موتور بنزینی

رای دهی: 0 / 5

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

Petrol-Engine.jpgموتور بنزینی (petrol engine/gasoline engine) یک موتور درون‌سوز (internal combustion engine) جرقه اشتعالی (spark-ignition) است که برای استفاده از بنزین و سوخت‌های فرار مشابه طراحی شده است.

در اغلب موتورهای بنزینی، سوخت و هوا قبل از تراکم با هم مخلوط می‌شوند. البته برخی از موتورهای بنزینی مدرن از تزریق مستقیم بنزین به درون سیلندر استفاده می‌کنند. در گذشته پیش اختلاط در یک کاربراتور (carburetor) انجام می‌شد اما در حال حاضر توسط تزریق سوخت (fuel injection) با کنترل الکترونیکی انجام می‌شود؛ به جز در موتورهای کوچک که در آن هزینه و پیچیدگی تجهیزات الکترونیکی افزایش راندمان موتور را توجیه نمی‌کند.

 

4-Stroke-Engine-Animation.gif

 

فرآیند موتور بنزینی از نظر روش اختلاط سوخت و هوا و استفاده از شمع‌های جرقه‌زن (spark plugs) برای شروع فرآیند احتراق، با موتور دیزل متفاوت است. در یک موتور دیزل، تنها هوا فشرده و در نتیجه گرم می‌شود و سوخت در پایان مرحله تراکم به هوای بسیار گرم تزریق و خود به خود مشتعل می‌شود.

 

Petrol-Engine2.jpg


نسبت تراکم موتورهای بنزینی

در صورت حضور هم‌زمان سوخت و هوا در یک سیلندر بسته، تراکم بیش از حد مخلوط دارای خطر خود اشتعالی (auto-ignition) و یا انجام رفتاری همانند یک موتور دیزل (diesel engine) می‌شود. به دلیل تفاوت در سرعت سوختن این دو سوخت، موتورهای بنزینی از نظر مکانیکی با زمان‌بندی متفاوتی نسبت به موتورهای دیزل طراحی شده‌اند و بنابراین خود اشتعالی موتور بنزینی قبل از رسیدن سیلندر به نقطه مرگ بالا (top dead center) یا TDC باعث انبساط گاز داخل سیلندر به بالاترین میزان آن می‌شود.

 

Petrol-Engine4.jpg

معمولا شمع‌های جرقه‌زن در حالت خلاصی موتور در حدود چرخش حداقل 10 درجه میل‌لنگ قبل از رسیدن پیستون به TDC تنظیم می‌شوند؛ اما مقادیر بسیار بالاتر در سرعت‌های بالاتر موتور، زمان کافی را برای احتراق کامل شارژ سوخت و هوا قبل از انبساط زیاد فراهم می‌کنند و انبساط گاز با حرکت پیستون به پایین در کورس قدرت اتفاق می‌افتد. بنزین با اکتان بالاتر کندتر می‌سوزد و بنابراین تمایل به خود اشتعالی و نرخ انبساط پایین‌تری دارد؛ بنابراین موتورهایی که برای کار با سوخت با اکتان بالا طراحی شده‌اند، می‌توانند به نسبت‌های تراکم بالاتری برسند.

 

Petrol-vs-Diesel-Engine2.jpg

Petrol-vs-Diesel-Engine.jpg


سرعت و راندمان موتورهای بنزینی

موتورهای بنزینی به دلایل زیر نسبت به موتورهای دیزلی در سرعت‌های بالاتری کار می‌کنند:

  • استفاده از پیستون، شاتون و میل‌لنگ سبک‌تر به دلیل نسبت تراکم کم‌تر
  • احتراق سریع‌تر بنزین نسبت به گازوییل

نسبت تراکم پایین‌تر یک موتور بنزینی نسبت به یک موتور دیزل راندمان کم‌تری فراهم می‌کند.

کارکرد یک موتور بنزینی مانند کارکرد دوچرخه در پایین‌ترین دنده آن است که در آن هر فشار پا انرژی کمی به سیستم اضافه می‌کند؛ اما شما باید هنوز هم برای بازگشت پاهای خود به بالاترین موقعیت انرژی صرف کنید.

 

Petrol-Engine6.jpg


کاربرد موتورهای بنزینی

موتورهای بنزینی کاربردهای بسیاری دارند، از جمله:

  • خودرو
  • موتور سیکلت
  • هواپیما
  • قایق موتوری
  • موتورهای کوچک، مانند چمن زن، اره و موتور ژنراتورهای (engine-generators) قابل حمل


سیکل کاری موتورهای بنزینی

موتورهای بنزینی می‌توانند در یک سیکل چهار زمانه یا دو زمانه کار کنند. این سیکل‌ها به صورت زیر هستند:

  • سیکل چهار زمانه (four-stroke cycle)
  • سیکل دو زمانه (two-stroke cycle)
  • موتور ونکل (wankel engine)

 

4-Stroke-Engine.jpg

Engine-Layouts-2.jpg

آرایش سیلندرها در موتورهای بنزینی

  • آرایش خطی (in-line arrangement): به صورت 1 تا 6 سیلندر خطی
  • آرایش V: به صورت 2 تا 16 سیلندر
  • آرایش تخت (flat arrangement): همانند طرح V تخت شده؛ در هواپیماهای کوچک و موتور سیکلت‌ها به کار می‌روند و مشخصه خودروهای فولکس واگن دهه 1990 هستند. موتور S6 تخت هنوز هم در بسیاری از پورشه‌های مدرن و همچنین در سوباروها استفاده می‌شود. بسیاری از موتورهای تخت با هوا خنک می‌شوند.
  • آرایش W: یک آرایش کم‌تر شایع اما قابل توجه در خودروهای طراحی شده برای سرعت‌های بالا شبیه به داشتن دو موتور V در کنار هم است.
  • آرایش دوار (rotary arrangement)
  • آرایش شعاعی (radial arrangement): معمولا شامل 7 یا 9 سیلندر در یک حلقه و یا 10 یا 14 سیلندر در دو حلقه می‌شود.

 

Engine-Layouts.jpg

W-Engine.jpg

یک موتور W


خنک‌کاری موتورهای بنزینی

موتورهای بنزینی به دو صورت خنک می‌شوند:

  • موتورهای هوا خنک (air-cooled) دارای فین‌های (fins) برای افزایش سطح روی سیلندر و سر سیلندر (cylinder head) هستند.

 

Air-Cooled-Engine.jpg

 

  • موتورهای مایع خنک (liquid-cooled) از یک جکت آب (water jacket) و رادیاتور (radiator) استفاده می‌کنند. سیال خنک‌کاری (coolant) قبلا آب بود اما امروزه معمولا مخلوطی از آب و اتیلن گلیکول یا پروپیلن گلیکول است. این مخلوط نسبت به آب خالص نقطه انجماد پایین‌تر و نقطه جوش بالاتری دارد، از خوردگی جلوگیری می‌کند و همچنین ضد یخ‌های (antifreezes) مدرن حاوی روغن و سایر مواد افزودنی برای حفاظت از آب‌بندی‌های (seals) پمپ آب (water pump) و بیرینگ‌ها (bearings) هستند. سیستم خنک‌کاری معمولا کمی تحت فشار است که باعث بالا بردن بیش‌تر نقطه جوش مایع خنک کننده می‌شود.

 

Water-Cooled-Engine.jpg


سیستم جرقه‌زنی موتورهای بنزینی

موتورهای بنزینی از اشتعال جرقه‌ای و جریان با ولتاژ بالا برای ایجاد جرقه استفاده می‌کنند که توسط یک سیم‌پیچ یا کویل جرقه‌ای (ignition coil) تولید می‌شود. در موتور خودروهای مدرن، زمان‌بندی جرقه (ignition timing) توسط یک یونیت کنترل موتور (Engine Control Unit) الکترونیکی یا ECU اداره می‌شود.

 

Petrol-Engine-Interior.jpg

اندازه‌گیری توان موتورهای بنزینی

رایج‌ترین روش برای رده‌بندی موتور چیزی است که به عنوان قدرت ترمزی (brake power) شناخته می‌شود و در فلای‌ویل اندازه‌گیری و بر حسب کیلووات و یا اسب بخار بیان می‌شود. این خروجی واقعی توان مکانیکی موتور در یک فرم قابل استفاده و کامل است. اصطلاح ترمز به دلیل استفاده از ترمز در تست دینامومتر برای بار موتور می‌آید.

برای موتور یک خودرو، جدا از اصطکاک و تلفات ترمودینامیکی داخل موتور، مقداری توان توسط پمپ (pump) آب، دینام، و فن (fan) رادیاتور جذب می‌شود و در نتیجه توان موجود در فلای‌ویل را برای راندن ماشین به جلو کاهش می‌دهد. همچنین توان به وسیله پمپ قدرت فرمان و کولر جذب می‌شود؛ اما این تجهیزات برای تست یا محاسبه توان خروجی نصب نمی‌شوند. توان خروجی بر حسب ارزش انرژی سوخت و دما، رطوبت و ارتفاع محیط اندکی تغییر می‌کند. بنابراین، استانداردهای آمریکا و اروپا بر روی سوخت مورد استفاده در تست توافق کرده‌اند و موتورها در دمای 25 درجه سانتی‌گراد (اروپا) و 64 درجه فارنهایت (آمریکا)، در سطح دریا و رطوبت 50 درصد رتبه‌بندی می‌شوند.

 

Petrol-Engine5.jpg

logo-samandehi

آگهی‌های مرتبط با تجهیزات دوار