مجله تخصصی خودرو اخبار خودرو , قیمت خودرو , خرید و فروش خودرو , قیمت ماشین , قیمت اتومبیل
منظور از حجم موتور چیست و چه تفاوتی با پیشرانه دارد؟
نمونه ی اولیه از تبدیل حرکت دورانی به رفت و برگشتی پیشرانه ، ( 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 . نمونه‌ی 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 موتورهای 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 .
موتور رفت و برگشتی یا موتور پیستونی
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 موتورهای رفت و برگشتی شامل موتور های احتراق داخلی ( درون‌سوز ) ، 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 بر می گردد . در بیشتر موتورهای رفت و برگشتی ، گاز های منبسط شده با بازگشت پیستون از سیلندر خارج می شوند .
پیشرانه های درون سوز یا احتراق داخلی
به موتور هایی گفته می‌شود 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 ، موتور های معمول در خودروها است ، با این حال موتورهای موشک و انواع موتور های جت نیز مشمول تعریف موتور های درون سوز هستند .
موتور درون سوز ، یک وسیلهٔ گردنده است که در خودرو ها ، هوا گردها ، قایق موتوری ، موتورسیکلت ها و صنایع کاربرد دارد . بدون موتور های درون سوز ، اختراع و ساخت هواپیماها ممکن نبود . تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال 1939 ، پیشرانه تمام هواپیما ها ، موتور های 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 موتورهایی 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 ( معادل فارسی : استوانک ) به کمک میل لنگ ( Crankshaft ) به حرکت دورانی تبدیل شده و از طریق چرخ طیار ( فلایویل یا Flywheel ) به جعبه دنده ( گیربکس ) منتقل شده و از سپس به دیفرانسیل ( Differential ) و در نهایت به چرخ ها انتقال می یابد .
موتورهای احتراق داخلی پیستونی چند مدل رایج دارند .
– آرایش خطی (2 ، 3 ، 4 ، 5 و 6 سیلندر ) : سیلندر ها به صورت عمودی و در یک راستا قرار گرفته اند . این نوع از پیشرانه ها رایج ترین نمونه‌ی موجود در دنیای خودروسازی است .
– آرایش V شکل یا خورجینی ( 8 ، 10 ، 12 ، 16 ، 18 ، 20 ، 24 سیلندر ) : 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 سیلندرها 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 . موتورهای 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 .
آرایش W شکل: مشابه با پیشرانه‌های 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 موتورسیکلت آن زانی 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 خودرو سازی هستند .
– آرایش تخت یا باکسر : همان V شکل است با این تفاوت که زاویه قرارگیری بین سیلندر ها به 180 درجه رسیده است . مخترع این آرایش از موتور ها ، فردیناند پورشه ، مخترع شهیر آلمانی است و هم اکنون هم بیشترین استفاده از آن ها را شرکت خودروسازی پورشه دارد .
– 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 .
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 :
پیشرانه درون سوز اتو
پدر تمام موتور های 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 می کرد و خیلی سریع موتور دچار سوختگی می شد .
پیشرانه های درون سوز اتو از سیکل ترمودینامیک چهار زمانه‌ی 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
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 موتور های 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 .
موتور دو زمانه
فرایند موتورهای دو زمانه از دو مرحله ی بالا و پایین برای انتقال توان تشکیل شده است . از آنجا که هیچ مرحله ای 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 موتورهای 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 نمی‌کنند. البته دقت کنید، موتورهای احتراق تراکمی بزرگ در گذشته عموما دو زمانه بودند که در برخی لوکوموتیوها و کشتی‌های 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 .
محفظه احتراق
هوای فشرده به سمت محفظه ی احتراق رانده شده و بعد از تزریق سوخت توسط سوخت پاش ها ( انژکتور ها ) ، به دمای بین 800 تا 1200 درجه ی سانتی گراد می رسد . این بخش را با آلیاژی مقاوم در برابر دمای ( دمای حاصل از احتراق ) و فشار بالا می پوشانند .
توربین
قدرت و توان مورد نیاز برای گردش کمپرسور توسط توربین تامین می شود . شکل توربین شبیه به کمپرسور است اما با این تفاوت که به کمپرسور کار داده می شود تا هوا را فشرده کند ولی در توربین از جریان گازهای گرم عبوری کار گرفته می شود . به مجموعه کمپرسور ، توربین و محور رابط ( محور انتقال دهنده نیرو جهت گردش ، از توربین به کمپرسور اسپول می گویند . هر موتور توربوجت دارای یک اسپول می باشد اما بعضی از موتور ها ، دارای دو یا چند اسپول می باشند .
پیشرانه های بیرون سوز یا احتراق خارجی
در پیشرانه های برون سوز یا احتراق خارجی ، سیال عامل توسط انرژی حاصل از احتراق یک سیال دیگر گرم شده و کار لازم طی چرخه ی ترمودینامیکی توسط این سیال عامل انجام می شود . انتقال انرژی بین سیال عامل و سیال خارجی توسط مبدل حرارتی انجام می شوند . از مطرح ترین این دسته از پیشرانه ها می توان به مانند موتور بخار ، توربین بخار و موتور استرلینگ اشاره کرد .
کمپرسور یا متراکم کننده
هوا بعد از مدخل وارد کمپرسور می شود . وظیفه کمپرسور فشرده کردن هوا است . کمپرسور ها به دو گروه اصلی تفسیم می شوند :
1- کمپرسور های گریز از مرکز
2- کمپرسور های جریان محور
بیشتر بخوانید:
همه چیز درباره جعبه دنده خودرو + نحوه عملکرد و مشکل آن
منبعک کارگیک
