در این پاورپوینت موتورهای احتراقی و کارکرد هرکدام و همچنین تاریخچه اختراع و تولید آنها گنجانده شده است همچنین این پاورپوینت دارای افکتهای زیبا و شامل 52 اسلاید خواندنی میباشد.
موتورهای درونسوز یا موتورهای احتراق داخلی به موتورهایی گفته میشود که در آنها مخلوطسوخت و اکسیدکننده (معمولاً هوا یا اکسیژن) در داخل محفظهٔ بستهای واکنش داده و محترق میشوند. بر اثر احتراق گازهای داغ با دما و فشار بالا حاصل میشوند و بر اثر انبساط این گازها قطعات متحرک موتور به حرکت درآمده و کار انجام میدهند.[۱] هرچند غالباً منظور از بهکار بردن اصطلاح موتورهای درونسوز، موتورهای معمول در خودروها میباشند، با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جتنیز مشمول تعریف موتورهای درونسوز میشوند.
موتور درونسوز، یک وسیلهٔ گردنده است 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 ویلیام وگنر و در سال ۱۸۷۶ ساختهشد
انواع
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.البته ازنوع امروزی تر باید به چهار زمانه اشاره کرد که حتی تاثیر کمتری بر روی الودگی هوا دارد.
موتور چهارزمانه: این موتورها برای هر انفجار (مرحلهٔ تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) بایستی چهار مرحلهٔ 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 بهعنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم بهعنوان مرحلهٔ بعدی صورت میگیرد.[۴]
راندمان موتورهای دو زمانه به مراتب از موتورهای چهارزمانه بیشتر است.[نیازمند منبع]
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.یعنی انفجار بر اثر تراکم سوخت و هوابدون نیاز به جرقه زنی میباشد(سیستم احتراق داخلی دیزل).
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 درون سوزی که 2 فرایند اصلی دارد . (1- مکش سوخت + انفجار یا احتراق سوخت) .(2- تراکم سوخت+خروج دود.)
موتور درون سوزی با چهار فرایند اصلی 1-مکش سوخت 2- تراکم 3-احتراق 4- خروج دود است.
موتور درون سوزی بر اساس موتور چهار زمانه باافزایش فرایند و کارکرد نسبت به آن و با ۶ عمل در چرخه فرایند .
موتورهای دوار بدون پیستون
به موتورهایی که پیستون ندارند و بجای آن روتور دارند که بصورت دورانی حرکت می کند اطلاق می شود مانند موتور وانکل و موتور شبه توربین. این نوع موتور ها در پهپاد هایی استفاده میشود که در منطقه ای وسیع به شعاع 300km تا 500km مورد نیاز باشد استفاده میشود.
موتور شبه توربین
موتور شبه توربین خیلی شبیه موتور دورانی است، یک روتور درون بدنه ی تقریباً بیضی شکل می چرخد. موتور شبه توربین روتور چهار جزیی دارد. گوشه های روتور با بدنه به خوبی آب بندی شده اند و نیز گوشه های روتور نسبت به بخش داخلی آب بندی اند. در نتیجه چهار محفظه ی مجزا تشکیل می شود
موتورهای احتراق پیوسته
به موتور هایی که عمل احتراق به صورت منظم و پیوسته انجام میشود مانند موتور های راکت و انواع موتور جت و توربین گازی
موتورهای احتراق ناپیوسته
به موتور هایی گفته میشود که عمل احتراق به صورت متناوب انجام میشود مانند موتور های پیستونی و پالس جت و موتور وانکل
موتور جت (شامل توربوجت, توربوفن, توربوشفت, توربوپراپ, رمجت, موشک, ...)[ویرایش]
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 کاملاً 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
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
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
موتور برون سوز
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. مانند موتور بخار، توربین بخار و موتور استرلینگ.
موتور استرلینگ
موتور استیرلینگ مدل آلفا. در این جا دو سیلندر وجود دارد. سیلندر منبسطشونده (قرمز) در دمای بالایی نگهداشته میشود درحالی که سیلندر متراکمشونده (آبی) سرد است. گذرگاه بین این دو سیلندر نیز شامل مولد است.
موتور استرلینگ یا موتور استیرلینگ (به انگلیسی: Stirling engine) که به آن ماشین استرلینگ هم گفته میشود یک موتور حرارتی است که در سال ۱۸۱۶ توسط دکتر رابرت استیرلینگ اختراع شد. موتور استیرلینگ قابلیت بازدهی بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی و دیزلی دارد اما امروزه موتورهای استیرلینگ فقط در برخی کاربردهای خاص مانند زیردریایی ها یا ژنراتورهای کمکی در قایقها (که عملکرد بی صدا مهم است) استفاده میشود. اگر چه موتورهای استیرلینگ به تولید انبوه نرسید اما برخی اختراعات پرقدرت با این موتور کار میکند.
موتورهای استیرلینگ از چرخه استیرلینگ استفاده میکند که مشابه چرخههای استفاده شده در موتورهای احتراق داخلی نیست.
گاز استفاده شده در داخل موتورهای استیرلینگ هیچ وقت موتور را ترک نمیکند و مانند موتورهای دیزل و بنزینی سوپاپ دود که گازهای پر فشار را تخلیه میکند و محفظه احتراق وجود ندارد. به همین علت موتورهای استیرلینگ بسیار بی صدا هستند.
چرخه استیرلینگ از یک منبع حراتی خارجی که میتواند هر چیزی از بنزین و انرژی خورشیدی تا حرارت ناشی از پوسیدگی گیاهان باشد استفاده کند و هیچ احتراقی داخل سیلندرهای موتور رخ نمیدهد.
موتور بخار
نمونهای از یک موتور بخار
روش کار یک موتور بخار
موتور بخار به ماشین گرمایی گفته میشود که سیال سیکل گرمایی آن بخار میباشد.[۱]
ایده استفاده از بخار آب برای ایجاد نیروی حرکتی پیشینهای طولانی در حدود ۲۰۰۰ سال دارد. اما تا حدود ۳۰۰ سال پیش دستگاههای بخار تولیدکنندگان مهمی در حوزهٔ نیروی مکانیکی نبودند. توسعهٔ استفاده از بخارهای پر فشار و تبدیل آنها به نیروهای خطی و دورانی قادر به ایجاد نیروی مورد نیاز بسیاری از ماشینهای تولید بود. این دستگاهها در هر جایی که آب و سوخت چون زغال سنگ یا چوب فراهم باشد ایجاد کرد. ماشینهای بخار وسایل حمل و نقل اولیه چون تراکتورهای بخار و لوکوموتیوهای بخار را ممکن ساخت. امروزه توربینهای بخار مدرن حدود ۸۰ درصد برق تولیدی را در جهان بوسیلهٔ سوختهای متفاوت تولید میکنند.[۲]
اولین ماشین بخار را پاپن در سال ۱۶۹۰ اختراع کرد. قسمت اعظم ماشین کوچکی را که پاپن ساخته بود، سیلندرهاو پیستونها تشکیل میدادند. آب در داخل سیلندرها تبدیل به بخار شده، موجب بالا رفتن پیستونها میشدند. با بالا رفتن این پیستونها هوای قسمت فوقانی این سیلندرها فشرده میگردید. حال اگر بخار آب زیر پیستونها را ناگهان سرد کرد و تبدیل به آب نمود، هوای فشرده قسمت فوقانی سیلندرها، پیستونها را با قدرت به طرف پایین میراند و این حرکت پیستونها میتوانست مثلاً موجب حرکت کردن یک چرخ شود.
پس از پاپن عدهای کار او را دنبال کردند ولی نتیجه زیادی نگرفتند تا اینکه جیمز وات اسکاتلندی دست به تجاربی زد و موفق گردید با اختراع خود بزرگترین انقلاب را در صنایع انگلیس ایجاد کند.
منابع
توربین بخار
یک توربین بخار
توربین بخار نوعی توربین است که از بخار، انرژی گرمایی را میگیرد و تبدیل به حرکت دورانی میکند. نوع نوین آن در سال ۱۸۸۴ توسط چارلز الگرنون پارسونز ابداع شد.[۱]
حدود ۸۰ درصد برق دنیا از توربینهای بخاری که در نیروگاه هستهای و نیروگاه حرارتی و ... به کار میرود، تولید میشود
محتویات
انواع توربین
تقسیم بندیهای مختلفی برای توربینهای بخار وجود دارد، که عبارتند از:
تقسیم بندی بر اساس نوع طبقات توربین
براساس تعداد مراحل انبساط
اساس کار توربینهای بخار
توربینهای بخار برای کار کردن و تولید انواع انرژی باید از سیکل رانکین و شاخههای آن پیروی کنند.
مزایای توربینهای بخار
محدودیتهای استفاده از توربینهای بخار
موارد استفاده از توربینهای بخار
سیستم تعلیق یا فنربندی (به انگلیسی: Suspension) قسمتی از خودرو است که باعث میشود نوسانات حاصل از حرکت خودرو برروی سطوح ناهموار به جِرم معلق که شاملاتاق، شاسی، متعلقات و سرنشینان وارد نشود. سیستم تعلیق از جِرم فنربندیشده، فنر، کمکفنر و جِرم فنربندینشده تشکیل شدهاست.
سیستم تعلیق خودرو دو وظیفهٔ مهم را برعهده دارد که یکی جذب نوسانات و ارتعاشات وارد به چرخها بر اثر ناهمواریهای جاده و دیگری تماس مؤثر لاستیک چرخها با سطح جاده است. در سیستم تعلیق خودرو همیشه دو مقوله مورد بحث بوده: یکی کیفیت سواری دادن و دیگری قابلیت هدایت و کنترل، که این دو مرتباً در تضاد با یکدیگرند. به عبارت دیگر، بهبود یکی باعث بروز اشکال در دیگری میشود.
سیستم تعلیق
سیستم تعلیق قسمت دوم
تعلیق مستقل مک فرسون
در این نوع تعلیق یک طبق در زیر و یک محور نسبتا بلند در بالای اهرم چرخ به کار می رود اهرم زیر
گلگیر به وسیله ی فلانچ یاتاقان می شود و محور میتواند داخل فلانچ چرخش کند از طرف پایین هم
محور چرخ روی سیبکی چرخش می کند بنابراین در مفصل بندی ان فقط یک سیبک قرار دارد
مزایای تعلیق مستقل مک فرسون
الف: ساده بودن ساختمان تعلیق و ارزانی قیمت تمام شده و امکان تغییرات ان ب: چرخ کم کج می
شود و لاستیک سایی ان زیاد نیست ج : از بین زوایای مختلف فقط دو زاویه کستر و تواین نیاز به
تنظیم دارد
معایب تعلیق مستقل مک فرسون
الف: به تکیه گاه زیر گلگیر جایی که فلانچ بسته می شود نیروی زیادی وارد می شود از این رو
باید زیر سازی نیرومندی در هنگام ساخت به عمل اید
ب: ضربه های چرخ با وجود قرار دادن لاستیک به اتاق وارد می شود و تولید صدا می کند
ج: نیروهای عمودی و عرضی وارد شده بر چرخ اهرم مایل بلند را کج می کند و در نتیجه دسته ی
پیستون کمک فنر کج می شود و ضمن ضربه زدن تعلیق لاستیک سایی افزایش می یابد
تعلیق مستقل جلو با اهرم طولی
در این تعلیق یک یا دو اهرم نیرومند طولی قرار می گیرد که یک سر اهرم ها به محور چرخ و سر
دیگرشان به سیستم فنر بندی و شاسی متصل می شود در خودروهای رور(rover) مدل 2000 و
3500 اهرم طولی به شکل دو شاخه است که راس ان به سیبک و قاعده ان به شاسی و فنر
مارپیچی متصل می شود در خودروی ژیان از اهرم طولی قوس دار که ژامبون نامیده می شود
استفاده شده است فنر بندی اهرم های طولی از نوع مارپیچی است که در داخل استوانه ای قرار
گرفته است استوانه خود در طول خودرو و زیر رکاب درهای شاسی قرار داده شده است در
خودروهای فولکس واگن برای هر دو تعلیق جلو و عقب ازتعلیق اهرم طولی دوبل استفاده کرده اند
یک سر اهرم طولی به اهرم چرخ و سر دیگر شان به دسته فنرهای پیچشی متصل می شود
تعلیق مستقل در محور عقب
انواع تعلیق مستقل در محور عقب 1- چهار مفصلی دو دیون( de dion) و 2- پاندولی یک و دو
مفصلی - 3 اهرم های دو شاخه س خم شونده 4 اهرمهای طولی ساده و خمیده
5-هیدرواستاتیکی 6 - هیدرو پنوماتیکی
چهار مفصلی دو دیون در این روش چهار مفصل در پولوس به کار رفته است اما وجود یک محور
ارتجاعی که بار خودرو را تحمل می کند تا انجا که خود محل های جابجا یی دارند --مانع حرکت
تعلیق می شود برا این اساس تعلیق دو دیون نیمه مستقل می نامند
روش پاندولی دو مفصلی از روش دو مفصلی در تعلیق عقب فولکس واگن های مدل 1300 و 1500
استفاده کرده اند خصوصیات تعلیق دو مفصلی به این شرح است الف: دو چهار شاخه در نزدیکی
دیفرانسیل قرار دارد و به علت دور بودن چهار شاخه ها از چرخ های دو طرف شعاع نوسان چرخ زیاد
و چرخ ها در موقع حرکت به جمع شدگی تمایل دارند این جمع شدگی از نوع مضر است (کمبر
مثبت) و سطح اتکای چرخ ها را کاهش داده مرکز دوران را بالای دیفرانسیل می برد این حالت
واژگونی را افزایش می دهدب: به علت تغییرات زیاد محور لاستیک سایی چرخ های عقب زیاد است
روش پاندولی یک مفصلی معایب تعلیق دو مفصلی با طراحی تعلیق پاندولی یک مفصلی تا اندازه ای
بر طرف شده در این تعلیق یک طرف پوسته ی دیفرانسیل یک پارچه بوده طرف دیگر ان مفصلی
متحرک است برای کنترل حرکت قسمت متحرک محور فنر عرضی نیرومندی کار گذاشته شده است
در این تعلیق حرکت زاویه ای چرخ کم تر است و مرکز دوران در روی دیفرانسیل بوده تمایل به واژگونی
در ان نسبت به نوع قبل کمتر است کار فنر عرضی در ان متعادل ساختن دو قسمت محور است
تعلیق مستقل عقب با اهرم دو شاخه ی ساده در این نوع تعلیق دو اهرم دو شاخه ای به کار رفته
که سر تکی ان یاتاقان بندی شده است و از داخل ان پولوس عبور می کند و سر دیگر دو شاخه ای
ان عمود بر محور طولی در دو نقطه ی شاسی یاتاقان بندی بوشی گردیده این تعلیق به علت ساده
بودن سر دو شاخه ی متصل به شاسی فقط در صفحه قائم نوسان می کند و در نتیجه سطح اتکای
چرخ ها در هنگام پیچیدن و شتاب گیری زیاد نمی شود یعنی چرخها کمبر ثابتی دارند بنابراین نقطه ی
واژگونی تعلیق بالا است و در خودروهای جدید کاربرد ندارد
تعلیق مستقل عقب با اهرم دو شاخه ی خم شونده
در این نوع که مانند نوع قبل است محل یاتاقان دو شاخه ای اهرم ها ست به محور عرضی خودرو
تحت زاویه قرار می گیرد با این طراحی در هنگام شتابگیری خودرو وپیچیدن خودرو چرخ ها با زاویه
کمتر از 90 درجه نسبت به داخل خودرو حرکت میکنند با خاصیت نقطه ی واژگونی و دوران پایین
امده ایمنی در پیچیدن افزایش پیدا می کند
تعلیق مستقل عقب با اهرم طولی
اهرم طولی مستقل در محور عقب مانند محور جلو به صورت اهرم طولی دوبل فولکس واگن و اهرم
خمیده ژیان و غیره بکار می رود دو نوع اهرم خمیده وکجی چرخ به هنگام پیچیدن و زیاد شده کمبر
منفی ایمنی حرکت افزایش می یابد اما هر گاه اهرمها موازی باشند چرخ ها کجی پیدا نمی کند
بلکه فقط در صفحه قائم نوسان می کنند
تعلیق مستقل هیدرو استاتیک
در این سیستم از جابجایی سریع روغن و تراکم پذیری لاستیک استفاده شده است در هر چرخی
یک واحد هیدرو استاتیک وجود دارد که روی اهرم متصل به چرخ نصب می گردد با حرکت چرخ به
بالا یا پایین اهرمی به دیافراگم هیدرو استاتیک روی اهرم متصل به چرخ نصب می گردد با حرکت
چرخ به بالا یا پایین اهرمی به دیافراگم هیدرو استاتیک نیرو وارد نموده و روغن پشت ان را جابجا
می کند روغن ارسال شده از یک چرخ به چرخ دیگر که در همان سمت قرار دارد فرستاد ه می شود
روغن ارسالی تحت فشار پس از رسیدن به واحد هیدرواستاتیک چرخ از سوپاپ یک طرفه ان عبور
و پس از تراکم فنر لاستیکی ان دیافراگم را به سمت پایین می فشارد نیروی دیافراگم نیز به اهرم
چرخ وارد می اید در نتیجه شاسی را از مقدار عادی بلند تر می کند و انرژی پتانسیل درشاسی
برای برگشت به حالت عادی ذخیره می شود افزون بر ان ضربه ی بین دو قسمت تعلیق توزیع
می شود و تعادل خوبی را برای اتاق فراهم می سازد
تعلیق مستقل هیدرو پنو ماتیک
در این روش از خاصیت تراکم پذیری هوا و گاز و سرعت انتقال روغن و گاهی از تنظیم اختیاری ارتفاع
تعلیق با کار انداختن هیدرو موتور استفاده شده است نوع هیدرو گاز ان رایج تو است در سیستم
هیدرو پنوماتیک هر چرخ مستقلا تحت کنترل است و به وسیله ی لوله ی روغنی با تعلیق دیگر و
یا پمپ روغن مرکزی ارتباط دارد در سیستم فنر بندی ان یک محفظه اب بندی شده وجود دارد که
داخل ان گاز ازت تحت فشار قرارد دارد زیر اتاقک گاز دیافراگم جدا کننده ای ایجاد شده و پایین ان
با روغن پر شده است روغن در دو محفظه قرار دارد که به وسیله ی سوپاپ ضربه گیری از هم
جدا شده اند وقتی چرخ با مانعی برخورد کند ضربه ی اهرم چرخ دیافراگم زیرین را حرکت داده
روغن بدون مقاومت از محفظه ی اول به محفظه ی دوم را می یابد و روغن محفظه ی بالا گاز ازت
را