[vahid]

موتورهاي شش زمانه
مقدمه
عمليات سيکل هاي مختلف بيشتر موتورهاي احتراق داخلي فعلي، داراي يک طرح رايج است به اين صورت که انفجار در يک سيلندر پس از تراکم انجام مي شود. نتيجه ان است که انبساط گاز مستقيما روي پيستون اثر گذاشته (کار انجام مي دهد) و ميل لنگ را 180 درجه بچرخاند.
با توجه به طراحي فني و مکانيکي، موتور شش زمانه همانند موتورهاي احتراق داخلي مي باشد. اگر چه سيکل ترموديناميکي و يک سر سيلندر اصلاح شده همراه دو اتاق اضافي ان را به کلي متمايز مي کند. يک محفظه ي احتراق و يک محفظه ي تراکم( گرمکن هوا) هر دو از سيلندر جدا هستند. احتراق درون سيلندر رخ نمي دهد اما در محفظه ي احتراق کمکي هم فوري روي پيستون اثر نمي گذارد و زمان ان از 180 درجه ي چرخش ميل لنگ، در زمان انفجار(کار) جدا مي باشد.
محفظه ي احتراق به طور کلي توسط محفظه ي گرمکن احاطه شده است. با تبادل گرما از طريق ديواره هاي محفظه ي احتراق که با محفظه ي گرمکن در ارتباط است، فشار محفظه ي گرمکن افزايش مي يابد و قدرت مکملي براي کار توليد مي شود.
مزاياي موتور شش زمانه:
· رسيدن به راندمان حرارتي % 50 (%30براي موتورهاي احتراق داخلي فعلي)
· کاهش مصرف سوخت با بيش از %40
· کاهش الودگي حرارتي، صوتي، شيميايي
· دو کورس مفيد کار در طي شش کورس
· پاشش مستقيم و بهينه ي سوخت احتراق در هر سرعتي از خودرو
· سوخت چند گانه
در خودروهاي با موتور شش زمانه شاهد کاهش چشمگير مصرف سوخت و انتشار الودگي خواهيم بود.
طراحي و عملکردموتور هاي شش زمانه:
در سيکل شش زمانه، دو محفظه ي اضافي اجازه مي دهند هشت فرايند که نتايج يک سيکل کامل است همزمان عمل کنند يعني در يک لحظه دو فرايند همزمان رخ ميدهد : دو سيکل چهار فرايندي براي هر کدام از سيکل ها،يک سيکل احتراق داخلي و يک سيکل احتراق خارجي. نمودار پيوستگي هشت فرايند را در سيکل شش زمانه نشان مي دهد.
اولين سيکل چهار فرايندي احتراق خارجي:
فرايند1 :مکش هواي خالص درون سيلندر(فرايند ديناميکي)
فرايند 2: تراکم هواي خالص در محفظه ي گرمکن(فرايند ديناميکي)
فرايند3 : نگه داشتن فشار هواي خالص در محفظه ي بسته جايي که بيشترين تبادل گرما با ديواره هاي محفظه ي احتراق رخ مي دهد(فرايند استاتيک چون مستقيما روي ميل لنگ اثر نمي گذارد.) دماي هوا بالا مي رود.
فرايند4 : انبساط هواي فوق داغ درون سيلندر، که کار انجام مي دهد.(فرايند ديناميک). طي اين سيکل چهار فرايندي، هواي خالص هرگز در تماس مستقيم با سوخت و شمع نمي باشد.
دومين سيکل چهار فرايندي که احتراق داخلي مي باشد.
فرايند5: تراکم مجدد هواي خالص گرم درون محفظه ي احتراق(فرايند ديناميک)
فرايند6 : تزريق سوخت و احتراق در محفظه ي احتراق، بدون تاثير مستقيم روي ميل لنگ (فرايند استاتيک)
فرايند7 : گازهاي احتراق منبسط مي شوند و کار انجام مي شود. (فرايند ديناميک)
فرايند8: تخليه گازهاي احتراق (فرايند ديناميک) در طي اين چهار فرايند، هوا مستقيما با منبع گرما (سوخت) تماس دارد.

[b][/font][/b]

..[b][/font][/b]

[b][/font][/b]
سر سيلندر دو محفظه و چهار سوپاپ که دو تاي ان متداول هستند،(براي مکش و تخليه). دو سوپاپ ديگر از مواد پايدار حرارت دادن مخصوص کارسنگين ساخته شده. سوپاپها در طي مرحله احتراق و گرم کردن هوا مي توانند تحت فشار محفظه ها باز شوند. روي هر دو سوپاپ يک پيستون نصب شده که فشار روي سوپاپ ها را خنثي ميکند.در سيکل شش زمانه، سرعت ميل بادامک يک سوم ميل لنگ است.
ديواره هاي محفظه ي احتراق هنگامي که موتور روشن است، سوزان هستند. محفظه ي گرم کن هوا، محفظه ي احتراق را احاطه کرده است. ضخامت کم ديواره اجازه تبادل حرارت با محفظه ي گرم کن را مي دهد. محفظه ي گرم کن هوا از سر سيلندر عايق شده براي اينکه اتلاف حرارتي کاهش يابد.(براي معرفي ساده تر موتور، جز ئيات طرح توضيح داده نشده است.)
تمام گرماي محفظه ي احتراق به محفظه ي گرمکن منتقل مي شود. کار به دو مرحله تقسيم مي شود، که نتيجه ي ان فشار کمتر روي پيستون و نرمي بهتر عملکرد ميشود. زماني که محفظه ي احتراق از سيلندر توسط سوپاپ ها عايق شده، قطعات محرک خصوصا پيستون نسبت به تنشهاي ناشي از دما و فشار بسيار بالا در خطر نيست. انها همچنين از خودسوزي که در مخلوط سوخت و هوا در موتورهاي ديزل يا گازي متداول مشاهده مي شود جلوگيري مي کند.
نسبت تراکم محفظه ي احتراق و گرم کن متفاوت مي باشد. نسبت تراکم محفظه ي گرم کن بيشتر است که روي مرحله احتراق خارجي فعاليت مي کند و منحصرا توسط هواي خالص پشتيباني مي شود. نسبت تراکم محفظه ي احتراق کمتر است که روي يک سيکل احتراق داخلي فعاليت مي کند.
احتراق همه ي سوخت پاشيده شده ضمانت شده است ابتدا، با پشتيباني هواي خالص از قبل گرم شده ي درون محفظه ي احتراق، سپس با ديواره هاي سوزان محفظه که مانند چندين شمع عمل مي کند. براي اسان روشن شدن موتور در هواي سرد درون محفظه ي 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 مي تواند همچنين سوخت ديزل استفاده کند، امکان ساختن در مدل خيلي سبکتر را نسبت به يک موتور گاز سوز را دارد.
پاشش و احتراق سوخت در يک محفظه ي احتراق که طي 360 درجه از زاويه گردش ميل لنگ بسته است، اتفاق مي افتد. اين خصوصيت باعث مي شود که زمان براي اينکه سوخت به طور ايده ال بسوزد زياد شود به طوري که هر کالري نهان ان ازاد شود(اولين عامل کمک به کاهش الودگي). انژکتور توانايي پاشش دو سوخت را از يک شيپوره دارد.
ديواره هاي سوزان محفظه ي احتراق باقيمانده سوخت را که در طي پاشش ته نشين شده است مي سوزاند. (دومين عاملکاهش الايندگي
همچنين هنگامي که مراحل تخليه و مکش رخ مي دهد، سوپاپ هاي محفظه ي احتراق و گرم کن به طور چشمگير زمان استراحت بيشتري را براي اصلاح و تعديل دارند که باعث کاهش صدا و بهبود راندمان مي شود.


[b][/font][/b]


عوامل موثر در افزايش راندمان حرارتي و کاهش مصرف سوخت و آلايندگي:

گرماي هدر رفته از سر سيلندر موتورهاي متداول در طي خنک کاري در موتورهاي شش زمانه، با احاطه کردن محفظه ي احتراق توسط محفظه ي گرمکن بازيافت مي شود.
بعد از مکش، هوا در محفظه ي گرمکن متراکم مي شود و طي 360 درجه زاويه ميل لنگ در محفظه ي بسته است. (احتراق خارجي).
تبادل گرماي ديواره هاي خيلي نازک محفظه ي احتراق به محفظه ي گرمکن، دما و فشار گازهاي منبسط شده و تخليه شده از محفظه ي احتراق را کاهش مي دهد.
احتراق و انبساط بهتر گازهايي که طي 540 درجه گردش ميل لنگ، 360 درجه را در محفظه ي احتراق بسته هستند و 180 درجه براي منبسط شدن و مرحله کار.
ديواره هاي سوزان محفظه ي احتراق اجازه مي دهد که هر سوختي و باقيمانده ته نشين ان به بهترين نحو و به طور مطلوب بسوزد.
تقسيم کار: دو انبساط (مراحل قدرت) طي شش زمان يا يک سوم کار مفيد که نسبت به موتورهاي چهار زمانه بيشتر است.
بهتر پر شدن سيلندر در مکش به علت دماي پايين ديواره ي سيلندر و سر سيلندر.
برخلاف موتورهاي چهار زمانه که تخليه و مکش بعد از هم رخ مي دهند در موتورهاي شش زمانه، مکش در مرحله ي اول رخ مي دهد و تخليه در مرحله ي چهارم رخ مي دهد که تلاقي گازهاي خروجي با گازهاي تازه ي مکش حذف مي شود.
کاهش زياد قدرت سيستم خنک کاري به طوري که امکان دارد نياز به خنک کاري با اب نباشد و پمپ اب و فن ها هم کاهش پيدا کنند.
اينرسي کم به علت سبک بودن قطعات محرک
کاهش پيدا کردن دماي روغن. با احتراق در محفظه ي بسته، دماي بالا کمتر به روغن فشار مي اورد و رقيق شدن کاهش مي يابد، حتي در هواي سرد.

[b]

[/font][/b]
از انجايي که موتورهاي شش زمانه يک سوم موتورهاي چهار زمانه تخليه و مکش دارند، افت فشار روي پيستون در مکش و فشار خروجي اگزوز در تخليه به نسبت يک سوم کاهش پيدا مي کند.
تلفات اصطکاک با تقسيم بهتر فشار روي قطعات متحرک، تعديل شده اند به اين دليل که کار در طي دو مرحله اجرا مي شود و احتراق مستقيم حذف شده است.
مزاياي مهم موتورهاي شش زمانه:
کاهش مصرف سوخت به مقدار حداقل %40 :
قدرت مخصوص موتور شش زمانه از موتور بنزيني چهار زمانه کمتر نيست، افزايش راندمان حرارتي جبراني براي تلفات سبب شده دو مرحله به ان اضافه شود.
دو انبساط (کار) در شش حرکت:
از ان جايي که سيکل هاي کار در دو مرحله رخ مي دهد (360 درجه از 1080 درجه) يا %8 بيشتر نسبت به موتور چهار زمانه (180 درجه از 720 درجه) گشتاور بيشتر دارد. اين امر منجر مي شود که در سرعت پايين، عمليات بدون تاثير چشمگير روي مصرف سوخت به ارامي کار کند، در واقع احتراق تحت تاثير سرعت خودرو نمي باشد. اين مزايا در بهبود عملکرد خودرو در ترافيک خيلي مهم هستند.
چند گانه سوز بودن:
چند گانه سوز بودن برابر برتري است. موتور شش زمانه ميتواند سوخت هاي مختلف مصرف کند، از هر نوعي(فسيل يا گياهي) از ديزل تا ال پي جي يا روغن حيواني. اختلاف در اشتعال پذيري يا نسبت ضد کوبش هم اکنون هيچ مسئله اي در احتراق ندارد.
ساختمان استاندارد يک موتور بنزيني و نسبت تراکم کم محفظه ي احتراق موتور هاي شش زمانه مانع از اين نمي شود که ان سوخت ديزل استفاده کند. همچنين سوخت الکل متيليک بفرمولCH3 OH براي ان بهتر است.
کاهش چشمگير در الايندگي:
از يک طرف به تناسب مصرف مخصوص سوخت، الودگي صوتي، حرارتي و شيميايي کاهش مي يابند و از طرف ديگر موتورها خصوصياتي دارند که به کاهش چشمگير الاينده هاي هيدرو کربن، مونوکسيد کربن و نيترات ها(HC, CO and NOX )کمک مي کند. از اين گذشته قابليت کار کردن اين موتورها با سوختهاي گياهي و گازهايي با الايندگي کم، به انها کيفيتي مي دهد که با سخت ترين استانداردها مطابقت مي کند.
سوخت مايع:
کاهش زياد مصرف مخصوص بايد استفاده از سيستم ال پي جي را جالب کند به دليل قيمت پايين ان و کمتر بودن الايندگي نسبت به بنزين. به علاوه با يک سيستم عامل يکسان ، حجم مخزن ها برابر مخزن هاي کنوني هست که مسافت بيشتري را مي تواند با همان مخزن طي کند بنابراين مي توان ان را کوچکتر در نظر گرفت.
قيمت قابل قياس با موتور چهار زمانه:
موتور شش زمانه هيچ تغيير اساسي نياز ندارد . همه ي تجربه هاي تخصصي-صنعتي و روش هاي توليد بدون تغيير باقي مي ماند.
قيمت ساخت سر سيلندر (محفظه ي احتراق و محفظه ي گرما) با ساده سازي چندين عنصر تعديل مي شود، مخصوصا با سبک سازي قطعات متحرک، کاهش سيستم خنک کاري، ساده سازي پاشش مستقيم بدون شمع و غيره ... کاهش اندازه مخزن و جاي ان در خودرو که قابل ملاحظه هستند.
نتيجه گيري
در اين زمان هيچ راه حلي براي جايگزيني موتورهاي احتراق داخلي وجود ندارد. تنها پيشرفت هاي تکنولوژي حاضر، با زمان معقول و محدوديت هاي مالي مي تواند به ان کمک کند. موتور شش زمانه در اين نگاه مي گنجد. پذيرش صنعت خودروسازي مي تواند يک تاثير عظيم روي محيط زيست و اقتصاد جهاني بگذارد. موتوري که 40% صرفه جويي در مصرف سوخت و 60 تا 90 درصد(بستگي به نوع سوخت دارد) کاهش الايندگي دارد.
مصرف سوخت براي خودروهاي سايز متوسط بايد بين 4 تا 5 ليتر در 100 کيلومتر باشد و 3 تا 4 ليتر براي خودروهاي کوچک مي باشد.
خودروهاي با موتور شش زمانه مي توانند تا 3 تا 5 سال ديگر در بازار جهاني عرضه شوند.
قايق موتوري ها ( موتورهاي درون و بيرون کشتي) ممکن است که پيشنهاد يک بازار فروش بزرگ براي اين موتورها ارائه دهند. مشخصات انها کاملا با فوايد موتورها وفق مي باشد.( اقتصادي، ايمني ، ساده سازي و کاهش الودگي صوتي و شيميايي). از اين گذشته، استفاده از سوخت هاي مختلف به غير از گازوئيل مي تواند خطرهاي انفجار را به طور زياد کاهش دهد.
استفاده از سوخت هاي گياهي (غير فسيلي) گازهاي طبيعي و ديگر سوختها در موتور پرقدرت و ساده، کار کردن با کمترين تنظيم و بدون الايندگي، در اين موتور مي تواند مزاياي زيادي داشته باشد که استفاده از ان را در دستگاههاي ژنراتور، پمپ ها، موتور هاي ساکن، کشاورزي و صنعت ممکن سازد.