موتور تک بنزینی

موتورهای بنزینی با استفاده از کاربراتور سوخت را همراه با هوا ( مخلوط سوخت و هوا ) متراکم و سپس وارد سیلندر میکند.

موتورهای بنزینی یک موتور درون سوز است که برای احتراق از شمع های اشتعالی استفاده میکنند.

موتور تک بنزینی چیست ؟

موتور تک بنزینی، مدلی از کلاس موتورهای احتراق داخلی بوده که با سوزاندن سوخت مایع (بنزین یا مخلوط بنزین مانند اتانول) با احتراق ناشی از جرقه الکتریکی، نیرو تولید می کنند. موتورهای بنزینی را می توان برای پمپاژ ثابت با اندازه متوسط بکار برد.

موتور تک بنزینی

انواع موتور بنزینی

موتورهای بنزینی را می توان بسته به معیارهای مختلفی از جمله کاربرد، روش مدیریت سوخت، احتراق، آرایش پیستون و سیلندر یا روتور، ضربات در هر چرخه، سیستم خنک کننده، و نوع و محل سوپاپ، به انواع مختلفی دسته بندی کرد.

در این بخش موتورهای بنزینی در چهارچوب دو نوع موتور اصلی توضیح داده شده اند: موتورهای پیستونی و سیلندر و موتورهای دوار. در موتورهای پیستونی و سیلندر، فشار حاصل از احتراق بنزین، نیرویی بر روی سر پیستون ایجاد می کند که شاتون سیلندر را در یک حرکت رفت و برگشتی یا عقب و جلو حرکت می‌دهد.

این نیرو پیستون را از سر سیلندر دور می کند و عمل مکش و پمپاژ سیال را انجام می دهد. موتور دوار که موتور وانکل نیز نامیده می شود، سیلندرهای معمولی مجهز به پیستون های رفت و برگشتی ندارد.

در عوض، فشار گاز بر روی سطوح روتور عمل می کند و باعث می شود روتور بچرخد و در نتیجه سیال مکش و پمپاژ می شود.

موتور بنزینی

موتورهای پیستونی و سیلندری

بیشتر موتورهای بنزینی از نوع پیستونی و سیلندری رفت و برگشتی هستند. اجزای اصلی موتور پیستونی و سیلندری در شکل زیر نشان داده شده است. تقریباً تمام موتورهای این نوع از چرخه چهار زمانه یا دو زمانه پیروی می کنند.

چرخه چهار زمانه 

از میان تکنیک‌های مختلف برای بازیابی توان حاصل از فرآیند احتراق، مهم‌ترین آنها تاکنون چرخه چهار زمانه بوده است، مفهومی که اولین بار در اواخر قرن نوزدهم توسعه یافت. چرخه چهار زمانه در شکل زیر نشان داده شده است.

با باز بودن دریچه ورودی، پیستون ابتدا در مسیر ورودی پایین می آید. مخلوط قابل اشتعال بخار بنزین و هوا توسط پیش خلاء ایجاد شده به داخل سیلندر کشیده می شود. مخلوط با بالا رفتن پیستون در ضربه تراکم با هر دو سوپاپ بسته فشرده می شود.

با نزدیک شدن به پایان ضربه، بار توسط یک جرقه الکتریکی مشتعل می‌شود. کورس قدرت با هر دو سوپاپ همچنان بسته و فشار گاز، به دلیل انبساط گاز سوخته، با فشار بر روی سر پیستون یا تاج ادامه می یابد.

در طول مرحله اگزوز، حرکت رو به بالا پیستون مواد مصرف شده در احتراق را از طریق دریچه اگزوز باز وارد می کند. سپس چرخه تکرار می شود. بنابراین، هر سیکل به چهار حرکت پیستون - ورودی، فشرده سازی، قدرت و اگزوز - و دو دور چرخش میل لنگ نیاز دارد.

نقطه ضعف چرخه چهار زمانه این است که فقط نیمی از تعداد ضربات کورس قدرت در چرخه دو زمانه تکمیل می شود  و تنها نیمی از قدرت را می توان از یک موتور با اندازه معین در یک سرعت کار معین انتظار داشت.

با این حال، چرخه چهار زمانه، پاکسازی بیشتری از گازهای خروجی اگزوز (گازروبی) و بارگیری مجدد سیلندرها را فراهم می کند.

چرخه چهار زمانه

چرخه دو زمانه 

در چرخه دو زمانه اصلی تراکم و کورس قدرت چرخه چهار زمانه بدون حرکت ورودی و خروجی انجام می‌شود، بنابراین برای تکمیل چرخه، تنها به یک چرخش میل لنگ نیاز است.

مخلوط سوخت تازه از طریق ورودی های جانبی توسط یک دمنده چرخشی در موتور چرخه دو زمانه از نوع یک جریانه به داخل سیلندر وارد می شود. گازهای خروجی از سوپاپ های لوله ای در سرسیلندر عبور می‌کنند که توسط مکانیزم بادامک باز و بسته می‌شوند. 

سوپاپ ها زمان بندی شده اند تا پس از کاهش محسوس فشار سیلندر، شروع به باز شدن به سمت انتهای کورس قدرت کنند. دریچه های ورودی در دیواره سیلندر پس از اینکه دریچه اگزوز فشار سیلندر به فشار ورودی تولید شده توسط دمنده را کاهش می دهد، شروع به باز شدن می کنند.

دریچه های اگزوز اجازه دارند تا برای چند درجه چرخش میل لنگ پس از پوشاندن دریچه های ورودی توسط پیستون بالارونده در حرکت فشاری باز بمانند، بنابراین تداوم جریان اجازه می دهد تا سیلندر را به طور کامل تری گازروبی بشود. ضربات تراکم و قدرت مشابه موتورهای چهار زمانه است.

یک مدل ساده از موتور چرخه دو زمانه چند سال بعد (در سال 1891 معرفی شد) با استفاده از فشرده سازی میل لنگ برای پمپ کردن شارژ تازه به داخل سیلندر ساخته شد. این موتور به جای دریچه های ورودی که به طور کامل در اطراف دیواره سیلندر پایینی امتداد می یابد، دریچه های ورودی دارد که فقط در نیمه دور وجود دارند. 

مجموعه دوم دریچه ها کمی بالاتر در دیواره سیلندر در نیمه دیگر سوراخ سیلندر شروع می شود. این دریچه های بزرگتر به سیستم اگزوز منتهی می شوند. دریچه های ورودی به یک مسیر انتقال منتهی به میل لنگ کاملاً بسته متصل می شوند.

یک سوپاپ ورودی فنری، هوا را در حرکت رو به بالا یا فشاری ضربه ای پیستون وارد میل لنگ می کند. هوای محبوس شده در میل لنگ با پایین آمدن پیستون در طول کورس قدرت آن فشرده می شود. 

بنابراین پیستون دریچه های اگزوز را قبل از تمام شدن کورس قدرت باز می کند و کمی بعد دریچه ورودی یا انتقال را در طرف مقابل سیلندر باز می کند تا مخلوط تازه فشرده شده را از میل لنگ وارد کند.

صفحه بالایی پیستون به گونه ای طراحی شده است که یک انحراف ساز یا موج گیر (بافل) ایجاد کند که بار تازه را در سمت ورودی سیلندر به سمت بالا و سپس در سمت اگزوز به سمت پایین هدایت می کند، بنابراین گازهای مصرف شده چرخه قبلی را از طریق دریچه اگزوز به بیرون هدایت می کند. 

این جریان خروجی پس از پوشاندن دریچه های ورودی توسط پیستون بالا رونده روی ضربه تراکم ادامه می یابد تا زمانی که دریچه های اگزوز پوشانده شده و فشرده سازی بار تازه آغاز شود.

این فرآیند بارگذاری، به نام حلقه گازروبی، ساده ترین روش شناخته شده برای جایگزینی گازهایی خروجی از اگزوز با یک مخلوط تازه و ایجاد یک چرخه تنها با ضربات فشرده سازی و قدرت است.

چنین سیستمی در بسیاری از موتورهای بنزینی کوچک استفاده می شود. یک نقطه ضعف این است که جریان برگشتی گازها باعث از دست رفتن جزئی مخلوط ورودی تازه از طریق دریچه های اگزوز می شود .

با تجهیز آنها به سیستم های تزریق سوخت به جای کاربراتور و تزریق مستقیم سوخت به سیلندرها پس از گازروبی، می توان از تلفات آن جلوگیری کرد. چنین ترتیبی به عنوان وسیله ای برای دستیابی به توان خروجی بالا از یک موتور نسبتا کوچک جذاب است و توسعه توربوشارژر برای این کاربرد نوید بهبود بیشتری را دارد.

چرخه دو زمانه موتور بنزینی

موتورهای پیستونی مخالف ( موتور پیستون روبرو متقابل)

موتور پیستون مخالف نیز جریان یکنواخت گازروبی را فراهم می کند. این موتور دارای دو پیستون است که در جهت مخالف در یک سیلندر حرکت می کنند.

دو مجموعه از دریچه ها که به طور کامل در اطراف سوراخ سیلندر امتداد دارند قرار گرفته اند به طوری که یک مجموعه توسط یک پیستون پوشانده و باز می شود و مجموعه دیگر توسط پیستون دوم کنترل می شود.

میل لنگ دوم که پیستون های بالایی به آن متصل شده اند، در بالای موتور قرار دارد و دو میل لنگ توسط چرخ دنده ها به هم متصل می شوند.

طراحی پیستون مخالف دو مزیت عمده دارد: توده های رفت و برگشتی در جهت مخالف حرکت می کنند و تعادل عالی را فراهم می کنند. و دریچه های لوله‌ای لازم در سایر موتورهای چرخه دو زمانه تک جریان حذف می شوند.

موتورهای دوار (وانکل)

موتور احتراق داخلی دوار پیستونی در آلمان طراحی و توسعه یافت و از نظر ساختار با موتورهای پیستونی رفت و برگشتی متداول متفاوت است.

این موتور توسط فلیکس وانکل، متخصص در طراحی دستگاه های آب بندی ساخته شد و واحدهای آزمایشی توسط یک شرکت آلمانی در سال 1956 ساخته و آزمایش شدند.

موتور وانکل به جای پیستون هایی که در سیلندرها بالا و پایین می روند، دارای یک روتور مثلثی سه پهلو است. روتور در یک محفظه بسته می چرخد و سه رأس روتور یک تماس لغزشی مداوم با سطح داخلی منحنی محفظه حفظ می کنند. روتور سمت سه محفظه منحنی شکل را بین دو طرف خود و دیواره منحنی جداره تشکیل می دهد. حجم محفظه‌ها با موقعیت روتور متفاوت است.

حداکثر حجم در هر محفظه زمانی بدست می آید که طرف روتور که آن را تشکیل می دهد با قطر جزئی جداره موازی باشد. هنگامی که طرف روتور موازی با قطر اصلی باشد، حجم به حداقل خود کاهش می یابد. 

 

در چرخش حول محور مرکزی خود، روتور باید یک مدار دایره ای را در اطراف مرکز هندسی جداره دنبال کند. چرخش مداری لازم با استفاده از سوراخ مرکزی در روتور به دست می آید که در آن یک چرخ دنده داخلی برای حلقه ای با یک چرخ دنده ثابت که قادر به حرکت نبوده به مرکز بدنه متصل شده ، تعبیه شده است. روتور با قرار گرفتن سوراخ مرکزی خود بر روی یک محور تشکیل شده روی شفت خروجی که از مرکز چرخ دنده ثابت می‌گذرد هدایت می شود.

این محور همچنین روتور را تحت کنترل شفت قرار می دهد تا هنگامی که فشار گاز بر روی پهلوهای روتور وارد می شود، گشتاور اعمال می شود بطوریکه سوخت و هوا می سوزند.

نسبت دنده 3 به 1 باعث می شود شفت خروجی سه برابر سریعتر از چرخش روتور به دور محور بچرخد. هر یک چهارم چرخش روتور یک انبساط یا فشرده‌سازی را تکمیل می‌کند، که اجازه می‌دهد ورودی، فشرده‌سازی، انبساط و خروج گاز در طول یک چرخش روتور انجام شود. تنها قطعات متحرک روتور و شفت خروجی هستند.

مخلوط سوخت توسط کاربراتور تامین می شود و از طریق یک دریچه ورودی در یکی از صفحات انتهایی محفظه وارد محفظه های احتراق می شود. یک خروجی اگزوز در یکی از طرف های صاف دیواره بدنه تشکیل می شود و یک شمع جرقه زن در یک محفظه قرار دارد که از طریق یک گلوی کوچک در طرف مقابل دیواره بدنه با محفظه ها ارتباط برقرار می کند.

روتور و چرخ دنده ها و یاتاقان های آن توسط روغنی که در روتور توخالی در گردش است روغن کاری و خنک می شوند. پره‌های راس با مقدار کمی روغن اضافه شده به سوخت با نسبت 1 تا 200 روغنکاری می‌شوند. آب از طریق ژاکت‌های خنک‌کننده در محفظه به گردش در می‌آید که ورودی آن در مجاورت شمع جرقه زن قرار دارد، جایی که درجه حرارت بالا می‌رود.

از مزایای اصلی موتور وانکل می توان به فضا و وزن کم مورد نیاز در هر اسب بخار، عملکرد نرم ، بدون لرزش و بی صدا و هزینه های ساخت پایین ناشی از سادگی مکانیکی آن اشاره کرد.

عدم وجود نیروهای اینرسی ناشی از قطعات رفت و برگشتی و حذف سوپاپ های بسته شده با فنر اجازه می دهد تا با سرعت بسیار بالاتری نسبت به موتورهای پیستونی رفت و برگشتی عمل کنند، و مزیت بزرگی بوده زیرا سرعت شفت برای عملکرد بهینه باید بالا باشد.

تزریق مخلوط سوخت تازه و خروج گاز موثرتر بوده زیرا دریچه ها با سرعت بیشتری نسبت به سوپاپ ها باز و بسته می شوند و عبور جریان گاز از طریق آنها تقریباً پیوسته است. انتقال حرارت و نیاز به خنک سازی آن نیز کم است.




  • وضعیت
  • جدیدترین
  • پربازدیدترین
  • پرفروشترین
  • ارزانترین
  • گرانترین
  • الفبا
ثبت سفارش
تعداد
عنوان