تقسیم بندی پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی
پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی با توجه به سیکل کاری خود به چندین دسته تقسیم می‌شوند:
پیشرانه درون‌سوز اتو
پدر تمام موتورهای احتراق داخلی را می‌توان نیکلاس آگوست اتو دانست که در سال ۱۸۷۶ اولین نمونه از موتورهای احتراق داخلی را اختراع کرد.
بر اساس گفته این مهندس آلمانی، مکانیزم این موتور درون سوز از روی دستگاه بخار جیمز وات الهام گرفته شده بود. پیشرانه طراحی شده توسط آگوست اتو قادر بود چهار مرحله مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را به صورت مداوم انجام دهد.
البته آن زمان موتورهای احتراق داخلی هنوز مناسب خودروها نبودند، زیرا با افزایش میزان سوخت فرم احتراق‌ها به انفجار تغییر می‌کرد و خیلی سریع موتور دچار سوختگی می‌شد.
پیشرانه‌های درون‌سوز اتو از سیکل ترمودینامیک چهارزمانه‌ی اتو پیروی می‌کنند. این سیکل از دو فرآیند فشار ثابت و دو فرآیند آیزنتروپیک تشکیل شده است.
مراحل سیکل اتو
مراحل چرخه‌ی چهار زمانه سیکل اتو عبارت است از:
- مکش
- تراکم
- توان
- تخلیه
پیشرانه دیزل
پیشرانه‌های دیزل، یکی پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی است که بدون کمک شمع و عملیات جرقه‌زنی، سوخت را محترق می‌کند. روش موتور دیزل برای احتراق، تراکم مخلوط سوخت و هوا تا حد انفجار است.
ضریب تراکم موتورهای دیزل بیش از ۱.۵ برابر موتور درون سوز پیستونی بنزین سوز رایج در خودروها است. به دلیل این که بنزین در تراکم کمتری به مرحله‌ی انفجار می‌رسد، در موتورهای دیزل از سوخت گازوئیل استفاده می‌شود.
از مزایای موتورهای دیزل می‌توان به تولید گشتاور بیشتری نسبت به مدل‌های مشابه بنزین سوز و ارائه‌ی آن در دور موتور پایین‌تری اشاره کرد. موتور دیزل در باقی مشخصات با موتورهای درون سوز پیستونی بنزین سوز کاملا منطبق است.
بیشتر بخوانید : موتور احتراق داخلی چیست ؟
موتور دو زمانه
فرایند موتورهای دو زمانه از دو مرحله‌ی بالا و پایین برای انتقال توان تشکیل شده است. از آنجا که هیچ مرحله‌ای برای ورود سوخت و خروج دود وجود ندارد، از روش دیگری به جای این مراحل باید استفاده کرد.
رایج‌ترین روش در موتورهای دو زمانه با شمع شامل استفاده از حرکت رو به پایین پیستون برای متراکم کردن سوخت و هوای ورودی و در ادامه انفجار آن با ایجاد جرقه است.
این موتورها کاملا سبک و از نظر مکانیکی ساده هستند. از موتورهای دو مرحله‌ای غالبا در برف‌روب‌ها، ماشین‌های چمن‌زنی، چوب‌برها، اره‌های برقی، جت اسکی‌ها و برخی موتورسیکلت‌ها استفاده می‌شود.
متاسفانه این موتورها نسبت به نوع چهار زمانه سر و صدای بیشتر، بازده کمتر و آلودگی بیشتری دارند و در مقیاس بزرگ خوب کار نمی‌کنند.
البته دقت کنید، موتورهای احتراق تراکمی بزرگ در گذشته عموما دو زمانه بودند که در برخی لوکوموتیوها و کشتی‌های بزرگ به کار می‌رفتند. در این موتورها از مکش برای تخلیه‌ی موتور استفاده می‌شود.
یکی از دلایل کم‌بازده بودن این سیستم‌ها این است که مقداری از سوخت مصرف نشده ممکن است با سوخت مصرف شده خارج شود. به علاوه بدون فرایند خاصی برای خارج کردن دود، آلودگی زیادی منتشر می‌شود. به همین دلیل استفاده از مبد‌ل‌های کاتالیستی کاملا ضروری به نظر می‌رسد.
موتور چهار زمانه
متداول ترین چرخه‌ی احتراق در موتور هاست. این موتورها از چرخه‌ی اتو پیروی می‌کنند.
یک موتور درون سوز پیستونی که با سیکل احتراق چهار زمانه و پیروی از چرخه‌ی اتو کار می‌کند
اولین موتور درون‌سوز چهارزمانه توسط نیکلاس اوگوست اوتو، مخترع آلمانی و در سال ۱۸۷۶ میلادی ساخته‌شد.
- پیشرانه های احتراق داخلی
موتور شش زمانه
موتور شش زمانه (Six-stroke engine) یکی از انواع پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی است، که بر اساس ساختار موتورهای چهار زمانه ساخته شده‌است.
اما با این تفاوت که دارای چند ویژگی بیشتر است که باعث افزایش کارایی موتور و کاهش گازهای گلخانه‌ای می‌شود. از سال ۱۹۸۰، دو نوع از موتورهای شش زمانه رو به توسعه گذاشتند.
نخستین مدل موتور شش زمانه، یک موتور تک پیستون دارای دو محفظه گرم کن و احتراق است، که به ازای هر پیستون چهار سوپاپ دارد. نحوه‌ی کار آن به گونه‌ای است که حرارت ایجاد شده در محفظه احتراق ( که از چرخه چهارگانه‌ی چرخه‌ی اتو ایجاد می‌شود) به محفظه‌ی گرمکن که با هم در تماس‌اند، منتقل می شود. و این تماس به نوعی مانع از دوریز حرارت می‌گردد.
این مدل تقریبا شبیه موتور چهار زمانه است. ولی علاوه بر ایجاد نیرو از احتراق سوخت، از از انبساط هوای محبوس در گرمکن نیز برای تولید نیرو استفاده می‌کند.لازم به ذکر است که همین هوای منبسط شده دوباره با سوخت ترکیب شده و احتراق یافته تا نیرو تولید کند.
پیستون در این نوع موتور شش زمانه، به ازای هر تزریق سوخت سه بار بالا و پایین می‌رود.در این موتور، دو مولد نیرو وجود دارد:
- سوخت
- هوا یا دود
دومین مدل، پیستون مقابل نام دارد که شامل دو پیستون رو به روی هم است. می‌توان گفت این مدل به گونه ای ترکیبی از موتور چهار زمانه و موتور دوزمانه است. ولی بر خلاف مدل قبلی چون دو پیستون دارد و در هر چرخه، ۶ فرایند انجام می‌دهد در واقع وجود دو پیستون موجب ایجاد سامانه بدون سوپاپ شده است.
از مزیت‌های این سیکل می‌توان به: راندمان بالاتر ، ۳۰ درصد کاهش مصرف سوخت، ایجاد صدا کمتر، کاهش گازهای گلخانه‌ای و قدرت بیشتر نسبت به حجم موتور یکسان اشاره کرد.