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
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