موتورهاي احتراقی

1-1 مقدمه
بشر از قرن ها قبل بدنبال استعداد بالقوه اي بوده است که براي او کار انجام دهد. از قدیم الایام، کار به معنی جابجائی چیزي
که امروزه ما به آن ” نیرو“ میگو ئیم تفهیم شده بوده است. این استعداد بالقوه را ”انرژي مکانیکی “ نامیده اند.
در جستجوي انرژي مکانیکی، بشر بهره گیري از قدرت جسمانی حیوانات اهلی را آزموده بود و فهمیده بود که توسط آنان
می تواند سرعت جابجائی و انتقال نیروي مورد لزوم خود را افزایش دهد.
اسب، فیل، الاغ و گاو هریک به نوعی در جابجائی محموله ها ودر تعقیب شکارها یار و مددکارش شده بودند . بعضی از
حیوانات را در مکانیزم هاي ساده مثل شخم کردن، گرداندن آسیاب و دم آهنگري به یاري می گرفت. دیري نپائید که با نصب
پارچه اي بر دکل قایق، بشر توانست سفینه اش را بر پهنۀ دریا ها به جولان در آورد و دریابد که آن استعداد بالقوه علاوه بر
حیوانات، در مواد بی جان، نظیر باد، هم وجود دارد.
آنگاه بشر بال آسیاب بادي را اختراع کرد و در نتیجه از باد براي خود آسیاب هاي بادي درست کرد . اما هنگامیکه باد از
وزیدن باز می ایستاد بال ها نیز بی حرکت می ماندند. در عوض موقعی که باد شدت می گرفت بادبان ها پاره می شدند و بال هاي
آسیاب ها درهم می شکستند. پس به چنین همکاري نمی شد اطمینان کرد.
آب هم یکی دیگر از این منابع انرژي مکانیکی بود که روي آن بیشتر می شد حساب کرد. هرچند که طغیان ها و سیلاب ها
گهگاه غیر قابل کنترل بوده اند، ولی پیش بینی آن ها، که در فصول معینی بوقوع می پیوسته اند، امکان پذیر بود . بدین سبب در
بسیاري از موارد بشر انرژي آب را ترجیح می داد. در قرون وسطی صنایع متعددي در کنار جریان هاي آب بوجود آمدند. او هنوز
نمی دانست چگونه از حرارت حاصله از سوختن مواد انرژي مکانیکی تولید کند.
اختراع ماشین بخار ثابت کرد که از انرژي نهفتۀ مواد می توان انرژي مکانیکی تولید کرد . حرارت ایجاد شده از احتراق
سوخت ها را براي تبدیل آب به بخار مصرف کرده وانرژي حرارتی موجود در بخار را توسط این ماشین به انرژي مکانیکی تبدیل
می کنند. این اختراع به بشر امکان داد تا خود را از قید و بند جریان باد و آب خلاص سازد، و از خطرات و محدودیت هاي آن ها
رهایی یابد. ماشین بخار جاي کشتی هاي بادبانی و ماشین هاي آبی را گرفت و لوکوموتیوهاي پرقدرت و سریع السیر را روي ریل
هاي فلزي به حرکت در آورد. ماشین بخار در اندازه هاي مختلف در خدمت بشر قرار گرفت و به پیشرفت صنعت خدمات ارزنده
اي انجام داد. دانشمندان قرن نوزده را ”قرن بخار“ نامیده اند.
قرن بیستم که میراث دار دانش ها و علوم قرون قبل بود ”قرن الکتریسته و موتورهاي احتراق داخلی “ نام گرفته است . برق
اینک یکی از عمومی ترین، راحت ترین و مفیدترین انواع انرژي در تمام کشورهاي جهان محسوب می شود. نیروي پرتوان آب و
باد و انرژي نهفتۀ سوخت هاي فسیلی، همچنین انرژي هسته اي ابتدا به انرژي الکتریکی تبدیل می شوند و سپس بصورت انرژي
هاي مختلف دیگر به مصرف می رسند.

با وجود اینکه امروزه انرژي الکتریکی براي روشن کردن و گرم کردن منازل، کشیدن واگون هاي قطار، چرخاندن چرخ
کارخانه ها، ذوب فلزات و هزاران کاربرد دیگر سودمندي خود را به اثبات رسانده است، بهره گیري از دیگر روش هاي تولید
انرژي مکانیکی نیز همچنان وسعت می یابد.
در دهۀ شصت قرن نوزدهم تنها 15 درصد انرژي مصرفی بشر بوسیلۀ موتورهاي احتراق داخلی تولید می شد، حال آنکه 73
درصد توسط حیوانات و 6 درصد بوسیلۀ ماشین هاي آبی و آسیاب هاي بادي و ماشین هاي بخار تولید می گردید . امروزه
موتورهاي انسانی و حیوانی حتی یک درصد انرژي جهانی را تولید نمی کنند، درحالیکه 99 درصد انرژي توسط موتورهاي
مکانیکی فراهم می گردد.
حدود دویست سال قبل از سوخت هاي فسیلی فقط در گرمایش استفاده می شد، اما اکنون قسمت اعظم ذغالسنگ، نفت و
گاز براي تولید انرژي مکانیکی ویا تبدیل آن به انرژي الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. در حدود صد سال پیش فقط ماشین
بخار حاکم مطلق تولید انرژي بود، اما اکنون توربین هاي بخار و گاز، موتورهاي دیزل و بنزینی، که بسیار تکامل یافته تر و باصرفه
ترند، جاي آن را گرفته اند.
در سایۀ علم و دانش، بشر امروز به منابع انرژي دیگري نظیر انرژي هسته اي، انرژي خورشیدي، انرژي حاصل از جزر و مد و
امواج خروشان دریا و غیره دست یافته است، که نوید می دهد در آینده او را از نگرانی هاي پایان پذیري انرژي هاي فسیلی و
همچنین از آلایندگی آن ها رهائی بخشد.
2-1 ماشین هاي برون سوز
ماشین هاي برون سوز به آن دسته از ماشین هاي تبدیل انرژي اطلاق می شود که در آن ها مواد سوختی در خارج از ماشین
سوزانده می شود و حرارت حاصله صرف تبخیر آب یا افزایش دماي گاز می گردد. ماشین هاي بخار، توربین هاي بخار و توربین
هاي گاز از جمله ماشین هاي برون سوز به شمار می روند.
اجزاي اصلی یک نیروگاه بخار عبارتند از: یک دیگ بخار و یک ماشین بخار یا توربین بخار . بخار با فشار و دماي لازم
دردیگ بخار تولید می شود و ماشین بخار انرژي حرارتی را به انرژي مکانیکی تبدیل می کند.
1-2-1 ماشین بخار
1)، سیلندر را به دو بخش تقسیم می کند. – یک ماشین بخار بصورت زیر کار می کند. پیستون رفت و برگشتی (مطابق شکل 1
دریچۀ لغزنده بطور متوالی بخار را به هر دو طرف سیلندر وارد می کند. فشار بخار وارد شده به یک طرف باعث حرکت پیستون
در داخل سیلندر و تخلیۀ بخار استفاده شده در طرف دیگر آن می گردد. در انتهاي حرکت پیستون، بخار به طرف دیگر وارد شده
و باعث حرکت پیستون در جهت مخالف می گردد.
حرکت رفت و برگشتی پیستون از طریق میل پیستون ، گژن پین و شاتون به لنگ میل لنگ منتقل می شود.
در انتهاي کورس پیستون، ممکن است نیروي فشاري کافی براي به حرکت در آوردن آن در جهت مخالف وجود نداشته
باشد. در این لحظه، چرخ لنگر کمک می کند ادامۀ حرکت امکان پذیر گردد.

برای دانلود فایل کلیک کنید