موتور چهار زمانه چیست و چگونه کار میکند؟

موتورهای چهار زمانه رایج ترین موتورهای درون سوز هستند که در خودروها مانند کامیون ها، اتومبیل ها و برخی موتورهای مدرن استفاده می شوند (اکثر موتورسیکلت ها با موتور دو زمانه کار می کنند.) چهار زمانه به عنوان چرخه احتراق شناخته می شوند. در طول فرآیند احتراق در قسمت داخلی موتور رخ می دهد. یک موتور چهار زمانه به ازای هر دو دوره پیستون یا ضربه های چهار پیستونی، ضربه قدرت را منتقل می کند. ام کو پارت مرجع فروش لوازم یدکی کیا در این مقاله با تعریف، نمودار و کارکرد موتورهای چهار زمانه انواع بنزینی (چرخه اتو) و دیزلی آشنا می شوید. همچنین با چرخه اتو آشنا خواهید شد.

موتورهای 4 زمانه از موتورسیکلت ها و ماشین ها تا ماشین های چمن زنی و ژنراتورها انواع مختلفی از تجهیزات را تغذیه می کنند. این نوع موتور از چهار ضربه پیستون مجزا برای کارکرد موثر استفاده می کند. این که آیا در حال حاضر در این زمینه مشغول به کار هستید یا قصد دارید یک تکنسین شوید، درک دقیق نحوه عملکرد این فرایند بسیار مهم است. تکنسین ها به طور منظم با انواع مختلف موتور کار می کنند و دانستن تفاوت آنها کلید موفقیت در این صنعت است. ام کو پارت مرجع فروش لوازم یدکی هیوندای در این مقاله به این موضوع پرداخته است.

موتور 4 زمانه چیست؟

موتور 4 زمانه یک تنوع بسیار معمول در موتور احتراق داخلی است. اکثر خودروهای مدرن با موتور احتراق داخلی 4 زمانه هستند که از بنزین یا سوخت دیزل استفاده می کنند.

در حین کار موتور، پیستون ها 4 مرحله را پشت سر می گذارند تا به هر چرخه قدرت برسند. تعریف یک رویداد حرکت پیستون به بالا یا پایین است. پس از اتمام 4 رویداد، چرخه کامل شده و آماده شروع مجدد است.

موتورهای 4 زمانه تعادل خوبی از قدرت، قابلیت اطمینان و کارایی را ارائه می دهند. وقتی نوبت به آلاینده ها می رسد، 4 زمانه هر رویداد را به صورت مکانیکی جدا می کند، که باعث کاهش انتشار می شود. همچنین روغن را از سوخت جدا می کند، که باعث کاهش قابل توجه انتشار مونوکسید کربن می شود. این ترکیب ویژگی های مطلوب باعث شده است که چهار زمانه امروزه در وسایل نقلیه مسافربری رتبه برتر را کسب کند

چرخه موتور چهار زمانه

موارد زیر در زیر چرخه احتراق موتور چهار زمانه است. یعنی همه این مراحل باید قبل از حرکت یک وسیله نقلیه انجام شود. به منظور تامین موثر تجهیزات، موتورهای 4 زمانه مراحل زیر را تکمیل و تکرار می کنند. این فرایندها عبارتند از:

مکش (تنفس(

این اولین مرحله چرخه احتراق است. در این مرحله، پیستون به سمت پایین حرکت می کند تا اجازه دهد سوخت و هوا وارد محفظه شود. پیستون از سوراخ استوانه از مرکز مرده بالا (TDC) به مرکز مرده پایین (BDC) حرکت می کند. شیر ورودی باز است، شیر خروجی بسته است. حرکت پیستون به سمت پایین خلا (فشار منفی هوا) ایجاد می کند که مخلوط هوا و سوخت را از طریق دریچه ورودی باز به داخل موتور می کشاند.

تراکم (فشرده‌سازی(

در این مرحله، دریچه ورودی بسته شده و مانع از خروج مخلوط هوا و سوخت می شود. هر دو دریچه ورودی و خروجی بسته هستند پیستون به سمت محفظه حرکت کرده و هوا و سوخت را فشرده می کند. در پایان تراکم، در دسترس بودن شمع باعث احتراق مخلوط هوا و سوخت می شود و انرژی مورد نیاز برای احتراق را تأمین می کند.

انفجار (قدرت(

بعد از احتراق، گرمای حاصل از هیدروکربن احتراق فشار را افزایش می دهد و انرژی کافی برای فشار دادن پیستون به پایین و ایجاد توان خروجی را می دهد. در پایان انفجار، شمع آتش می گیرد و مخلوط هوا و سوخت فشرده را مشتعل می کند. این احتراق/انفجار پیستون را مجبور می کند که از سوراخ سیلندر عقب بیفتد و میل لنگ را می چرخاند و خودرو را به جلو می راند. شیر ورودی و خروجی هر دو بسته است

 تخلیه (خروج دود(

این آخرین مرحله از چرخه احتراق است. زمانی اتفاق می افتد که پیستون به سمت پایین حرکت می کند و شیر خروجی باز می شود. با باز شدن سوپاپ، هنگامی که پیستون به سمت بالا حرکت می کند، گاز خروجی توسط پیستون به بیرون رانده می شود.

تصویر زیر نمایانگر تصویری نحوه عملکرد این فرایند است:

هوا تراکم پذیر است. هنگامی که هوا/سوخت قبل از احتراق فشرده می شود، راندمان سیستم احتراق خودرو بهبود می یابد. نسبت تراکم رابطه حجم کل استوانه با حجم فشرده است. به عنوان مثال، نسبت فشرده سازی 10: 1 (به صورت لفظی “10 به 1”) نشان می دهد که محفظه 10 قسمت از حجم هوا/سوخت را در 1 قسمت از آن حجم در انتهای ضربه فشاری فشرده می کند.

نسبت تراکم بالاتر می تواند در برخی از برنامه ها قدرت بیشتری ارائه دهد. از معایب نسبت تراکم بیشتر می توان به کاهش دوام و نیاز به بنزین با اکتان بالاتر (گران) اشاره کرد.

دریچه ها

هوا و سوخت از طریق دریچه ورودی وارد سیلندر می شوند و گازهای خروجی از دریچه خروجی خارج می شوند. استفاده از شیرآلات یکی از اصلی ترین ویژگی های تمایز یک موتور 4 زمانه در مقایسه با 2 زمانه است. تعداد کل سوپاپ ها در هر سیلندر بر اساس طراحی موتور متفاوت است (2 ، 3 ، 4 ، 5) اما هر سوپاپ فقط می تواند ورودی یا خروجی باشد.

سوپاپ ها در زمان های از پیش تعیین شده در رابطه با پیستون باز و بسته می شوند و امکان تولید برق مطمئن و کارآمد را فراهم می کنند. پیکربندی موتور و سوپاپ متفاوت است ، اما هدف ثابت است – میل بادامک دقیقاً به میل لنگ تنظیم شده است و آنها برای مدیریت عملکرد مکانیکی موتور با هم کار می کنند.

چرخه اتو

Nikolaus August Ootto با موتور احتراق داخلی ساخته شده در پاریس توسط ژان ژوزف اتین لنوار، مهاجر بلژیکی ساخته شد. لنوار با موفقیت موتور دو کاره ای را که با گاز روشن کننده با راندمان 4 درصد کار می کند و تنها دو اسب بخار تولید می کند، انجام می دهد. این گاز روشن کننده از زغال سنگ ساخته شده است که توسط فیلیپ لبون در پاریس توسعه یافته است. موتور در سال 1861 آزمایش شد.

otto از نحوه عملکرد فشرده سازی موتور با شارژ سوخت مطلع شد. اتو تصمیم گرفت موتور را برای بهبود کارایی و قابلیت اطمینان ضعیف موتور لنوار در سال 1862 تولید کند. او سعی کرد موتوری ایجاد کند که مخلوط سوخت را قبل از احتراق فشرده کندT، اما موفق نشد زیرا این موتور چند دقیقه قبل از آن کار نمی کند. تخریب آن بسیاری از مهندسان دیگر سعی کردند مشکل را حل کنند ، اما هرگز موفق نشدند.

اتو و یوجن لانگن اولین شرکت تولید موتور احتراق داخلی، NA Otto and Cie (NA Otto and Company) را در سال 1864 تأسیس کردند. در همان سال، اتو و سی موفق به ایجاد یک موتور جوی موفق شدند.

کارخانه فاقد فضای کافی بود و در سال 1869 به شهر دیتز، آلمان منتقل شد، جایی که این شرکت به Deutz Gasmotorenfabrik AG (شرکت تولید موتور موتور گاز Deutz) تغییر نام داد.

دایملر که اسلحه ساز بود، روی موتور لنوار کار می کرد. در سال 1876، اتو و لانگن موفق شدند اولین موتور احتراق داخلی را ایجاد کنند که مخلوط سوخت را قبل از احتراق فشرده می کرد تا راندمان بسیار بالاتری نسبت به موتورهای ایجاد شده در آن زمان داشته باشد.

ایجاد اولین موتور پرسوعت اتو

در سال 1883 دایملر و مایباخ کار خود را در Otto و Cie ترک کردند و اولین موتور پر سرعت Otto را توسعه دادند. آنها موفق شدند اولین خودروی مجهز به موتور اتو را در سال 1885 تولید کنند. دایملر ریتواگن از سیستم احتراق لوله گرم و سوخت معروف به Ligroin برای تبدیل شدن به اولین خودروی جهان با موتور احتراق داخلی استفاده کرد. از یک موتور چهار زمانه بر اساس طراحی اتو استفاده کرد. کارل بنز یک موتور چهار زمانه تولید کرد که اولین خودرو در سال بعد محسوب می شود.

در سال 1884، شرکت اتو با نام Gasmotorenfabrik Deutz (GFD) شناخته شد، جرقه زنی الکتریکی و کاربراتور را توسعه داد. در سال 1890، دایملر و مایباخ شرکتی را ایجاد کردند که به نام دایملر موتورن گزلشفت شناخته می شد و امروزه با نام دایملر بنز شناخته می شود.