موتور دورانی با ضریب تراکم بالا

دیباچه:

یکی از مهمترین مشکلات در موتورهای پیستونی با حرکت رفت و برگشتی توقف پیستون در نقاط ابتدا و انتهای سیلندر موتور است. این توقف و شتاب گیری در ابتدا و انتهای سیلندر سبب می شود تا مقداری از نیروی موتور صرف همین کار شود. و در کل بازده موتوری را کاهش دهد. برای برطرف کردن این مشکل باید موتور بسازیم تا به جای حرکت رفت و برگشتی حرکت دورانی داشته باشد.

هم اکنون این موتور ساخته شده است که ضریب تراکم آن بستگی به نوع سوختی که ما بخواهیم در آن مورد استفاده قرار دهیم، متفاوت خواهد بود. برای سوختهایی مانند بنزین ضریب تراکم حدود ۹ و برای سوختهای سنگینی مانند گازوئیل تراکم در آن بین ۲۰ تا ۲۵ یا بیشتر خواهد بود. این موتور در روغن کاری نسبت به سایر موتورها پیشرفته تر، و مصرف روغن آن نیز کمتر است که در ادامه آمده است.

اساس کارکرد موتور:

چهار پیستون در داخل یک سیلندر حلقه ای قرار دارند ( از شماره ۱ تا ۴ ) فاصله هر دو پیستون را یک فضا تعریف می کنیم همین فضاها با سیلندرها در اتوموتورها قابل قیاس هستند. سیلندر موتور از دو قسمت ساخته شده است که دو دریچه هم پیچ می شوند. بر روی یکی از قسمتهای سیلندر شمع و بر روی یکی برای ورود سوخت و دیگری برای خروج دود در نظر گرفته شده است. فضاها در زمانهای معین تغییر حجم می دهند مثلاً زمانی که حجم فضای (۱) زیاد می شود در داخل آن فشار کاهش می یابد و چون مقابل دریه ورود سوخت قرار دارد، سوخت وارد این فضا می شود و در فضای (۲) سوختی که قبلاً وارد شده متراکم می شود و فضای (۳) عمل احتراق صورت می گیرد و در فضای (۴) نیز سوخت مصرف شده از گزوز خارج می شود این اعمال به صورت پی در پی در موتور تکرار می شوند و چون با حرکت یکی از پیستونها هر چهار عمل همزمان انجام می شوند موتور به سرعت و گشتاور فوق العاده ای می رسد و می توان گفت که بیشترین گشتاور را نسبت به سایر موتورهای احتراقی دارد.

حرکت پیستونها به صورت مکانیکی هماهنگ می شود و پیستونها دو به دو به دسته پیستونها متصل هستند. به طوری که وقتی پیستون شماره یک حرکت می کند، همراه آن پیستون شماره ۳ نیز به همان اندازه حرکت می کند و همین طور اگر پیستون شماره (۲) حرکت کند پیستون شماره ۴ نیز به همان اندازه حرکت می کند. دسته پیستون ها نیز از طریق الماسکها و دیسکهای گیر به شافت موتور ارتباط دارند.

مزایای این موتور در مقایسه با موتورهای پیستونی رفت و برگشتی :

۱- تعداد مراحل انجام شده ( تنفس، تراکم، کار، تخلیه)

در یک موتور پیستونی با حرکت رفت و برگشتی، در نوع چهار زمانه آن عملاً پیستون باید چهارمرتبه بالا و پایین برود تا یک مرحله در موتور انجام شود یا به عبارتی میل لنگ موتور و شافت خروجی باید ۷۲۰ درجه دور بزند تا یک مرحله کار انجام شود و چهار عمل اصلی موتور صورت پذیرد، اما در این موتور دورانی تنها با ۱۲۰ درجه دوران شافت یک مرحله کار انجام شده و نیز چهار عمل موتور در همین ۱۲۰ درجه صورت می گیرد یعنی ۶ برابر بیشتر از یک موتور چهار زمانه خواهد بود.

۲- توان :

این موتور نسبت به سایر موتورهای دورانی توان خارق العاده ای دارد به این دلیل که مراحل کار آن پی در پی می باشد و فاصله ای بین مراحل کار آن وجود ندارد. مثلاً وقتی پیستون ۱۲۰ درجه دوران حول شافت انجام می دهد یک مرحله کار انجام می شود. دوباره در همان لحظه که به انتهای مسیر رسید چون تمامی مراحل موتور انجام شده است احتراق بعدی صورت می گیرد و کار بعدی انجام می شود. در حالی که در موتورهای رفت و برگشتی، ۳ مرحله کار در ۶ دور شافت خروجی موتور انجام می شود یعنی عملاً در واحد زمان این موتور دورانی ۶ برابر توان بیشتری نسبت به موتورهای چهار زمانه دارد ضمن اینکه مراحل کار آن پی در پی بوده و گشتاور این موتور بسیار بیش از موتورهای رفت و برگشتی است.

روغن کاری :

اگر مساحت داخلی ۱۲۰ درجه از سیلندر موتور دورانی که در آن یک مرحله کار انجام  می گیرد حساب کنیم، بعد مساحت داخلی یک موتور پیستونی رفت و برگشتی از همان حجم سیلندر را حساب کنیم و سپس در ۸ ضرب کنیم ( به این دلیل که از موتور رفت و برگشتی چهار حرکت رفت و چهار حرکت برگشتی انجام می دهد تا کار انجام شود در حالی که در موتور دورانی حرکت در یک جهت صورت می گیرد.) حال، اگر مقایسه ای داشته باشیم می بینیم مساحتی از سیلندر موتور رفت و برگشتی که باید روغن کاری شود بسیار بیشتر از مساحت روغن کاری این موتور دورانی است، یعنی عملاً مصرف روغن در موتور دورانی یک دهم مصرف روغن در موتورهای رفت و برگشتی است.

موتوری دیگر که سیستم روغنکاری این موتور دورانی نسبت به موتورهای رفت و برگشتی دارد این است که در موتورهای رفت و برگشتی همه پیستونها باید رینگهای روغنی داشته باشند و همه آنها جداره سیلندر را روغنکاری کنند، در حالی که در این موتور دورانی روغن به داخل فقط یک پیستون وارد می شود و جداره سیلندر را روغن کاری می کند.

موتوری چهار زمانه بدون سوپاپ: در موتورهای رفت و برگشتی ما نمی توانیم هم سوپاپ را حسب کنیم و هم موتوری چهار زمانه داشته باشیم. حال آنکه این طرح موتور ما هم سوپاپ نداریم و هم موتوری چهار زمانه داریم که همه اعمال مکش، تراکم، احتراق، تخلیه، را جداگانه انجام می دهد. یعنی اعمال اصلی را همانند (موتورهای سوپاپ دارد رفت و برگشتی انجام می دهد.) در حالی که هیچ سوپاپی ندارد. نداشتن سوپاپ خود به تنهایی برتری بسیار زیادی را نسبت به سایر موتورها نشان می دهد که باعث کاهش هزینه ساخت و پیچیدگی موتور و افزایش راندمان آن می شود.

کاهش هزینه های تولید:

در این موتور دورانی تعداد قطعات بسیار کمتر از قطعات موتورهای رفت و برگشتی است، و در نتیجه مواد اولیه کمتر و عملیات ماشین کاری کمتری نسبت به موتورهای رفت و برگشتی دارد، سیستم برق در این موتور بسیار ساده است یعنی ما به تقسیم کننده برق برای شمعها (دلکو) نیازی نداریم. چون در یک چرخه کامل موتور برای هر چهار پیستون یک شمع جرقه می زند که می توان از یک پلاتین و یک شمع استفاده کرد.

موتوری کم حجم و سبک وزن:

از آنجا که چهار پیستون در داخل یک سیلندر قرار دارند و برخلاف موتورهای رفت و برگشتی برای هر پیستون یک سیلندر وجود ندارد، پس حجم کمتری نسبت به سایر موتورها دارد که نتیجه آن وزنی کمتر و کاهش مصرف انرژی وسیله نقلیه در درازمدت نیز خواهد شد.

برتری های این موتور دورانی نسبت به موتور دورانی وانکل:

از معروفترین موتورهای دورانی می توان به موتور وانکل اشاره کرد این موتور دو نقص اساسی دارد:

۱- عدم روغنکاری مناسب

۲- پایین بودن ضریب تراکم

در مورد روغنکاری باید گفت ضمن اینکه مصرف روغن در موتور وانکل زیاد است، قطعات موتور به درستی روغن کاری نمی شوند، این در حالی است که در این موتور دورانی نه تنها این عیب وجود ندارد بلکه همان طوری که گفته شد روغنکاری آن حتی بسیار بهتر از موتورهای رفت و برگشتی انجام می شود.

در مورد ضریب تراکم باید گفت که در موتور وانکل ضریب تراکم از عدد معینی تجاوز نمی کند، در حالی که در این موتور ضریب تراکم بین ۴ تا بالاتر از ۲۰ متغیر است که اگر ما سوختهای سبکی مانند بنزین را به کار ببریم، ضریب تراکم را حدود ۸ و برای استفاده از سوختهای سنگین مانند گازوئیل ضریب تراکم را برای آن ۲۰ یا بالاتر در نظر بگیریم.

ایده آل توان موتور:

موتورهایی که سوخت مستقیم به داخل سیلندر پاشیده می شود (موتورهای دیزل) بازده بیشتری نسبت به موتورهایی که سوختشان ابتدا با هوا مخلوط شده (کاربراتوری) و سپس وارد سیلندر می شودرا دارند و از آنجا که موتورهای دورانی نیز بازده بیشتری نسبت به موتورهای رفت و برگشتی دارند و چون در این موتور دورانی ضرب تراکم را می توان بسیار بالا برد به طوری که همانند موتورهای دیزل کار بکند(این در حالی است که موتور وانکل نمی تواند مانند موتورهای دیزل کار بکند). پس این موتور با دو ویژگی که دارد( ۱- دورانی بودن ۲- ضریب تراکم بالا و توانایی کار با سوخت سنگین ) ایده آل ترین و پربارترین موتور موجود می تواند باشد.

منبع : www.me-en.com