تقسیم بندی پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی
پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی با توجه به سیکل کاری خود به چندین دسته تقسیم میشوند:
پیشرانهی اتکینسون
جیمز اتکینسون (James Atkinson) یک مهندس بریتانیایی بود که همانند بسیاری از مخترعان، کارآفرینان، و فلزکاران قرن نوزدهم، در پی راههایی برای بهبود عملکرد چرخهی پیشرانه احتراق اتوی چهار زمانه بر آمده بود.
این پیشرانه برای اولین بار در سال۱۸۷۶ ساخته شده است. پیشرانهای که او در سال ۱۸۸۲ به ثبت رساند، دارای طولهای حرکت پیستون (stroke length) متغیری بود و این تغییرات توسط یک شاتون (میل رابط) چند اتصالی میان پیستون و فلایویل (چرخ لنگر) فراهم میشد.
در حالی که پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی اتکینسون موفق نبودند، ولی چرخهی ترمودینامیکی او هنوز هم به طور گسترده استفاده میشود. کاربرد این پیشرانهها به طور عمده در پیشرانههای نوع هیبریدی بنزینی الکتریکی است.
مزیت کلیدی این چرخه نسبت به اتو، حصول بهرهوری بالاتر نسبت به یک پیشرانه اتو است، البته این امر با اندکی افت در توان خروجی در سرعتهای پایین همراه است.
چرخهی اتکینسون برای پیشرانههای هیبریدی بسیار ایدهآل است، زیرا موتور الکتریکی به کار بسته شده روی آنها میتواند کاهش مربوط به خروجی را در سرعت پایین جبران کند.
چرخهی اتکینسون بسته شدن سوپاپ ورودی را مادامی که پیستون ۲۰ تا ۳۰ درصد از مسیر به سمت بالایش را در مرحلهی تراکم طی کند، به تاخیر میاندازد. به عنوان یک نتیجه، مقداری از سوخت تازه، توسط پیستونی که در حال بالا آمدن است، دوباره به منیفولد ورودی هدایت میشود تا به این ترتیب، سیلندر هرگز به طور کامل پر نشود که همین موضوع نیز همانطور که اشاره کردیم، کاهش توان خروجی را در سرعتهای پایین در پی دارد.
نتیجهی نهایی بعد از احتراق به دست میآید؛ زمانی که پیستون شروع به پایین آمدن در مرحلهی انبساط میکند. این مرحله را مرحلهی قدرت نیز مینامند. چنین روندی در واقع با تفکر اصلی اتکینسون سازگار است.
مکش کوتاهتر همراه با یک حرکت انبساطی در تمام طول ممکن، باعث میشود تا بیشترین کار ممکن را به ازای هر بار افزوده شدن سوخت به دست آوریم.
بیشتر بخوانید : موتور احتراق داخلی چیست ؟
- پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی
پیشرانههای دوار بدون پیستون
پیشرانههای دوار بدون پیستون با هدف حذف مکانیزم چرخولنگ، توسعه یافتند. معروفترین آنها، پیشرانهی وانکل است که به دلیل معروفیت و رواج به یک دستهی جدا بدل شده است.
پیشرانه درونسوز وانکل
موتور دورانی وانکل (یا موتور دوار که بهخاطر مخترع آن فلیکس وانکل موتور وانکل نامیده میشود) نوعی موتور درونسوز است که به جای حرکت رفت و برگشتی پیستونها، از یک طراحی دوار با دایرهای بیرون از مرکز برای تبدیل فشار به نیروی چرخشی استفاده میکند.
اجزای اصلی آن روتور، محفظه روتور، محور خروجی، شمع جرقه زنی، قطعات آببندی میباشد. در موتور وانکل همانند موتورهای بنزینی چهار زمانه مخلوط هوا و بنزین وارد محفظهی بزرگی از موتور میشود، سپس با کوچک شدن حجم آن مخلوط هوا و بنزین تحت فشار قرار گرفته و با ایجاد جرقه به وسیله شمع انفجار حاصل میشود، مولکولهای گاز در اثر احتراق منبسط میگردند و فشار محفظهی تراکم به شدت بالا میرود و نیروی حاصل از آن به روتور اعمال شده و به علت اختلاف مرکز دوران بین روتور و میللنگ، نیروی چرخشی در روتور ایجاد میگردد. این نیروی چرخشی به بادامک محور لنگ که در داخل روتور قرار دارد، وارد شده و به فلایویل و سیستم انتقال قدرت میرسد.
موتور شبه توربین
پیشرانههای شبه توربین در سال ۱۹۹۶ برای اولین بار به ثبت رسیدند که هدف از تولید آنها بهبود عملکرد و کاهش میزان خروجی گازهای آلاینده بود. موتور شبه توربین خیلی شبیه موتور دورانی است، یک روتور درون بدنهی تقریبا بیضی شکل میچرخد.
موتور شبه توربین برخلاف نمونهی دورانی یا وانکل، روتور چهار جزیی دارد. گوشههای روتور با بدنه به خوبی آببندی شدهاند و نیز گوشههای روتور نسبت به بخش داخلی آببندیاند. بدین ترتیب چهار محفظه برای احتراق در دسترس خواهد بود.