موتور احتراق داخلی یا درون سوز

موتورهای درون سوز (موتورهای احتراق داخلی)

این مقاله قصد دارد شما را با یک تجهیز مهم در صنعت مکانیک آشنا سازد. در ابتدا به شرح موتور درون سوز یا موتور احتراق داخلی می پردازیم. و در ادامه به بررسی انواع موتور درون سوز، تاریخچه و طرز کار آن می پردازیم.

ریشه لغوی

موتور درون سوز یا موتور احتراق داخلی ترجمه عبارت انگلیسی Intrer combustion Engine است و به موتورهایی گفته می‌شود که سوخت در داخل محفظه موتور سوزانده می‌شود.

نگاه اجمالی

یک موتور احتراق داخلی وسیله ای است که انرژی محبوس در سوخت‌های فسیلی نظیر بنزین، گازوئیل و یا نفت، گاز مایع LPG را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و آن را در انتهای شفت میل لنگ، خارج از پوسته موتور، به صورت چرخش صفحه فلایویل در اختیار مصرف کننده می‌گذارد.

تعریف موتور احتراق یا احتراق داخلی

این موتور ها یکی از ارکان اصلی خودرو می‌باشد، که وظیفه اصلی حرکت آن بوسیله موتور با انجام یک سری اعمال خاص امکان پذیر می‌شود. بر این اساس تلاش های زیادی در زمینه طراحی و ساخت انواع موتور صورت گرفته است که در حال حاضر نیز بیشتر سرمایه گذاری های کارخانه‌های خودرو سازی در این زمینه انجام می‌شود. تمام موتورهایی که در زندگی بشر مورد استفاده قرار می‌گیرند انرژی جنبشی را به شکل یک حرکت دورانی (چرخشی) در اختیار مصرف کننده قرار می‌دهند. موتورها این انرژی را از طریق تبدیل انرژی‌های پتانسیل و یا انرژی های دیگر بوجود می‌آورند که می‌توان بر حسب منبع انرژی اولیه، موتورها را تقسیم بندی کرد که در ادامه به آن ها اشاره خواهد شد.

بطور کلی می‌توان گفت که در پیرامون ما هر وسیله‌ای که کاری انجام می‌دهد دارای یک موتور است که حرکت قطعات آن و نیروی مورد نیاز آن وسیله را تأمین می‌کند. مثلا لوازم خانگی مثل یخچال، ضبط صوت، پنکه‌های تهویه و … همگی دارای یک موتور الکتریکی می‌باشند و یا اتومبیل هایی که در خیابان ها رفت و آمد می‌کنند هر کدام یک موتور جهت تأمین انرژی جنبشی خود دارند.

تاریخچه موتور احتراق داخلی

اولین تجربه کاری و قابل ذکر در زمینه ساخت موتورهای احتراق داخلی در سال 1876 میلادی اتفاق افتاد. در این سال یک مخترع آلمانی به نام «ان.ای.اتو» موفق شد که یک موتور احتراق داخلی، چهار زمانه را به ثبت برساند که اصول کار موتور در حال حاضر اصول کار موتورهای رایج است. از آن تاریخ به بعد تحول چندانی در ساختمان این موتورها از لحاظ کارکردی اتفاق نیفتاده است. بلکه مدل های مختلف و انواع پیشرفته‌ تری ساخته شده‌اند که با نمونه اولیه بسیار مشابهند. البته در سال 1957 موتوری توسط «وانکل» ساخته شد که اگرچه اصول موتورهای اتو را به کار می‌برد لیکن ساختمان آن متفاوت است.

موتور های سوختی

انواع موتور های احتراق داخلی

این موتورها را به دو دسته کلی موتور های چهار زمانه و موتورهای دو زمانه می‌توان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوت‌های ساختاری اندکی متفاوت است.

موتور چهار زمانه

این موتورها در واقع همان موتورهایی هستند که توسط اتو اختراع شدند و وجه تسمیه آن ها اینست که این موتورها برای هر انفجار (مرحله تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) می‌بایست چهار مرحله مکش ، تراکم ، انفجار و تخلیه را انجام دهند.

موتور دو زمانه

مخترعین هم عصر اتو اعتقاد داشتند که وجود تنها یک مرحله توان در دو دور چرخش موتور، زیان بزرگی است. بنابراین توجه خود را به موتوری معطوف کردند که در هر دور چرخش دارای یک انفجار بود. این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار و دم و بازدم به عنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم به عنوان مرحله بعدی صورت می‌گیرد.

معیارهای دیگر جهت طبقه بندی موتورهای احتراق داخلی

روش دیگر برای طبقه بندی این موتورها (اعم از دو زمانه یا چهار زمانه) ذکر کردن تعداد سیلندرهای این موتورهاست. در این موتورها سیلندرها که در واقع واحدهای تولید انرژی مکانیکی می‌باشند در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. بر این اساس موتورهای متنوعی ساخته شده‌ اند که انواع متداول آن ها می‌توانند یک سیلندر، دو سیلندر، سه سیلندر، چهار سیلندر، شش سیلندر، هشت، ده و دوازده و در مواردی بیست و چهار سیلندر باشد.

البته معیارهای دیگری نیز برای طبقه بندی این موتورها به کار می‌رود. مثلا اگر نحوه آرایش سیلندرها را معیار در نظر بگیریم می‌توانیم.

موتورهای درون سوز یا احتراق داخلی  را به انواع:

• موتورهای خطی
• موتورهای V شکل یا خورجینی
• موتورهای شعاعی

تقسیم بندی کنیم و یا اینکه می‌توان برای طبقه بندی موتورها از حجم آن ها استفاده کرد که عبارت است از حجم کل پیستون های آن ها زمانی که در نقطه مرگ پایین باشند. روش دیگر برای طبقه بندی این موتورها، نحوه مشتعل شدن سوخت در این موتورها است. بر این اساس موتورهای احتراق داخلی به دو دسته تقسیم می شوند.

موتور اشتعال جرقه‌ای

این موتورها، برای سوزاندن ماده سوختنی از سیستم برقی تولید کننده جرقه استفاده می کنند.

موتورهای دیزل

این موتورها برای مشتعل کردن سوخت از حرارت بالای خود سیلندر استفاده می‌کنند.

طرز کار

نحوه کار موتورهای احتراق داخلی را به شکل خلاصه می‌توان اینگونه بیان کرد.

مکش

مخلوط آزمایش‌های مربوط به هوا و سوخت (در موتورهای دیزل فقط هوا) به درون سیلندر مکیده می شود.

تراکم

مخلوط مذکور (هوای وارد شده در موتورهای دیزل) توسط پیستون فشرده می‌شود.

توان

مخلوط آزمایش‌های مربوط به هوا و سوخت محترق شده و انرژی آزاد می‌کند که باعث حرکت پیستون به سمت پایین می‌شود.

تخلیه

گازهای ناشی از احتراق از محفظه سیلندر تخلیه می‌شود.
البته این چهار مرحله در موتور چهار زمانه اتفاق می افتد و در موتورهای دو زمانه مراحل 1 و 2 و مراحل 3 و 4 با یکدیگر همزمان انجام می‌شوند. به هر حال پس از انجام مرحله انفجار (توان) انرژی آزاد شده از سوختن ماده سوختنی آزاد شده است و باعث حرکت پیستون می‌گردد. از آنجایی که حرکت پیستون بصورت رفت و برگشتی است. برای تبدیل این حرکت به حرکت دورانی به یک قطعه دیگر در موتور به نام میل لنگ نیاز است که به پیستون یا پیستون ها (بر حسب تعداد سیلندر موتور) متصل شده و حرکت رفت و برگشتی را به حرکت چرخشی تبدیل می کند.

مراحل کار موتور درون سوز

ساختمان موتور های درون سوز یا احتراق داخلی

موتورهای احتراق داخلی یا موتور های درون سوز برای درست کار کردن به سیستم های مختلفی نیازمندند که همگی می‌بایست به دقت و نحو مطلوب وظیفه خود را انجام دهند. اجزا و سیستم‌های تشکیل دهنده یک موتور احتراق داخلی را می‌توان به شرح زیر برشمرد.

1-سیلند

قسمت اصلی موتور است که محل بالا و پایین رفتن پیستون می‌باشد.

2-سرسیلندر

بر روی سیلندر قرار می‌گیرد و محل قرار گیری سوپاپ‌ها، شمع‌ها و … می‌باشد.

3-پیستون

قطعه متحرکی است که در داخل سیلندر بالا و پایین می‌رود و به میل لنگ متصل است.

4-میل لنگ

تبدیل کننده حرکت رفت و برگشتی به حرکت چرخشی است.

5-سیستم هوا رسانی

به ساختارهایی گفته می‌شوند که محفظه سیلندر را به هوای بیرون مربوط می‌کند.

6-سیستم سوخت رسانی

وظیفه رساندن و تنظیم میزان سوخت مصرفی را بر عهده دارد.

7-سیستم خنک کننده

وظیفه کنترل دمای کاری موتور را به عهده دارد.

8-سیستم روغن کاری

جهت کم کردن سایش و انتقال حرارت موتور به کار می‌رود.

9-سیستم برقی

جهت اشتعال سوخت و ایجاد جرقه کاربرد دارد. (موتورهای دیزل فاقد این سیستم می‌باشند)

10-سیستم سوپاپ‌ها (دریچه احتراق و دریچه ورودی)

جهت زمان بندی ورود آزمایش‌های مربوط به هوا و خروج دود به کار می‌روند. (موتورهای دو زمانه فاقد این سیستم اند)

11-سایر قطعات

رینگ‌های پیستون، میل بادامک، چرخ لنگر یا فلایویل، یاتاقان‌ها، گاورنر و وزنه‌های تعادل.

نقش موتورهای احتراق داخلی در زندگی امروزه

طیف وسیع و گسترده‌ای از وسایل متحرک اطراف ما برای تامین حرکت خود به موتورهای احتراق داخلی وابسته‌اند. تصور کنید اگر تنها یک شبکه حمل و نقل (که 100 درصد به موتورهای احتراق داخلی وابسته است) از کار بیافتد زندگی روزمره به چه شکلی در خواهد آمد؟