موتورهای شش زمانه

مقدمه

عمليات سيکل های مختلف بيشتر موتورهای احتراق داخلی فعلی، دارای يک طرح رايج است به اين صورت که انفجار در يک سيلندر پس از تراکم انجام می شود. نتيجه آن است که انبساط گاز مستقيما روی پيستون اثر گذاشته (کار انجام می دهد) و ميل لنگ را 180 درجه بچرخاند.

با توجه به طراحی فنی و مکانيکی، موتور شش زمانه همانند موتورهای احتراق داخلی می باشد. اگر چه سيکل ترموديناميکی و يک سر سيلندر اصلاح شده همراه دو اتاق اضافی ان را به کلی متمايز می کند. يک محفظه ی احتراق و يک محفظه ی تراکم ( گرمکن هوا) هر دو از سيلندر جدا هستند. احتراق درون سيلندر رخ نمی دهد اما در محفظه ی احتراق کمکی هم فوری روی پيستون اثر نمی گذارد و زمان ان از 180 درجه ی چرخش ميل لنگ، در زمان انفجار (کار) جدا می باشد.

محفظه ی احتراق به طور کلی توسط محفظه ي گرمکن احاطه شده است. با تبادل گرما از طريق ديواره های محفظه ی احتراق که با محفظه ی گرمکن در ارتباط است، فشار محفظه ی گرمکن افزايش می يابد و قدرت مکملی برای کار توليد می شود.



مزاياي موتور شش زمانه :

ü رسيدن به راندمان حرارتی % 50 (%30برای موتورهای احتراق داخلی فعلی)

ü کاهش مصرف سوخت با بيش از %40

ü کاهش الودگی حرارتی، صوتی، شيميايی

ü دو کورس مفيد کار در طی شش کورس

ü پاشش مستقيم و بهينه ی سوخت احتراق در هر سرعتی از خودرو

ü سوخت چند گانه

در خودروهای با موتور شش زمانه شاهد کاهش چشمگير مصرف سوخت و انتشار الودگی خواهيم بود.



طراحی و عملکرد

در سيکل شش زمانه، دو محفظه ی اضافی اجازه می دهند هشت فرايند که نتايج يک سيکل کامل است همزمان عمل کنند يعنی در يک لحظه دو فرايند همزمان رخ مي دهد : دو سيکل چهار فرايندی برای هر کدام از سيکل ها، يک سيکل احتراق داخلی و يک سيکل احتراق خارجی نمودار پيوستگی هشت فرايند را در سيکل شش زمانه نشان می دهد.



اولين سيكل چهار فرايند احتراق خارجي

فرايند اول : مکش هوای خالص درون سيلندر (فرايند ديناميکی)

فرايند دوم : تراکم هوای خالص در محفظه ی گرمکن(فرايند ديناميکی)

فرايندسوم : نگه داشتن فشار هوای خالص در محفظه ی بسته جايی که بيشترين تبادل گرما با ديواره های محفظه ی احتراق رخ می دهد (فرايند استاتيک چون مستقيما روی ميل لنگ اثر نمی گذارد.) دمای هوا بالا می رود.

فرايندچهارم : انبساط هوای فوق داغ درون سيلندر، که کار انجام می دهد. (فرايند ديناميک). طی اين سيکل چهار فرايندی، هوای خالص هرگز در تماس مستقيم با سوخت و شمع نمی باشد.

دومين سيكل چهار فرايندي كه احتراق داخلي مي باشد.

فرايندپنجم : تراکم مجدد هوای خالص گرم درون محفظه ی احتراق (فرايند ديناميک)

فرايندششم : تزريق سوخت و احتراق در محفظه ی احتراق، بدون تاثير مستقيم روی ميل لنگ (فرايند استاتيک)

فرايندهفتم : گازهای احتراق منبسط می شوند و کار انجام می شود. (فرايند ديناميک)

فرايندهشتم : تخليه گازهای احتراق (فرايند ديناميک) در طی اين چهار فرايند، هوا مستقيما با منبع گرما (سوخت) تماس دارد.

سر سيلندر دو محفظه و چهار سوپاپ که دو تای ان متداول هستند، (برای مکش و تخليه). دو سوپاپ ديگر از مواد پايدار حرارت دادن مخصوص کارسنگين ساخته شده. سوپاپها در طی مرحله احتراق و گرم کردن هوا می توانند تحت فشار محفظه ها باز شوند. روی هر دو سوپاپ يک پيستون نصب شده که فشار روی سوپاپ ها را خنثی می کند.در سيکل شش زمانه، سرعت ميل بادامک يک سوم ميل لنگ است.

ديواره های محفظه ی احتراق هنگامی که موتور روشن است، سوزان هستند. محفظه ی گرم کن هوا، محفظه ی احتراق را احاطه کرده است. ضخامت کم ديواره اجازه تبادل حرارت با محفظه ی گرم کن را می دهد. محفظه ی گرم کن هوا از سر سيلندر عايق شده برای اينکه اتلاف حرارتی کاهش يابد. (برای معرفی ساده تر موتور، جز ئيات طرح توضيح داده نشده است.)

تمام گرمای محفظه ی احتراق به محفظه ی گرمکن منتقل می شود. کار به دو مرحله تقسيم می شود، که نتيجه ی ان فشار کمترروی پيستون و نرمی بهتر عملکرد می شود.زمانی که محفظه ی احتراق از سيلندر توسط سوپاپ ها عايق شده، قطعات محرک خصوصا پيستون نسبت به تنشهای ناشی از دما و فشار بسيار بالا در خطر نيست. انها همچنين از خودسوزی که در مخلوط سوخت و هوا در موتورهای ديزل يا گازی متداول مشاهده می شود جلوگيری می کند.

نسبت تراکم محفظه ی احتراق و گرم کن متفاوت می باشد. نسبت تراکم محفظه ی گرم کن بيشتر است که روی مرحله احتراق خارجی فعاليت می کند و منحصرا توسط هوای خالص پشتيبانی می شود. نسبت تراکم محفظه ی احتراق کمتر است که روی يک سيکل احتراق داخلی فعاليت می کند.

احتراق همه ی سوخت پاشيده شده ضمانت شده است ابتدا، با پشتيبانی هوای خالص از قبل گرم شده ی درون محفظه ی احتراق، سپس با ديواره های سوزان محفظه که مانند چندين شمع عمل می کند. برای اسان روشن شدن موتور در هوای سرد درون محفظه ی احتراق يک شمع گرمکن کار گذاشته شده است.

در مقايسه با يک موتور ديزل که يک ساختمان سنگين نياز دارد، اين موتور چند گانه سوز، که می تواند همچنين سوخت ديزل استفاده کند، امکان ساختن در مدل خيلی سبکتر را نسبت به يک موتور گاز سوز را دارد.

پاشش و احتراق سوخت در يک محفظه ی احتراق که طی 360 درجه از زاويه گردش ميل لنگ بسته است، اتفاق می افتد. اين خصوصيت باعث می شود که زمان برای اينکه سوخت به طور ايده ال بسوزد زياد شود به طوری که هر کالری نهان ان ازاد شود (اولين عامل کمک به کاهش الودگی). انژکتور توانايی پاشش دو سوخت را از يک شيپوره دارد.

ديواره های سوزان محفظه ی احتراق باقيمانده سوخت را که در طی پاشش ته نشين شده است می سوزاند. (دومين عامل کاهش الايندگی)

همچنين هنگامی که مراحل تخليه و مکش رخ می دهد، سوپاپ های محفظه ی احتراق و گرم کن به طور چشمگير زمان استراحت بيشتری را برای اصلاح و تعديل دارند که باعث کاهش صدا و بهبود راندمان می شود.