آشنایی با انواع موتورهای خودرو

 

-موتور دیزل

-موتور های چهار  زمانه

-موتورهای دو زمانه

-موتور های وانکل

موتور دیزل:

موتور دیزل توسط رودلف دیزل طراحی و به اصطلاح اختراع شد. در موتورهای بنزینی بنزین قبل از ورود به سیلندر با هوا مخلوط شده و و سپس تا اندازه ای که به خودسوزی نیفتد تحت فشار قرار میگیرید و با جرقه شمع مشتعل میشود اما در موتور های دیزل فقط هوا تحت فشار قرار گرفته و تا زمانی که دمای هوای متراکم شده به حد قابل قبولی برسد مخلوط سوخت به اون اضافه میشود و احتراق به صورت خود به خود انجام میشود.

یکی از مشکلات موتور های دیزل سوخت مایع و نحوه تزریق اون بود . چون در موتور های دیزل از گرمایی که توسط هوای متراکم شده برای اشتعال استفاده میشد پس سوخت باید در زمان مناسب و با غلظت مناسب تزریق بشود.

که تا سال های 1922 این مشکل پا برجا بود.{موتور دیزل در سال 1893 اختراع شد} در سال 1923 رابرت بوش با ساخت انژکتورهایی برای موتور دیزل توانست مشکل موتور های دیزل رو حل کرده و بازدهی این موتور ها رو بالا ببرد.

موتور های دیزل به خاطر داردا بودن نسبت تراکم بالا و نداشتن مانعی در مقابل جریان هوای ورودی به موتور دارای بازده حرارتی و حجمی بالاتری نسبت موتورهای اشتعال- جرقه ای هستند و در نتیجه مصرف سوخت پایین و الایندگی کمتری دارند.

موتور های چهار زمانه:

۱-کورس مکش:

با حرکت پیستون از نقطه مرگ بالا به طرف پایین و به دلیل اب بندی بودن پیستون و سر سیلندر حجم بالای پیستون به صورت ناگهانی افزایش یافته که با باز شدن سوپاپ سوخت مخلوط سوخت وارد سیلندر شده و این فضای خالی رو پر میکند.

۲-کورس تراکم:

پس از کورس مکش کورس تراکم اغاز شده و پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت میکند. که در این حالت مخلوط سوخت {که به صورت گاز هست} متراکم میشه. این مخلوط به گونه ای متراکم میشه که حجم اون به یک هشتم تا یک دوازدهم حجم اولیه میرسه. و فشار درون سیلندر در پایان زمان تراکم و هنگام زمان جرقه به 8 تا 16 اتمسفر میرسه. میزان تراکم مخلوط هوا و سوخت رو نسبت تراکم میگویند.

3-کورس قدرت(انجام کار):

در این مرحله مخلوط سوخت مشتعل شده{ توسط شمع تعبیه شده در بالا سر سیلندر} باعث میشه که پیستون رو به پایین حرکت کنه و مرحله کار به وجود بیاد. که تو این مرحله هر دو سوپاپ{در ماشین های جدید و نیاز به قدرت زیاد عدد سوپاپ ها میتونه بیشتر باشه که هم به صورت زوج هست و هم به صورت فرد} بسته میباشند. اما قبل از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سوپاپ دود باز شده و با بالا اومدن مجدد پیستون گازهای حاصل از احتراق از محفظه سیلندر خارج میشوند.

4-کورس تخلیه:

تو این مرحله با خارج شدن گاز های حاصل از احتراق یک دوره یا سیکل موتور به طور کامل انجام میشود. لازم به ذکر هست که سیکل معادل چرخش 720 درجه ای میل لنگ هست که شامل دو دور رفت و دو دور برگشت پیستون هم میشه.{در مجموع 4 دور}که تو هر دور میل لنگ 180 درجه میچرخد.

موتورهای دو زمانه:

موتور های دو زمانه گونه ای از موتورها هستند که هر سیکل اون ها در دو کورس پیستون تکمیل میشه. بنابراین موتور های دو زمانه نسبت به موتور های چهار زمانه در یک دقیقه دو برابر سیکل دارن و اگر هرد این موتور ها در یک شرایط کاری مساوی کار کنن موتور چهار زمانه 2 برابر قدرت بیشتر تولید میکند.

در موتور های 4 زمانه ما فقط یه مرحله کار داریم که این کار تولید شده علاوه بر حرکت دادن خودرو باید قسمتی از نیروی بدست آمده رو صرف یه حرکت دراوردن دیگر قسمت های موتور برای تکرار سه مرحله قبلی صرف میکند که کلا بازدهی این موتورها رو پایین می آورد و در 4 مرحله یک مرحله دارای گشتاور مثبت و بقیه مراحل دارای گشتاور منفی هستند. و دیگر عیب اون های نیاز به وجود استفاده از یک فلایویل بزرگ برای ذخیره نیروی کورس کار و باز پس دادن اون در سه مرحله دیگر هست. اما در موتور های دو زمانه با حرکت کردن پیستون به طرف بالا گاز ورودی متراکم می شود و با زدن جرقه به طرف پایین حرکت می کند. در این زمان کار انجام شده. که با پایین اومدن اون همزمان هم گازهای حاصل از احتراق خارج می شوند و هم مخلوط سوخت ما که در زیر پیستون هست {به اصطلاح کارتل } متراکم می شوند.

معایب و مزایا:

از معایب این گونه موتور ها میشه به موارد زیر اشاره کرد.

موتور های وانکل:(Wankel engine)

این گونه از موتور ها از نوع موتور های پیستونی دوار هستند که توسط فلیکس وانکل ارائه شد. این موتور ها از دو الی سه روتور که در محفظه های بیضوی میچرخند تشکیل شده اند و چون این محفظه ها داخل موتورند به اشتعال دورانی معروفند. همون طور که میدونید تو موتور های پیستونی ابتدا حرکت به صورت رفت و برگشت هست و این حرکت رو به حرکت دورانی تبدیل میکنیم. اما تو موتور های وانکل از همون ابتدا حرکت دورانی رو ایجاد میکنیم.

که این عمل باعث میشه که اولا قطعات متحرک کاهش پیدا بکنه وزن موتور پایین بیاد. قدرت موتور افزایش پیدا بکنه به طوری که شما میتونید از یه موتور وانکل با حجم 1.4 لیتری قدرتی معادل 200 اسب بخار رو بدون استفاده از توربو شارژر یا سوپر شارژر بدست بیارید و دور موتور رو تا 9000 RPM پر کنید.!!!

اجزا این موتور تشکیل شده از روتور{ROTOR} این قطعه همون کار پیستون رو در موتور های رفت و برگشتی انجام میده. یعنی کار تراکم و بعد انجام کار این قطعه از یک شکل هندسی سه ضلعی بهره میبره که از طریق هر راس این سه ضلع با محفظه خود در ارتباط هست اما به دلیل اصطکاک بالایی که ایجاد میشه معمولا در هر راس از موادی برای اببندی استفاده میشه که علاوه بر کاهش اصطکاک باعث جلوگیری از نشت بنزین یا روغن به دیگر نقاط می شود.

شفت خروجی:

این قطعه کار میل لنگ رو انجام میده. که دارای برامدگی هایی هست برای سوار شدن روتور به روی شفت که این برامدگی های با تعداد روتور ها مساوی هست. این برامدگی ها به صورت خارج مرکز طراحی شدن که با گردش روتور روی این لبه ها گشتاور تولید میشه و همزمان با اون شفت به چرخش در میاد. که این حرکت ترکیبی هست . که مثله حرکت سیارات علاوه بر حرکت انتقالی حرکت وضعی دارد.

محفظه احتراق:

این محفظه روتور و شفت رو درون خودش جای داده. که با ایجاد یک محیط بسته محلی برای احتراق رو هم ایجاد میکنه. خوده محفظه هم به چند محفظه تقسیم میشه که هر روتور در محفظه بیرونی هست و در انتهای این مجموعه دو محفظه جانبی هست.

تولید قدرت:

همون طور که قبلا اشاره کردیم روتور از یک حالت سه ضلعی بهره میبره. که به صورت ساده بگم که هنگامی که از یک طرف مخلوط سوخت وارد محفضه میشه در طرف دیگه مخلوط داره متراکم میشه و در قسمت دیگه گازهای حاصل از اشتعال دارن خارج میشن.{البته تو شکل واضح تر هست و منظورم رو میتونم برسونم} که تو این موتور ها ما مخلوط سوخت رو فقط از یک نقطه وارد میکنیم گازها رو از یک نقطه خارج میکنیم.

مخلوط رو از یک نقطه خارج میکنیم. یعنی اگه موتور وانکل رو که شبیه یه موتور سه سیلندر هست در نظر بگیریم. به جای 3 سوپاپ سوخت یک سوپاپ سوخت وجود داره به جای 3 سوپاپ دود یه سوپاپ دود وجود داره و به جای 3 شمع یه دانه شمع هست{البته اضافه کنم که تو موتور وانکل ما سوپاپ نداریم و یه سوراخ و محفظه ورودی و خروجی به جای سوپاپ وجود دارد}

موتور های ونکل

مزایا:بیشترین مزیت موتور وانکل ساختما ساده تر و قطعات کمتری هست که تو ساخت این موتور استفاده میشه که به کاهش 40% قطعات و سبک وزنی به میزان 60% نسبت به موتور پیستونی مشابه منجر میشه. که در باره کاهش قطعات و وزن میتونیم به حذف سوپاپ اسبک و تسمه تایمینگ عدم نیاز به فیلر گیری حذف شاتون{که تو موتور های پیستونی حرکت رفت و برگشتی رو به چرخشی تبدیل میکند} که باعث میشه موتور وانکل به نرمی کار کنه و بشه اون رو تا دور موتور های بالاتری هم برد در حالی که تو موتورهای رایج این مساله وجود داره و با بالا بردن دور موتور شاهد لرزش زیادی هستیم.
اما هر چیزی در کنار مزایا یه سری معایب هم دارد.

که در موتور های وانکل میشود به بحث آب بندی روتور ها با محفظه داخلی که همواره مقداری روغن یا سوخت به دیگر قسمت ها نفوذ میکند اشاره کرد.

دومین مساله کامل نسوختن مخلوط سوخت هست. و الودگی بیشتر هوا هستش. و و در آخر هم بالانس روتور ها با هم دیگه هست که خیلی حساس و مشکل هست.

اما این معایب رو هم به گونه ای رفع کردند که در مورد اببندی همونطور که ابتدای بحث اشاره شده با به کار بردن مواد اببندی در رئوس روتورها این مشکل تا حد بسیار زیادی رفع شده. با به کار بردن دو شمع در محفظه احتراق به احتراق کامل تری دست پیدا کردند.

و در مورد بالانس روتورها هم مشکل استفاده بیش از 4 روتور باعث سختر شدن بالانس میشه در حالی که با استفاده از 4 روتور شما به قدرت قابل توجهی دست پیدا میکنید.ونیاز به استفاده بیشتر از 4 روتور هم تو ماشین های مسابقه ای احساس میشه.
نکته قابل ذکر این هست که موتور وانکل روی محصولات زیادی استفاده شده که با توجه به اومدن این موتور بعد از موتور های پیستونی و مشکلاتی که داشت کمتر مورد استقبال قرار گرفت که در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی در صنایع اتومبیل سازی این موانع تا حد زیادی رفع شده. اما شرکت پیشتاز تو ی این زمینه شرکت مزدا هست که تحقیقاته خوبی رو از همون ابتدا و حتی با شخص خود فلیکس وانکل انجام داده اند. و سری مزدا هایRX این شرکت همگی از موتور های وانکل بهره می برند.

موتورهای ونکل از نوع موتورهای دوار(Rotary) هستند که در دوره مورد توجه خودروسازان قرار گرفتند و انواعی از این موتور تولید شد..اما نتوانست جای خود رو تو صنعت خودروسازی باز کنه و در حاشیه ماند.مهمترین شرکتی که رو این موتور کار کرده مزداست.. نمونه اون مدل معروف مزدا RX-8 هست.

1-در کورس اول مقداری از توان موتور صرف عمل پیش تراکم یشه که با استفاده از توربو شارژر میشه این عیب رو برطرف کرد.

2-خارج شدن مخلوط ورودی از دریچه خروجی سیلندر باعث هدر رفتن سوخت می شود.

3-گازهای حاصل از احتراق به طور کامل تخلیه نمی شوند.

4-به دلیل پشت سر هم بودن مراحل امکان خنک کردن قطعاتی از موتور که توسط هوا خنک مشوند وجود نداره و باعث بالارفتن اصطکاک می شود.

مزایا:

۱- به دلیل وجود فاصله زمانی کوتاه بین کورسهای قدرت گشتاور زیادی تولید شده و موتور کاردکرد ارام تری دارد.

2- در موتور های کوچک دو زمانه معمولا از سیستم سوپاپ استفاده نمیکنن که باعث کاهش هزینه های ساخت و همچنین کاهش اصطکاک بین قطعات متحرک می شود.

3- به علت سبک بودن وزن موتور و بالاتر بودن قدرت تولیدی موتور از نوان وزنی بیشتری نسبت به موتور های 4 زمانه برخوردار هست.
لازم به ذکر هست که موتور دو زمانه در تصویر بالا مجهز به پمپ خارجی هست. که محل اون در تصویر سمت چپ موتور و درست روبروی منیفولد ورودی قرار دارد.