرا با افزایش میزان سوخت فرم احتراق ها به انفجار تغییر می‌کرد و خیلی سریع موتور دچار سوختگی می شد .
پیشرانه های درون سوز اتو از سیکل ترمودینامیک چهار زمانه ی اتو پیروی می کنند . این سیکل از دو فرآیند فشار ثابت و دو فرآیند آیزنتروپیک تشکیل شده است . مراحل چرخه ی چهار زمانه سیکل اتو عبارت است از :
1- مکش
2- تراکم
3- توان
4- تخلیه
2- پیشرانه دیزل
پیشرانه های دیزل ، یک موتور درون سوز پیستونی است که بدون کمک شمع و عملیات جرقه زنی، سوخت را محترق می کند . روش موتور دیزل برای احتراق ، تراکم مخلوط سوخت و هوا تا حد انفجار است .
ضریب تراکم موتورهای دیزل بیش از 1.5 برابر موتور درون سوز پیستونی بنزین سوز رایج در خودروها است . به دلیل این که بنزین در تراکم کمتری به مرحله ی انفجار می رسد ، در موتورهای دیزل از سوخت گازوئیل استفاده می شود . از مزایای موتورهای دیزل می توان به تولید گشتاور بیشتری نسبت به مدل های مشابه بنزین سوز و ارائه ی آن در دور موتور پایین تری اشاره کرد . موتور دیزل در باقی مشخصات با موتورهای درون سوز پیستونی بنزین سوز کاملا منطبق است .
3- موتور دو زمانه
فرایند موتورهای دو زمانه از دو مرحله‌ی بالا و پایین برای انتقال توان تشکیل شده است . از آنجا که هیچ مرحله‌ای برای ورود سوخت و خروج دود وجود ندارد ، از روش دیگری به جای این مراحل باید استفاده کرد .
رایج ترین روش در موتورهای دو زمانه با شمع شامل استفاده از حرکت رو به پایین پیستون برای متراکم کردن سوخت و هوای ورودی و در ادامه انفجار آن با ایجاد جرقه است . این موتورها کاملا سبک و از نظر مکانیکی ساده هستند . از موتور های دو مرحله ای غالبا در برف روب ها ، ماشین های چمن زنی ، چوب بر ها ، اره های برقی ، جت اسکی ها و برخی موتور سیکلت ها استفاده می شود .
متاسفانه این موتورها نسبت به نوع چهار زمانه سر و صدای بیشتر ، بازده کمتر و آلودگی بیشتری دارند و در مقیاس بزرگ خوب کار نمی کنند . البته دقت کنید ، موتورهای احتراق تراکمی بزرگ در گذشته عموما دو زمانه بودند که در برخی لوکوموتیوها و کشتی های بزرگ به کار می رفتند . در این موتور ها از مکش برای تخلیه ی موتور استفاده می شود .
یکی از دلایل کم بازده بودن این سیستم ها این است که مقداری از سوخت مصرف نشده ممکن است با سوخت مصرف شده خارج شود . به علاوه بدون فرایند خاصی برای خارج کردن دود ، آلودگی زیادی منتشر می شود . به همین دلیل استفاده از مبد‌ل های کاتالیستی کاملا ضروری به نظر می رسد .
4- موتور چهار زمانه
متداول ترین چرخه ی احتراق در موتورهاست. این موتورها از چرخه ی اتو پیروی می کنند .
5- موتور شش زمانه
موتور شش زمانه (Six-stroke engine) یکی از انواع موتور درون سوز پیستونی است ، که بر اساس ساختار موتورهای چهار زمانه ساخته شده است. اما با این تفاوت که دارای چند ویژگی بیشتر است که باعث افزایش کارایی موتور و کاهش گازهای گلخانه ای می شود . از سال 1980 ، دو نوع از موتورهای شش زمانه رو به توسعه گذاشتند.
نخستین مدل موتور شش زمانه ، یک موتور تک پیستون دارای دو محفظه گرم کن و احتراق است ، که به ازای هر پیستون چهار سوپاپ دارد . نحوه ی کار آن به گونه ای است که حرارت ایجاد شده در محفظه احتراق ( که از چرخه چهارگانه ی چرخه ی اتو ایجاد می شود ) به محفظه ی گرم کن که با هم در تماس اند ، منتقل می شود . و این تماس به نوعی مانع از دوریز حرارت می گردد . این مدل تقریبا شبیه موتور چهار زمانه است . ولی علاوه بر ایجاد نیرو از احتراق سوخت ، از از انبساط هوای محبوس در گرمکن نیز برای تولید نیرو استفاده می کند . لازم به ذکر است که همین هوای منبسط شده دوباره با سوخت ترکیب شده و احتراق یافته تا نیرو تولید کند . پیستون در این نوع موتور شش زمانه ، به ازای هر تزریق سوخت سه بار بالا و پایین می رود . در این موتور ، دو مولد نیرو وجود دارد :
1- سوخت
2- هوا یا دود
دومین مدل ، پیستون مقابل نام دارد که شامل دو پیستون رو به روی هم است . می توان گفت این مدل به گونه ای ترکیبی از موتور چهار زمانه و موتور دو زمانه است . ولی بر خلاف مدل قبلی چون دو پیستون دارد و در هر چرخه ، 6 فرایند انجام می دهد در واقع وجود دو پیستون موجب ایجاد سامانه بدون سوپاپ شده است .
از مزیت‌های این سیکل می توان به راندمان بالاتر ، 30 درصد کاهش مصرف سوخت ، ایجاد صدا کمتر ، کاهش گازهای گلخانه ای و قدرت بیشتر نسبت به حجم موتور یکسان اشاره کرد .
بیشتر بدانید
نقد و بررسی خودرو هوندا S660 مدل 2015 + مشخصات فنی
