مجله تاسیسات

بررسی عملکرد موتور احتراق داخلی

هدف اصلی از به­ کارگیری انواع موتور احتراق داخلی ، تولید توان مکانیکی از انرژی شیمیایی نهفته درون سوخت می­باشد با اکسید شدن و سوختن سوخت ، درون موتور انرژی تولید می­شود.

عملکرد موتور احتراق داخلی و بررسی سیکل کارکرد آن

حرکت رفت و برگشتی پیستون در سیلندر، مکانیزم اصلی تولید توان در انواع موتور احتراق داخلی می­باشد که توسط دسته موتور به محور اصلی انتقال می­یابد. پیستون در سیلندر بین دو موقعیت مرکز مرگ پایینی و موقعیت مرگ بالایی به صورت دائمی حرکت می­کند و زمانی که پیستون در نقطه­ ی مرگ بالایی قرار می­گیرد، حجم سیال درون پیستون کمینه و زمانی که پیستون در نقطه­ ی مرگ پایینی قرار می­گیرد، حجم سیال بیشینه می­باشد.

به طور کلی انواع این موتورها به دو دسته ­ی موتورهای جرقه ای و موتور­های تراکمی تقسیم می­شوند، که این معیار دسته­ بندی بر اساس نسبت تراکم در هر موتور می­باشد.

نسبت تراکم را می­توان به صورت نسبت حجم بیشینه به حجم کمینه سیال درون سیلندر در موتور درون سوز تعریف کرد. نسبت تراکم در موتور­های جرقه ­ای بین 8 الی 12 و در موتورهای تراکمی بین 12 الی 24 می باشد. 

اجزای موتور احتراق داخلی شامل محفظه ­ی سیلندر ، پیستون ، شمع ، دریچه­ های ورودی هوا و سوخت (سوپاپ)، دریچه خروجی هوا و سنسورهای متعدد می­باشد. در ادامه به صورت مختصر، ساختار و سیکل کارکرد این نوع موتور بررسی می­شود.

نمایی از اجزای سازنده یک موتور احتراق داخلی

موتور احتراق داخلی

عملکرد موتور احتراق داخلی شامل 4 مرحله اصلی است. هر 2 مرحله معادل با یک دور کامل محور اصلی انتقال توان در خودرو می­باشد. سیکل حاکم بر موتورهای جرقه­ای و تراکمی یکسان است. مراحل سیکل تولید توان در موتور­های درون­سوز جرقه­ای به ترتیب عبارتند از:

1 – مرحله­ ی مکش :

در موتور احتراق داخلی ابتدا پیستون در نقطه­ ی مرگ بالایی قرار می­گیرد و با باز شدن دریچه ­ی ورودی هوا و سوخت و پایین آمدن پیستون تا نقطه­ی مرگ پایینی ، مخلوط سوخت و هوا به درون سیلندر مکیده می­شود.

2- مرحله ­ی تراکم :

در این مرحله دریچه­ های ورودی و خروجی در موتور کاملا بسته می­شوند و با حرکت پیستون به سمت نقطه ی مرگ بالایی، مخلوط درون سیلندر متراکم می­شود و از حجم آن کاسته و به فشار آن اضافه می­شود.

3- مرحله­ ی تولید توان :

هنگامی که پیستون در موقعیت مرگ بالایی واقع شد ، توسط شمع تعبیه شده در بالای سیلندر، جرقه زده می­شود و انرژی شیمیایی محتویات درون سیلندر توسط فرآیند احتراق آزاد می­شود. این جرقه و آزاد شدن انرژی باعث حرکت پیستون به سمت پایین و در نهایت سبب چرخش محور اصلی خودرو و تولید توان در موتور می­شود.

4-مرحله­ ی خروج دود :

در آخرین مرحله، دریچه­ ی خروجی کاملا باز می­شود و پیستون از موقعیت مرگ پایینی به سمت نقطه ­ی مرگ بالایی حرکت می­کند. در نتیجه گازهای حاصل از احتراق درون سیلندر در موتور احتراق داخلی از طریق اگزوز خارج می­شوند.

شماتیک سیکل کارکرد عملکرد موتور احتراق داخلی

عملکرد موتور احتراق داخلی بدین صورت است که بعد از اتمام یک سیکل، سیکل بعدی آغاز می­شود و مراحل یک تا چهار مجددا تکرار می شوند.

مراحل سیکل حاکم بر موتورهای درونسوز تراکمی نیز مشابه با موتورهای جرقه ­ای می­باشند. با این تفاوت که در مرحله­ ی مکش در موتور احتراق داخلی از نوع تراکمی ، تنها هوای تازه وارد سیلندر می­شود و سوخت در انتهای مرحله ­ی تراکم به درون موتور اسپری می­شود. در این نوع موتور بدون وجود جرقه و در اثر فشار و دمای بالا، سوخت خود به خود می­سوزد و باعث تولید توان می­شود.­

موتور در اتومبیل­های معمولی، از 4 سیلندر درون سوز جرقه­ ای که به صورت خطی نسبت به یکدیگر قرار گرفته ­اند تشکیل می­شود. در اتومبیل­های سنگین تعداد سیلندرهای موتور بیشتر است و چیدمان سیلندرها نسبت به یکدیگر می­تواند خطی نباشد.

مقطع برش خورده از موتور احتراق داخلی با 4 سیلندر خطی

کمپرسور دور متغیر

در برخی از اتومبیل­های دارای موتور احتراق داخلی، در مسیر منیفولد ورودی هوا و دریچه ­ی ورودی هوای سیلندر، از کمپرسور استفاده می­کنند. دلیل استفاده از کمپرسور­، متراکم کردن هوای ورودی­ به منظور ورود مقدار هوای بیشتر به سیلندر برای افزایش توان تولیدی موتور می­باشد. با توجه به متغیر بودن دور در موتور احتراق داخلی، میزان هوای لازم برای احتراق کامل ، متغیر است و استفاده از کمپرسور دور متغیر ، این قابلیت را دارد که در دبی ­های مختلف هوا کار کند و هوای متراکم شده را به دریچه­ ی ورودی سیلندر ارسال نماید. همچنین در برخی از اتومبیل­ها، برای تامین انرژی مورد نیاز کمپرسور، یک توربین بر سر خروجی محصولات حاصل از احتراق موتور قرار می­دهند تا با استفاده از انرژی گازهای خروجی، توان تولید کند و از این توان برای راه اندازی کمپرسور استفاده شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *


Call Now Button