موتور بنزینی

موتور W۱۶ بوگاتی ویرون
موتور بنزینی گونه‌ای موتور درون‌سوز است که در آن از چرخه اتو برای تولید توان استفاده می‌شود. فرق اصلی آن با دیگر موتورها استفاده از جرقه شمع برای اشتعال است.
دید کلی
بطور کلی موتورهای احتراق داخلی بر مبنای دفعات توان در هر دور چرخش موتور به دو دسته کلی موتورهای دو زمانه و موتورهای چهار زمانه تقسیم می‌شوند. موتورهای دوزمانه از لحاظ ساختاری ساده‌ترند لیکن موتوهای چهارزمانه کارایی بیشتری دارند.
تاریخچه
اولین قدم مهم برای توسعه موتورهای چهارزمانه در اواسط قرن نوزدهم میلادی انجام گرفت. در این زمان یک مهندس فرانسوی به نام بودور شا چهار اصل اساسی را برای کار کردن موتورهای احتراقی ارائه کرد. که در واقع توسعه این اصول و بکارگیری آن‌ها باعث ساخته شدن موتورهای چهارزمانه گردید. این اصول به قرار زیرند:
اتاقک احتراق باید کوچکترین نسبت سطح به حجم ممکن را داشته باشد.
فرایند انبساط باید تا حد ممکن سریع انجام شود.
تراکم در ابتدای مرحله انبساط باید تا حد امکان زیاد باشد.
کورس انبساط می‌بایست تا حد امکان زیاد باشد.
پس از تلاش‌های فراوانی که برای محقق کردن این اصول در ساخت موتورها انجام گرفت در سال ۱۸۷۶ یک مهندس آلمانی به نام نیکلاوس اتو توانست موتوری را به ثبت برساند که همان چرخه چهارزمانه را به کار می‌بست. این چهار عمل عبارتند از:
مرحله مکش
مرحله تراکم
مرحله توان
مرحله تخلیه
که در بیشتر موتورهای امروزی بکار می‌روند.
ساختمان موتور چهارزمانه
موتورهای چهارزمانه خود گروهی از موتورهای احتراق داخلی هستند. موتورهای احتراق داخلی برای کار کردن به یک سری قطعات و سیستم‌ها نیازمندند. نظیر سیستم سوخت رسانی، بدنه موتور، سیستم سوپاپ‌ها، سیستم خنک‌کننده و … لیکن موتورهای چهارزمانه دارای مکانسیم‌هایی می‌باشند که انجام چهار مرحله مکش، تراکم، توان و تخلیه را به صورت مجزا ممکن می‌سازد (در موتورهای دوزمانه مراحل مکش و توان و تخلیه و تراکم با هم انجام می‌شوند) این مکانسیم‌ها عبارتند از:
سیستم سوخت‌رسانی و تنظیم سوخت
سیستم سوپاپ‌ها
مانیفولد هوا و مانیفولد دود
سیستم زمان بندی اشتعال
سیکل موتورهای بنزینی چهارزمانه
موتور چهار زمانه
مرحله مکش:
پیستون از نقطه بالایی سیلندر شروع به حرکت رو به پایین می‌کند، سوپاپ هوا باز می‌شوند، پیستون پایین می‌رود و اجازه می‌دهد با مکشی که ایجاد می‌کند مخلوط سوخت و هوا سیلندر را پر کند. این مرحله تنفس یک سیلندر درون موتور چهارزمانه درونسوز است. مقدار کمی سوخت احتیاج است تا هوا مخلوط شده در این مرحله وارد موتور گردد.
مرحله تراکم:
در این مرحله پیستون شروع به بالا آمدن می‌کند تا مخلوط سوخت و هوای وارد موتور شده را کمپرس کند. در این مرحله سوپاپ هوا شروع به بستن می‌کند. کمپرس کردن مخلوط سوخت و هوا کمک می‌کند که انفجار قوی‌تری داشته باشیم.
مرحله توان:
وقتیکه پیستون در انتهای مرحله دوم به بالاترین نقطه سیلندر می‌رسد، شمع جرقه می‌زند تا مخلوط سوخت و هوا را منفجر سازد، با انفجار مخلوط سوخت و هوا پیستون به پایین رانده می‌شود و انرژی سوخت را به انرژی حرکتی تبدیل می‌کند.
مرحله تخلیه:
وقتیکه پیستون به پایین‌ترین نقطه کورس خود در پایان مرحله احتراق می‌رسد سوپاپ دود شروع به باز شدن می‌کنند، با بالا آمدن پیستون دود داخل سیلندر به بیرون رانده می‌شود و از طریق لوله اگزوز به خارج هدایت می‌شود. حالا موتور برای انجام چرخه بعدی آماده است، بنابراین مجددا بوسیله مقداری سوخت و هوا شارژ می‌شود.
سیکل موتورهای بنزینی دوزمانه
زمان اول:
پیستون از نقطه مرگ بالا پس از متراکم نمودن گاز و ایجاد احتراق به طرف نقطه مرگ پایین حرکت می‌کند
۱-در طی این عمل ضمن انتقال قدرت احتراق به میل لنگ، سوخت شامل بنزین وهوا از دریچه‌ای وارد محفظه کارتل در زیر پیستون می‌شود ورود هوا از این دریچه به دو صورت عملی می‌گردد در موتورهای کوچک به علت حرکت سریع پیستون به طرف بالا و افزایش حجم زیر پیستون و تولید خلا و در موتورهای بزرگ دو زمانه عمل شستشو توسط توربو شارژ، هوا به داخل سیلندرها پمپ می‌شود تا میزان فشردگی هوا در سرسیلندرها افزایش یابد
۲-با حرکت بیشتر پیستون به طرف پایین دریچه خروجی واقع در بدنه سیلندر باز شده، پس ماند احتراق از ان تخلیه می‌شود هم‌زمان با این عمل دریچه ورودی بسته شده با کوچک شدن حجم کارتل هوای محبوس در ان فشرده می‌گردد این حرکت به پیش تراکم معروف است ضمن پایین رفتن پیستون دریچه ارتباطی بین محفظه کارتل و قسمت بالای پیستون باز شده هوای پیش تراکم کارتل به بالای پیستون وارد می‌شود برای انکه مقاومتی در مقابل هوا نباشد سر پیستون به شکل خاصی طراحی شده‌است تا به کمک انحنای ان، هوا به قسمت بالای پیستون وارد شده، ضمن پرکردن منطقه، موجب خروج دودهای پس ماند احتراق قبلی گردد این عمل را جارو کردن اتاق احتراق با مخلوط تازه گویند با این تفاوت وصف موتورهای دو زمانه به علت کمی زمان عملیات توانایی تخلیه کامل دود را ندارند و این امر یکی از معایب ان به حساب می‌اید.
زمان دوم:
پیستون به طرف بالا حرکت می‌کند و هم‌زمان با ان
۱-جریان هوای پمپ شده از طریق کارتل به بالای پیستون رانده می‌شود و موجب تخلیه پس ماند احتراق قبلی می‌گردد.
۲-دریچه خروجی بسته شده در نتیجه هوای موجود در بالای پیستون به‌تدریج متراکم می‌گردد.
۳-وقتی پیستون به نقطه مرگ بالا رسیده شمع جرقه می‌زند و با فشار ناشی از احتراق پیستون را به سمت پایین می‌راند.
مکانیک خودرو
خودرو