موتور های احتراق داخلی : توضیح کامل + اجزا و روش های تقویت

موتور های احتراق داخلی

موتور های احتراق داخلی به موتور هایی گفته می شود که در آن ها مخلوط سوخت و هوا در داخل محفظه احتراق واکنش نشان داده و محترق می شود. بر اثر این احتراق گاز های داغ با فشار بالا حاصل می شوند و بر اثر انبساط این گاز ها پیستون موتور به حرکت در آمده و کار انجام می دهد. هر چند منظور از به کار بردن اصطلاح موتور های درون سوز موتور های معمول در خودرو ها می باشد. با این حال موتور های موشک و موتور های جت نیز مشمول تعریف موتور های احتراق داخلی می باشند

نخستین موتور درون سوز چهار زمانه توسط نیکولاس اوت اوتو مخترع آلمانی ویلیام وگنر در سال ۱۸۷۴ ساخته شد.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

موتور های احتراق داخلی اتو

فناوری های استفاده شده در پیشرانه ی اتومبیل ها در طول تاریخ صنعت خودرو سازی دچار تغییرات فراوانی شده است. اما یکی از ماندگار ترین سیستم ها در این صنعت موتور های احتراق داخلی است

مکانیزم این موتور درون سوز از روی دستگاه بخار جیمز وات الهام گرفته شده است. پیشرانه طراحی شده توسط اتو قادر بود چهار مرحله مکش-تراکم-احتراق-تخلیه را بصورت مداوم انجام دهد.البته در آن زمان هنوز موتور های احتراق داخلی مناسب خودروها نبودند زیرا با افزایش میزان سوخت فرم احتراق  به انفجار تغییر پیدا می کند و خیلی سریع موتور دچار سوختگی می شد. سال ها بعد جوزف دی اقدام به ساختن موتور های دو مرحله ای نمود و این موتور توانست مشکل اشتعال پیشرانه چهار مرحله ای اتو را بر طرف کند موتور دو زمانه به صورت رفت برگشت عمل می کند. در موتور طراحی شده جوزف دی مراحل انفجار دم و بازدم به عنوان یک مرحله و تراکم تخلیه و تراکم به عنوان مرحله بعدی صورت می گرفت این موضوع باعث میشد انفجار صورت گرفته جدا از فرایند تخلیه انجام شود و احتراق گسترش پیدا نکند.

انواع موتور های احتراق داخلی:

موتور های چهار زمانه: این موتور ها برای هر انفجار بایستی چهار مرحله مکش تراکم احتراق و تخلیه را انجام دهند هر مرحله از این موتور ها نیم دور یا ۱۸۰ درجه به طول می انجامد. بنابراین یک سیکل کامل در موتورهای چهار زمانه دو دور یا ۷۲۰ درجه است.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

موتور های دو زمانه: این موتور های احتراق داخلی در هر دور چرخش دارای یک انفجار هستند. این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار دم بازدم به عنوان یک مرحله و ترکیب و تخلیه و تراکم به عنوان مرحله بعدی صورت می گیرد.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

موتور های شش زمانه: موتور های درون سوزی است که بر اساس موتور چهار زمانه با افزایش فرایند و کارکرد نسبت به آن با ۶ عمل در چرخه فرایند است.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

موتور های احتراق داخلی دیزل: موتور های دیزل گونه ای از موتورهای درون سوز است که در آن از چرخه دیزل برای ایجاد حرکت استفاده می شود. فرق اصلی آن با موتور اتو ایجاد احتراق در اثر تراکم است یعنی انفجار بر اثر تراکم سوخت و هوا و بدون نیاز به جرقه زنی صورت می گیرد. موتور های دیزل به طور کلی راندمان سوخت بیشتری نسبت به موتور های بنزینی دارند. موتور های دیزل اتومبیل های مسافر بری بهره وری انرژی ب طور معمول۳۰ % می باشد و تا۴۱% می رسد. موتور های احتراق داخلی بنزینی بیشتر به طور معمول ۲۰% می باشد و تا ۳۷٫۳% می رسد.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

موتور های درون سوز وانکل: این موتور ها به دست فیلیکس وانکل اختراع گردید و نام دیگر آن موتور های دورانی است. اجزای اصلی آن روتور محفظه، روتور محور خروجی، شمع جرقه زنی و قطعات آب بندی می باشد. در موتور های وانکل مانند موتور های بنزینی مخلوط سوخت هوا وارد محفظه بزرگی می شود سپس با کم شدن حجم مخلوط هوا و بنزین تحت فشار قرار گرفته و با ایجاد جرقه به وسیله شمع احتراق ایجاد میشود. نیروی حاصل از احتراق به روتور اعمال شده و به علت اختلاف مرکز دوران بین موتور و میل لنگ نیروی چرخشی در روتور ایجاد می گردد. این نیروی چرخشی به بادامک محور لنگ که در داخل روتور قرار گرفته وارد شده و به فلایویل و سیستم انتقال قدرت می رسد.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

سامانه جرقه زنی موتور اتو:

سامانه جرقه زنی وظیفه دارد در یک زمان معین یک جرقه الکتریکی را برای سوختن مخلوط سوخت هوا در موتور های احتراق داخلی ایجاد کند. در موتور های درون سوز نوع رفت برگشتی یا همان پیستونی جرقه در انتهای کورس تراکم کمی بیشتر از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا زده می شود. اجزای این سامانه شامل شمع- وایر شمع-دلکو- کویل و باتری می باشد.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

سوپاپ ها :  یک از قطعات قارچی شکل موتور هستند که روی سر سیلندر قرار دارد و ورود و مخلوط سوخت و هوا خروج دود از داخل سیلندر را کنترل می کنند. بر اساس نوع طراحی موتورها، سوپاپ ها می توانند تعداد کمتر و بیشتری داشته باشند که بیشتر شدن تعداد سوپاپ باعث بهتر شدن راندمان موتور و ورود بیشتر مخلوط سوخت و هوا و خروج بهتر دود می شود

زمان بندی کار سوپاپ ها

محل زمان بندی و تنظیم زمان های باز و بسته شدن سوپاپ ها در موتور های احتراق داخلی توسط قطعه ای به نام میل بادامک صورت میگیرد. این میله با توجه به ساختار و شکل و برجستگی های روی آن (بادامک ها)تعیین می کند که سوپاپ ها باید در چه زمانی باز یا بسته شوند و همچنین تعیین می کند که باز و بسته بودن سوپاپ ها تا کی باید ادامه پیدا کند. حرکت سوپاپ ها و حرکت پیستون باید کاملا با یکدیگر هماهنگ باشد این هماهنگی توسط شکل ظاهری میل بادامک و تایمینگ خودرو صورت می گیرد. در ضمن میل بادامک نیروی حرکت خود را توسط تسمه تایم از میل لنگ خودرو دریافت می کند

نحوه کار سوپاپ ها: در موتور های ساده چهار سیلندر مانند پراید موتور دارای ۸ سوپاپ می باشد که برای هر سیلندر ۲ سوپاپ مورد استفاده قرار میگیرد از ۸ سوپاپ موجود ۴ سوپاپ ورودی و ۴ سوپاپ خروجی است,هنگامی که یک سیلندر در مرحله مکش قرار دارد سوپاپ ورودی آن سیلندر توسط میل بادامک باز شده و هوا از مجاری خاصی وارد سیلندر می شود. در مرحله تراکم و با حرکت پیستون به سمت بالا هر دو سوپاپ بسته هستند تا گاز و سوخت وارد شده متراکم شوند و در مرحله احتراق هم هر دو سوپاپ بسته هستن و پیستون به سمت پایین هل داده می شود و بلافاصله با برگشتن پیستون به سمت بالا سوپاپ دود بازشده و پیستون گاز های حاصل از احتراق را از سیلندر بیرون می کند و این عمل مداوم در حال تکرار است. در خودرو ها پیشرفته تر از تعداد سوپاپ بیشتر استفاده می شود تا راندمان خودرو بالاتر برود به گونه ای که در هر سیلندر به جای دو سوپاپ ۴ سوپاپ مورد استفاده قرار میگیرد. به جای یک میل بادامک از ۲ میل بادامک استفاده می شود.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

فیلرینگ و تایمینگ سوپاپ ها

تنظیم میزان لقی در مکانیزم سوپاپ ها را فیلر گیری می نامند و عمدتا به دو دلیل انجام می شود:

۱- کنترل میزان انبساط و انقباض حرارتی قطعات مکانیزم سوپاپ جهت عملکرد بهتر

۲- بهینه نمودن تایمینگ سوپاپ ها به وسیله ی ایجاد لقی مناسب بین قطعات مکانیزم سوپاپ. عدم رعایت لقی مناسب برای سوپاپ ها مشکلات فراوانی از جمله کاهش قدرت موتور، داغ کردن موتور، ریپ زدن و سر صدای زیاد و…را به وجود می آورد.

تایم گیری سوپاپ ها

به جهت بهبود عملکرد موتور های احتراق داخلی افزایش قدرت و کاهش مصرف سوخت باید از تایمینگ صحیح سوپاپ ها اطمینان حاصل نمود. تایمینگ موتور به جهت به موقع باز و بسته شدن سوپاپ ها انجام می شود. به همین دلیل بنا به نوع طراحی موتور، از تسمه یا زنجیر استفاده می شود. تسمه تایم میل لنگ را به میل بادامک متصل می کند و سوپاپ ها را در زمان معین باز و بسته می کند. عدم تایمینگ صحیح باعث بد کار کردن و حتی روشن نشدن ماشین می شود. در اکثر خودرو ها پارگی ناگهانی تسمه تایم باعث برخورد پیستون و سوپاپ به یکدیگر شده و صدمات زیادی را به موتور وارد میکند.نحوه ی تایم گیری موتور های احتراق داخلی در خودرو بر اساس طراحی نوع خودرو متفاوت است.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

پاشش سوخت در سیلندر

در موتور های احتراق داخلی قدیمی تر سیستم کاربراتوری وجود داشت که معایب خاص خود را داشت از جمله: راندمان پایینتر- مصرف بالاتر- نرسیدن سوخت یکسان به سیلندرها- ایجاد قفل گازی و … در حال حاظر سیستم انژکتوری برای موتور های احتراق داخلی استفاده می شود که اجزای آن شامل: باک- لوله های بنزین-فیلتر بنزین-ریل سوخت-انژکتور ها-پمپ سوخت-سنسور فشار سوخت-سنسور موقعیت میل لنگ – سنسور اکسیژن سنسور فشار منیفولد و..

نحوه عملکرد این سیستم به این گونه است که سوخت با فشار بالایی که توسط پمپ بنزین ایجاد شده از باک مکیده شده و پس از عبور از فیلتر وارد ریل سوخت شده و بنزین با فشار بالا در آنجا قرار میگیرد. واحد کنترل مرکزی ای سی یو توسط سنسور هایی زمان دقیق پاشش هر سیلندر را مشخص می کند و توسط پالس هایی به انژکتور هر سیلندر فرمان پاشش را می دهد.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

سیستم جرقه زنی خودرو: در موتور های احتراق داخلی بنزینی برای ایجاد احتراق در محفظه احتراق، سیلندر نیاز به ایجاد جرقه در زمان مناسب می باشد. قطعات مختلفی در به وجود آمدن  جرقه داخل سیلندر نقش ایفا میکنند. اجزای سیستم جرقه خودرو شامل موارد زیر می باشند:

۱- شمع خودرو ۲- کوئل خودرو ۳- وایر خودرو ۴- دلکو خودرو(در خودرو های کاربراتوری) ۵- کامپیوتر خودرو (در خودروهای انژکتوری)

نحوه جرقه زنی در خودرو های انژکتوری:

کامپیوتر خودرو توسط سنسور های میل لنگ و میل بادامک موقعیت سیلندر و زمان جرقه زنی را محاسبه می کند و فرمان را به کوئل خودرو ارسال میکند. کوئل خودرو وظیفه تقویت ولتاژ را دارد به گونه ای که برق ۱۲ ولت را دریافت کرده و ولتاژی مثبت در حد ۳۰ هزار ولت ایجاد میکند. این ولتاژ ایجاد شده توسط وایر به شمع های هر سیلندر فرستاده می شود و سر شمع ها داخل سیلندر موتور های احتراق داخلی قرار دارد و جرقه از ته شمع به سر شمع منتقل می شود و مخلوط سوخت هوا را محترق می کند.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

انواع سنسور ها در موتور های احتراق داخلی :

در یک خودرو انژکتوری انواع مختلفی از سنسورها به کار رفته است که هر سنسور وظیفه خاصی را بر عهده دارد.داده های این سنسورها هر لحظه برای ای سی یو ارسال می شود تا این واحد کنترل الکترونیکی شرایط خودرو را دریافت و عملکرد را بهینه می سازد. وظیفه سنسور ها به طور کلی درک شرایط موتوری برای عملکرد بهتر آن در شرایط مختلف کاری است.

۱- سنسور دمای هوای ورودی: وظیفه این سنسور این است که دمای هوای ورودی به موتور های احتراق داخلی را اندازه بگیرد. این سنسور مانند یک مقاومت ان تی سی عمل میکند و با افزایش دما مقاومت آن کاهش پیدا میکند.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۲- سنسور فشار هوای منیفولد: این سنسور وظیفه اندازه گیری فشار هوای ورودی منیفولد را دارد که توسط ای سی یو جرم هوای ورودی مورد محاسبه قرار گرفته و مقدار پاشش سوخت و آوانس جرقه تنظیم می شود.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۳- سنسور دمای خنک کننده: وظیفه این سنسور در موتور های احتراق داخلی اندازه گیری دمای آب موتور است و با داده هایی که ارسال میکند ای سی یو زمان پاشش سوخت و جرقه را با توجه به دماهای کاری تعریف شده تنظیم میکند.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۴- سنسور موقعیت دریچه گاز: این سنسور وظیفه ارسال داده ای که میزان باز شدن دریچه گاز به ای سی یو می فهماند، را دارد و بر اساس آن، ای سی یو میزان پاشش سوخت را تنظیم  میکند.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۵- سنسور دور موتور: این سنسور دور موتور زاویه میل لنگ و موقعیت پیستون ۱ و ۴ را اندازه می گیرد و بسیار حایز اهمیت است چرا که به واسطه داده های آن میزان پاشش سوخت، زمان جرقه زنی، مقدار آوانس و ریتارد و… مورد استفاده قرار میگیرد.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۶- سنسور موقعیت میل سوپاپ:  این سنسور وظیفه دارد که موقعیت سیلندر یک در موتور های احتراق داخلی را اندازه گیری کند و به ای سی یو اطلاع دهد تا ترتیب پاشش سوخت مشخص شود.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۷- سنسور سرعت خودرو: این سنسور سرعت خودرو را در حالت های مختلف اندازه گیری می کند و به ای سی یو اطلاع میدهد تا مقدار پاشش سوخت تعیین شود.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۸- سنسور ناک: این سنسور در موتور های احتراق داخلی وظیفه دارد که میزان ناک یا کوبش در زمان احتراق ناقص را اندازه گیری کند و به ای سی یو اطلاع دهد تا اوانس جرقه را کاهش و به سمت ریتارد ببرد و با این کار غلظت سوخت افزایش میابد تا کوبش متوقف شود.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۹- سنسور اکسیژن: این سنسور با داده هایی که ارسال میکند میزان غنی بودن سوخت و یا هوای ورودی به موتور های احتراق داخلی را از دود خروجی اندازه میگیرد و ای سی یو هم با اطلاعات به دست آمده میزان مخلوط سوخت و هوا را میسنجد و این میزان را تنظیم میکند. ممکن است این سنسور اول در ابتدای خروجی اگزوز نصب شده باشد و یا در ابتدای ورودی کاتالیست.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۱۰- استپر موتور: وظیفه اصلی این سنسور روشن نگه داشتن خودرو در حالت دور ارام است هنگامی که کولر روشن میکنیم کمپرسور بار خود را روی موتور وارد میکند. برای جبران آن استپر موتور ژیگلور مربوط را کمی عقبتر میکشد تا خود به خود گاز کم و زیاد نشود. اگر سنسور ضربه نیز نصب باشد استپر وظیفه گسترده تری بر عهده دارد. در این حالت استپ موتور باید در لحظه سوزن ژیگلور مربوط را طوری عقب جلو بکشد که ضربه مربوط حس شده توسط سنسور ضربه ناشی از احتراق ناقص سوخت به گونه مناسب جبران شود. استپ موتور های احتراق داخلی کار ساسات را نیز انجام می دهد. هنگامی که خودرو سرد است سوزن طوری تنظیم میشود که خودرو با اولین استارت روشن میشود. کار دیگر استپر موتور تنظیم هوای مورد نیاز سیلندر ها در زمان رها کردن پدال گاز است در خودروهایی که فاقد این سیستم هستند با رها کردن گاز تنظیم سوخت و هوا به علت بسته شدن دریچه گاز به هم میخورد و دیده میشود که هنگام رها کردن گاز خودرو به طور لحظه ای دود میکند اما در این سیستم با وجود استپ موتور دیگر این مشکل وجود ندارد. محل قرار گرفتن استپ موتور روی هوزینگ هوای ورودی است.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

روش بالا بردن راندمان موتور های احتراق داخلی

۱- پرخوران(توربو شارژ)

در موتوری که این سیستم را دارد هوای مورد نیاز برای احتراق توسط یک کمپرسور فشرده میشود. این فشردگی سبب میشود بتوانیم جرم های بیشتری نسبت به یک موتور تنفس طبیعی وارد موتور کنیم و در نتیجه سوخت بیشتری را میتوان در موتور پاچید و در نهایت توان گشتاور بیشتری را برای یک حجم ثابت خاصی میشود. لازم به ذکر است توربو شارژ نیروی لازم خود را از گاز های خروجی اگزوز دریافت میکنند.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۲- سوپر شارژ

این سیستم یک کمپرسور هوا است که با افزایش هوای ورودی موتور باعث ورود بیشتر به محفظه احتراق شده و باعث افزایش راندمان میشود. در این سامانه دستگاه انرژی خود را از موتور میگیرد و به همین دلیل باعث تضعیف قدرت موتور میگردد. با پیشرفت تکنولوژی این سیستم باید جای خود را کم کم به سیستم توربو شارژ بدهد.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۳- سیستم جرقه زنی ام اس دی

در موتور های احتراق داخلی ، فرق این سیستم با سیستم استاندارد در این است که برق بوجود آمده در کویل بعد از نصب این سیستم قویتر و منظم تر شده و شمع در هر جرقه به جای یک جرقه چند جرقه در یک شمع ایجاد می شود.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

۴- افزایش توان با استفاده از هدرز

این سیستم باعث تخلیه آسان تر گاز های خروجی از موتور های احتراق داخلی میشود. هدرز برای هر سیلندر یک لوله کوچک تخلیه گاز فراهم می کند. این لوله باعث میشود گاز خروجی از سیلندر ها هنگام خروج به عقب پس نزند هنگامی که دیگر لازم نباشد سیلندر ها برای تخلیه گاز خود از یکدیگر نیرو بگیرند و این نیرو صرف افزایش راندمان موتور می شود.

موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور

 

امیدوارم از این مطلب در مورد موتور های احتراق داخلی و اجزای آن و روش های تقویت موتور استفاده کرده باشید. مرسی

پست های مرتبط

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
برای ادامه، شما باید با قوانین موافقت کنید

فهرست