موتور
موتور برون سوز
موتور برون سوز یا احتراق خارجی نوعی ماشین گرمایی می باشد که در آن سیال عامل داخلی توسط انرژی حاصل از احتراق یک سیال عامل دیگر گرم شده و در طی یک چرخه ترمودینامیکی کار توسط سیال عامل داخلی انجام می گردد[۱]. انرژی حاصل از احتراق توسط مبدل حرارتی از سیال خارجی به سیال عامل داخلی منتقل می شود. مانند موتور بخار، توربین بخار و موتور استرلینگ.
موتور درون سوز
پویانمایی عملکرد یک موتور دوزمانه با لولهٔ اگزوز
موتور چهارزمانه (موتور اتو)
۱. مکش
۲. تراکم
۳. احتراق
۴. تخلیه
موتورهای درون سوز یا موتورهای احتراق داخلی به موتور هایی گفته می شود که در آن ها مخلوط سوخت و اکسیدکننده (معمولاً هوا یا اکسیژن) در داخل محفظهٔ بسته ای واکنش داده و محترق می شوند. بر اثر احتراق گازهای داغ با دما و فشار بالا حاصل می شوند و بر اثر انبساط این گازها قطعات متحرک موتور به حرکت درآمده و کار انجام می دهند.[۱]هرچند غالباً منظور از به کار بردن اصطلاح موتورهای درون سوز، موتورهای معمول در خودروها می باشند، با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جت نیز مشمول تعریف موتورهای درون سوز می شوند.
موتور درون سوز، یک وسیلهٔ گردنده است که در خودروها، هواگردها، قایق موتوری، موتورسیکلتها و صنایع کاربرد دارد. بدون بهره گیری از موتورهای درون سوز، اختراع و ساخت هواپیماها ممکن نبود. تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال ۱۹۳۹۹، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درون سوز تامین می شد.
نخستین موتور درون سوز چهارزمانه توسط نیکلاس اوگوست اوتو، مخترع آلمانی ویلیام وگنر و در سال ۱۸۷۶ ساخته شد.
انواع
موتور درون سوز اتو
این موتورها را به دسته کلی موتور چهارزمانه و موتورهای دوزمانه می توان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوت های ساختاری اندکی متفاوت است. البته ازنوع امروزی تر باید به چهار زمانه اشاره کرد که حتی تاثیر کمتری بر روی آلودگی هوا دارد.
موتور چهارزمانه: این موتورها برای هر انفجار (مرحلهٔ تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) بایستی چهار مرحله مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را انجام دهند.
موتورهای دوزمانه: این موتورها در هر دور چرخش دارای یک انفجار هستند. این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار و دم و بازدم به عنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم به عنوان مرحلهٔ بعدی صورت می گیرد
راندمان موتورهای دو زمانه به مراتب از موتورهای چهارزمانه بیشتر است.
موتور درون سوز دیزل
موتور دیزل گونه ای موتور 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 هوابدون نیاز به جرقه زنی می باشد (سیستم احتراق داخلی دیزل).
موتور درون سوز وانکل
موتور دورانی که مخترع آن دکتر فلیکس وانکل بود، گاهی موتور وانکل یا موتور دورانی وانکل نامیده می شود. اجزای اصلی آن روتور، محفظه روتور، محور خروجی، شمع جرقه زنی، قطعات آبندی می باشد. در موتور وانکل مانند موتورهای بنزینی چهار زمانه مخلوط هوا و بنزین وارد محفظهٔ بزرگی از موتور می شود سپس با کو چک شدن حجم آن مخلوط هوا و بنزین تحت فشار قرار گرفته و با ایجاد جرقه به وسیله شمع انفجار حاصل می شود، مولکول های گاز دراثر احتراق منبسط می گردند و فشار محفظهٔ تراکم به شدّت بالا می رودو نیروی حاصل از آن به رو تور اعمال شده وبه علّت اختلاف مرکز دوران بین روتورومیل لنگ نیروی چرخشی درروتور ایجاد می گردد. این نیروی چرخشی به بادامک محور لنگ که در داخل روتور قرار دارد، وارد شده و به فلایویل و سیستم انتقال قدرت می رسد.
موتور دو زمانه
موتور درون سوزی که ۲ فرایند اصلی دارد. (۱- مکش سوخت + انفجار یا احتراق سوخت) .(۲- تراکم سوخت+خروج دود)
موتور چهار زمانه
موتور درون سوزی با چهار فرایند اصلی ۱-مکش سوخت ۲- تراکم ۳-احتراق ۴- خروج دود است.
موتور شش زمانه
موتور درون سوزی بر اساس موتور چهار زمانه با افزایش فرایند و کارکرد نسبت به آن و با ۶ عمل در چرخه فرایند.
چرخه اتکینسون
موتورهای دوار بدون پیستون
به موتورهایی که پیستون ندارند و بجای آن روتور دارند که بصورت دورانی حرکت می کند اطلاق می شود مانند موتور وانکل و موتور شبه توربین. این نوع موتورها در پهپادهایی استفاده می شود که در منطقه ای وسیع به شعاع 300km تا 500km مورد نیاز باشد استفاده می شود.
موتور شبه توربین
موتور شبه توربین خیلی شبیه موتور دورانی است، یک روتور درون بدنهٔ تقریباً بیضی شکل می چرخد. موتور شبه توربین روتور چهار جزیی دارد. گوشه های روتور با بدنه به خوبی آب بندی شده اند و نیز گوشه های روتور نسبت به بخش داخلی آب بندی اند. در نتیجه چهار محفظهٔ مجزا تشکیل می شود
موتورهای احتراق پیوسته
به موتورهایی که عمل احتراق به صورت منظم و پیوسته انجام می شود مانند موتورهای راکت و انواع موتور جت و توربین گازی
موتورهای احتراق ناپیوست
به موتورهایی گفته می شود که عمل احتراق به صورت متناوب انجام می شود مانند موتورهای پیستونی و پالس جت و موتور وانکل
توربین گازیموتور جت (شامل توربوجت، توربوفن، توربوشفت، توربوپراپ، رم جت، موشک،
شیوهٔ کار
موشک یک موتور درون سوز است که برای کارکردن، نیازی به هوای بیرون ندارد. موشک هم سوخت و هم ماده اکسیدکننده را با خود حمل می کند. این دو ماده با هم در اتاقک احتراق می سوزند و گازهای داغی تولید می کنند که از طریق دهانه خروجی تخلیه می شوند. درون اتاقک احتراق، گازهای داغ بر تمام جهات فشار می آورند.
اگر اتاقک کاملاً مسدود باشد، فشار در تمام جهت ها یکسان خواهدبود و موشک حرکت نخواهدکرد. اما اتاقک احتراق چنان ساخته می شود که این گازها با سرعت زیاد از دهانهٔ خروجی تخلیه شوند. این کار باعث می شود که فشار گاز در تمام جهت ها یکسان نباشد؛ چون فشار واردشده به طرف جلو بسیار بیشتر از طرف عقب است، موشک به سمت جلو حرکت می کند. این حرکت، از قانون سوم نیوتن پیروی می کند: “برای هر عمل، عکس العملی وجود دارد برابر و در جهت مخالف”. در موشک، گازهای در حال فوران از دهانهٔ خروجی، عمل و فشار رو به جلو، یا پیشرانه، عکس العمل است. چون موشک سوخت و اکسیدکننده را با خود حمل می کند، و از آن جا که قانون سوم نیوتن در همه جا صدق می کند، پس موشک می تواند هم در جو زمین و هم در خلاء فضا حرکت کند.
سامانه جرقه زنی موتور اتو
سامانه جرقه زنی وظیفه دارد در زمان معین یک جرقه الکتریکی برای سوختن آمیزه ای از سوخت و هوا در موتورهای احتراقی ایجاد کند در موتور درون سوز نوع رفت و برگشتی یا همان پیستونی، جرقه در انتهای کورس تراکم کمی پیش از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا زده می شود. اجزا این سامانه شامل شمع، وایر شمع، دلکو، کویل، باتری می باشد.
ویژگی ها
بر خلاف موتورهای خودروی برقی، موتور درون سوز دارای صدها قطعه متحرک است. مواد مصرفی موتورهای درون سوز نیز مانند روغن، روغن گیربکس و مایع خنک کننده برای طبیعت موادی آلاینده هستند.
موتور درون سوز
موتورهای درون سوز یا موتورهای احتراق داخلی به موتور هایی گفته می شود که در آن ها مخلوط سوخت و اکسیدکننده (معمولاً هوا یا اکسیژن) در داخل محفظهٔ بسته ای واکنش داده و محترق می شوند. بر اثر احتراق گازهای داغ با دما و فشار بالا حاصل می شوند و بر اثر انبساط این گازها قطعات متحرک موتور به حرکت درآمده و کار انجام می دهند.[۱]هرچند غالباً منظور از به کار بردن اصطلاح موتورهای درون سوز، موتورهای معمول در خودروها می باشند، با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جت نیز مشمول تعریف موتورهای درون سوز می شوند.
موتور درون سوز، یک وسیلهٔ گردنده است که در خودروها، هواگردها، قایق موتوری، موتورسیکلتها و صنایع کاربرد دارد. بدون بهره گیری از موتورهای درون سوز، اختراع و ساخت هواپیماها ممکن نبود. تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال ۱۹۳۹۹، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درون سوز تامین می شد.
نخستین موتور درون سوز چهارزمانه توسط نیکلاس اوگوست اوتو، مخترع آلمانی ویلیام وگنر و در سال ۱۸۷۶ ساخته شد
انواع
موتور درون سوز اتو
این موتورها را به دسته کلی موتور چهارزمانه و موتورهای دوزمانه می توان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوت های ساختاری اندکی متفاوت است. البته ازنوع امروزی تر باید به چهار زمانه اشاره کرد که حتی تاثیر کمتری بر روی آلودگی هوا دارد.
موتور چهارزمانه: این موتورها برای هر انفجار (مرحلهٔ تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) بایستی چهار مرحله مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را انجام دهند.
موتورهای دوزمانه: این موتورها در هر دور چرخش دارای یک انفجار هستند. این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار و دم و بازدم به عنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم به عنوان مرحلهٔ بعدی صورت می گیرد.
راندمان موتورهای دو زمانه به مراتب از موتورهای چهارزمانه بیشتر است
موتور درون سوز دیزل
موتور دیزل گونه ای موتور 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 هوابدون نیاز به جرقه زنی می باشد (سیستم احتراق داخلی دیزل).
موتور درون سوز وانکل
موتور دورانی که مخترع آن دکتر فلیکس وانکل بود، گاهی موتور وانکل یا موتور دورانی وانکل نامیده می شود. اجزای اصلی آن روتور، محفظه روتور، محور خروجی، شمع جرقه زنی، قطعات آبندی می باشد. در موتور وانکل مانند موتورهای بنزینی چهار زمانه مخلوط هوا و بنزین وارد محفظهٔ بزرگی از موتور می شود سپس با کو چک شدن حجم آن مخلوط هوا و بنزین تحت فشار قرار گرفته و با ایجاد جرقه به وسیله شمع انفجار حاصل می شود، مولکول های گاز دراثر احتراق منبسط می گردند و فشار محفظهٔ تراکم به شدّت بالا می رودو نیروی حاصل از آن به رو تور اعمال شده وبه علّت اختلاف مرکز دوران بین روتورومیل لنگ نیروی چرخشی درروتور ایجاد می گردد. این نیروی چرخشی به بادامک محور لنگ که در داخل روتور قرار دارد، وارد شده و به فلایویل و سیستم انتقال قدرت می رسد.
فهرست
موتور 10
موتور برون سوز 10
انواع 11
موتور درون سوز اتو 11
موتور دو زمانه 12
موتور چهار زمانه 12
موتور شش زمانه 12
چرخه اتکینسون 12
موتورهای دوار بدون پیستون 12
موتورهای احتراق پیوسته 13
موتورهای احتراق ناپیوست 13
سامانه جرقه زنی موتور اتو 13
ویژگی ها 13
موتور درون سوز 14
انواع 14
موتور درون سوز اتو 14
موتور درون سوز دیزل 15
موتور درون سوز وانکل 15
موتور دو زمانه 15
موتور چهار زمانه 15
موتور شش زمانه 15
چرخه اتکینسون 15
موتورهای دوار بدون پیستون 15
موتور شبه توربین 16
موتورهای احتراق پیوسته 16
موتورهای احتراق ناپیوسته 16
توربین گازی 16
شیوه کار 16
نمونه آزمایشگاهی یک موتور HCCI 18
تاریخچه 18
شیوه کار 19
روش ها 19
موتور بخار 21
توربین بخار 22
انواع توربین 22
محرک ژنراتورهای برق 23
موتور درون سوز اتو 24
موتور درون سوز دیزل 24
موتور درون سوز وانکل 25
ویژگی ها 26
انواع موتور 28
مقدماتی درباره موتور: 30
موتور 32
موتور اتومبیل 34
موتور الکتریکی 36
نخستین موتورهای بخار: 46
موتور از دیدگاه علم برق 46
موتور الکتریکی 46
موتورهای درون سوز: 46
انواع موتورهای درون سوز: 48
موتور درون سوز اتو 48
موتور درون سوز دیزل: 48
موتورهای دوار بدون پیستون: 49
موتور شبه توربین: 49
موتور درون سوز وانکل: 49
موتورهای احتراق پیوسته: 49
موتورهای احتراق ناپیوسته: 49
توربین گازی: 51
تاریخچه توربین گازی: 51
چرخه برایتون، اساس کارکرد توربین های گاز: 51
انواع توربین گاز: 52
توربین های گاز برای تولید انرژی مکانیکی 53
موتورهای جت 54
اصول کار توربوجت 54
اصول کار موتور توربوفن 54
توربوشفت ها 55
اصول کار توربوشفت 55
توربوپراپ ها 55
اصول کار موتور توربوپراپ 56
سازندگان اصلی توربین گاز 56
مزایای توربین های گاز 56
موشک: 57
سامانه جرقه زنی موتور اتو 57
موتور بنزینی 58
شروع صنایع اتومبیل 61
نوآوری امیل لواسور 62
جعبه دنده خورشیدی 63
طرح رنو 63
فناوری های پیشرفته 63
کنترل پیشرفته 64
MIT Car 64
سازه بدنه خودرو 65
طراحی سیستم های تعلیق، ترمز و فرمان 65
مراکز پژوهشی در ایران 65
ساختمان خودروها 68
خودروی پرنده 70
خودروی برقی 70
برخی نمونه خودروی برقی 70
طراحی 71
مدل ها 71
کاربرد خودرو 74
آنتیک 75
موتورهای اشتعال تراکمی سوخت همگن 75
نمونه آزمایشگاهی یک موتور HCCI 75
طرز کار موتورهای دوزمانه 79
اصول موتور های دوزمانه 80
تاریخچه خودروی هیبریدی 88
اجزاء خودروهای هیبریدی 89
باتری خودرو هیبریدی 90
فراخازن های خودروهای هیبریدی 90
پیل های سوختی خودروهای هیبریدی 90
مقایسه عملکردی خودروهای برقی خالص و خودروهای هایبرید 91
انرژی الکتریکی و انرژی بنزین 91
هیبرید بنزین – الکتریسیته 92
عملکرد خودروﻯ هیبریدﻯ: 94
موتور اتکینسون در خودروهای تویوتا: 101
موتور وانکل 109
روتور 110
مونتاژ موتور وانکل 111
طراحی و عملکرد 111
موتور با چرخه اتکینسون: 120
موتور اتکینسون در خودروهای تویوتا: 120
شبه توربین کالسکه ای 121
موتور راکت 140
سیر تحولی رشد 141
موتور راکت با سوخت مایع 141
پمپ مواد سوختی 142
تزریق گرها 142
مواد سوختی مایع 143
کار با مواد سوختی مایع 143
کاربرد موتورهای راکت 143
موتور راکت با سوخت مایع 144
پمپ مواد سوختی 145
اینجکتورها 145
مواد سوختی مایع 145
کار با مواد سوختی مایع 146
کاربرد موتورهای راکت 146
آشنایی با عوامل موثر در موتور موشک 146
جعبه باتری 154
صفحات باتری 155
اتصال خانه های باتری بیکدیگر 155
تشخیص قطبهای باتری از یکدیگر 155
هیدرومتر یا اسید سنج باتری 155
جدول مخصوص تعیین و شارژ باتری 156
نگهداری باتری 157
باتری خورو و طرز کار آن 157
دستگاه دنده خورشیدی 160
دیزل ژنراتور 162
مجموعه دیزل ژنراتور 162
بعضی از متداول ترین موتورها 163
یک دیزل ژنراتور کاترپیلار 163
اندازه ژنراتور 164
ایستگاه های توان – حالت “جزیره” الکتریکی 164
انتهای برش 165
قیمت تبدیل انرژی 166
انواع مولدها 166
ویژگی های دیزل ژنراتور 169
تنظیم اتوماتیک ولتاژ 170
جعبه دنده خودکار 170
مجموعه دنده خورشیدی یامنظومه ای 170
سیستم انتقال قدرت دستی 176
عملگر تعویض دنده و میله بندی آن 179
دنده های کمکی 179
سیستم انتقال قدرت اتوماتیک 182
دور خروجی جعبه دنده 184
بست قفل کننده (band brake) 184
کلاچ چند صفحه ای (multiple clutch) 185
گاورنر 185
سیستم انتقال قدرت پیوسته متغیر (CVT) 185
CVT نوع تسمه فشاری 186
شکل2-19 CVT نوع تسمه فشاری 186
CVT نوعtoroidal یا محرک کششی 187
خودروی برقی 190
ایستگاه های شارژ خودروی برقی در خیابان 190
اصطلاح شناسی 191
خودروی برقی در ایران 192
برخی نمونه خودروی برقی 194
آشنایی با موتور اتومبیل به زبان ساده 201
تفاوت موتور بنزینی با موتور دیزل چیست ؟ 204
اجزاء موتور 205
استارت 211
دینام 212
سرسیلندر 244
میل بادامک 246
سیلندرها 247
رینگ پیستون چیست؟ 248
وظیفه رینگ های پیستون 248
ساختار رینگ های پیستون 249
انوع رینگ ها 249
طرز کار رینگهای مختلف 249
کاربرد ویژه رینگ های پیستون 249
ساختمان پیستون 250
مواد ساختمانی 251
عیب پیستونهای آلومینیومی 251
طرز کار پیستون 253
طبفه بندی چدن ها 257
تقسیمات و انواع سیلندر 262
ساختمان کویل 269
انواع موتورهای الکتریکی 275
موتورهای یونیورسال 276
موتورهای پله ای 278
مواد ساختمانی و ترکیبات سوپاپ 286
ساختمان شاتون 289
ساختمان فلایویل 292
ساختمان تراکتور 304
کاربردهای تراکتور 305
نقش تراکتور در زندگی ما 306