1. مقدمهای بر موتورهای احتراقی
موتور به هر دستگاه یا ماشینی گفته میشود که انرژی را از یک شکل به شکل دیگر تبدیل میکند تا کار مکانیکی انجام دهد.
در حوزهی خودرو، منظور از موتور، پیشرانهای است که انرژی شیمیایی موجود در سوخت (مانند بنزین، گازوئیل، LPG) را از طریق فرآیند احتراق به انرژی حرارتی و سپس به انرژی مکانیکی تبدیل میکند.
این انرژی مکانیکی در نهایت باعث حرکت خودرو میشود.
انواع موتور بر اساس سوخت و عملکرد
موتورهای احتراقی را میتوان بر اساس معیارهای مختلفی دستهبندی کرد:
بر اساس نوع سوخت:
-
موتور بنزینی: از بنزین به عنوان سوخت استفاده میکند و معمولاً با جرقهی شمع مشتعل میشود.
-
موتور دیزلی: از گازوئیل استفاده میکند و احتراق در اثر فشار و دمای بالای هوا در سیلندر و تزریق سوخت صورت میگیرد (بدون نیاز به شمع).
-
موتور گازی: از گاز طبیعی (CNG) یا گاز مایع (LPG) استفاده میکند.
-
موتور با سوخت جایگزین: مانند موتورهای هیدروژنی یا زیستی.
بر اساس نحوهی احتراق:
-
موتور احتراق داخلی (ICE): فرآیند احتراق سوخت در داخل یک محفظهی بسته (سیلندر) رخ میدهد. این نوع، رایجترین موتور در خودروها است.
-
موتور احتراق خارجی (ECE): فرآیند احتراق سوخت در خارج از سیلندر انجام میشود. نمونهی بارز آن موتور بخار است.
بر اساس چرخهی کاری:
-
موتور چهارزمانه: پیستون چهار حرکت رفت و برگشتی (دو دور میللنگ) انجام میدهد.
-
موتور دوزمانه: پیستون دو حرکت رفت و برگشتی (یک دور میللنگ) انجام میدهد.
بر اساس نحوهی خنککاری:
-
موتور خنکشونده با هوا: از جریان هوا برای خنکسازی استفاده میکند.
-
موتور خنکشونده با آب: از مایع خنککننده در کانالهای اطراف سیلندر برای دفع حرارت بهره میگیرد.
2. اجزای اصلی موتور
موتورهای احتراق داخلی از اجزای مکانیکی مختلفی تشکیل شدهاند که وظیفهی تبدیل انرژی را بر عهده دارند.
-
سیلندر: محفظهای استوانهایست که پیستون درون آن حرکت میکند.
-
پیستون: قطعهایست که در داخل سیلندر حرکت میکند و نیروی حاصل از احتراق را به میللنگ منتقل میکند.
-
میللنگ: حرکت رفت و برگشتی پیستونها را به حرکت دورانی تبدیل میکند.
-
شاتون: میلهایست که نیروی پیستون را به میللنگ انتقال میدهد.
-
سوپاپها: وظیفهی ورود مخلوط هوا و سوخت و خروج دود حاصل از احتراق را بر عهده دارند.
-
سرسیلندر: روی بلوک سیلندر نصب میشود و شامل محفظهی احتراق، سوپاپها، مسیرهای ورود و خروج گازها و جایگاه شمع است.
-
کارتل: مخزن روغن است که در زیر موتور قرار دارد و روغن را برای روانکاری به اجزای متحرک میرساند.
3. اصول کارکرد موتور احتراقی
احتراق داخلی فرآیندیست که در آن سوخت در محفظهی بستهای (مانند سیلندر) با هوا مخلوط شده و میسوزد. انرژی حاصل از این فرآیند به صورت فشار زیاد تولید میشود و باعث حرکت پیستون میگردد.
تفاوت موتور بنزینی و دیزلی
-
موتور بنزینی: احتراق توسط جرقهی شمع صورت میگیرد.
-
موتور دیزلی: احتراق بهصورت خودبهخودی و با فشار و دمای بالا انجام میشود.
(نکات جدول نیز درست است و نیازی به تغییر ندارد.)
4. چرخههای کاری موتور
سیکل اتو (چهارزمانه):
-
مکش: پیستون به سمت پایین حرکت میکند، سوپاپ ورودی باز و مخلوط هوا و سوخت وارد سیلندر میشود.
-
تراکم: پیستون بالا میرود، سوپاپها بستهاند، و مخلوط فشرده میشود.
-
انفجار: شمع جرقه میزند، مخلوط مشتعل شده و پیستون به پایین رانده میشود.
-
تخلیه: پیستون بالا میرود، سوپاپ خروجی باز شده و گازهای سوخته از سیلندر خارج میشوند.
سیکل دیزل:
مراحل مشابه با سیکل اتو است، اما به جای جرقه، سوخت در هوای فشردهی داغ تزریق شده و خودبهخود مشتعل میشود.
5. موتور دوزمانه
برای تکمیل یک چرخهی قدرت، فقط به دو حرکت پیستون نیاز دارد.
در این موتورها به جای سوپاپ از پورت (دریچه) استفاده میشود.
روغن نیز همراه سوخت یا بهصورت جداگانه وارد میشود.
مراحل سیکل کاری موتور دوزمانه
موتور دوزمانه چهار فرآیند (مکش، تراکم، احتراق/قدرت، تخلیه) را در دو حرکت پیستون انجام میدهد:
حرکت اول (از BDC به TDC):
-
مرحله مکش و انتقال:
زمانی که پیستون از نقطه مرگ پایین (BDC) به سمت نقطه مرگ بالا (TDC) حرکت میکند، پورت ورودی در بلوک سیلندر باز میشود و مخلوط سوخت و هوا وارد محفظه میللنگ میشود.
همزمان، پیستون پورت انتقال را باز کرده و مخلوطی که قبلاً در محفظه میللنگ جمع شده بود را به بالای پیستون (داخل سیلندر) منتقل میکند. همچنین پیستون پورت اگزوز را میپوشاند. -
مرحله تراکم:
در ادامهی حرکت پیستون به سمت TDC، مخلوطی که در بالای سیلندر قرار دارد، فشرده میشود. همزمان، محفظه میللنگ با ورود مخلوط جدید پر میگردد.
حرکت دوم (از TDC به BDC):
-
مرحله احتراق/قدرت:
در نزدیکی TDC، مخلوط فشردهشده توسط شمع مشتعل میشود. انفجار حاصل، پیستون را با قدرت به سمت BDC هل میدهد. این مرحله، تنها مرحلهای است که توان تولید میشود. -
مرحله تخلیه و بازدم (Scavenging):
با حرکت پیستون به سمت BDC، ابتدا پورت اگزوز باز میشود و گازهای داغ حاصل از احتراق از سیلندر خارج میشوند.
اندکی بعد، پورت انتقال باز میشود و مخلوط سوخت و هوای تازه که در محفظه میللنگ فشرده شده بود، وارد سیلندر میشود و به تخلیهی کامل گازهای باقیمانده کمک میکند.
با رسیدن پیستون به BDC، هر دو پورت (اگزوز و انتقال) باز هستند و چرخه آمادهی شروع مجدد با حرکت به سمت TDC است.
شماتیک ساده و نمودار عملکرد
تصور کنید یک سیلندر دارای دو پورت جانبی است. پیستون که به بالا و پایین حرکت میکند، این پورتها را باز و بسته میکند. وقتی پیستون پایین است، مخلوط هوا و بنزین وارد کارتل میشود.
هنگامی که پیستون بالا میرود، هوای داخل سیلندر فشرده میشود و همزمان، هوای فشردهشده در کارتل از پورت دیگری به بالای پیستون منتقل میشود. سپس با جرقه شمع، احتراق رخ میدهد و پیستون به پایین رانده میشود.
جدول عملکرد دو زمانه
| حرکت پیستون | زمان | پورت اگزوز | پورت انتقال | پورت ورودی | اتفاق اصلی |
|---|---|---|---|---|---|
| TDC به BDC | 1 | بسته | باز | باز | مکش به کارتل، تراکم در سیلندر |
| BDC به TDC | 2 | باز | باز | بسته | احتراق، تخلیه، انتقال |
توضیحات کامل
مطالب کامل و جامع هستند⚘️
آرزوی موفقیت برای شما استاد عزیز
مطالب کامل و جامع هستند ♥️🤩😍😍😍