موتور چیست؟ انواع موتور کدامند؟

موتور چیست؟ و انواع موتور کدامند؟

موتور چیست؟ انواع موتورها و نحوه کار آنها

موتور به انگلیسی Engine یک نوع دستگاه مکانیکی است که برای تبدیل گونه ای از انرژی به انرژی مکانیکی در انواع خودروها، موتورسیکلت ها، اتوبوس ها، کشتی ها، هواپیماها، قطارها و … استفاده می شوند که در این مقاله آیدی یدک به عنوان مرکز خرید لوازم یدکی خودرو قصد دارد به بررسی انواع موتورها و کاربرد آنها بپردازد. موتورها برای اینکه استانداردهای لازم و قابل قبول را داشته باشند باید مصرف سوخت کمتر، آلایندگی کمتر و قدرت بیشتری تولید کنند.

موتور چیست؟ انواع موتور کدامند؟

موتور چیست؟

موتور یک ماشین مکانیکی است که انرژی سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و وسیله نقلیه را به حرکت در می آورد. در ترمودینامیک، موتور به عنوان موتور حرارتی نیز شناخته می شود که حرکت ماکروسکوپی گرما را تولید می کند. این یک ماشین پیچیده است که طراحی آن بسیار سخت است. به عبارت ساده، موتور ماشینی است که انرژی سوخت را به کار مکانیکی تبدیل می کند. برای موتورهای مختلف می توان از انواع سوخت (مانند گاز طبیعی، بنزین، گازوئیل و …) استفاده کرد. امروزه شاهد کاربرد گسترده موتورها در تمامی صنایع هستیم که در پیشرفت تکنولوژی هم کم دخالت ندارند.

موتور یک بخش اساسی و بیسار ضروری در همه وسایل نقلیه است. وسایل نقلیه بدون موتور بی فایده هستند. امروزه در بسیاری از برنامه ها از آن استفاده می شود. در بسیاری از صنایع برای پمپاژ آب و در توربین ها برای تولید برق استفاده می شود. حال خودرو یا موتور سیکلت خود را لحظه ای بدون موتور فرض کنید. مطمئنا یک وسیله اضافی است که هیچگونه ارزشی نمی توان برای آن قائل شد.

انواع موتور

موتورها با توجه به کاربرد خاص خود به انواع مختلفی تقسیم می شوند که عبارتند از موارد زیر:

موتورهای احتراق داخلی

موتورهای احتراق داخلی رایج ترین نوع موتورها هستند که با تبدیل انرژی شیمیایی به مکانیکی نیرو محرکه تولید می کنند. از این موتورها در خودروها، کامیون ها، کشتی ها، هلیکوپترها و غیره استفاده می شوند. بزرگترین موتور I.C می تواند تا 109000 اسب بخار قدرت تولید کند تا کشتی را با ظرفیت 20 هزار کانتینر جابجا کند. آنها انرژی خود را از سوزاندن سوخت در ناحیه خاصی از سیستم به نام محفظه احتراق به دست می آورند. موتورهای احتراق داخلی شامل پیستون، محفظه احتراق، محفظه تراکم، پمپ بنزین،انژکتور سوخت و شمع می شود. آنها قابلیت استفاده از انواع سوخت مانند بنزین، گازوئیل و گاز را دارند.

موتورهای حرارتی

موتورهای حرارتی موتورهایی هستند که همیشه به یک منبع انرژی نظیر بخاری نیاز دارند. این موتورها انرژی گرمایی را به نیروی مکانیکی تبدیل می کنند. در این موتورها هنگام انتقال گرما از دمای بالا به دمای پایین کاری صورت می گیرد. بیشتر این موتورها همانند موتورهای احتراق داخلی بر مبنای حرکت رفت و برگشتی یک پیستون در محفظه سیلندر کار می کنند. عامل این گرما می تواند سوخت گاز باشد که معمولا در داخل به حرارت می رسد یا بیرون از محفظه سیلندر به دمای بالایی می رسد و به فضای احتراق فرستاده می شود. ماشین های حرارتی به سه دسته درون سوز، برون سوز و جتها تقسیم می شوند.

موتور چیست؟ انواع موتور کدامند؟

موتور احتراق خارجی

یکی از دیگر موتورهای بسیار پر کاربرد در صنعت موتورهای احتراق خارجی هستند. در این موتورها فرایند احتراق سوخت در خارج از محفظه موتور صورت می گیرد. آنها سوخت را در یک سیلندر جداگانه ذخیره می کنند. در بسیاری موارد موتورهای احتراق خارجی یا EC همانند موتورهای احتراق داخلی یا IC عمل می کنند. اما هر دو نیاز به گرمای حاصل از احتراق سوخت دارند. در این نوع موتورها با شروع احتراق سوخت، انرژی حرارتی ساطع می کند. این گرمای تولید شده برای گرم کردن آب و تبدیل آن به بخار استفاده می شود. این بخار پرفشار نیرویی به پیستون وارد می کند که در داخل یک سیلندر تراکمی شروع به حرکت به خطی رفت و برگشت می کند. حرکت پیستون میل لنگ را می‌چرخاند و نیروی لازم برای چرخش چرخ های خودرو را فراهم می کند. اکثر موتورهای احتراق خارجی با نیروی بخار کار می کنند.

موتورهای الکتریکی

موتورهای الکتریکی امروزه به رشد قابل توجهی رسیده اند. موتورهایی که امروزه شرکت تسلا به بهترین شکل ممکن از آنها در صنعت خودرو سازی با ساخت خودروهای تمام برقی استفاده می کند. موتور های الکتریکی دارای سه نوع الکترومغناطیس هستند: مغناطیسی، پیزوالکتریک و الکترواستاتیک. آهنرباها مانند باتری ها بیشترین استفاده را دارند. این موتورها نیروی مغناطیسی را به نیروی مکانیکی تبدیل می کنند. این نوع موتورها بر همان اساس عمل می کنند که دینام برای تولید برق عمل می کند. 

انواع موتورها بر اساس طراحی

موتورهای خودرو بر اساس طراحی به چند مدل مختلف تقسیم می شوند که رایج ترین آنها موتورهای رفت و برگشتی هستند که شاهد کاربرد گسترده این موتورها به خصوص در خودروها هستیم.

موتورهای رفت و برگشت

موتور رفت و برگشتی رایج ترین نوع موتور است. این موتور همچنین به عنوان موتور پیستونی یا “recip” شناخته می شود. از یک پیستون برای فشرده سازی مخلوط هوا و سوخت استفاده می کند. این پیستون در داخل یک محفظه فشرده سازی به سمت بالا و پایین حرکت می کند. حرکت بالا و پایین پیستون به تبدیل انرژی سوخت به کار مکانیکی کمک می کند. هنگامی که پیستون مخلوط هوا و سوخت را فشرده می کند، دما و فشار مخلوط بسیار بالا می رود انفجارهایی رخ می دهد که باعث حرکت رفت و برگشتی پیستون می شود. پیستون نیرویی که توسط احتراق داخلی تولید می شود به چرخه انتقال نیروی محرکه موتور انتقال می دهد که باعث حرکت خودرو می شوند. پیستون ها در موتورها متفاوت هستند در بسیاری موتورهای امروزی که برای خودروها استفاده می شوند بیش از 4 پیستون به کار گرفته می شود. این موتورها قابلیت استفاده از انواع سوخت از جمله متان، پروپان، بنزین، گاز طبیعی و گازوئیل را دارند. آنها در بسیاری از کاربردهای مسکونی، دریایی، فضایی و صنعتی مانند موتور سیکلت، اتومبیل، کشتی، اتوبوس، ریش تراش پیک و راه آهن استفاده می شوند.

از مزایای موتورهای پیستونی یا رفت و برگشت می توان به شروع و توقف بسیار سریع آنها اشاره کرد. برای راه اندازی اولیه به زمان بسیار کمی نیاز دارند. نسبت به موتورهای جت قیمت کمتری دارند. موتورهای پیستونی گرمای کمتری تولید می کنند. اما از معایب این موتورها می توان به هزینه نگهداری این موتورها اشاره کرد که نسبت به سایر موتورها بیشتر است.

موتور دوار

یکی از دیگر انواع موتورها بر اساس طراحی می توان به موتور دوار اشاره کرد. این موتور هم از فرایند احتراق داخلی استفاده می کند اما کمی متفاوت عمل می کند. اینجا خبری از پیستون نیست و نیرو به یک سطح مثلثی شکل  هر کدام از عملیات مکش، تراکم و تخلیه در بخش مربوط خود انجام می شود. موتور دوار به جای پیستون از روتور استفاده می کند. هیچ یک از قطعات آن حرکت رفت و برگشتی ندارد. این موتور به عنوان موتور چرخشی وانکل نیز شناخته می شود. روتور در داخل محفظه فشرده سازی می چرخد. این روتور مخلوط هوا و سوخت را فشرده می کند و نیرو تولید می کند. انرژی حاصل برای حرکت وسیله نقلیه استفاده می شود.

از مزایای موتورهای دوار آنکل می توان به بازده حرارتی بالای آنها اشاره کرد. از این موتورها در زمینه های مختلفی مانند واحدهای برق کمکی، اره‌های برقی، ماشین‌های برفی، جت‌اسکی، هواپیما، اتومبیل‌های مسابقه‌ای، موتورسیکلت و خودروها استفاده می‌شوند. معایب اصلی این موتورها این است که میزان آلایندگی بالایی دارند، قدرت کمتری تولید می کنند و سوخت بیشتری مصرف می کنند. با این حال، آنها سبک وزن و در اندازه کوچک هستند.

انواع موتور بر اساس مصرف سوخت

یک موتور چه از نوع احتراق داخلی باشد یا حرارتی و حتی دوار از یک نوع سوخت به عنوان مایع کار خود استفاده می کند. موتورها نیاز دارند تا مایعی را به عنوان سوخت خود مصرف کنند. در حال حاضر مهمترین سوخت برای موتورها بنزین و دیگر فراورده های نفتی است که در پایین به معرفی این موتورها می پردازیم.

موتور بنزینی

موتورهای بنزینی همانطور که می دانید از بنزین به عنوان مایع کار خود استفاده می کنند. موتور بنزینی از مخلوط هوا و بنزین برای تولید نیرو استفاده می کند. بنزین نیز مخلوطی از کربن و هیدروژن است.

موتور بنزینی چگونه کار می کند؟

این نوع موتور دارای پیستونی است که برای مکش و فشرده سازی سوخت بالا و پایین حرکت می کند. ابتدا هوا وارد کاربراتور می شود و یک انژکتور سوخت بنزین را به کاربراتور تزریق می کند. کاربراتور مخلوطی از هوا و بنزین می سازد و آن را به داخل محفظه احتراق می فرستد.
هنگامی که مخلوط هوا و بنزین وارد محفظه احتراق می شود، پیستون آن را تا دما و فشار بسیار بالا فشرده می کند. اما این دما کافی نیست که مخلوط هوا و بنزین خود به خود مشتعل شود. بنابراین، از شمع برای انفجار مخلوط هوا و بنزین فشرده استفاده می شود. این شمع در بالای محفظه احتراق نصب می شود.

وقتی که فشرده سازی مخلوط سوخت و هوا در محفظه سیلندر توسط پیستون به حداکثر رسید شمع ها یک جرقه را به آن می رسانند و انفجار صورت می گیرد. انفجار در محفظه سیلندر پیستون را به سمت عقب می راند و همزمان که پیستون به سمت عقب حرکت می کند، مخلوط سوخت و هوا برای تکرار فرایند احتراق به داخل محفظه سیلندر مکش می شوند. این موتورها به دلیل داشتن میل بادامک، شاتون، پیستون و میل لنگ سبک، سرعت چرخش بیشتری نسبت به موتورهای دیزلی دارند. عملیات احتراق در موتورهای بنزینی سریعتر از مدل های دیزلی صورت می گیرد. آنها همچنین بازده بیشتری نسبت به موتورهای دیزلی دارند.

موتور های بنزینی در کاربردهای متعددی از جمله خودروها، قایق های موتوری، هواپیما، موتور سیکلت، اره برقی، ژنراتور موتور قابل حمل و ماشین های چمن زنی استفاده می شوند.

مزایای موتورهای بنزینی

از نظر اسب بخار قدرت بیشتری نسبت به موتورهای دیزلی دارند
سوخت بنزین نسبت به سوخت دیزل دردسرهای کمتری دارد
هزینه نگهداری پایینی دارند
میزان آلایندگی کمتری نسبت به موتورهای دیزلی دارند

معایب موتورهای بنزینی

نسبت تراکم پایینی دارند
بنزین سریعتر از دیزل می سوزد
چرخه عمر کمتری نسبت به موتورهای دیزلی دارند
راندمان کمتری دارند

موتورهای دیزلی

موتور دیزل از گازوئیل به عنوان مایع کار استفاده می کند. از نظر اسب بخار قدرت کمتری نسبت به بنزین دارند. گازوئیل یک سوخت سبک است. این سوخت دارای عدد ستان بالا، نسبت تراکم بالاتر و ویسکوزیته کمتر است. در این موتور، هوا و گازوئیل به طور همزمان فشرده نمی شوند.

نحوه عملکرد موتورهای دیزلی

ابتدا هوا در طول مکش وارد سیلندر تراکم می شود. هوا توسط پیستون که حرکات خطی رفت و برگشت انجام می دهد فشرده می شود. در طول این فرایند فشرده سازی هوا به دمای بسیار بالایی می رسد. در پایان احتراق هم، یک پمپ سوخت گازوئیل را به محفظه تراکم تزریق می کند و در آنجا با هوا مخلوط می شود. اینجا خبری از شمع ها نیست و با تماس دیزل با هوای فشرده عملیات احتراق صورت می گیرد. نیازی به شمع یا منبع احتراق خارجی دیگر نیست زیرا مخلوط هوا و دیزل به دلیل دمای بالای هوا خود به خود منفجر می شود. توان خروجی نهایی برای راه اندازی و حرکت انواع مختلف ماشین آلات استفاده می شود. دیزل نسبت تراکم بالایی دارد و به همین خاطر راندمان بهتری نسبت به بنزین دارد.

مزایای موتورهای دیزلی

نسبت تراکم بالا
مصرف سوخت عالی است
قابل اعتمادتر هستند
موتورهای دیزلی برای وسایل نقلیه سنگین و کاربردهای صنعتی مناسب تر هستند

معایب موتورهای دیزلی

از نظر اسب بخار قدرت کمتری دارند
موتورهای دیزلی گران هستند
هزینه نگهداری آن زیاد است
طراحی آنها پیچیده تر است

موتورهای گازی

موتور گازسوز از گاز به عنوان سوخت برای کار خود استفاده می کند. در روزگار مدرن، از این نوع موتورها در ماشین آلات صنعتی سنگین استفاده می شود، زیرا ظرفیت کارکرد مداوم برای مدت طولانی را دارند. آنها از نفت، نفت سفید یا سوخت بنزین استفاده می کنند. توربین گاز دارای دو بخش است:
بخش گازیفایر: از این قسمت برای سوزاندن گاز استفاده می شود و سپس گاز خروجی به قسمت برق می رسد.
بخش قدرت: این بخش از قسمت گازیفایر نیرو دریافت می کند و از طریق سیستم فرمان برقی چرخ خودروها را می چرخاند. گازیفایر دارای یک کمپرسور با پره های متعدد در اطراف لبه روتور است. هنگامی که روتور چرخش خود را شروع می کند، یک نیروی گریز از مرکز ایجاد می شود که هوا را از بین تیغه ها خارج کرده و آن را به محفظه احتراق وارد می کند. به همین دلیل فشار هوا در محفظه احتراق افزایش می یابد. پمپ بنزین سوخت را به داخل محفظه احتراق تزریق می کند و می سوزد که باعث افزایش بیشتر فشار می شود. توان خروجی نهایی برای راه اندازی خودرو استفاده می شود.

مزایای موتورهای گازی

هزینه تعمیر و نگهداری پایینی دارند
لرزش و صدای کمتری دارند
سبک و اندازه کوچکی دارند

معایب موتورهای گازی

عمر مفید آنها زیاد نیست
راندمان حرارتی پایینی دارند
ارزش فروش مجدد آنها کم است

موتورهای جت

موتورهای جت همانطور که می دانید در هواپیما و دیگر وسایل نقلیه ای که نیاز به سرعت بالایی دارند استفاده می شود. این نوع موتورها با نام های توربین گازی یا موتور گازی نیز شناخته می شوند. موتور جت دارای کمپرسور، فن، توربین و نازل است.

ابتدا فن هوای اطراف را می مکد و به داخل کمپرسور می فرستد. کمپرسور با توجه به نیاز فشار و دمای هوا را افزایش می دهد و این هوای فشرده را به داخل محفظه احتراق می فرستد. یک پمپ سوخت در بالای محفظه احتراق قرار دارد. این پمپ سوخت را به داخل محفظه تزریق می کند و سوخت را با هوا مخلوط می کند. به دلیل فشردگی زیاد هوا، با تماس سوخت با هوا، مخلوط هوا و سوخت مشتعل شده و گازهای داغ تولید می کند.
هنگامی که گازهای داغ به پره های توربین برخورد می کنند، پره ها انرژی حرارتی را توسط گازهای داغ استخراج می کنند و این انرژی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. بخشی از این انرژی برای راه اندازی کمپرسور مصرف می شود و قسمت باقی مانده به نازل ارسال می شود.
نازل بخش دریافتی انرژی را به سرعت بالا تبدیل می کند و نیروی رانش ایجاد می کند که به هواپیما کمک می کند تا به جلو حرکت کند. موتورهای توربوپراپ و توربوفن نمونه هایی از موتورهای جت هستند.

شما همچنین می توانید مقاله ما در مورد علائم داغ شدن بیش از حد موتور را بخوانید.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.