مهدی اسدی پیشرانه- از زمان پيدايش موتورهاي درون سوز تا امروز، کاهش مصرف سوخت و افزايش بازدهي موتور يکي از مهمترین مسائل پيش روي مهندسين و متخصصان اين صنعت بوده است.
پیشرانه- از زمان پيدايش پیشرانه های درون سوز تا امروز، کاهش مصرف سوخت و افزايش بازدهي موتور يکي از مهمترین مسائل پيش روي مهندسين و متخصصان اين صنعت بوده است.
به گزارش وبسایت خبری «پیشرانه» میتوان گفت که اين رويه از دهه هفتاد ميلادي به اوج خود رسيد و کمکم با روي کار آمدن سیستمهایی همچون انژکتور، کوچک شدن پيشرانه و مهندسي بالاتر موتورها ادامه پيدا کرد.
اما يکي از روشهایی که اين روزها براي کاهش مصرف سوخت به کار گرفته میشود، استفاده از پیشرانههايي با سيکل کاري اتکينسون است. اين موتورها که بيشتر در خودروهاي هيبريدي مورداستفاده قرار میگیرند، سیکل کاري شبيه به سیکل کاري اُتو دارند اما کمي شکل کاري آنها متفاوت است.
اصول کاري پیشرانه های درون سوز
پیشرانه های درون سوز اتکينسون توسط جيمز اتکينسون مهندس انگليسي در سال ۱۸۷۶ طراحي شد.
اين پیشرانهها نيز بر اساس همان سيکل ورود و تراکم هوا و سوخت تا توليد انرژي و خروج دود کار میکنند اما نحوه طراحي و قرارگيري میللنگ و پیستونها به شکلي است که کاملاً با يک موتور درون سوز امروزي تفاوت دارد.
اين پیشرانهها به خاطر فرآيند پيچيده انتقال قدرت تولیدشده به میللنگ آن فراگير نشدند اما سيکل کاري اتکينسون که در اين موتورها پياده شده بود اين روزها به خاطر مصرف سوخت کمتر و بازدهي بالاتر، در خودروهاي هيبريدي به کار گرفته میشود.
پیشرانههاي ساختهشده بر اساس سيکل ترموديناميکي اتکينسون دقیقاً به همان روشي کار میکنند که ديگر پیشرانههاي درون سوز معمول دارند.
اما يک تفاوت بنيادين در اين ميان است و آنهم مکش بيشتر سوخت و هوا به درون سيلندر در مرحله مکش به خاطر کورس بيشتر پيستون و برگشت مقداري از اين هوا و سوخت به مبدأ اصلي خود به خاطر باز بودن سوپاپ هوا است.
تفاوت در سيکل کاري
همانطور که گفته شد يکي از مهمترین تفاوتهای کاري پیشرانه های درون سوز با نمونههای معمول در رفتار سوپاپ گاز يا همان هوا و سوخت و همچنين مرحله تراکم است.
موتورهايي که با سيکل کاري اتکينسون کار میکنند، داراي کورس پيستون بيشتري هستند. اين افزايش کورس پيستون باعث میشود تا مکش بيشتري صورت بگيرد و از طرفي بلند بودن طول شاتون در اين موتورها درنهایت منجر به افزايش گشتاور و نيروي توليدي خواهد شد.
همچنين رفتار سوپاپ گاز در اين موتورها متفاوت است. بهاینترتیب که در موتورهاي معمولي سوپاپ گاز با حرکت رو به بالاي پيستون بسته میشود و اين در حالي است که در سيکل کاري اتکينسون اين اتفاق کمي ديرتر رخ میدهد و با بالا آمدن پيستون و برگشت کمي از سوخت و هواي واردشده به سيلندر به محل قبلي خود، سپس سوپاپ بسته میشود.
اين برگشت مقداري از سوخت و هوا باعث کاهش مصرف میشود اما در مقابل قدرت توليدي موتور را در دورهای پايين نيز کاهش میدهد.
به همين خاطر اين سيکل کاري براي خودروهاي هيبريدي مناسب است چراکه پیشرانه هاي برقي موجود در اين خودروها قادرند تا توان توليدي کمتر آنها را در دورهاي پايين پوشش دهند.
همچنين چون طول شاتون در اين پیشرانهها بيشتر است، معمولاً ضريب تراکم بالاتري داشته که همين قضيه میتواند منجر به توليد انرژي بيشتر و کاهش مصرف سوخت شود.
اما همين بلند بودن طول شاتون که لازمه اين موتورهاست، باعث افزايش ارتفاع پیشرانههاي ساختهشده بر اساس سيکل کاري اتکينسون میشود که يک نقطهضعف در بحث طراحي موتور به شمار میآید.
نمونه زیر يک نمونه کوچک از يک پيشرانه اتکينسون. يکي از مهمترین تفاوتهای اين پيشرانه با پیشرانه های درون سوز امروزي در نحوه انتقال قدرت تولیدشده به میللنگ است
اهميت و مزاياي استفاده از پيشرانه با سيکل اتکينسون بهقدری است که امروزه حتي براي پیشرانههاي حجيم در موتورهاي هيبريدي نيز از اين روش استفاده میشود. جيپ رانگلر هيبريدي قرار است تا در موتور ۳.۶ ليتري خود از اين سيکل استفاده کند.
همانطور که در تصوير زیر ديده میشود، بين يک پيشرانه با سيکل کاري اوتو و اتکينسون تفاوت اندکي وجود دارد. مرحله مکش مشابه هم است اما اولين اختلاف در مرحله تراکم ديده میشود. درحالیکه در پیشرانههاي معمول با بالا آمدن پيستون، سوپاپ گاز بسته میشود، بسته شدن سوپاپ گاز در موتورهاي اتکينسون کمي ديرتر اتفاق میافتد تا مقداري از سوخت و هواي واردشده به موتور به محل قبلي خود برگشت داده شود. لازمه اين کار، بلند بودن طول شاتون است که اين اتفاق منجر به افزايش قدرت توليدي به خاطر گشتاور بالاي تولیدشده خواهد شد. درنتیجه شاهد کاهش مصرف سوخت خواهيم بود؛ اما اين اتفاق باعث میشود تا قدرت موتور در دورهاي پايين کمتر باشد که در خودروهاي هيبريدي با موتوربرقی جبران خواهد شد.
خودروهاي هيبريدي محل مورداستفاده از پیشرانههاي ساختهشده بر اساس سيکل اتکينسون هستند. تويوتا يکي از عمده سازندههای پيشرانه بر اساس اين سيکل است.
نظر شما چیست؟