موتور رفت و برگشتی

رای دهی: 0 / 5

غیر فعال سازی ستارهغیر فعال سازی ستارهغیر فعال سازی ستارهغیر فعال سازی ستارهغیر فعال سازی ستاره
 

Reciprocating-Engine-Animation.gifموتور رفت و برگشتی (reciprocating engine) که اغلب به عنوان موتور پیستونی (piston engine) شناخته می‌شود، یک موتور حرارتی (heat engine) است که از یک یا چند پیستون رفت و برگشتی برای تبدیل فشار به حرکت چرخشی استفاده می‌کند. انواع اصلی موتورهای رفت و برگشتی عبارت‌اند از:

  • موتور درون‌سوز (internal combustion engine) که به طور گسترده در وسایل نقلیه موتوری استفاده می‌شود
  • موتور بخار (steam engine) که محرک اصلی انقلاب صنعتی بود
  • موتور استرلینگ (Stirling engine)


ویژگی‌های مشترک موتورهای رفت و برگشتی

ممکن است یک یا چند پیستون در موتور وجود داشته باشد. هر پیستون داخل یک سیلندر قرار دارد که به آن گازی وارد می‌شود که یا تحت فشار است (همانند موتور بخار) و یا در داخل سیلندر به وسیله احتراق مخلوط سوخت و هوا (موتور درون‌سوز) و یا در اثر تماس با یک مبدل حرارتی (heat exchanger) داغ در سیلندر (موتور استرلینگ) گرم می‌شود. گازهای داغ منبسط می‌شوند و پیستون را به پایین سیلندر هل می‌دهند. پیستون توسط یک فلای‌ویل، توان پیستون‌های دیگر متصل به شافت و یا در سیلندرهای دو اثره توسط انجام همان فرآیند در طرف دیگر پیستون، به بالای سیلندر (نقطه مرگ بالا) بازگشت می‌کند. در بسیاری از انواع موتورها، گازهای منبسط شده یا گازهای اگزوز با این کورس از سیلندر‌ خارج می‌شوند، به استثنای موتور استرلینگ که بارها و بارها همان مقدار گاز آب‌بندی شده را گرم و سرد می‌کند.

 

Internal-Combustion-Engine-Parts.jpg

اجزای یک موتور درون‌سوز

 

برخی از طرح‌های پیستون ممکن است از هر دو جهت داخل سیلندر توان بگیرند که در این صورت به آن دو اثره (double-acting) گفته می‌شود.

در بیش‌‌تر انواع موتورهای رفت و برگشتی، حرکت خطی پیستون به وسیله یک شاتون (connecting rod) و یک میل‌لنگ (crankshaft) و یا توسط یک صفه لرزان (swashplate) یا یک مکانیزم مناسب دیگر به حرکت دوار تبدیل می‌شود. یک فلای‌ویل اغلب برای اطمینان از چرخش نرم و برای ذخیره انرژی برای حرکت دادن موتور در بخش‌های غیر قدرتی سیکل به کار می‌رود. هر چه تعداد سیلندرهای موتورهای پیستونی رفت و برگشتی بیش‌تر باشد، کارکرد آن بدون لرزش و نرم خواهد بود. توان یک موتور رفت و برگشتی متناسب با حجم جابه‌جایی مجموع پیستون‌ها است.

 

Steam-Engine-Animation.gif

موتور رفت و برگشتی بخار

 

باید بین پیستون لغزنده و دیواره‌های سیلندر یک آب‌بندی ایجاد شود که فشار گاز بالای پیستون از کنار آن نشت نکند و راندمان موتور کاهش نیابد. این آب‌بندی معمولا توسط یک یا چند رینگ پیستون (piston ring)‌ انجام می‌شود. این رینگ‌ها از فلز سخت ساخته شده‌اند و به یک شیار دایره‌ای در سر پیستون فنر می‌شوند. حلقه‌ها به صورت محکم در شیار قرار می‌گیرند و در مقابل دیواره سیلندر فشرده می‌شوند تا آب‌بندی شکل بگیرد.

 

Stirling-Engine-Animation.gif

موتور رفت و برگشتی استرلینگ

 

در بیش‌تر انواع موتور‌های رفت و برگشتی نسبت تراکم (compression ratio) بر کارایی تاثیر می‌گذارد. نسبت تراکم نسبت بین حجم سیلندر در زمانی که پیستون در پایین‌ترین نقطه کورس خود قرار دارد و حجم در زمانی که پیستون در بالای کورس خود واقع است می‌باشد.

 

Stirling-Engine-Parts.jpeg

اجزای یک موتور استرلینگ

 

نسبت قطر به کورس برابر است با نسبت قطر پیستون به طولی که درون سیلندر طی می‌کند. در صورتی که این نسبت حدود 1 باشد، موتور مربعی خوانده می‌شود. اگر این نسبت بیش‌تر از 1 باشد، یعنی سوراخ سیلندر از کورس آن بزرگ‌تر باشد، به این موتور فرا مربعی (oversquare) گفته می‌شود و اگر کم‌تر از 1 باشد، به آن فرو مربعی (undersquare) گفته می‌شود.

سیلندرها ممکن است به صورت خطی (in-line)، پیکربندی V، افقی در مقابل یکدیگر (horizontally opposite) و یا شعاعی (radially) در اطراف میل لنگ قرار بگیرند. موتورهای با پیستون متقابل دو پیستون در حال کار را در دو انتهای یک سیلندر قرار می‌دهند. برخی از طرح‌ها، سیلندرها را در اطراف محور حرکت می‌دهند؛ همانند موتور‌های دوار (rotary engine).

 

Engine-Layout1.jpg

Engine-Layout2.jpg

Engine-Layout3.jpg

جانمایی‌های مختلف موتور رفت و برگشتی

 

در موتورهای بخار و موتورهای درون‌سوز، برای اجازه ورود و خروج گازها در زمان مناسب در سیکل پیستون به ولو (valve) نیاز است. این ولوها به وسیله بادامک (cams)، میله‌های خارج مرکز یا میل لنگ رانده شده توسط شافت موتور کار می‌کنند. موتورهای مدرن از ولوهای پیستونی (Piston valve) یا سوپاپ (Poppet valve) استفاده می‌کنند.

 

Piston-Engine-Cutaway.jpg

 

موتورهای درون‌سوز به وسیله یک سری از کورس‌هایی کار می‌کند گازها را به سیلندر وارد و از آن خارج می‌کنند. این عملیات به صورت چرخه‌ای تکرار می‌شود بسته به تعداد از کورس لازم برای تکمیل یک چرخه به موتور دو زمانه، چهار زمانه یا شش زمانه گفته می‌شود.


ظرفیت موتور

برای موتورهای پیستونی، ظرفیت موتور عبارت است از جابه‌جایی موتور یا حجمی که به وسیله پیستون موتور در یک کورس جاروب می‌شود که معمولا برای موتورهای بزرگ‌تر بر حسب لیتر یا اینچ مکعب، برای موتورهای کوچک‌تر بر حسب سانتی‌متر مکعب یا سی سی اندازه‌گیری می‌شود. وقتی همه چیز یکسان باشد، موتورهایی که ظرفیت بیش‌تری دارند، قوی‌تر هستند و مصرف سوخت به همان میزان افزایش می‌یابد؛ البته توان و مصرف سوخت تحت تاثیر عوامل بسیاری به غیر از جابه‌جایی موتور قرار دارند.

 

 

بخش‌های یک موتور درون‌سوز پیستونی با سیکل چهار زمانه: یک موتور پیستونی غول پیکر

 

دسته‌بندی موتورها بر حسب تعداد و تراز سیلندرها و کل حجم جابه‌جایی توسط حرکت پیستون در سیلندر بر حسب سانتی‌متر مکعب (سی سی) یا لیتر انجام می‌شود. برای موتورهای درون‌سوز، طرح‌های تک و دو سیلندر در وسایل نقلیه کوچک‌تر مانند موتور سیکلت معمول هستند؛ در حالی که به طور معمول خودرو بین چهار و هشت و لکوموتیو و کشتی‌ها ممکن است یک دوجین سیلندر یا بیش‌تر داشته باشند. ظرفیت سیلندر ممکن است از 10 سانتی‌متر مکعب یا کم‌تر در موتورهای مدل تا چند هزار سانتی‌متر مکعب در موتورهای کشتی متغیر باشد.

 

Internal-Combustion-Piston-Engine-Diagram.jpg

موتور درون‌سوز پیستونی

بخش‌های یک موتور درون‌سوز پیستونی با سیکل چهار زمانه:

E: میل بادامک اگزوز

I: میل بادامک ورودی

S: شمع

V: سوپاپ‌ها

P: پیستون

R: شاتون

C: میل لنگ

W: جکت آب برای جریان خنک‌کاری

logo-samandehi

آگهی‌های مرتبط با تجهیزات دوار