مقاله کامل احتراق در موتورهاي اشتعال – جرقه اي

احتراق در موتورهاي اشتعال – جرقه اي
موتورهاي اشتعال ( احتراق ) جرقه اي يا اتو
اصول كاركرد
اين سيستم ، يك موتور احتراقي مي باشد كه با استفاده از اشتعال بيروني ، انرژي موجود در سوخت ( بنزين ) را به انرژي جنبشي ( سينتيك ) تبديل مي كند .
اين نوع موتورها براي كاركرد خود از يك مخلوط سوخت – هوا ( بر پايه بنزين يا گاز ) استفاده مي كنند .
هنگامي كه پيستون در داخل سيلندر به سمت پايين حركت مي كند مخلوط سوخت هوا به داخل سيلندر كشيده شده و هنگامي كه پيستون به سمت بالا حركت مي كند اين مخلوط به صورت متراكم در مي آيد.
اين مخلوط ، سپس در فواصل زماني معين و توسط شمع ها ، جهت احتراق آماده مي شود . گرمايي كه در طي مرحله احتراق حاصل مي شود باعث بالا رفتن فشار سيلندر گرديده و سپس پيستون باعث به حركت درآمدن ميل لنگ شده و در نتيجه اين فعل و انفعال ، انرژي مكانيكي ( قدرت ) حاصل مي گردد .
پس از هر مرحله احتراق كامل ، گازهاي موجود از سيلندر خارج شده و مخلوط تازه اي از سوخت – هوا به داخل سيلندر كشيده ( وارد )مي شود . در موتوراتومبيلها تبديل گازها ( جابه جايي گازهاي موجود ) بر اساس اصول چهار مرحله آغاز احتراق ( چهار حالت موتور ) و نيز
حركت ميل لنگ كه براي هر احتراق كاملي مورد نياز مي باشد ، صورت مي گيرد . ( شكل 1 )
اصول كاركرد موتورهاي چهار زمانه اي
موتورهاي احتراقي چهار زمانه اي از سوپاپهايي جهت كنترل جريان گاز بهره مي گيرند .
چهار حالت موتور عبارتند از :
حالت تنفس
حالت تراكم و جرقه
حالت انفجار
حالت تخليه
-حالت تنفس
سوپاپ هوا ( ورودي ) : باز
سوپاپ دود ( خروجي ) : بسته
حركت پيستون : به سمت پايين
احتراق : وجود ندارد .
حركت رو به پايين پيستون باعث افزايش حجم مفيد داخل سيلندر شده و بدين طريق مخلوط سوخت – هواي تازه از داخل سوپاپ ورودي ، وارد سيلندر مي شود .
حالت تراكم و جرقه
سوپاپ هوا( ورودي ) : بسته
سوپاپ دود ( خروجي ) : بسته
حركت پيستون : به سمت بالا
احتراق : فاز اشتعال اوليه
هنگامي كه پيستون به سمت بالا حركت مي كند باعث كاهش حجم مفيد سيلندر شده و مخلوط سوخت – هوا را متراكم مي كند .
درست چند لحظه قبل از رسيدن پيستون به نقطه مرگ بالا شمع بالاي سيلندر جرقه زده و باعث احتراق مخلوط سوخت – هوا مي شود .
نسبت تراكم توسط مقدار حجم سيلندر و حجم تراكم مطابق ذيل محاسبه مي شود:
ε=( V n + Vc ) Vc
نسبت تراكم در خودروهاي مختلف بستگي به طراحي موتور دارد .
افزايش نسبت تراكم در موتورهاي احتراق داخلي ، باعث افزايش بازده گرمايي و مصرف سوخت مي گردد .
به طور مثال افزايش نسبت تراكم از 6:1 به 8:1 باعث زياد شدن بازده گرمايي به مقدار 12 درصد مي گردد .
آزادي عمل در افزايش نسبت تراكم ، توسط عامل به نام « ضربه » ( يا پيش اشتعال ) محدود مي شود . « ضربه » بر اثر فشار ناخواسته و احتراق كنترل نشده به وجود مي آيد . اين عامل باعث به وجود آمدن خساراتي به موتور مي شود .
سوختهاي نامناسب و نيز شكل نامناسب محفظه احتراق باعث بوجود آمدن اين پديده در نسبت تراكم هاي بالاتر مي شود .
-مرحله قدرت
سوپاپ هوا ( ورودي ) : بسته
سوپاپ دود ( خروجي ) : بسته
حركت پيستون : به سمت بالا
احتراق : به صورت كامل انجام گرفته است .
هنگامي كه شمع ، جهت احتراق مخلوط سوخت – هوا جرقه مي زند ، مخلوط گاز منفجر شده و در نتيجه دما افزايش پيدا مي كند . در اثر اين فعل و انفعال سطح فشار نيز در داخل سيلندر افزايش پيدا كرده و پيستون را به سمت حركت مي دهد .
نيروي حاصله از حركت پيستون از طريق شاتون به ميل لنگ و به شكل انرژي مكانيكي انتقال مي يابد . اين مرحله منبع اصلي قدرت موتور مي باشد.
توان خروجي با افزايش سرعت موتور و گشتاور بيشتر و مطابق معادله ذيل افزايش مي يابد :
P=M.ω
-مرحله تخليه
سوپاپ هوا ( ورودي ) : بسته
سوپاپ دود ( خروجي ) : باز
حركت پيستون : به سمت بالا
احتراق : وجود ندارد .
هنگامي كه پيستون به سمت بالا حركت مي كند گازهاي مصرف شده ( دود ) را از طريق سوپاپ دود باز شده به سمت بيرون حركت مي دهد . اين سيكل پس از اين مرحله دوباره تكرار خواهد شد . مدت زمان باز بودن سوپاپها در يك زاويه معين باعث جريان بهتر گاز شده و پر شدن تخليه كامل سيلندر را بهبود مي بخشد .
( شكل 2 )
سيستم هاي آرايش مخلوط سوخت – هوا
وظيفه سيستمهاي كاربراتوري يا انژكتوري ، تامين مخلوط سوخت و هوا جهت شرايط كاركرد آني موتور مي باشد .

فایل : 56 صفحه

فرمت : Word