آشنایی با مکانیزم موتورهای سوختی ۲ زمانه و ۴ زمانه

پرنده های رادیو کنترل همانند هلیکوپتر و هواپیمای مدل از انواع موتور برای ایجاد نیروی پیشران خود استفاده می کنند.  انواع موتور های الکتریکی و سوختی در ساخت هواپیمای مدل مورد استفاده قرار می گیرد. موتور های سوختی از جمله متداول ترین و پر طرفدارترین موتور های مورد استفاده در ساخت هواپیمای مدل می باشند. همانطور که می دانیم موتور های سوختی هواپیمای مدل از نظر مکانیزم عملکرد به دو نوع دو زمانه و چهار زمانه تقسیم بندی می شود. در این مقاله می خواهیم به بررسی ساختار داخلی این موتور ها و نحوه حرکت قطعات درون آن ها بپردازیم. همچنین به مقایسه ای اجمالی در مورد موتور های دو زمانه و چهار زمانه و مزایا و معایب آن ها بپردازیم. در ادامه مقاله با ما همراه باشید…

موتور های دو زمانه هواپیمای مدل

نوعی موتور حرارتی بوده که یک یا چند پیستون دو زمانه بهره می برد. دو زمانه این معناست که در هر دو مرحله از رفت و برگشت پیستون احتراق صورت می گیرد. در واقع کل چرخه در دو زمان انجام می گردد. فشردگی و انفجار . در موتور های سوختی دو زمانه هواپیمای مدل دو سوراخ وجود دارد که در اصطلاح به آن ها پورت (Port) گفته می شود که یکی از این پورت ها محل ورود سوخت و دیگری محل خرود دود است. نحوه عملکرد این موتور ها به این صورت بوده که با پایین آمدن پیستون مخلوط سوخت و هوایی که در کاربراتور ساخته شده از طریق محفظه میلنگ یا همان پورت ورودی وارد محفظه سیلندر می گردد. با فشار ورودی سوخت تازه و همچنین فشار پیستون، دود حاصل از احتراق از پورت خروجی خارج می شود. سپس پیستون به بالا رفته تا عمل تراکم را انجام دهد. در همین حین (مرحله تراکم) با بالا رفتن پیستون، پورت خروجی بسته شده تا مخلوط سوخت و هوا متراکم شود.

در موتورهای سوختی دو زمانه در هر دو مرحله یک بار به میلنگ نیرو وارد می نماید اما در موتور های چهار زمانه در هر چهار مرحله یکبار این نیرو وارد می شود. به همین دلیل است که سرعت موتور های دو زمانه از چهارزمانه بیشتر است اما در عوض گشتاور چهار زمانه ها بالاتر می باشد. از آن جایی که موتور های دو زمانه فاقد سیستم روغنکاری و خنککاری جداگانه می باشند روغن مورد نیاز برای روغن کاری موتور در درون سوخت ریخته می شود و همین امر سبب شده تا این موتور ها آلودگی زیادی ایجاد نمایند. جالب است بدانید که وزن موتور های دو زمانه از چهار زمانه کمتر است زیرا برخی اجزا مانند سوپاپ ها، میل سوپاپ و بعضی دیگر از اجزای سر سیلندر حذف شده است.

اجزای موتور سوختی دو زمانه

در ادامه به معرفی اجزای اصلی یک موتور سوختی دو زمانه هواپیمای مدل خواهیم پرداخت. در تصویر زیر نیز این اجزا به صورت شماتیک نشان داده شده اند.

1. کاربراتور (Carburetor) : وظیفه آن تنظیم سوخت به هوای ورودی به موتور می باشد.
2. سیلندر (Cylinder) : محفظه ای که پیستون در آن حرکت می کند.
3. سر سیلندر (Cylinder head) : قطعه ای که بر روی سیلندر بسته می شود و فین هایی جهت خنک کاری موتور بر روی آن تعبیه شده است.
4. شمع (Glow plug) : قطعه ای که بر روی سر سیلندر نصب شده و وظیفه آن ایجاد حرارت برای انفجار سوخت است.
5. میلنگ (Crankshaft) : قطعه ای که حرکت رفت و برگشتی پیستون را به خرکت دورانی تبدیل می کند.
6. محفظه میلنگ (Crankcase) : محفظه پایینی موتور که میلنگ در آن قرار دارد.
7. میله رابط (Connecting rod) : میله ای که پیستون را به میلنگ مرتبط می کند.
8. پورت ها (Ports) : پورت های ورود سوخت و خروج دود را شامل می شود.
9. پیستون (Piston) : قطعه ای استوانه ای شکل که در سیلندر بالا و پایین می رود.
10. پورت انتقال سوخت (Transfer port) : مجرای انتقال سوخت از محفظه میلنگ به درون سیلندر.

در ادامه ویدیویی از مکانیزم داخلی یک موتور دو زمانه هواپیمای مدل و نحوه حرکت اجزای آن را خواهید دید.

موتور های چهار زمانه هواپیمای مدل

یکی از انواع موتورهای بسیار رایج در بین انواع خودروها و به طور کلی وسایل نقلیه می باشد. همچنین در ساخت هواپیماهای مدل نیز از این موتور ها استفاده می گردد. این موتور ها یکی از اقسام موتور های حرارتی درون سوز بوده که به موتور اتو نیز معروف است. این موتور های سوختشان اغلب بنزین و گازوئیل می باشد. همانطور که از نام این موتور بر می آید فرآیند یک سیکل کامل کاری این موتور ها شامل چهار مرحله است.

مرحله ۱ (مکش یا تنفس) : پیستون در بالاترین نقطه در سیلندر قرار دارد. در این لحظه پیستون به سمت پایین حرکت کرده و مخلوط سوخت و هوا از طریق سوپاپ سوخت وارد سیلندر می شود. (در این لحظه سوپاپ خروجی بسته است)

مرحله ۲ (تراکم) : در این مرحله هر دو سوپاپ بسته بوده و پیستون به سمت بالا حرکت می نماید و مخلوط سوخت و هوا را متراکم می نماید.

مرحله ۳ (قدرت) : در این مرحله پس از این مخلوط سوخت و هوا متراکم شد شمع بلافاصله جرقه زده و باعث ایجاد انفجار درون سیلندر می شود. انفجار و افزایش حجم حاصل از آن سبب رانده شدن پیستون به سمت پایین ترین نقطه می شود.

مرحله ۴ (تخلیه) : در این حالت سوپاپ خروجی باز شده و سوپاپ ورودی بسته می شود. پیستون به سمت بالا حرکت کرده و دود حاصل از احتراق از سیلندر خارج می شود.

نکته: در موتور های سوختی چهار زمانه زمان بندی باز و بسته شدن سوپاپ های ورودی و خروجی توسط بادامک و میل بادامک کنترل می شوند. دو میله (لینک) رابطی که در موتور های چهار زمانه از قسمت میلنگ به سر سیلندر متصل می شود حرکت میلنگ را به میل بادامک انتقال می دهد تا زمان بندی باز و بسته شدن سوپاپ ها به موقع انجام شود.

اجزای موتور سوختی چهار زمانه

در ادامه به معرفی اجزای اصلی یک موتور سوختی چهار زمانه هواپیمای مدل خواهیم پرداخت. در تصویر زیر نیز این اجزا به صورت شماتیک نشان داده شده اند.

1. کاربراتور (Carburetor) : وظیفه آن تنظیم سوخت به هوای ورودی به موتور می باشد.
2. سیلندر (Cylinder) : محفظه ای که پیستون در آن حرکت می کند.
3. سر سیلندر (Cylinder head) : قطعه ای که بر روی سیلندر بسته می شود و فین هایی جهت خنک کاری موتور بر روی آن تعبیه شده است.
4. شمع (Glow plug) : قطعه ای که بر روی سر سیلندر نصب شده و وظیفه آن ایجاد حرارت برای انفجار سوخت است.
5. میلنگ (Crankshaft) : قطعه ای که حرکت رفت و برگشتی پیستون را به خرکت دورانی تبدیل می کند.
6. محفظه میلنگ (Crankcase) : محفظه پایینی موتور که میلنگ در آن قرار دارد.
7. میله رابط (Connecting rod) : میله ای که پیستون را به میلنگ مرتبط می کند.
8. پورت ها (Ports) : پورت های ورود سوخت و خروج دود را شامل می شود.
9. پیستون (Piston) : قطعه ای استوانه ای شکل که در سیلندر بالا و پایین می رود.
10. سوپاپ های ورودی و خروجی (Valves) : شیر هایی که بر سر راه پورت های ورودی و خروجی قرار داشته که ورود سوخت و خروج دود را کنترل می کنند.

مقایسه موتور های سوختی دو زمانه و چهار زمانه

1. راندمان موتور های سوختی چهار زمانه بالاتر از نوع دو زمانه است. به این علت که در نوع دو زمانه در لحظه تخلیه دود اندکی از سوخت خام نیز از موتور خارج می گردد.
2. موتور های دو زمانه سبک تر از نوع چهار زمانه هستند. به این دلیل که از قطعات کمتری برخوردارند.
3. تعمیر و نگه داری موتور های چهار زمانه سخت تر از نوع دو زمانه می باشد. به این خاطر که قطعات بیشتری دارد.
4. در هنگام کرش احتمال آسیب دیدن موتور چهار زمانه بیشتر از دو زمانه است. به این دلیل که قطعات ظریف و متحرک بیشتری در ساخت آن به کار رفته است.
5. موتور های دو زمانه دارای دور موتور بالاتر و گشتاور کمتر و نوع چهار زمانه دارای سرعت کمتر و گشتاور بیشتر است. به همین دلیل در صورت جایگزین نمودن یک موتور چهار زمانه به جای دو زمانه می بایست از موتور با سایز بزرگتری استفاده نمود.

موتورهای رینگی (Ringed) در برابر موتورهای ABC

در نحوه درزگیری بین پیستون و سیلندر در موتور های سوختی دو روش وجود دارد. یکی استفاده از رینگ در اطراف پیستون می باشد. در شکل زیر یک پیستون به همراه رینگ مشخص شده است. در روش دیگر درزگیری با استفاده از یک سیلندر قیفی شکل برنجی انجام می شود. به خاطر آلومینیوم، برنج و همچنین کروم به کار رفته در این سیلندر ها به آن ها موتور های ABC نیز گفته می شود. در دمای محیط سر این قیف دارای قطر کمتر و انتهای آن دارای قطر بزرگتری است. زمانه که موتور به دمای عملیاتی می رسد به دلیل این فرآیند احتراق در بالای قیف اتفاق می افتد دمای آن قسمت بالا رفته و شروع به منبسط شدن می کند. در این حالت سایز سیلندر برنجی با سایز پیستون فیت می شود. هزینه تعمیر و نگهداری موتور های رینگی به مراتب کمتر از نوع ABC است. موتور های ABC می توانند اندکی در شرایط Lean کار کنند اما موتور های رینگی به سرعت در این شرایط آسیب خواهند دید.