المپیاد شیمی

طرز کار موتورهای چهار  زمانه و اتفاقاتی که هر روز تو موتور همه ماشینهایی که سوار میشیم میفته:           برای دیدن توضیخات کامل ادامه مقاله رو بخونید طرز کار سیستم جرقه زنی خودرو:  موتورهای احتراق داخلی ماشین هایی شگفت انگیزی هستند که در طی بیش از 100 سال تکامل یافته اند . این تکامل توسط سازندگان خودرو برای افزایش بازده و کاهش آلودگی با گذشت هر سال ادامه یافت . در نتیجه به طور باور نکردنی و شگفت انگیز کامل شد و به دستگاه قابل اعتمادی تبدیل شد . مقالات دیگر سایت HowStuffWorks در باره مکانیزم موتور و بیشتر زیر مجموعه های آن مانند: سیستم سوخت رسانی ،سیستم خنک کننده ، میل بادمک ها، توربو شارژ و دنده ها توضیح می دهد . و یکی دیگر از اینها در مورد این که سیستم جرقه زنی کجا قرار گرفته و این که چگونه با هم کار می کنند و نحوه جرقه زنی منظم چگونه انجام می شود بحث می کند .     در این مقاله، ما در باره سیستم جرقه زنی خواهیم آموخت، با تنظیم زمانی (تایمینگ) جرقه شروع می کنیم. سپس تمام اجزایی آن که جرقه ایجاد می کنند از قبیل شمع ها، کویل ها و دلکو ها را خواهیم دید. و سر انجام در باره بعضی از سیستم های جدید که از حالت جامد solidstate) ) اجزا به جایی دلکو استفاده می کنند صحبت خواهیم کرد. تایمینگ ( تنظیم زمانی جرقه زنی ): سیستم جرقه زنی که روی خودرو شما قرار دارد باید با هماهنگی کامل با بقیه اجزای موتور کار کند. هدف از مشتعل کردن سوخت در یک زمان معین(درست) در حقیقت این است که گازهای منبسط شده بتوانند بیشترین کار انجام دهند . اگر سیستم جرقه زنی در زمان نا هماهنگی (اشتباهی) عمل کند ، قدرت موتور پایین می آید ،اتلاف سوخت و آلایندگی بیشتر می شود .     شمع قبل از این که پیستون به نقطه مرگ بالا برسد جرقه می زند وقتی که مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر مشتعل می شود، دما افزایش می یابد و سوخت تبدیل به گاز های خروجی می شود . این تغییر شکل موجب می شود که فشار داخل سیلندر به طور شگفت انگیزی افزایش می یابد و نیرویی رو به پایین به پیستون وارد می کند . هدف از بیشتر شدن فشار داخل سیلندر طی کورس قدرت این است که بیشترین گشتاور و قدرت را از موتور بگیریم . ماکزیمم شدن فشار همچنین بازده موتور را بیشتر می کند . تنظیم زمانی جرقه زنی یک موفقیت بحرانی است . یک تاخیر زمانی کوچک بین جرقه زدن و مشتعل شدن کل مخلوط سوخت و هوا، و رسیدن سیلندر به فشار ماکزیمم وجود دارد . اگر جرقه زنی درست زمانی اتفاق بیافتد که پیستون به نقطه مرگ بالا در کورس تراکم برسد، در کورس قدرت قبل از این که گاز ها در داخل سیلندر به حداکثر فشار برسند پیستون شروع به پایین آمدن می کند . به منظور استفاده بهتر از سوخت، جرقه باید قبل از این که پیستون به انتهای کورس تراکم برسد، اتفاق بیافتد، بنابراین در این لحظه پیستون در کورس قدرت شروع به پایین آمدن می کند ، و فشار به اندازه کافی بالا است که بتواند شروع به تولید کار مفید کند .                                                                                                  جابجایی * نیرو = کار در یک سیلندر :                                                                                     سطح مقطع پیستون * فشار = نیرو                                                                                                 طول کورس = جابجایی بنابراین وقتی ما در باره یک سیلندر صحبت می کنیم، طول کورس * سطح مقطع پیستون * فشار = نیرو . و چون طول کورس و سطح مقطع پیستون ثابت هستند و تنها راه برای ماکزیمم شدن کار، افزایش فشار است . تنظیم زمانی( تایمینگ ) جرقه خیلی مهم است، و بستگی به شرایط می تواند هر یک از دو حالت آوانس یا ریتارد باشد . مدت زمان مشتعل شدن سوخت تقریبا ثابت است . اما به منظور افزایش سرعت موتور ، سرعت پیستون افزایش می یابد . به منظور افزایش سرعت موتور باید جرقه زنی نیز زودتر اتفاق بیافتد که آوانس جرقه نامیده می شود: به منظور افزایش سرعت موتور، به آوانس بیشتری نیاز است . اهداف دیگر، مانند کاهش آلایندگی ،در اولویت قرار دارد زمانی که حداکثر قدرت لازم نیست . به عنوان مثال : با ریتارد کردن تنظیم زمانی جرقه (به تاخیر انداختن زمان جرقه زنی ، نزدیک نقطه مرگ بالا در کورس تراکم)، ماکزیمم فشار در داخل سیلندر، و دما می تواند کاهش یابد . کاهش دما به کاهش تشکیل نیتروژن اکسید (NOx) کمک می کند که آلودگی تنظیم شود . ریتارد شدن تنظیم زمانی جرقه همچنین ممکن است ضربه را رفع کند ، بعضی ماشین ها سنسور ناک (حسگر ضربه) دارند که این کار به صورت اتوماتیک انجام می شود . شمع: شمع در تئوری کاملا ساده است : آن الکتریسیته را از میان یک فاصله( دهانه شمع) به جرقه تبدیل می کند. تقریباً شبیه به یک آذرخش . الکتریسیته  باید در یک ولتاژ بسیار بالا یی به منظور عبور از میان یک فاصله( دهانه شمع) و تولید جرقه خوب وجود داشته باشد . ولتاژ در شمع می تواند بین 40000 تا 100000 ولت باشد . شمع در مرکز چهار سوپاپ در هر سیلندر قرار دارد . شمع باید یک مسیر عایق برای عبور این ولتاژ بالا به سمت پایین الکترود داشته باشد ،تا از یک فاصله (دهانه شمع) بتواند بجهد و به سمت بدنه موتور (الکترود اتصال به زمین) هدایت شود .همچنین شمع باید گرمای زیاد و فشار داخل سیلندر را تحمل کند و باید طوری طراحی شود که رسوبات حاصل از افزودنی های سوخت روی آن جمع نشود .           شمع ها از یک قطعه الحاقی سرامیکی برای عایق کردن ولتاژ بالای الکترود استفاده می کنند . که این اطمینان میدهد که جرقه جزء نوک شمع، در جای دیگر شمع ایجاد نمی شود ، این قطعه الحاقی دو کار را انجام می دهد و به از بین رفتن رسوبات کمک می کند . سرامیک هادی گرمایی نسبتاً ضعیفی است ، بنابراین این مواد در طول این عملکرد کاملاً گرم می شود و این گرما باعث از بین رفتن رسوبات روی الکترود می شود . بعضی خودرو ها به شمع گرم نیازمندند. این نوع شمع طراحی شده با یک قطعه الحاقی سرامیکی که سطح تماس کوچکتری با قسمت فلزی شمع دارد . این امر باعث کاهش انتقال حرارت از سرامیک می شودپس سرامیک گرمتر می شود و بنابراین رسوبات بیشتری از بین می رود ( می سوزد) . شمع های سرد با سطح تماس بیشتری طراحی می شوند و این باعث می شود که رفته رفته سردتر شوند .         تفاوت بین شمع سرد و گرم در شکل نوک سرامیکی آنهاست . سازندگان خودرو شمع های مخصوصی ( از نظر دما) برای انواع خودرو انتخاب می کنند . بعضی خودرو ها با عملکرد بالای موتور به طور طبیعی گرمای زیادی تولید می کنند بنابراین آنها به شمع سرد نیاز دارند . اگر شمع زیاد گرم شود می تواند سوخت را قبل از این که جرقه بزند مشتعل کند بنابراین مهم است که شمع مناسبی بر روی خودروتان نصب شود . در ادامه خواهیم آموخت که کویل چگونه ولتاژ بالای مورد نیاز را برای ایجاد جرقه تولید می کند . کویل: کویل وسیله ی ساده ای است . در اصل یک تبدیل کننده ولتاژ بالا است ، که از دو سیم پیچ تشکیل شده است . یک سیم پیچ  از سیم ها ، سیم پیچ اولیه نامیده می شود، ک اطراف سیم پیچ ثانویه پیچیده شده است . سیم پیچ ثانویه به طور نرمال دارای صد ها دور بیشتر از سیم پیچ اولیه است .       جریان از باتری به سمت سیم پیچ اولیه ی کویل جاری می شود .  جریان سیم پیچ اولیه می تواند توسط پلاتین یا ادوات حالت جامد در سیستم های جرقه زنی الکتریکی ، به طور ناگهانی قطع شود . اگر شما فکر می کنید کویل شبیه یک آهنربا است ؟ بله درست حدس زده اید . اما آن همچنین یک بوبین ( القا گر) است. اساس عملکرد کویل شبیه به قطع ناگهانی مدار توسط پلاتین است . میدان مغناطیسی سیم پیچ اولیه به سرعت فرو می پاشد . سیم پیچ ثانویه توسط یک میدان مغناطیسی قوی و متغیر احاط می شود . این میدان جریانی در کویل القا می کند . یک جریان با ولتاژ بسیار بالا (بیش از 100000 ولت ) به دلیل شمار زیاد دور های سیم پیچ ثانویه ایجاد می شود . سیم پیچ ثانویه از طریق وایر دلکو را با این ولتاژ تغذیه می کند . بالاخره یک سیستم جرقه زنی به دلکو نیاز دارد . دلکو: دلکو چند کار را مدیریت می کند . اولین کار دلکو توزیع صحیح ولتاژ بالای کویل به سیلندر است . این کار توسط یک درپوش و چکش برقی انجام می شود . کویل به چکش برقی متصل شده است که در داخل درپوش می چرخد. چکش برقی بر روی کنتاکتها می چرخد . هر سیلندر یک کنتاکت دارد . نوک چکش برقی با عبور از هر کنتاکت یک پال ولتاژ بالا از کویل را به کنتاکت می دهد . پالس های جرقه از میان یک فاصله کوچک بین چکش برقی و کنتاکت عبور می کنند (بدون تماس به هم ) و سپس توسط وایر به شمع مخصوص هر سیلندر می رسند . موقعی که شما موتور را تنظیم می کنید یکی از وسایلی که باید تعویض شود ، چکش برقی و درپوش است ( به دلیل اینکه بعد از مدتی جرقه زدن کهنه می شوند). همچنین سیم ها ( وایرها) نیز کهنه می شوند و عایق شان از بین می رود . این می تواند دلیل بعضی از مشکلات بسیار مبهم موتور باشد .       دلکوها ی قدیمی با پلاتین بخش دیگری در نیمه پایینی دلکو دارند که این بخش کار قطع کردن جزیان کویل را انجام می دهد. اتصال به زمین کویل به پلاتین متصل است .            بادامکی که در مرکز دلکو قرار دارد اهرم وصل شده به پلاتین را فشار می دهد . هر بار گکه بادامک اهرم را فشار می دهد آن پلاتین را باز می کند . این امر باعث می شود که کویل به طور ناگهانی اتصال به زمین را از دست بدهید و یک پالس ولتاژ بالا را تولید کند . پلاتین همچنین تایمینگ جرقه را کنترل می کند آنها ممکن است یک آوانس خلائی یا یک آوانس گریز از مرکز داشته باشد . این مکانیسم آوانس،  زمان جرقه زنی را متناسب با سرعت و بار موتور تنظیم می کند . تنظیم زمانی جرقه زنی به قدری برای عملکرد موتور بحرانی است که بیشتر خودرو ها از پلاتین استفاده نمی کنند بنابراین به جای آن، آنها از یک سنسور که موقعیت دقیق پیستون را به واحد کنترلی موتور   (ECU)می فرستد ، استفاده می کنند . سپس کامپیوتر موتور یک ترانزیستور رابرای قطع و وصل جریان کویل کنترل می کند . در قسمت بعدی نگاهی به آوانس در سیستم های جرقه زنی مدرن (سیستم های جرقه زنی بدون دلکو ) خواهیم داشت.   سیستم های جرقه زنی بدون دلکو: در سالهلی اخیر ممکن است شما در باره خودروهایی که نیاز به تنظیم اولیه در 100000مایل دارند ، شنیده باشید . سیستم های جرقه زنی بدون دلکو ، یکی از تکنولوژی هایی است که زمان تنظیم موتور را به تعویق می اندازد .  سیستم های بدون دلکو به جای یک کویل اصلی برای هر شمع یک کویل دارند که مستقیماً روی شمع قرار دارد . کویل در این نوع سیستم ها همانند سیستم های که کویل مرکزی داشتند کار می کند واحد کنترلی موتور ترانزیستور را برای قطع کردن اتصال به زمین مدار کنترل می کند که جرقه تولید شود . ECU کنترل تمام تایمینگ جرقه را برعهده دارد. سیستم های شبیه به این بعضی مزایای قابل توجهی دارند . اولاً، دلکو ندارند ، در نتیجه مشکل کهنه شدن آن وجود ندارد همچنین وایر های ولتاژ بالای شمع وجود ندارند که از بین بروند . و سرانجام اینها کنترل تایمینگ منظمی را فراهم می کنند که می تواند بازده و آلایندگی را بهبود بخشد و به طور کلی قدرت موتور را افزایش دهد .             (موتور اتو)
۱. مکش۲. تراکم۳. انفجار۴. تخلیه موتورهای درون‌سوز یا موتورهای احتراق داخلی به موتور‌هایی گفته می‌شود که در آن‌ها مخلوط سوخت و اکسیدکننده (معمولا هوا یا اکسیژن) در داخل محفظه بسته‌ای واکنش داده و محترق می‌شوند. در اثر احتراق گازهای داغ با دما و فشار بالا حاصل می‌شوند و در اثر انبساط این گازها قطعات متحرک موتور به حرکت در آمده و کار انجام می‌دهند. هر چند غالباً منظور از به‌کار بردن اصطلاح موتورهای درون‌سوز موتورهای معمول در خودروها می‌باشند با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جت نیز شامل تعریف موتورهای درون‌سوز می‌شوند. موتور درون‌سوز یک وسیله گردنده‌است که در خودروها، هواگردها، قایق موتوری، موتورسیکلت‌ها و صنایع کاربرد دارد. بدون بهره‌گیری از موتورهای درون‌سوز، اختراع و ساخت هواپیماها ممکن نبود. تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال ۱۹۳۹، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درون‌سوز تأمین می‌شد..نخستین موتور درون‌سوز چهارزمانه توسط نیکلاس اوگوست اوتو، مخترع آلمانی و در سال ۱۸۷۶ ساخته‌شد.این موتورها را به دسته کلی موتور چهارزمانه و موتورهای دوزمانه می‌توان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه‌است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوت‌های ساختاری اندکی متفاوت است. موتور چهارزمانه: این موتورها برای هر انفجار (مرحله تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) می‌بایست 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 مرحله بعدی صورت می‌گیرد.  شیوهٔ کار موشک یک موتور درون‌سوز است که برای کارکردن، نیازی به هوای بیرون ندارد. موشک هم سوخت و هم مادهٔ اکسیدکننده را با خود حمل می‌کند. این دو ماده با هم در اتاقک احتراق می‌سوزند و گازهای داغی تولید می‌کنند که از طریق دهانهٔ خروجی تخلیه می‌شوند. درون اتاقک احتراق، گازهای داغ بر تمام جهات فشار می‌آورند. اگر اتاقک کاملا مسدود باشد، فشار در تمام جهت‌ها یکسان خواهدبود و موشک حرکت نخواهدکرد. اما اتاقک احتراق چنان ساخته می‌شود که این گازها با سرعت زیاد از دهانهٔ خروجی تخلیه شوند. این کار باعث می‌شود که فشار گاز در تمام جهت‌ها یکسان نباشد؛ چون فشار واردشده به طرف جلو بسیار بیشتر از طرف عقب است، موشک به سمت جلو حرکت می‌کند. این حرکت، از قانون سوم نیوتن پیروی می‌کند:«برای هر عمل، عکس‌العملی وجود دارد برابر و در جهت مخالف». در موشک، گازهای در حال فوران از دهانهٔ خروجی، عمل و فشار رو به جلو، یا پیشرانه، عکس‌العمل است. چون موشک سوخت و اکسیدکننده را با خود حمل می‌کند، و از آن‌جا که قانون سوم نیوتن در همه جا صدق می‌کند، پس موشک می‌تواند هم در جو زمین و هم در خلاء فضا حرکت کند.  ویژگی‌ها بر خلاف موتورهای خودروی برقی، موتور درون‌سوز دارای صدها قطعه متحرک است. مواد مصرفی موتورهای درون‌سوز نیز مانند روغن، روغن گیربکس و مایع خنک‌کننده برای طبیعت موادی آلاینده هستند.                 موتورهای درون‌سوز یا موتورهای احتراق داخلی به موتور‌هایی گفته می‌شود که در آن‌ها مخلوط سوخت و اکسیدکننده (معمولا هوا یا اکسیژن) در داخل محفظه بسته‌ای واکنش داده و محترق می‌شوند. در اثر احتراق گازهای داغ با دما و فشار بالا حاصل می‌شوند و در اثر انبساط این گازها قطعات متحرک موتور به حرکت در آمده و کار انجام می‌دهند.[۱] هر چند غالباً منظور از به‌کار بردن اصطلاح موتورهای درون‌سوز موتورهای معمول در خودروها می‌باشند با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جت نیز شامل تعریف موتورهای درون‌سوز می‌شوند. موتور درون‌سوز یک وسیله گردنده‌است که در خودروها، هواگردها، قایق موتوری، موتورسیکلت‌ها و صنایع کاربرد دارد. بدون بهره‌گیری از موتورهای درون‌سوز، اختراع و ساخت هواپیماها ممکن نبود. تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال ۱۹۳۹، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درون‌سوز تأمین می‌شد..[۲] نخستین موتور درون‌سوز چهارزمانه توسط نیکلاس اوگوست اوتو، مخترع آلمانی و در سال ۱۸۷۶ ساخته‌شد.         موتورهای درون سوز اتو [ویرایش] این موتورها را به دسته کلی موتور چهارزمانه و موتورهای دوزمانه می‌توان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه‌است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوت‌های ساختاری اندکی متفاوت است. موتور چهارزمانه: این موتورها برای هر انفجار (مرحله تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) می‌بایست 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 مرحله بعدی صورت می‌گیرد.[۴] موتور درون سوز دیزل [ویرایش] موتور دیزل گونه‌ای موتور درون‌سوز است که در آن از چرخه دیزل برای ایجاد حرکت استفاده می‌شود. فرق اصلی آن با موتور اتو ایجاد احتراق در اثر تراکم است. موتور درون سوز وانکل [ویرایش] موتور دورانی که مخترع آن دکتر فلیکس وانکل بود، گاهی موتور وانکل یا موتور دورانی وانکل نامیده می شود. اجزائ اصلی آن روتور، محفظه روتور، محور خروجی، شمع جرقه زنی، قطعات آبندی می باشد.در موتور وانکل مانند موتور های بنزینی چهار زمانه مخلوط هوا و بنزین وارد محفظه ی 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 محفظه ی 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 توربین گاز [ویرایش] موتور استرلینگ [ویرایش] شیوهٔ کار [ویرایش] موشک یک موتور درون‌سوز است که برای کارکردن، نیازی به هوای بیرون ندارد. موشک هم سوخت و هم مادهٔ اکسیدکننده را با خود حمل می‌کند. این دو ماده با هم در اتاقک احتراق می‌سوزند و گازهای داغی تولید می‌کنند که از طریق دهانهٔ خروجی تخلیه می‌شوند. درون اتاقک احتراق، گازهای داغ بر تمام جهات فشار می‌آورند. اگر اتاقک کاملا مسدود باشد، فشار در تمام جهت‌ها یکسان خواهدبود و موشک حرکت نخواهدکرد. اما اتاقک احتراق چنان ساخته می‌شود که این گازها با سرعت زیاد از دهانهٔ خروجی تخلیه شوند. این کار باعث می‌شود که فشار گاز در تمام جهت‌ها یکسان نباشد؛ چون فشار واردشده به طرف جلو بسیار بیشتر از طرف عقب است، موشک به سمت جلو حرکت می‌کند. این حرکت، از قانون سوم نیوتن پیروی می‌کند:«برای هر عمل، عکس‌العملی وجود دارد برابر و در جهت مخالف». در موشک، گازهای در حال فوران از دهانهٔ خروجی، عمل و فشار رو به جلو، یا پیشرانه، عکس‌العمل است. چون موشک سوخت و اکسیدکننده را با خود حمل می‌کند، و از آن‌جا که قانون سوم نیوتن در همه جا صدق می‌کند، پس موشک می‌تواند هم در جو زمین و هم در خلاء فضا حرکت کند. سامانه جرقه‌زنی موتور اتو [ویرایش] سامانه جرقه‌زنی وظیفه دارد در زمان معین یک جرقه الکتریکی برای سوختن آمیزه‌ای از سوخت و هوا در موتور‌های احتراقی ایجاد کند در موتور درون‌سوز نوع رفت و برگشتی یا همان پیستونی، جرقه در انتهای کورس تراکم کمی پیش از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا زده می‌شود. اجزا این سامانه شامل شمع، وایر شمع، دلکو، کویل، باتری می‌باشد.[۵] ویژگی‌ها [ویرایش] بر خلاف موتورهای خودروی برقی، موتور درون‌سوز دارای صدها قطعه متحرک است. مواد مصرفی موتورهای درون‌سوز نیز مانند روغن، روغن گیربکس و مایع خنک‌کننده برای طبیعت موادی آلاینده هستند.[۶]       موتور برون سوز یا احتراق خارجی نوعی ماشین گرمایی می‌باشد 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 می‌گردد[۱]. انرژی حاصل از احتراق توسط مبدل حرارتی از سیال خارجی به سیال عامل داخلی منتقل می‌شود.     حجم موتور به فضایی که هر پیستون در سیلندر بالا و پایین می‌رود (حد فاصل نقطه مرگ بالا و پایین)، حجم سیلندر گفته می‌شود و به مجموع حجم سیلندرها حجم موتور گویند. این حجم با واحد cc یا همان میلی‌متر مکعب بیان می‌شود.         موتور چهار زمانه برای نخستین بار توسط نیکلاس اتو در سال 1876 معرفی گردید.از اینرو به عنوان سکل اتو نیز شناخته میشود.موتور چهار زمانه امروزه رایجترین نوع موتوراستکه تقریبا تمام ماشینها و کامیونها آنرا بکار میگیرند.چهار مرحله این سیکل عبارتند از :مکش مخلوط سوخت و هوا ، تراکم، قدرت و خروج گازهای باقیمانده که هر کدام یک حرکت کامل پیستون را شامل میشود، از اینرو یک سیکل کامل نیاز به دو دور میل لنگ دارد. مکش مخلوط سوخت و هوا:در طول این مرحله پیستون به پایین حرکت میکند و مخلوط پودر شده سوخت و هوا را به داخل سیلندر میکشد.در شکل سوپاپ هوا باز است و به خاطر خلا ایجاد شده در مرحله مکش مخلوط به داخل سیلندر کشیده میشود. تراکم:هنگامی که پیستون به بالا می آید سوپاپ نیز به دلیل ازدیاد فشار داخل سیلندر بسته میشود. قدرت:در انتهای مرحله تراکم شمع جرقه میزند و مخلوط محترق میگردد.هنگامی که سوخت میسوزد منبسط میگردد و پیستون را به پایین هدایت میکند. خروج گازهای باقیمانده:در انتهای مرحله قدرت سوپاپ دود بوسیله مکانیزم میل بادامک باز میشود حرکت به سمت بالای پیستون گازهای باقیمانده را از سیلندر خارج میسازد. موتورهای چهار زمانه بزرگتر بیش از یک سیلندر دارند و از سیستمهای جدیدتری همچون توربو شارژر ،سوپرشارژر،انژکتورو یا سوپاپهای بیستر استفاده میکنندولی هیچکدام از اینها اصول عملیات موتور را تغییر نداده اند.         طرز کار موتور (چهار عمل اصلی در موتور دیزل)     زمان تنفس: پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایین‌ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می‌کند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد می‌شود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر می‌گردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس می‌گردد. زمان تراکم: پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت می‌کند و در حالیکه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم می‌گردد و نسبت تراکم به ۱۵ تا ۲۰ برابر می‌رسد. فشار داخل سیلندر تا حدود ۴۰ اتمسفر بالا می‌رود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. زمان قدرت: در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بسته‌اند و پیستون به نقطه مرگ بالا می‌رسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می‌شود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق می‌گردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود ۳/۲ از زمان قدرت ادامه پیدا می‌کند. فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین می‌راند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میل‌لنگ منتقل می‌شود و موجب گردش میل‌لنگ می‌گردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد و فشار داخل سیلندر تا حدود ۸۰ اتمسفر افزایش می‌یابد. زمان تخلیه: با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز می‌شود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه می‌دهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت می‌کند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر می‌راند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت می‌کند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز می‌گردد. سیکل موتور دوزمانه دیزل در این نوع موتورهای دوزمانه سوپاپ تنفس هوای تازه، نظیر آنچه در موتورهای چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جای آن در فاصله معینی از سه سیلندر، مجراهایی در بدنه سیلندر تعبیه شده است. که پیستون در قسمتی از مسیر خود جلوی آنها را می‌بندد، اصول کار این موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش میل‌لنگ اتفاق می‌افتد.       طرز کار موتور(چهار عمل اصلی در موتور)چرخه کار موتوراعمال یا رویدادهایی که در موتور شمع دار انجام می شود به چهار بخش یا حرکت پیستونتقسیم میشود این حرکتها عبارتند از مکش تراکم انبساط و تخلیه هر حرکت از نقطه مرگ بالاییبه پایینی است در موتورهای چهار زمانه یک چرخه کامل از رویداد ها در سیلندر مستلزم دودور چرخش کامل میل لنگ استحرکت مکش : در حین حرکت مکش در موتور شمع دار سوپاپ بنزین (هوا) باز می شود و پیستون به طرف پایین حرکت میکند در نتیجه در بالای پیستون خلا جزئی ایجاد می شود فشار جو مخلوط هواسوخت را از طریق دریچه بنزین به درون سیلندر سرازیر میکند وقتی پیستون از نقطه مرگ پایینی میگذرد سوپاپ بنزین بسته می شود در نتیجه بخش بالایی سیلندر درزبندی می شودحرکت تراکم :پس از عبور پیستون از نقطه مرگ پایینی حرکت رو به بالای ان اغاز می شود و هردو سوپاپ بسته می شوند پیستونی که بسمت بالا می رود مخلوط هوا – سوخت را متراکممی کند وان را به فضای کوچکتری بین سطح بالایی پیستون و سرسیلندر محدود می سازد اینفضا را محفظه احتراق می نامند در موتورهای شمع دار معمولا مخلوط هوا وسوخت چنان متراکممی شود که حجم ان به یک هشتم حجم اولیه یا کمتر برسد میزان تراکم مخلوط هوا و سوخترا نسبت تراکم می نامند نسبت تراکم بین حجم اولیه به نسبت مخلوط ثانویه را نسبت تراکم گوینداگر حجم مخلوط پس از تراکم به یک هشتم حجم اولیه برسد ان گاه نسبت تراکم 8 به 1 خواهد شد حرکت انبساط :وقتی در پایان حرکت تراکم پیستون به نقطه مرگ بالایی می رسد شمع جرقه می زندگرمای حاصل از جرقه شمع مخلوط هوا – سوخت متراکم را مشتعل می سازد این مخلوطبه سرعت میسوزد و دمای زیادی تا حدود 2500 درجه سانتیگراد تولید می شود و همین افزایشفشار پیستون راپایین می راند شاتون این نیرو را به میل لنگ انتقال می دهد و میل لنگ میچرخدتا چرخهای خودرو را بچرخاندحرکت تخلیه: وقتی در حرکت انبساط پیستون به نقطه مرگ پایینی نزذیک می شود سوپاپ دود باز میشود پیستون پس از عبور از نقطه مرگ پایینی دوباره بالا می رود گازهای حاصل از احتراق ازدریچه دود خارج می شوند وقتی پیستون به نقطه مرگ بالای نزدیک می شود سوپاپ بنزین بازمی شود وقتی پیستون از نقطه مرگ بالایی می گذرد و حرکت به طرف پایین را اغاز میکندسوپاپ دود بسته می شود و حرکت مکش دیگری اغاز می شود و کل چرخه – مکش-تراکم –انبساط و تخلیه تکرار می شود تا وفتی موتور روشن است این اعمال همه سیلندر ها تکرار می شوند    شرح وظایف قطعات متشکل یک موتور چهار زمانه   قطعات متشکل موتور به دو دسته تقسیم می شوند   قطعات ثابت   این قطعات شامل سرسیلندر _ سیلندر _بلوک سیلندر یاطاقانهای ثابت _ کارتل _ واشر سر سیلندر   قطعات متحرک   این قطعات شامل پیستون _ رینگ های پیستون گژن پین _شاتون_ یاطاقانهای متحرک میل لنگ چرخ لنگر _میل بادامک_فلایویل بادامک _ سوپاپ هوا سوپاپ دود فنر های سوپاپ _ میل رابط پایه های اسبک   سرسیلندر   سرسیلندر قطعه ای که فضای سیلندر را از قسمت فوقانی مسدود می نماید جنس این قطعه در موتور هایی که با اب خنک میشوند از چندن است و برخی از الومنییم ساخته می شوند که البته تعداد این نوع سر سیلندر ها به مراتب کمتر از نوع چدنی است در داخل سر سیلندر مسیر هایی جهت حرکت اب تعبیه شده که باعث خنک شدن ان می گردد در موتور هایی که سوپاپ در سر سیلندر نصب شده است جایی برای عبور میله های رابط روی سرسیلندر در نظر گرفته شده است. انژکتور (فارسونکا)در موتور های دیزل و شمع های الکتریکی در موتور ها بنزینی نیز روی سر سیلندر نصب می شوند   واشر سرسیلندر   واشر سرسیلندر قطعه ای است جهت اببندی سطح تحتانی سیلندر با سطح فوقانی سیلندر موتور مورد استفاده قرار می گیردد.منظور از عمل اببندی بین سر سیلندر بو جود اوردن وضعیتی است که بتوان از خروج هوا و ورود اب به داخل سیلندر جلو گیری کرد   بوش پیستون   بوش سیلندر یک استوانه تو خالی چدنی است که سطح داخلی این استوانه با عملیات حرارتی سخت و صیقلی میشود حجم این استوانه را در محاسبات قدرت موتور حجم عملیات گویند   بلوک سیلندر   بلوک سیلندر یا بدنه موتور ان قسمت از موتور است که سیلندر (بوش) در ان قرار می گیرد   یاطاقان های ثابت   یا طاقانهای ثابت نگهدارندهایی هستند که میل لنگ را در امتداد مشخص نگه میدارند که اجازه حرکت دورانی داشته باشند ولی مانع حرکت طولی و عرضی ان می شوند   کارتل   کارتل محفظه ایست میتوان مقدار معینی روغن در داخل ان قرار داد و از ان برای عمل روغنکاری در موتور استفاده نمود قطعات متحرک موتور   پیستون   پیستون استوانه ایست که در ضمن حرکت در دو نقطه مرگ بالا و پایین حجم سیلندر را تغییر می دهد که عملیات مربوط به یک سیکل کامل موتور بوسیله ان انجام می گیرد پیستون با جداره بوش باید کاملا اببندی باشد و چون این عمل بعلت سرد و گرم شدن پیستون امکان ندارد لذا دور پیستون چند ردیف شیار ایجاد نموده که در داخل ان رینگ های پیستون قرار می گیرند و به وسیله این رینگ ها عمل اببندی بین بدنه پیستون و جداره بوش سیلندر برقرار میشود   رینگ های پیستون   رینگ های پیستون جهت اببندی پیستون با جدار بوش سیلندر بکار میروند و در شیار های روی پیستون قرار میگیرند. قرار گرفتن رینگ ها دور پیستون تنها به منظور اببندی نیست بلکه جهت تمیز کردن روغن و روغنکاری بدنه داخلی بوش سیلندر نیز مورد استفاده قرار میگیرد. رینگ ها بالا یی را رینگ های کمپرس و رینگ های پایینی را رینگ روغنی می گویند   گژن پین   گژن پین قطعه ایست استوانه ای شکل که بوسیله ان شاتون به پیستون متصل میگردد شاتون (دسته شاتون شاتون قطعه ای ایست که پیستون را به میلنگ متصل می کندو باعث حرکت از پیستون به میلنگ میگردد   فلایویل   فلایویل صفحه سنگینی ااست که به انتهای میلنگ متصل می گردد و تغییرات سرعت موتور را کنترل میکندبا قرار دادن یک طرف دندانه دار در روی ان می توان در زمان شروع بکار موتور با درگیر بودن دنده استارت با این دنده میلنگ را به حرکت در اورد و باعث بکار افتادن موتور می شود   میل سوپاپ(میل بادامک   میل سوپاپ قطعه ای ایست که روی ان یکسری زائد به شکل بادام تعبیه شده که از این رو به ان میل بادامک نیز میگویند میل بادامک در تکیه گاه های ثابتی که با پوسته موتور یکپارچه ریخته شده است و در داخل ان بوش از جنس بابیت قرار گرفته سوار میشود و با چرخ دنده سر ان با چرخ دنده سر میلنگ در گیر می شود یعنی توسط میل لنگ به گردش در میاید و بوسیله بادامک های فرمان باز و بسته شدن سوپاپ داده می شود.نسبت دورمیل سوپاپ به میل لنگ در موتور چهار زمانه 1به 2 است برای اینکه به ازای هر دو دور چرخش میل لنگ یک بار سوپاپ هوا و یک بار سوپاپ دود باز می شود   تایپیت   تایپیت واسطه حرکت میان بادامک میل سوپاپ و سوپاپ است میل رابط واسطه حرکت میان تایپیت واسبک است پایه اسبک ها روی سر سیلندر موتور پیچ می شوند و تکیه گاهی است برای سوار شدن اسبک ها موتور   اسبک   رابط حرکت بین میل سوپاپ و میل رابط و سوپاپ های دود و هوا است که حرکت را از میل رابط گرفته و به سو پاپ منتقل می کند و باعث باز و بسته شدن ان می شود میل اسبک میل اسبک میله ای ایست که اسبک روی ان قرار می گیرد   سوپاپ هوا (سو پاپ ورودی   قطعات لغزنده فلزی می باشد که بوسیله ان با فرمانی که از طرف بادامک میل سو پاپ داده می شود بموقع مجاری ورودی هوا را باز می کند و بموقع بسته می کند .معمولا سطح سو پاپ هوا بزگتر از سطح سوپاپ دود است   سو پاپ دود (سو پاپ خروجی   سو پاپ های خوجی قطعات لغزنده است که بوسیله انها مجرای خروجی دود که در اثر انفجار ایجاد میشود باز و بسته می شود سطح سوپاپ دود از سطح سو پاپ هوا کوچکتر است   فنر سوپاپ   فنر سوپاپ قطعه ایست که از یک طرف در نشیمنگاه ثابت روی سرسیلندر یا بدنه سرسیلندر واز طرف دیگر روی پولک (تکیه گاه فنر) مینشیند. ساق سوپاپ از بین انها عبور کرده و بوسیله خار سوپاپ با فنر قفل میشود   سیستم هوا رسانی   الف-فیلتر هوا-اولین مرحله از سیسستم هوا رسانی فیلتر هوا میباشد که به دو صورت روغنی و خشک مورد استفاده قرار میگیرد نوع روغنی-در این نوع فیلتر ظرفی طراحی شده که در مسیر تنفس موتور قرار میگیرد و در درون ان مقدار معینی روغن موتور ریخته میشود.زمانیکه پیستون تنفس میکند هوا را از طریق فیلتر مکش کرده و در اثر برخورد هوا با روغن درون ظرفگرد و خاک به روغن چسبیده و هوای تمیز بداخل موتور هدایت میشود.این نوع فیلتر بعد از مدتی نسبت به محیط کاری ماشین باید سرویس شود بدین ترتیب که روغن درون ظرف تخلیه و روغن تازه جای ان قرار میگیرد.در درون ظرف علامتی جهت مقدار روغن مشخس شده که روغن نباید از این علامت زیادتر شود نوع خشک-این فیلتر از کاغذ مخصوص ساخته شده.کاغذ فیلتر دارای منفذهای بسیار ریزی است که ریزترین گرد و خاک قادر به عبور از ان نخواهد بودو عبور هوا از سوراخهای ان براحتی انجام میشوددر حالیکه ذرات بسیار کوچک خاک در پشت صافی باقی میماند.طول کاغذ فیلتر نسبتا زیاد بوده که جهت صرفه جویی در اشغال فضا پلیسه شده اند و بوسیله دو جداره توری فلزی محافظت میشود   طرز سرویس فیلتر خشک   متداولترین روش تمیز کردن این فیلتر با فشار هوا درحدود صد اس ای از طرف داخل فیلتر میباشد توجه شما را به نکات زیر جلب میکنیم 1-از وارد اوردن هر گونه ضربه به فیلتر اجتناب ورزید 2-فیلتر را همیشه قبل از استفاده از نظر پارگی بازدید کنید 3-فیلتر را همیشه درون جعبه ای محفوظ و در جای خشک نگهداری نمائید) ب-اندیکاتور هوا(نشان دهنده گرفتگی فیلتر هوا اندیکاتور هوا تشکیل شده از یک پیستون کوچک و فنری که پشت ان قرار گرفته .اندیکاتور معمولا در قسمت هوای فیلتر شده نصب میگردد تا در صورت گرفتگی فیلتر نیروی مکش پیستون فشار فنر را خنثی کرده و علامت قرمز رنگ پیستون زمان تعویض یا تمیز کردن فیلتر را نشان میدهد توجه داشته باشید که شکستگی و یا نقص اندیکاتور یکی از معمولی ترین علل ورود گرد و خاک به درون موتور میباشد   ج-توربو شارژ   موتورهااز نظر تنفس به دو دسته تقسیم شده اند . تنفس ازاد و تنفس اجباری نوع اول در زمان مکش و به علت ایجاد خلا نسبی در موتور موتور بوجود میاید هوای بیرون که فشارش بیشتر است از طریق صافی هوا به موتور هدایت میشود در نوع دوم برای اینکه بتوان هوای بیشتری به موتور رسانید تا فشار متراکم بیشتر شود از دستگاهی به نام تور بو شارژ استفاده میشود و با وجود این دستگاه و با حجم ثابت موتور یک مقدار هوای اضافی به موتور داده میشود و ازدیاد سوخت هم توسط انژکتور صورت می گیرد   ساختمان و طرز کار توربو شارژ   توربو شارژ تشکیل شده از دو پره که در طرفین یک شافت سوار شده اند و وسط شافت را بداخل پوسته ای با دو عدد یاطاقان درگیر کرده اند و روغنکاری یاطاقان ها اویل پمپ موتور انجام میشود پره ها داخل دو پوسته قرار گرفته اند که یکی از پره ها با پوسته خود حکم توربین(محرک)و دیگری کار پمپ(مکش)را انچام میدهد   پوسته توربین را با مانیفوله دود متصل و لوله اگزوز متصل کرده و دود خروجی موتور با پره توربین برخورد کرده و سبب چرخاندن شافت میشود .با چرخیدن محور شافت پروانه پمپ هم میچرخد و هوای صاف شده را از فیلتر هوا میگیرد و با سرعت به موتور میرساند .سرعت توربوشارژ از40000تا100000دور در دقیقه میرسدو با توجه به سرعت ان مقدار هوای بیشتری به موتور رسانده و باعث تراکم بیشتر شده و قدرت موتور زیادتر میگردد   د-مانیفوله هوا   هوا پس از عبور از تور بوشارژ توسط مانیفوله هوا که بغل موتور سوار شده و دارای چند راه میباشد (برای هر پیستون یک راه خروج هوا)عبور کرده و از طریق سوپاپ هوا وارد سیلندر میگردد   ه-سوپاپ هوا   هوا پس از عبور از توربوشارژ وارد مانیفوله هوا گشته ودر انجا منتظر بازشدن دریچه به سیلندر میگردد .در هر زمان که سیلندر نیاز به هوا داشتند سوپاپ هوا دریچه هوا را باز نموده واجازه عبور رابه هوای تمیز شده به موتور میدهند 2-2-سیستم سوخت رسانی. الف)باک گازوییل(منبع سوخت). باک گازوییل در ماشین الات دیزلی با توجه به نوع ماشین طراحی وظرفیت ان نسبت به مقدار سوخت موتور در نظر گرفته شده . در قسمت ورودی سوخت به باک یک ظرفیت توری فلزی یا پلاستیکی قرار گرفته که ذرات درشت در این قسمت گرفته شده واجازه عبور انها بداخل باک داده نمی شود . این توری را باید هر چند روزی از داخل باک بیرون کشید وانرا تمیز نمود تا سوخت براحتی وارد باک گردد.لوله خروجی سوخت حدود یک اینچ بالا تر از کف باک قرار داده شده که اب و کثافات دیگر که امکان وجود انها در سوخت هست وارد سیستم سوخت و خصوصا گازوییل نگردد   ب- پمپ سه گوش (پمپ مقدماتی سوخت). پمپ سه گوش در موتور های دیزل معمولا از پمپ های نوع پیستونی استفاده میشود . این پمپ باید سوخت را با فشار حدود سه اتمسفور از باک کشیده وبه پمپ انژکتور ارسال نماید.پمپ سه گوش به پمپ انژکتور متصل است وبه وسیله دایره خارج از مرکز که روی میل بادمک پمپ انجکتور سوار است بیافتد. در بالای این پمپ تلمبه ای وجود دارد که جهت هوا گیری وپر کردن مسیر از سوخت مورد استفاده قرار میگیرد   ج- فیلتر گازوییل   فیلتر گازوییل به منظور جلوگیری از ورود نا خالصی های سوخت به دستگاه تزریق بکار میرود .معمولا گازوییل دارای مقداری ناخالصی از قبیل گرد وخاک و غیره می باشدو بعلاوه هنگام حمل ونقل و یا در خود باک می تواند با مقدار دیگری نا خالصی مخلوط شود . اگر این ناخالصی وارد سیستم تزریق شوند بعلت اینکه پمپ انژکتور و سوخت پاش با حد اکثر دقت ساخته شده اند با کوچکترین جسمی که از خارج وارد شود در مدت کوتاهی به کثیف و مسدود میشوند که غیر قابل استفاده می گردند بنابراین از نظر اقتصادی مقرون بصرفه است گازوییل را قبل از ورود به سیستم تزریق کاملا تصفیه نمایند وبدین ترتیب عمر ودوام دستگاههای تزریق را افزایش دهند .فیلتر های گازوییل را در انواع مختلف میسازند که از جمله فیلتر های معمولی – فیلتر های چند مرحله ای و فیلتر های قابل قطع و وصل را می توان نام برد .هم چنین می توان فیلتر ها را از نظر جنس صافی انها تقسیم بندی نمود از این گروه می توان فیلتر های نمدی .لوله ای.کاغزی .ستاره ای.و ترکیبی را نام برد .در این زمان اکثر فیلتر های مصرفی سوخت از نوع کاغذی می باشند فیلتر های کاغذی فیلتر هایی هستند که قسمت داخلی انها را کاغذهای مخصوصی تشکیل میدهند که روی هم پیچیده میشوند. این نوع فیلترها قابل تمیز کردن نیستند وباید انها را بعد از استعمال تعویض نمود   د-پمپ انژکتور(پمپ قارسونکا   وظیفه این پمپ تزریق مقدار معینی سوخت با فشار معین و تقسیم سوخت به یکایک سیلندر های موتور است مقدار سوخت بستگی کامل به مقدار بار موتور دارد ساختمان و طرز کار پمپ انژکتور پمپ انژکتور از نوع پمپ پیستونی است که برای هر سیلندر موتور یک سیلندر و پیستون کوچک در نظر گرفته شده که این مجموعه را پمچه نیز می گویند .پمچه ها مربوط به یکایک سیلندر های موتور در یک پوسته قرار گرفته که بکمک میل بادامک مخصوص پمپ انژکتور از طریق غلطک ها و بالابر مخصوص بکارمیافتند.بنابر این هر پمپ انژکتور تشکیل شده از یک سیلندر و پیستون کوچک که با دقت زیاد ساخته شده است و بایکدیگر کاملا ابندی و جذب می باشند در جداره خارجی پیستون پمپ شیار مارپیچی مخصوص تعبیه شده که با کمک ان میتوان مقدار گازوئیل تزریق شده را تغییر داد . به وسیله دو مجرای موجود در سیلندر پمپ که تقریبا رو بروی یکدیگر قرار گرفتته اند سوخت به منطقه فشار پمپ هدایت میشود.عمل روغنکاری پیستون و سیلندر پمچه توسط خود گازوئیل روغنکاری می شود هر سیلندر پمپ را بوشی احاطه کرده که در بالا به یک دنده تاج خروسی مربوط می گردد و دارای شیاری است که انتهای پیستون را در داخل خود جا می دهد بدین ترتیب پیستون را میتوان به بالا و پایین حرکت داد . در بعضی پمپ ها درنده تاج خروسی در زیر پیستون قرار گرفته               موتورهای شش زمانه مقدمه عملیات سیکل های مختلف بیشتر موتورهای احتراق داخلی فعلی، دارای یک طرح رایج است به این صورت که انفجار در یک سیلندر پس از تراکم انجام می شود. نتیجه ان است که انبساط گاز مستقیما روی پیستون اثر گذاشته (کار انجام می دهد) و میل لنگ را 180 درجه بچرخاند. با توجه به طراحی فنی و مکانیکی، موتور شش زمانه همانند موتورهای احتراق داخلی می باشد. اگر چه سیکل ترمودینامیکی و یک سر سیلندر اصلاح شده همراه دو اتاق اضافی ان را به کلی متمایز می کند. یک محفظه ی احتراق و یک محفظه ی تراکم( گرمکن هوا) هر دو از سیلندر جدا هستند. احتراق درون سیلندر رخ نمی دهد اما در محفظه ی احتراق کمکی هم فوری روی پیستون اثر نمی گذارد و زمان ان از 180 درجه ی چرخش میل لنگ، در زمان انفجار(کار) جدا می باشد.  محفظه ی احتراق به طور کلی توسط محفظه ی گرمکن احاطه شده است. با تبادل گرما از طریق دیواره های محفظه ی احتراق که با محفظه ی گرمکن در ارتباط است، فشار محفظه ی گرمکن افزایش می یابد و قدرت مکملی برای کار تولید می شود.  مزایای موتور شش زمانه: ·                     رسیدن به راندمان حرارتی % 50 (%30برای موتورهای احتراق داخلی فعلی) ·                     کاهش مصرف سوخت با بیش از %40 ·                     کاهش الودگی حرارتی، صوتی، شیمیایی ·                     دو کورس مفید کار در طی شش کورس ·                     پاشش مستقیم و بهینه ی سوخت احتراق در هر سرعتی از خودرو ·                     سوخت چند گانه   در خودروهای با موتور شش زمانه شاهد کاهش چشمگیر مصرف سوخت و انتشار الودگی خواهیم بود. طراحی و عملکرد موتور های شش زمانه:  در سیکل شش زمانه، دو محفظه ی اضافی اجازه می دهند هشت فرایند که نتایج یک سیکل کامل است همزمان عمل کنند یعنی در یک لحظه دو فرایند همزمان رخ میدهد : دو سیکل چهار فرایندی برای هر کدام از سیکل ها،یک سیکل احتراق داخلی و یک سیکل احتراق خارجی. نمودار پیوستگی هشت فرایند را در سیکل شش زمانه نشان می دهد.   اولین سیکل چهار فرایندی احتراق خارجی: فرایند1 :مکش هوای خالص درون سیلندر(فرایند دینامیکی) فرایند 2: تراکم هوای خالص در محفظه ی گرمکن(فرایند دینامیکی) فرایند3 : نگه داشتن فشار هوای خالص در محفظه ی بسته جایی که بیشترین تبادل گرما با دیواره های محفظه ی احتراق رخ می دهد(فرایند استاتیک چون مستقیما روی میل لنگ اثر نمی گذارد.) دمای هوا بالا می رود. فرایند4 : انبساط هوای فوق داغ درون سیلندر، که کار انجام می دهد.(فرایند دینامیک). طی این سیکل چهار فرایندی، هوای خالص هرگز در تماس مستقیم با سوخت و شمع نمی باشد.  دومین سیکل چهار فرایندی که احتراق داخلی می باشد. فرایند5: تراکم مجدد هوای خالص گرم درون محفظه ی احتراق(فرایند دینامیک) فرایند6 : تزریق سوخت و احتراق در محفظه ی احتراق، بدون تاثیر مستقیم روی میل لنگ (فرایند استاتیک) فرایند7 : گازهای احتراق منبسط می شوند و کار انجام می شود. (فرایند دینامیک) فرایند8: تخلیه گازهای احتراق (فرایند دینامیک) در طی این چهار فرایند، هوا مستقیما با منبع گرما (سوخت) تماس دارد.   سر سیلندر دو محفظه و چهار سوپاپ که دو تای ان متداول هستند،(برای مکش و تخلیه). دو سوپاپ دیگر از مواد پایدار حرارت دادن مخصوص کارسنگين ساخته شده. سوپاپها در طی مرحله احتراق و گرم کردن هوا  می توانند تحت فشار محفظه ها باز شوند. روی هر دو سوپاپ یک پیستون نصب شده که فشار روی سوپاپ ها را خنثی میکند.در سیکل شش زمانه، سرعت میل بادامک یک سوم میل لنگ است. دیواره های محفظه ی احتراق هنگامی که موتور روشن است، سوزان هستند. محفظه ی گرم کن هوا، محفظه ی احتراق را احاطه کرده است. ضخامت کم دیواره اجازه تبادل حرارت با محفظه ی گرم کن را می دهد. محفظه ی گرم کن هوا از سر سیلندر عایق شده برای اینکه اتلاف حرارتی کاهش یابد.(برای معرفی ساده تر موتور، جز ئیات طرح توضیح داده نشده است.)  تمام گرمای محفظه ی احتراق به محفظه ی گرمکن منتقل می شود. کار به دو مرحله تقسیم می شود، که نتیجه ی ان فشار کمتر روی پیستون و نرمی بهتر عملکرد میشود. زمانی که محفظه ی احتراق از سیلندر توسط سوپاپ ها عایق شده، قطعات محرک خصوصا پیستون نسبت به تنشهای ناشی از دما و فشار بسیار بالا در خطر نیست. انها همچنین از خودسوزی که در مخلوط سوخت و هوا در موتورهای دیزل یا گازی متداول مشاهده می شود جلوگیری می کند.  نسبت تراکم محفظه ی احتراق و گرم کن متفاوت می باشد. نسبت تراکم محفظه ی گرم کن بیشتر است که روی مرحله احتراق خارجی فعالیت می کند و منحصرا توسط هوای خالص پشتیبانی می شود. نسبت تراکم محفظه ی احتراق کمتر است که روی یک سیکل احتراق داخلی فعالیت می کند.  احتراق همه ی سوخت پاشیده شده ضمانت شده است ابتدا، با پشتیبانی هوای خالص از قبل گرم شده ی درون محفظه ی احتراق، سپس با دیواره های سوزان محفظه که مانند چندین شمع عمل می کند. برای اسان روشن شدن موتور در هوای سرد درون محفظه ی احتراق یک شمع گرمکن کار گذاشته شده است.  در مقایسه با یک موتور دیزل که یک ساختمان سنگین نیاز دارد، این موتور چند گانه سوز، که می تواند همچنین سوخت دیزل استفاده کند، امکان ساختن در مدل خیلی سبکتر را نسبت به یک موتور گاز سوز را دارد.  پاشش و احتراق سوخت در یک محفظه ی احتراق که طی 360 درجه از زاویه گردش میل لنگ بسته است، اتفاق می افتد. این خصوصیت باعث می شود که زمان برای اینکه سوخت به طور ایده ال بسوزد زیاد شود به طوری که هر کالری نهان ان ازاد شود(اولین عامل کمک به کاهش الودگی). انژکتور توانایی پاشش دو سوخت را از یک شیپوره دارد.  دیواره های سوزان محفظه ی احتراق باقیمانده سوخت را که در طی پاشش ته نشین شده است می سوزاند. (دومین عامل کاهش الایندگی) همچنین هنگامی که مراحل تخلیه و مکش رخ می دهد، سوپاپ های محفظه ی احتراق و گرم کن به طور چشمگیر زمان استراحت بیشتری را برای اصلاح و تعدیل دارند که باعث کاهش صدا و بهبود راندمان می شود. عوامل موثر در افزایش راندمان حرارتی و کاهش مصرف سوخت و آلایندگی:  گرمای هدر رفته از سر سیلندر موتورهای متداول در طی خنک کاری در موتورهای شش زمانه، با احاطه کردن محفظه ی احتراق توسط محفظه ی گرمکن بازیافت می شود.  بعد از مکش، هوا در محفظه ی گرمکن متراکم می شود و طی 360 درجه زاویه میل لنگ در محفظه ی بسته است. (احتراق خارجی).                                                            تبادل گرمای دیواره های خیلی نازک محفظه ی احتراق به محفظه ی گرمکن، دما و فشار گازهای منبسط شده و تخلیه شده از محفظه ی احتراق را کاهش می دهد.                                            احتراق و انبساط بهتر گازهایی که طی 540 درجه گردش میل لنگ، 360 درجه را در محفظه ی احتراق بسته هستند و 180 درجه برای منبسط شدن و مرحله کار.                                                        دیواره های سوزان محفظه ی احتراق اجازه می دهد که هر سوختی و باقیمانده ته نشین ان به بهترین نحو و به طور مطلوب بسوزد.                          تقسیم کار: دو انبساط (مراحل قدرت) طی شش زمان یا یک سوم کار مفید که نسبت به موتورهای چهار زمانه بیشتر است.                                                            بهتر پر شدن سیلندر در مکش به علت دمای پایین دیواره ی سیلندر و سر سیلندر.                            برخلاف موتورهای چهار زمانه که تخلیه و مکش بعد از هم رخ می دهند در موتورهای شش زمانه، مکش در مرحله ی اول رخ می دهد و تخلیه در مرحله ی چهارم رخ می دهد که تلاقی گازهای خروجی با گازهای تازه ی مکش حذف می شود.  کاهش زیاد قدرت سیستم خنک کاری به طوری که امکان دارد نیاز به خنک کاری با اب نباشد و پمپ اب و فن ها هم کاهش پیدا کنند.   اینرسی کم به علت سبک بودن قطعات محرک                                                       کاهش پیدا کردن دمای روغن. با احتراق در محفظه ی بسته، دمای بالا کمتر به روغن فشار می اورد و رقیق شدن کاهش می یابد، حتی در هوای سرد. 12.  از انجایی که موتورهای شش زمانه یک سوم موتورهای چهار زمانه تخلیه و مکش دارند، افت فشار روی پیستون در مکش و فشار خروجی اگزوز در تخلیه به نسبت یک سوم کاهش پیدا می کند. 13.  تلفات اصطکاک با تقسیم بهتر فشار روی قطعات متحرک، تعدیل شده اند به این دلیل که کار در طی دو مرحله اجرا می شود و احتراق مستقیم حذف شده است. 14.  مزایای مهم موتورهای شش زمانه: 15.  کاهش مصرف سوخت به مقدار حداقل %40 : 16. قدرت مخصوص موتور شش زمانه از موتور بنزینی چهار زمانه کمتر نیست، افزایش راندمان حرارتی جبرانی برای تلفات سبب شده دو مرحله به ان اضافه شود. 17.   دو انبساط (کار) در شش حرکت: 18. از ان جایی که سیکل های کار در دو مرحله رخ می دهد (360 درجه از 1080 درجه) یا %8 بیشتر نسبت به موتور چهار زمانه (180 درجه از 720 درجه) گشتاور بیشتر دارد. این امر منجر می شود که در سرعت پایین، عملیات بدون تاثیر چشمگیر روی مصرف سوخت به ارامی کار کند، در واقع احتراق تحت تاثیر سرعت خودرو نمی باشد. این مزایا در بهبود عملکرد خودرو در ترافیک خیلی مهم هستند. 19.   چند گانه سوز بودن: 20. چند گانه سوز بودن برابر برتری است. موتور شش زمانه میتواند سوخت های مختلف مصرف کند، از هر نوعی(فسیل یا گیاهی) از دیزل تا ال پی جی یا روغن حیوانی. اختلاف در اشتعال پذیری یا نسبت ضد کوبش هم اکنون هیچ مسئله ای در احتراق ندارد. 21. ساختمان استاندارد یک موتور بنزینی و نسبت تراکم کم محفظه ی احتراق موتور های شش زمانه مانع از این نمی شود که ان سوخت دیزل استفاده کند. همچنین سوخت الکل متيليک بفرمولCH3 OH برای ان بهتر است. 22.   کاهش چشمگیر در الایندگی: 23. از یک طرف به تناسب مصرف مخصوص سوخت، الودگی صوتی، حرارتی و شیمیایی کاهش می یابند و از طرف دیگر موتورها خصوصیاتی دارند که به کاهش چشمگیر الاینده های هیدرو کربن، مونوکسید کربن و نیترات ها(HC, CO and NOX  )کمک می کند. از این گذشته قابلیت کار کردن این موتورها با سوختهای گیاهی و گازهایی با  الایندگی کم، به انها کیفیتی می دهد که با سخت ترین استانداردها مطابقت می کند. 24.  سوخت مایع: 25. کاهش زیاد مصرف مخصوص باید استفاده از سیستم ال پی جی را جالب کند به دلیل قیمت پایین ان و کمتر بودن الایندگی نسبت به بنزین. به علاوه با یک سیستم عامل یکسان ، حجم مخزن ها برابر مخزن های کنونی هست که مسافت بیشتری را می تواند با همان مخزن طی کند بنابراین می توان ان را کوچکتر در نظر گرفت. 26.  قیمت قابل قیاس با موتور چهار زمانه: 27.  موتور شش زمانه هیچ تغییر اساسی نیاز ندارد . همه ی تجربه های تخصصی-صنعتی و روش های تولید بدون تغییر باقی می ماند. 28.  قیمت ساخت سر سیلندر (محفظه ی احتراق و محفظه ی گرما) با ساده سازی چندین عنصر تعدیل می شود، مخصوصا با سبک سازی قطعات متحرک، کاهش سیستم خنک کاری، ساده سازی پاشش مستقیم بدون شمع و غیره ... کاهش اندازه مخزن و جای ان در خودرو که قابل ملاحظه هستند. 29.   نتیجه گیری 30.  در این زمان هیچ راه حلی برای جایگزینی موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد. تنها پیشرفت های تکنولوژی حاضر، با زمان معقول  و محدودیت های مالی می تواند به ان کمک کند. موتور شش زمانه در این نگاه می گنجد. پذیرش صنعت خودروسازی می تواند یک تاثیر عظیم روی محیط زیست و اقتصاد جهانی بگذارد. موتوری که 40% صرفه جویی در مصرف سوخت و 60 تا 90 درصد(بستگی به نوع سوخت دارد) کاهش الایندگی دارد. 31.  مصرف سوخت برای خودروهای سایز متوسط باید بین 4 تا 5 لیتر در 100 کیلومتر باشد و 3 تا 4 لیتر برای خودروهای کوچک می باشد. 32.  خودروهای با موتور شش زمانه می توانند تا 3 تا 5 سال دیگر در بازار جهانی عرضه شوند. 33.  قایق موتوری ها ( موتورهای درون و بیرون کشتی) ممکن است که پیشنهاد یک بازار فروش بزرگ برای این موتورها ارائه دهند. مشخصات انها کاملا با فواید موتورها وفق می باشد.( اقتصادی، ایمنی ، ساده سازی و کاهش الودگی صوتی و شیمیایی). از این گذشته، استفاده از سوخت های مختلف به غیر از گازوئیل می تواند خطرهای انفجار را به طور زیاد کاهش دهد. 34.  استفاده از سوخت های گیاهی (غیر فسیلی) گازهای طبیعی و دیگر سوختها در موتور پرقدرت و ساده، کار کردن با کمترین تنظیم و بدون الایندگی، در این موتور می تواند مزایای زیادی داشته باشد که استفاده از ان را در دستگاههای ژنراتور، پمپ ها، موتور های ساکن، کشاورزی و صنعت ممکن سازد.                             سیستم روغنكاری موتورهای چهار زمانه مقدمه:قطعات زیادی در موتور خودروها وجود دارد كه نسبت به هم حركت نسبی داشته و در اثر نیروی مالشی ایجاد شده سطوح تماس آنها در معرض خطر سایش قرار می گیرد. برای تقلیل تاثیر نیروی اصطكاك در بین قطعاتی كه نسبت به هم حركت دارند از ماده كم اصطكاك تر استفاده می شود. در بعضی مواضع متحرك موتور سرعت عمل اصطكاك كه با نیروی نسبی زیاد اعمال می شود آنقدر زیاد است كه بدون روغنكاری صحیح نیروی مالشی زیادی را بوجود می آورد كه بعضی از قطعات را ذوب نموده و یا موجب انبساط برخی دیگر شده و در نتیجه آن جوش خوردن قطعات به هم و متوقف شدن موتور را به دنبال خواهد داشت كه اصطلحاً به این حالت گریپاژ می گویند.نیروی اصطكاك در اثر در گیر شدن سطوح ناهموار دو قطعه ای كه با هم در تماس بوده و حركت نسبی دارند بوجود می آید. هر چه سطوح تماس دو قطعه ای را كه نسبت به هم حركت دارند صیقل دهند باز هم دندانه هایی در سطوح آنها باقی می ماند كه در اثر نیروی عمود وارد شده بر آن قطعات، این دندانه ها در هم فرو رفته و نیروی اصطكاك را بوجود می آورد.                                 بخش تحليل سيكل اتو در موتورهاي چهارزمانه برگرفته از كتاب موتورهاي احتراق داخلي (انتشارات دانشگاه علم و صنعت ايران) ترجمه: عليرضا نورپور- كاميار نيكزادفر 2-7 فرآيندهاي ايده آل در موتورهاي چهارزمانه و نسبت گازهاي باقيمانده 1 در مدل هاي ساده سيكل هوا فرض مي شود پديده آزاد شدن گرما در حجم ثابت اتفاق مي افتد و از جريان گازها در هنگام باز شدن و بسته شدن سوپاپ هاي ورودي و خروجي صرفنظر مي شود . در اين بخش برآنيم تا با استفاده از معادله انرژي مراحل تنفس و تخليه را نيز مدل نماييم . در حين مرحله تخليه، فرض م ي كنيم سوپاپ خروجي به محض رسيدن پيستون به نقطه مرگ پايين به صورت آني باز و نيز به محض رسيدن پيستون به نقطه مرگ بالا به صورت آني بسته مي شود. همچنين فرض مي كنيم سوپاپ ورودي در نقطه مرگ بالاي پيستون باز و در مرگ پايين به صورت آني بسته مي شود. بدين ترتيب زمان همپوشاني 2 باز بودن سوپاپ هاي ورودي و خروجي صفر خواهد بود. همچنين فرض مي شود فرآيندهاي تخليه و تنفس به صورت بي در رو و به صورت هم فشار رخ مي دهد، ليكن در واقعيت فرآيندهاي تنفس و تخليه تنها در دورهاي پايين موتور به صورت فشار ثابت صورت مي پذيرد . مدل هاي واق عي تر موتور افت ناگهاني فشار پس از سوپاپ ورودي و نيز انتقال حرارت گازهاي سوخته شده در حين تخليه دود را نيز محاسبه مي نمايند. اين گونه مدل سازي ها در فصل هاي 7 و 8 به تفضيل مورد بررسي قرار گرفته اند. با 2 پديده هاي تنفس و تخليه به شكل زير تفسير شده اند: - نگاهي به شكل 17 5 تخليه گاز در حجم ثابت a 4 تا 5 تا 6 تخليه در فشار ثابت a 6 تا 7 رجوع پيستون در حجم ثابت 7 تا 1 تنفس در فشار ثابت 1 Residual Fraction ( ) r x 2 Overlap 2 مدل هاي مكش و تخليه در موتورهاي چهارزمانه - شكل 17 مرحله تخليه كورس تخليه داراي دو مرحله مي باشد: خروج گاز به واسطه فشار بالاي گاز محبوس نسبت به هواي محيط 3 و خروج گاز بوسيله جاروب پيستون . در پايان فرآيند انبساط از 3 تا 4، فشار داخل سيلندر بيشتر از فشار خارج است، در اين حالت به محض آن كه سوپاپ خروج باز شود، گاز محبوس در سيلندر تخليه خواهد شد، هر چند پيستون به قدر كافي بزرگ است كه جريان مافوق صوت در كناره سوپاپ ايجاد P4 / P ثابت باشد . معمولاً نسبت فشار 3 شود، بدين ترتيب با خروج سريع گاز از سيلندر، فشار داخل سيلندر به سرعت افت كرده و به فشار ماني فولد مي رسد. با توجه به سريع بودن اين فرآيند مي توان فرآيند نقطه 3 تا 4 را فرآيند حجم ثابت در نظر Pe خروجي گرفت. گازهاي باقي مانده اي كه از سوپاپ خروجي خارج نشد هاند، فرآيند انبساط را تجربه خواهند نمود . اگر از اثرات انتقال حرارت چشم پوشي شود، اين فرآيند غيرپاياي انبساط را مي توان به صورت آيزنتروپيك مد ل نمود . فشار و دماي گازهاي باقي مانده به شكل زير محاسبه خواهد شد: (2-36) γ γ 1 4 5 5 4 − ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ = P T T P e (2-37) P = P 5 چنان كه پيستون از نقطه مرگ پايين به سمت بالا حركت مي كند، گازهاي موجود در سيلندر را جاروب از . P5 = P6 = Pe نموده و از سيلندر خارج خواهد كرد . در اين حالت فشار در كل فرآيند ثابت فرض مي شود آنجايي كه موتورهاي درونسوز داراي حجم غيرقابل دسترسي به اندازه حجم محفظه احتراق مي باشند، نمي توان تمام 3 Blowdown گاز محبوس در سيلندر را به وسيله جاروب پيستون تخليه ن مود. در اين حالت مقداري گاز در اين حجم مرده باقي مي ماند كه اصطلاحاً گازهاي باق يمانده ناميده مي شوند . اين گاز در سيكل اتو با مخلوط سوخت و هوا و در موتورهاي ديزل با هواي ورودي در سيكل بعد مخلوط خواهد شد. شرايط ترموديناميكي گازهاي باق ي مانده را مي توان با تحليل قانون اول ترموديناميك براي سيستم بسته در فرآيند 5 تا 6 به دست آورد . با خروج گازهاي حاصل از احتراق طي بالا آمدن پيستون، شكل سيستم بسته نيز تغيير خواهد كرد. معادله انرژي در اين فرآيند به شكل زير است: 5 6 5 6 6 5 (2-38) Q −W = U −U − − 2 سيكل تخليه (از 4 به 5 و به 6) نشان دهنده گازهاي باقيمانده است. توجه كنيد كه هنگامي - شكل 18 كه فرآيند تخليه در فشار ثابت رخ مي دهد، فرض مي شود جرم كنترل بصورت آيزنتروپيك منبسط مي شود. در اين حالت مي توان كار را از رابطه زير بدست آورد: ( ) (2-39) 5 6 6 5 W P V V e = − − و اگر فرض شود جريان ب يدررو است، قانون اول به رابطه زير تبديل خواهد شد: 6 6 5 5 (2-40) U PV U PV e e + = + يا 6 5 (2-41) h = h 6 5 (2-42) T T T e = = بنابراين در يك فرآيند تخليه بي دررو دما و انتالپي گاز هنگام خروج از سيلندر ثابت خواهد ماند . همچنين انتالپي گازهاي باقيمانده در حجم مرده سيلندر نيز ثابت خواهد بود. به ،m نسبت جرم گازهاي باقي مانده در سيلندر در انتهاي فرآيند تخ ليه ، 6 ، f ، نسبت گازهاي باقي مانده مي باشد: m4 = m1 = m جرم مخلوط سوخت و هواي ورودي (2-43) 4 4 6 4 4 4 6 6 1 1 P P T T v r v V v r f V v e e = = = / / همچنين داريم: (2-44) γ γ 1 4 4 − ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ = P T T Pe e بنابراين نسبت گازهاي باق يمانده به شكل زير محاسبه خواهد شد: (2-45) γ 1 4 1 ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ = P P r f e ،γ =1/ و 3 P4 = 500kpa ، Pe = 101kpa ، r = براي مثال، در يك موتور با نسبت تراكم 9 1 9 1 1 450 0 035 0/ 0 تا __________12 / در حدود 3 ، f خواهد شد . مقادير معمول نسبت گازهاي با قي مانده f = / ( . / )1/1.3 = / مي باشد. مقدار نسبت گازهاي باقي مانده در موتورهاي ديزل به واسطه نسبت تراكم بالاتر، كمتر از اين مقدار در موتورهاي بنزيني است. مرحله مكش هنگامي كه سوپاپ ورودي باز مي شود هواي ورودي با گازهاي باقيمانده از سيكل قبل مخلوط مي شود . از آنجا كه دماي گازهاي باقي مانده بيشتر از دماي گاز ورودي است، لذا دماي مخلوط گازها در انتهاي فرآيند تنفس بيشتر از دماي هواي مكش شده است . همچنين اگر از اثرات انتقال حرارت چشم پوشي شود، مي توان جريان هوا از كنار سوپاپ هوا را فرآيندي هم انتروپي فرض نمود. بسته به نسبت فشار ورودي به خروجي، شاهد سه رژيم متفاوت جريان در مرحله مكش مي باشيم . اگر فشار ورودي كمتر از فشار خروجي باشد، موتور در حالت تراتلينگ 4 مي باشد (دريچه گاز در حالت نيمه باز است ). در اين حالت در هنگام باز شدن سوپاپ هوا شاهد ج ريان هوا از داخل سيلندر به راهگاه ورودي مي باشيم . در مراحل اوليه فرآيند مكش محصولات احتراق جريان يافته به راهگاه، به درون سيلندر وارد مي شوند . در ادامه، جريان ورودي به سيلندر عمدتاً حاوي مخلوط سوخت و هواي م يباشد كه فارغ از هر گونه محصولات احتراق است. اگر فشار ورودي بيشتر از فشار خروجي باشد، موتور سوپرشارژ خواهد بود (حالت توربوشارژ يك گونه خاص از سيستم سوپرشارژ است كه در آن كمپرسور توسط توربيني كه در مقابل جريان خروجي هوا قرار گرفته است، هواي ورودي را متراكم مي نمايد). در اين حالت هوا از درگاه ورودي موتور به داخل سيلندر جريان مي يابد، اين جريان تا برقراري تعادل بين سيلندر و راهگاه ورودي ادامه مي يابد در موتورهاي واقعي، به علت وجود همپوشاني سوپاپ هاي دود و هوا امكان ورود سوخت و هواي تازه از راهگاه ورودي به راهگاه خروجي وجود دارد، اين مسئله باعث افزايش مصرف سو خت و نيز باعث افزايش آلايندگي گازهاي نسوخته موتور مي شود. حالت سوم، هنگامي رخ مي دهد كه فشار ورودي و خروجي موتور يكسان باشد، در اين وضعيت موتور در حالت دريچه گاز كاملاً باز مي باشد. براي تعيين حالت مخلوط سوخت و هوا و گازهاي باقي مانده در نقطه 1، پايان مرح له مكش، از معادلات بقاء جرم و انرژي براي سيستم باز غير پايا استفاده مي كنيم. شرايط اوليه گاز در سيستم در ابتداي مرحله مكش همانند نقطه 6 مي باشد. چنان كه پيش تر بحث شد بسته به اختلاف فشار نسبي، هنگام باز شدن سوپاپ ورودي ممكن است گاز به داخل و يا خارج سيلندر جريان يابد . جريان مي باشد. در حين پايين آمدن پيستون فرض مي شود pi و فشار hi انتالپي ،mi خالص ورودي به سيلندر داراي جرم ثابت بماند، اين فرض با مشاهدات تجربي نيز سازگاري دارد . براي فرآيندهاي كه pi فشار داخل سيلندر در فشار بين نقطه 6 تا 1 رخ مي دهد، معادله بقاء جرم به شكل زير خواهد بود: 1 6 (2-46) m n m i = − معادله غيرپاياي انرژي نيز به شكل زير است: 6 1 6 1 1 1 6 6 (2-47) Q W m h mu m u i i − = − + − − − فرض شود، W6−1 = P1(V1 −V و كار انجام شده توسط گاز ( 6 Q6−1 = O ، اگر از اثر انتقال حرارت صرف نظر شود داريم: 1 6 1 6 1 1 6 6 (2-48) P V V m m h mu m u i i − ( − ) = −( − ) + − 4 Throttling مي توان معادله انرژي را بر حسب انتالپي به صورت زير نوشت: u6 = h6 − pev6 ,u1 = h − p1v از آنجا كه 1 6 6 1 6 1 1 6 6 (2-49) P P m m m h mh m h i e i ( − ) ν = −( − ) + − داريم: h با حل معادله فوق براي 1 ) 50 - 2 ( ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − + ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ = + − 6 6 1 6 1 6 1 1 ( )ν i i e h P P m h m m h m بنابراين انتالپي گاز در انتهاي فرآيند مكش همچون شبيه سازي هاي پايا، متوسط انتالپي شرايط اوليه و انتالپي گازهاي ورودي نيست، بلكه شامل شار كار نيز م يباشد. 2 بر حسب نسبت گازهاي - 2، را مي توان با استفاده از معادله 43 - معادله انتالپي مخلوط انتهاي مرحله مكش، معادله 5 نيز نوشت: f ، باقي مانده m − m = m (1− f ) (2-51) m6 = m1 f 1 6 1 و و با استفاده از قانون گاز ايد هآل داريم: 6 6 (2-52) P RT i ν = 2 داريم: - 2 در معادله 50 - 2 و 52 - با استفاده از جايگذاري 51 e (2-53) e i i i fRT P P fh h f h ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ = 1− + − 1− 6 ( ) آنگاه: ،hi = CpTi اگر انتالپي مرجع به گون هاي در نظر گرفته شود كه داشته باشيم ) 54 - 2 ( ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ − ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ = − + − − γ γ 1 1 1 1 1 e i i e P T ( f )T fT P خواهد بود . T1 = 365k آنگاه Te = 1400k,Ti = 320k ،k =1/ 35, pi pe =0/ 5, f =0/ براي مثال اگر 005 در سيكل گاز، بازده تنفسي در مرحله مكش به صورت زير م يباشد: ( ) (2-55) / 1 1 1 − − = = − r P P V e m e i d i ν ρ γ از آنجا كه حركت پيستون باعث افزايش حجم سيلندر مي شود لذا در طول مرحله مكش گاز داخل حجم كنترل كار انجام مي دهد. اثر نهايي در مراحل مكش و تخليه بصورت زير م يباشد. a i e d (2-56) W = (P − P )V 5 −1 قرينه اين كار را كار پمپي 5 مي ناميم چ را كه در موتورهاي با دريچه گاز نيمه بسته كار پمپي از كار مفيد موتور كسر مي شود. فشار موثر متوسط پمپي 6 به صورت كار پمپي بر واحد حجم جاب هجايي تعريف مي شود: e i (2-57) pmep = P − P 5 Pumping Work 6 Pumping Mean Effective Pressure (pmep) به صورت كار انجام شده توسط گاز طي مراحل تراكم و انبساط در (imep) فشار موثر متوسط انديكاتوري واحد حجم جابه جايي تعريف مي شود. كار لازم براي پمپ كردن گاز به داخل و خارج موتور طي مراحل مكش و تخليه در واحد حجم جابه جايي موتور فشار موثر متوسط پمپي ناميده مي شود. اصولاً كار خالص انجام شده در واحد ، مي ناميم . در فصل 6 (imepnet ) حجم جاب ه جايي در طول يك سيكل را فشار موثر متوسط انديكاتوري خالص مباحث مربوط به اصطكاك نيز مورد بررسي قرار خواهد گرفت و در محاسبات منظور مي شود . با توجه به مسائل فوق روابط زير واضح م يباشد: imep imep pmep (2-58) net ( ) = − ) 59 - 2 ( ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ = − imep pmep ηnet η 1 پيش از انجام هر گونه محاسبه در سيكل گازي، لازم است بين مقادير جرمي در پارامترهاي شدتي 7 تفاوت قائل شويم. وقتي كه نسبت گازهاي باقي مانده در محاسبات لحاظ مي شود، گرماي آزاد شده به شكل زير محاسبه مي شود: (2-60) in i in qin Q = m q = m(1− f ) بنابراين كار انجام شده در فرآيند . (kg kggas ) گرماي اضافه شده به واحد جرم گازهاي است qin كه در آن تراكم به شكل زير محاسبه م يشود: ( ) (2-61) 1 2 1 2 w = c T − T − ν بيان مي شود. ممكن است خواننده بين اين كه كار مذكور بر kj/kg كار تراكم در واحد متريك بر حسب واحد جرم گاز موجود در سيلندر تعريف مي شود يا جرم گاز ورودي به سيلندر دچار مشكل شود . از آنجا كه مفهوم مذكور در اين كتاب و ساير متون به طور منحني بيان شده است به خوانندگان توصيه مي شود براي دوري از اين مشكل به علائم موجود در متون توجه نمايند. تحليل سيكل گاز اتو چهارزمانه هنگامي كه فرآيندهاي تخليه و تنفس را در مدل سازي وارد مي كنيم، دو معادله به معادلات موجود اضافه خواهد شد، اين دو معادله شامل معادله انرژي خروجي و ا نرژي ورودي است . دو پارامتر مجهول در اين معادلات مي باشد . از آنجا كه حل اين دو معادله به T و دماي گاز در انتهاي فرآيند مكش، 1 f ، نسبت گازهاي باقي مانده صورت جبري بسيار سخت و پيچيده م ي باشد لذا چنان كه در اين بخش خواهيم ديد از روش هاي سعي و خطا براي 2 نشان داده شده است. - حل آنها استفاده م يكنيم. پارامترهاي نهايي ورودي سيكل در اين تحليل در جدول 3 7 - Mass Intensive مي باشد لذا در صورتي كه Te ، و دماي گازهاي باقي مانده f ، وابسته به نسبت گازهاي باقي مانده T از آنجا كه 1 را با سعي و خطا بدست Te و f حدس بزنيم مي توانيم محاسبات سيكل را ادامه دهيم و مقادير Te و f مقاديري براي آوريم. 2 پارامترهاي ورودي سيكل چهارزمانه گاز - جدول 3 Ti دماي هوا يا مخلوط ورودي Pe فشار خروجي r نسبت تراكم فشار ورودي i P γ نسبت گرماي ويژه گاز ايده آل qin گرماي اضافه شده بر واحد جرم هواي ورودي مرحله مك ش i1 ،6 i i i e e P P T f T f P P T = = − + − − − 1 1 1 (1 ) [1 (1 / )( ) /γ ] γ 1-2 مرحله تراكم آيزنتروپي ك 1 2 1 2 1 1 2 1 = − = = γ γ γ T T r P P(V /V ) Pr 2-3 آزاد شدن گرما در حجم ثاب ت ( / ) ( ) / 3 2 3 2 3 2 1 P P T T T T q f c in = = + − ν 3-4 مرحله انبساط آيزنتروپي ك 1 4 3 4 3 1 1 = − = γ γ ( / ) ( / ) T T r P P r 4-5 نشتي آيزنتروپي ك e e P P T T P P = = − 5 1 5 4 4 ( / )( γ ) /γ 5-6 مرحله تخليه ب يدررو در فشار ثاب ت / ( / )1/γ 6 4 6 5 5 f 1 r P P P P P T T e e = = = = 􀂣 2 سيكل چهارزمانه اتو - مثال 3 بازده تنفسي، بازده حرارتي خالص، نسبت گازهاي باقي مانده، افزايش دما در مرحله مكش افت دما در مرحله تخليه را براي موتوري كه بر اساس سيكل ايده آل اتو چهارزمانه كار و دماي pi =50kpa مي كند، محاسبه نماييد . موتور در حالت دريچه نيمه باز با فشار ورودي مي باشد . نسبت تراكم pe = 100kpa كار مي كند. فشار خروجي Ti = 3000k ورودي فرض γ = 1/ و 3 qin = 2500kg kg است . گرماي ورودي را γ = موتور مذكور 10 نماييد. منحني بازده تنفسي، بازده حرارتي خالص و نسبت گازهاي باقي مانده را بر حسب 0/ 3 ترسيم نماييد. pi pe پاسخ صفحات وب مربوطه داري اپلتي با عنوان "سيكل گاز اتو چهارزمانه " مي باشد كه براي حل فشار، دما وساير پارام ترها از روش سعي و خطا در معادلات سيكل چهارزمانه اتو استفاده 2 نمايش داده شده است . براي حالت - مي شود. ورودي و خروجي اين برنامه در شكل 19 30 مي باشد. k در حدود T1 −Ti ، بيان شده افزايش دما در مرحله مكش 2- 2 ورودي و خروجي اپلت سيكل گاز چهار زمانه براي مثال 3 - شكل 20 2- 2 نسبت گازهاي باقيمانده سيكل چهارزمانه اتو براي مثال 3 - شكل 21 2- 2 بازده حرارتي سيكل چهارزمانه اتو براي مثال 3 - شكل 22 300 است . k حدود T4 − Te ، و كاهش دماي گازهاي دماي گازهاي خروجي در اثر بلودان و نسبت گازهاي باقي مانده ηnet =0/ بازده حرارتي خالص، 46 ev = 0/ بازده تنفسي ، 92 به دست مي آيد. f0/050 2) و بازده حرارتي خالص - 2)، نسبت گازهاي باقي مانده (معادله 45 - بازده حجمي (معادله 55 2 به ع نوان تابعي از نسبت فشار - 2 و 22 -21 ،2- 2) به ترتيب در شكل هاي 20 - (معادله 59 خروجي به ورودي ترسيم شده است . چنان كه در شكل ديده مي شود با كاهش نسبت فشار، بازده تنفسي و بازده حرارتي نيز كاهش مي يابد ليكن نسبت گازهاي باقي مانده افزايش خواهد يافت. وابستگي بازده تنفسي به نسبت تراكم در حالت سوپرشارژر و با دريچة گا ز نيمه باز عكس يكديگر است . افزايش نسبت گازهاي باق ي مانده به علت كاهش جرم ورودي نسبت به جرم گازهاي باقي مانده در اثر كاهش فشار ورودي است. 2-8 بحث در خصوص مدل هاي گاز براي آن كه بتوان موتور كوچك و سبكي را براي توليد ميزان معيني كار طراحي نمود، بيشينه ساز ي فشار 2 نشان داده شده است، عموماً 2 راه كار براي - موثر متوسط يكي از راهكارهاي مهم مي باشد. چنان كه در معادله 8 انجام اين امر وجود دارد. هر چند استفاده از چنين را ه كارهايي داراي .θin ، -2 افزايش حرارت ورودي r ، -1 افزايش نسبت تراكم محدوديت هاي عملي مي باشد. در موتورهاي اشتعال جرقه اي معمولي، براي جلوگيري از ايجاد كوبش بايد نسبت تراكم را به اندازه كافي نگه داشت . در موتورهاي ديزل نيز افزايش اصطكاك هاي موتور، افزايش نسبت تراكم را محدود مي نمايد. يكي ديگر از عوامل پيچيده اي كه بر انتخاب نسبت ترا كم تاثير مي گذارد، قيود اعمالي حاصل از استانداردهاي آلايندگي است، همچنين در برخي موتورهاي ديزل قابليت استارت موتور نيز از عوامل تاثيرگذار بر انتخاب نسبت تراكم م يباشد. را با افزايش نرخ تحويل θin ممكن است برخي افراد اين گونه تصور كنند كه مي توان گرماي ورودي سوخت به موتور افزايش داد . ليكن چنان كه در فصل 4 در مطالعات سيكل هاي و هوا خواهيم ديد، اين روش همواره صحيح نمي باشد، چرا كه در مخلوط هاي غليظ سوخت و هوا به علت كافي نبودن ميزان اكسيژن، تمامي كربن هاي موجود در سوخت به دي اكسيدكربن تبديل نمي شوند همچنين نمي توان تمام هيدروژن موجود در سوخت را به آب تبديل نمود . بنابراين در حالت مخلوط غليظ سوخت و هوا، تمام انرژي موجود در سوخت آزاد نمي شود . بر اساس پي شبيني سيكل سوخت و هوا با غن يتر شدن سوخت از حالت استوكيومتريك، بازده كاهش مي يابد. بر اساس سي كل هاي گاز و سيكل سوخت و هوا كه متعاقباً مورد بحث قرار خواهد گرفت، اگر بتوان انرژي را در حجم ثابت آزاد نمود، بازده سيكل افزايش خواهد يافت. Otto dual Diesel (2-62) η > η >η پس چرا با وجود اين كه مي دانيم آزاد شدن حرارت در حجم ثابت بهتر است . موتورهايي مي سازيم كه در آنها گرما در فشار ثابت آزاد مي شود؟ براي نمايش پيچيدگي سئوال فوق، سئوال ديگري مطرح مي كنيم، فرض كنيد در نظر گرفته شود. pmax لازم باشد فشار بيشينه سيكل كمتر از در اين صورت نمودار آزاد شدن حرارت براي رسيدن به ميز ان معيني كار چگونه خواهد بود؟ پاسخ اين گونه خواهد بود: Diesel dual Diesel (2-63) η > η > η اين مسئله را مي توان با استفاده از نمودار دما - انتروپي نشان داد . اگر منحني هاي سيكل اتو و ديزل در نمودار دما- انتروپي به نحوي ترسيم شود كه كار انجام شده د ر هر دو يكسان باشد، مي توان ديد كه در سيكل ديزل انرژي كمتري از دست رفته و بنابراين موتور ديزل كاراترين موتور خواهد بود. فصل حاضر را با مطرح كردن بحثي در خصوص تحليل سيكل هاي گازي به پايان خواهيم برد : چگونه را محاسبه نمود، براي سوخ تهاي هيدروكربني مي توان از روابط زير استفاده كرد: qin ,γ مي توان مقادير براي φ ≤ 1 (2-64) c s s c f mix in g F g F m m kg q kJ φ φ γ φ + = = ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ = − 1 1/ 4 0/16 [ 3890( براي [( 1 φ > 1 (2-65) 1 − − + = φ φ φ c s s q F F نسبت سوخت به هواي واقعي به نسبت استوكيومتريك φ = F / Fs ، گرما ي احتراق سوخت ، qc كه در آن مي باشد، اين سه پارامتر در تحليل احتراق فصل 3 تعريف مي شود و مورد استفاده قرار خواهد گرفت . FS ، احتراق 2 اين واقعيت را بيان مي كند كه در مخلوط هاي غليظ سوخت و هوا نمي توان تمامي انرژي را آزاد نمود . - معادله 65 2 تقريبي از نتايج يك تحليل پيچيده احتراق سوخت و هوا مي باشد كه به جاي آزاد شدن - 2 و 65 - معادلات 64 حرارت ساده به كار مي رود. اشاره شده است . مقدار معادل اين ،φ ، در تحليل سيكل سوخت و هوا به نسبت هم ارزي سوخت به هوا مي باشد. گرماي ورودي به سيكل گاز، qin ، پارامتر در سيكل گازي، حرارت آزاد شده در واحد جرم گاز ورودي in 2 محاسبه نمود. - 2 و 65 - را م يتوان با استفاده از روابط 64 ، q با معلوم بودن حجم سيلند ر، فشار و دماي ورودي و نسبت گازهاي باقي مانده مي توان جرم گاز وارد شده را با استفاده از قانون گاز ايده آل محاسبه نمود.__