انواع موتورهاي احتراق داخلي
اين موتورها را به دسته کلي موتور چهارزمانه و موتورهاي دوزمانه مي‌توان تقسيم کرد. اصول کاري اين موتورها مشابه است. ليکن نحوه عمل آنها به علت تفاوت‌هاي ساختاري اندکي متفاوت است.

موتور چهارزمانه :

اين موتورها در واقع همان موتورهايي هستند که توسط اتو اختراع شدند و وجه تسميه آنها اينست که اين موتورها براي هر انفجار (مرحله تبديل انرژي سوخت به انرژي مکانيکي) مي‌بايست چهار مرحله مکش ، تراکم ، انفجار و تخليه را انجام دهند.

موتورهاي دوزمانه :

مخترعين هم عصر اتو اعتقاد داشتند که وجود تنها يک مرحله توان در دو دور چرخش موتور ، زيان بزرگي است. بنابراين توجه خود را به موتوري معطوف کردند که در هر دور چرخش داراي يک انفجار بود. اين کار با ترکيب کردن مراحل انفجار و دم و بازدم به عنوان يک مرحله و ترکيب تخليه و تراکم به عنوان مرحله بعدي صورت مي‌گيرد.
موتورهاي ديزل دو زمانه چگونه کار مي کند؟
مقاله ي موتورهاي ديزل چگونه کار مي کند توضيحي در مورد موتور هاي چهار زمانه است که عموما در خودروها و ماشين هاي باربري يافت مي شود.مقاله موتور هاي ديزل دو زمانه چگونه کار مي کند ،توضيحي در مورد موتور هاي کوچک دو زمانه است که در چيزهايي شبيه اره موتوري،موتور سيکلت هاي کوچک وجت اسکي ها يافت مي شود.ترکيب تکنولوژي موتور ديزل با موتور ديزل دو زمانه غالبا نتيجه ي مطلوبي را در موتورهاي ديزل بزرگ جثه که در لوکوموتيو،کشتي هاي بزرگ و مولدهاي برق يافت مي شود بوجود آورده است.
در اين مقاله،ما توضيحي در مورد تکنولوژي موتورهاي ديزل دوزمانه خواهيم داشت و درمورد موتورهاي بزرگ جثه اي که از اين تکنولوژي استفاده مي کنند، خواهيم آموخت.

نحوه ي کار چرخه

اگر شما مقاله ي موتورهاي دوزمانه چگونه کار مي کنند را خوانده باشيد ، فرا مي گيريد که يک تفاوت بزرگ بين موتورهاي دوزمانه و چهارزمانه در مقدار قدرتي است که موتور مي تواند توليد کند.شمع درموتور دو زمانه دوبارجرقه مي زند،هر کدام در هرچرخش ميل لنگ،اما در موتور چهار زمانه يکبارجرقه در هر دو چرخش ميل لنگ زده مي شود.اين بدين معني است که موتور دوزمانه پتانسيل توليد قدرت دوبرابرازموتورچهارزمانه ي هم اندازه ي خود را داراست.
مقاله ي موتور دوزمانه ،چرخه ي موتورگازوئيلي را نيز توضيح مي دهد،که گاز و هوا مخلوط و با هم فشرده مي شوند،که واقعا به طور کامل با نحوه ي کار موتور دوزمانه در تطابق نيست.مسئله اين است که مقداري از سوخت سوزانده نشده که هر بار از سيلندر خارج مي شود دوباره براي مخلوط هوا-سوخت مورد استفاده قرار گيرد.(براي جزئيات موتورهاي دوزمانه چگونه کار مي کنند را ببينيد)
به نظر مي رسد که رويه ديزل ، که در آن هوا به تنهايي فشرده مي شود و سپس سوخت را مستقيما درون هواي فشرده تزريق مي کنند، خيلي بهتر با چرخه دو زمانه سازگاري داشته باشد.از اين رو بسياري از توليد کنندگان موتورهاي ديزل بزرگ از اين رويه براي توليد موتورهايي با قدرت بالا استفاده مي کنند.
شکل زير طرح بندي نوعي از يک موتور ديزل دو زمانه را نشان مي دهد:

در بالاي سيلندر،نوعأ دو يا چهار دريچه ي خروج وجود دارد که هم زمان با هم باز مي شوند.همچنين تزريق کننده ي سوخت ديزل نيز وجود دارد ( در بالا با رنگ زرد مشخص شده است). پيستون کشيده (دراز) در نظر گرفته شده، مانند موتور دو زمانه ي بنزيني، بنابراين مي تواند به عنوان دريچه ي مکش هوا عمل کند.در حرکت به سمت پايين پيستون،پيستون ورودي مکش هوا را باز مي نمايد.هواي ورودي توسط يک توربو شارژر يا يک سوپرشارژر تنظيم فشار مي شود (آبي روشن). محفظه کارتل آب بندي شده و حاوي روغن مي باشد همچون يک موتور چهار زمانه.

چرخه موتور دوزمانه ي ديزل بدين صورت است:

1- وقتي پيستون در حرکت به سمت بالا مي باشد،سيلندر شامل يک هواي بسيار فشرده مي باشد.سوخت ديزل توسط تزريق کننده به درون سيلندر اسپري مي شود و به دليل گرما و فشار درون سيلندر به سرعت مشتعل مي شود.اين همان رويه اي است که در موتور هاي ديزل چگونه کار مي کنند؟ توضيح داده شده است.
2- فشار توليد شده توسط احتراق سوخت، پيستون را به سمت پايين مي راند.اين مرحله ي قدرت مي باشد.
3- زماني که پيستون به نزديکي پايين حرکتش مي رسد تمامي دريچه هاي خروج باز مي شوند، گازهاي سوخته شده (دود) از سيلندر خارج مي شوند وفشار کاهش مي يابد.
4- زماني که پيستون به پايين ترين نقطه ي حرکتش مي رسد، ورودي ها ي مکش هوا را باز مي نمايد وهواي فشرده سيلندر را پر مي کند و گازهاي سوخته شده ي (دود) باقي مانده را خارج مي کند.
5- دريچه هاي سوخت بسته مي شوند و پيستون به سمت بالا برگردد و ورودي هاي مکش هواي فشرده را مي بندد.اين مرحله ي تراکم مي باشد.
6- زماني که پيستون به بالاي سيلندر نزديک مي شود ، چرخه دوباره از مرحله ي اول تکرار مي شود.
با اين توضيح ,شما مي توانيد تفاوت بزرگ بين يک موتور دو زمانه ديزل و يک موتور دو زمانه ي بنزيني را درک کنيد.در موتورديزل فقط هوا وارد سيلندر مي شود، به جاي اينکه مخلوط هوا و سوخت وارد شود.اين بدين معني است که موتور ديزل دو زمانه هيچ کدام از مشکلات محيطي که موتور دو زمانه ي بنزيني باعث آن مي شود را ايجاد نمي کند.در مقابل يک موتور دوزمانه ي ديزلي بايد يک توربو شارژر يا يک سوپرشارژر داشته باشد و اين بدين معني است که شما هرگز يک موتور ديزل دو زمانه را روي يک اره موتوري نخواهيد يافت.چون در اين صورت بسيار گران تمام مي شود.
موتورهايGeneral Motors EMD
موتورهاي General Motors EMD نوعي از موتورهاي دوزمانه ديزلي هستند.اين موتورها در دهه ي 1930مطرح شدند و قدرت تعداد زيادي از لوکوموتيو ها در ايالات متحده را تامين مي کردند.سه سري موفقيت آميز در رشته يEMD وجود داشته : سري 567 , سري 654 و سري710. شماره ها مربوط به حجم بر حسب اينچ مکعب هر سيلندر مي باشد. براي يک نوع موتور که 16 سيلندر دارد (با يک جا به جايي کلي به بزرگي 10,000 اينچ مکعب يا 164 ليتر). يک موتور5 ليتري (305اينچ مکعب) به عنوان يک موتور خيلي بزرگ براي يک خودرو مطرح است ، و شما متوجه مي شويد که يک موتورEMD چقدر سنگين و حجيم است.
در اينجا تعدادي از مشخصات براي موتور EMD 645E3 آورده شده است:
قطر سيلندر : 5/9 اينچ ( 24 سانتي متر)
حرکت پيستون : 10اينچ ( 25 سانتي متر)
جابجايي هر سيلندر: 654 اينچ مکعب ( حدود 11 ليتر)
تعداد سيلندر : 16 يا 20
ضريب تراکم : 1: 5/14
دريچه هاي خروج درهر سيلندر: 4

وزن موتور:

16 سيلندر :34526 پوند / 15661 کيلو گرم
20سيلندر : 40144 پوند / 18209 کيلوگرم (وزن کارتل به تنهايي به بيش از يک تن مي رسد!)
دور موتور در حالت بدون بار: 315 دور در دقيقه
بيشينه دور موتور: 900 دور در دقيقه
قدرت بر حسب اسب بخار براي نوعي از اين موتورها 4300 hp مي باشد.

موتور چهارزمانه

ريشه لغوي

اين عبارت ترجمه عبارت انگليسي Four-cycle-Engiue است و به موتورهايي اتلاق مي‌شود که کار خود را در چهار کورس پيستون انجام مي‌دهند. (حرکت پيستون از بالاترين مکان خود در سيلندر تا پايين‌ترين جاي خود در سيلندر را يک کورس پيستون مي‌گويند). در بيان فني اين موتورها را موتورهاي با چرخه چهار مرحله‌اي مي‌گويند که معادل عبارت Four-Stroke-cycle-Engiue است.

ديد کلي

بطور کلي موتورهاي احتراق داخلي بر مبناي دفعات توان در هر دور چرخش موتور به دو دسته کلي موتورهاي دو زمانه و موتورهاي چهار زمانه تقسيم مي‌شوند. موتورهاي دوزمانه از لحاظ ساختاري ساده‌ترند ليکن موتوهاي چهارزمانه کارايي بيشتري دارند.

تاريخچه

اولين قدم مهم براي توسعه موتورهاي چهارزمانه در اواسط قرن نوزدهم ميلادي انجام گرفت. در اين زمان يک مهندس فرانسوي به نام «بودور شا» چهار اصل اساسي را براي کار کردن موتورهاي احتراقي ارائه کرد. که در واقع توسعه اين اصول و بکارگيري آنها باعث ساخته شدن موتورهاي چهارزمانه گرديد. اين اصول به قرار زيرند:
1-اتاقک احتراق بايد کوچکترين نسبت سطح به حجم ممکن را داشته باشد.
2-فرآيند انبساط بايد تا حد ممکن سريع انجام شود.
3-تراکم در ابتداي مرحله انبساط بايد تا حد امکان زياد باشد.
4-کورس انبساط مي‌بايست تا حد امکان زياد باشد.
پس از تلاشهاي فراواني که براي محقق کردن اين اصول در ساخت موتورها انجام گرفت در سال 1876 يک مهندس آلماني به نام «ان.اي.اتو» توانست موتوري را به ثبت برساند که همان چرخه چهارزمانه را به کار مي‌بست. اين چهار عمل عبارتند از :
مرحله مکش
مرحله تراکم
مرحله توان
مرحله تخليه
که در اکثر موتورهاي امروزي بکار مي‌روند.

انواع موتورهاي چهار زمانه

موتورهاي چهار زمانه به دو دسته کلي تقسيم مي‌شوند که عبارتند از :<BR.

موتورهاي اشتعال جرقه‌اي :

در اين موتورها براي مشتعل ساختن سوخت از يک جرقه استفاده مي‌شود.

موتورهاي ديزل :

در اين موتورها براي مشتعل ساختن سوخت از حرارت ايجاد شده در محفظه سيلندر و اتاقک احتراق استفاده مي‌شود (اين حرارت بالا به علت فشردگي زياد سيال ايجاد مي‌شود).
تفاوت موتورهاي اشتعال جرقه‌اي و موتورهاي ديزل در اينست که در موتورهاي اشتعال جرقه‌اي در مرحله مکش مخلوط هوا سوخت (که اغلب بنزين يا گاز طبيعي است) وارد سيلندر مي‌شود و پس از آنکه در مرحله تراکم اين مخلوط در اتاقک احتراق فشرده شد در يک زمان مناسب (زمان بندي اشتعال )عمل انفجار مخلوط مذکور بوسيله يک جرقه انجام مي‌گيرد.
در حاليکه در موتورهاي ديزل در مرحله مکش هواي خالي به داخل محفظه سيلندر مکيده مي‌شود و در مرحله تراکم نيز فقط هواي خالي در اتاقک انفجار فشرده مي‌شود ليکن ميزان فشردگي در موتورهاي ديزل بيشتر از موتورهاي اشتعال جرقه‌اي است. اين فشردگي بالا باعث ايجاد حراست زيادي مي‌گردد که به محض ورود سوخت در مرحله توان باعث احتراق آن مي‌گردد.

ساختمان موتور چهارزمانه

موتورهاي چهارزمانه خود گروهي از موتورهاي احتراق داخلي هستند. موتورهاي احتراق داخلي براي کار کردن به يک سري قطعات و سيستم‌ها نيازمندند. نظير سيستم سوخت رساني ، بدنه موتور ، سيستم سوپاپ‌ها ، سيستم خنک کننده و ... ليکن موتورهاي چهارزمانه داراي مکانسيم‌هايي مي‌باشند که انجام چهار مرحله مکش ، تراکم ، توان و تخليه را به صورت مجزا ممکن مي‌سازد (در موتورهاي دوزمانه مراحل مکش و توان و تخليه و تراکم با هم انجام مي‌شوند) اين مکانسيم‌ها عبارتند از:

سيستم سوخت رساني و تنظيم سوخت

سيستم سوپاپ‌ها:که عمل ورود و خروج گازها را بطور دقيق کنترل مي کند
مانيفولد هوا و مانيفولد دود
سيستم زمان بندي اشتعال

طرز کار

طرز کار هر دو نوع موتورهاي چهارزمانه يعني موتورهاي اشتعال جرقه‌اي و موتورهاي ديزل تا حد زيادي شبيه به هم است. ليکن در مواردي نيز با يکديگر تفاوت دارد در ذيل اصول کلي کار موتورهاي چهارزمانه را ذکر مي‌کنيم.

مرحله اول )مرحله مکش(

در اين مرحله سوپاپ ورودي هوا همزمان با حرکت رو به پايين پيستون درون سيلندر باز مي‌شود. با اين عمل مخلوط هوا و سوخت (در موتورهاي اشتعال جرقه‌اي) و هواي خالي (در موتورهاي ديزل) وارد محفظه سيلندر شده و آنجا را پر مي‌کند.

مرحله دوم)مرحله تراکم( :

اين مرحله از لحظه‌اي شروع مي‌شود که پيستون از پايين‌ترين نقطه مکاني خود شروع مي‌کند به حرکت رو به بالا. در اين مرحله هر دو سوپاپ هوا و دود بسته‌اند. پيستون سيال موجود در محفظه سيلندر را در داخل اتاقک احتراق واقع در سه سيلندر فشرده مي‌کند.

مرحله سوم )مرحله توان( :

در اين مرحله سيال موجود در اتاقک احتراق منفجر مي‌گردد (در موتورهاي اشتعال جرقه‌اي اينکار بوسيله يک جرقه الکتريکي و در موتورهاي ديزل بواسطه تزريق سوخت انجام مي‌شود) در اين مرحله نيز سوپاپ‌ها بسته‌اند. انرژي آزاد شده از سوختن مواد فسيلي باعث ايجاد نيروي فشارندگي پيستون مي‌گردد که باعث پايين رفتن پيستون مي‌شود.

مرحله چهارم )مرحله تخليه( :

در اين مرحله گازهاي ناشي از سوختن سيال تمام محفظه سيلندر را پر کرده‌اند در اين مرحله سوپاپ دود باز مي‌شود تا گازهاي داغ ناشي از احتراق را از طريق مانيفولد دود از موتور خارج کند. حرکت رو به بالاي سيلندر نيز به عمل تخليه گازها کمک مي‌کند.
پس از طي شدن اين چهار مرحله که در دو دور چرخش ميل لنگ انجام شده است. يک چرخه موتور چهار زمانه انجام شده است. و براي ادامه يافتن توليد توان اين چرخه دوباره به ترتيب فوق و از مرحله اول از سر گرفته مي‌شود. لازم به ذکر است که اکثر موتورهاي امروزي بيش از يک سيلندر دارند که درکنار يکديگر قرار گرفته‌اند. ليکن اين مراحل در همه آنها بصورت همزمان اتفاق نمي‌افتد. مثلا هيچ وقت ممکن نيست که در دو سيلندر عمل انفجار صورت گيرد. اين امر به خاطر شکل بخصوص ميل لنگ و نيز .... کار کردن موتور است.

کاربرد

موتورهاي چهارزمانه امروزه پرکاربردترين موتورهاي احتراقي هستند که در طيف وسيعي از خودروها به کار مي‌روند. و علت آن نيز شتاب بالاي اين موتورها و نيز کارآيي و انعطاف پذيري زياد اين موتورهاست.
منابع:
1-http://www.parsikhodro.com
2- http://daneshnameh.roshd.ir
3-www.cloob.com
/الف