موتور پیستونی و انواع آن

موتور پیستونی نوعی ماشین گرمایی می باشد. این موتور با کمک یک یا چند پیستون و با حرکت رفت و برگشتی، کار تبدیل فشار را به حرکت دورانی انجام می ‌دهد. در یک موتور پیستونی معمولا حجم مشخصی از فضا یا سیلندر به طور متناوب چهار کار متفاوت را انجام می دهد: تراکم، مکش، احتراق و خروج دود.

موتورهای پیستونی در ماشین های پرنده مثل پهپاد و هواپماها بیشترین کاربرد را دارند.

انواع موتور پیستونی

موتورهای پیستونی دارای انواع متفاوتی هستند که در ادامه به بررسی هر کدام می پردازیم:

موتورهای احتراق درون سوز یا داخلی engine Internal combustion

این موتورها با علامت ice و یا ic نمایش داده می شوند. موتورهایی هستند که در آن ها مخلوطی از سوخت و یک ماده اکسنده مثل هوا یا اکسیژن در یک محفظه بسته به نام محفظه احتراق واکنش داده و آتش می ‌گیرند.

در اثر احتراق، گازهای داغ با فشار و دمای بالا به وجود آمده و بر اثر انبساط آن ها پیستون به حرکت در می آید. از انواع موتورهای درون سوز می توان به موتور جت و موشک اشاره نمود.

موتورهای بخار (Steam engine)

موتور بخار نوعی ماشین گرمایی بوده که بخار در واقع سیال سیکل گرمایی آن می ‌باشد. از بخار برای تولید کار مکانیکی استفاده می گردد.

موتورهای استرلینگ (Stirling engine)

موتور استرلینگ به ماشین استرلینگ نیز معروف است. استرلینگ در واقع نوعی موتور حرارتی است که قابلیت بازدهی آن نسبت به موتورهای دیزلی و بنزینی بیشتر می باشد. البته امروزه تنها در برخی از کاربرد های خاص مثل ژنراتورهای کمکی و زیر دریایی ‌ها از آن استفاده می ‌شود.

طرز کار موتور پیستونی

همانطور که گفتیم اصول کار موتور پیستونی به صورت رفت و برگشتی بوده و سبب می ‌شود تا فشار به حرکت دورانی تبدیل گردد. اما یکی از انواع موتورهای پیستونی که دارای کاربرد فراوانی می باشد موتور پیستونی رفت و برگشتی (Reciprocating) در هواپیماهای تک موتوره می باشد.

این موتورها تقریبا مشابه با موتورهای اتومبیل کار می ‌کنند. این موتورها به دو دسته موتور چهار زمانه و دو زمانه تقسیم می ‌شوند.

اصول کاری این موتورها با هم مشابه بوده اما نحوه عملکرد آن ها اندکی تفاوت دارد.

چهار زمانه

این موتورها در هر مرحله از انفجار (تبدیل نمودن انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) باید چهار مرحله:

• مکش،
• تراکم،
• انفجار
• و تخلیه را پشت سر بگذارند.

دو زمانه

موتورهای دو زمانه در هر دور از چرخش دارای یک انفجار می ‌باشند. در یک مرحله ترکیب انفجار و دم و بازدم صورت گرفته و در مرحله بعد نیز ترکیب تخلیه و تراکم انجام می ‌شود.

هر موتور پیستونی می ‌تواند یک یا تعداد بیشتری پیستون داشته باشد. هر پیستون درون یک سیلندر قرار می ‌گیرد. گاز وارد شده به سیلندر از قبل در موتورهای بخار، داغ و فشرده می گردد.

اما در دیگر موتورهای رفت و برگشتی گاز از ابتدا وارد سیلندر می گردد. سپس در آن بر اثر اشتعال مخلوط هوا و سوخت در موتورهای نسوز و یا به سبب انتقال حرارت در موتور استرلینگ توسط یک منبع حرارتی گرم می گردد. در نهایت گاز گرم منبسط شده و سپس سبب هل دادن پیستون به پایین سیلندر می ‌گردد.

پیستون بخاطر چرخش چرخ گردان و یا به سبب توان ایجاد شده به وسیله سایر پیستون ها دوباره به نقطه بالا بر می ‌گردد. در بیشتر موتورهای رفت و برگشتی، گازهایی که منبسط شده اند با برگشت پیستون از سیلندر خارج می شوند.

تقسیم بندی موتورهای پیستونی از نظر نوع قرارگرفتن

به طور کلی موتورهای پیستونی رفت و برگشتی از نظر نوع و چگونگی قرار گرفتن به سه دسته تقسیم می شوند:

موتورهای خطی inline cylinder engine

موتورهای خطی در واقع از ساده ترین و قدیمی ترین روش ها برای قرار گرفتن سیلندر به شمار می روند. این مدل موتورها بسیار پرکاربرد می باشند. در این موتورها تمامی سیلندرها در امتداد میل لنگ و در یک بلوک و راستا و پشت سرهم قرار می گیرند.

متقابل opposed engine

در این نوع از موتورها به جای یک میل لنگ به صورت منفرد، از دو میل لنگ که با چرخ دنده به هم وصل هستند استفاده می گردد. در واقع دو پیستون درون هر سیلندر روبروی هم قرار می گیرند. وقتی دو پیستون به طرف هم حرکت کرده و رو به روی هم قرار می گیرند بین آن ها سوخت پاشیده شده و نهایتا جرقه زده می شود.

با اشتعال سوخت، پیستون ها به طرف بیرون حرکت کرده و میل لنگ ها می چرخند.

همچنین بخوانید: سوخت پهپاد چیست؟

موتورهای شعاعی redial engine

این موتورها از نوع درون سوز بوده که در آن سیلندرها مثل پره های چرخ در قسمت بیرون از کارتر یا موتور مرکزی قرار می گیرند. از روبه رو شبیه به ستاره بوده و به آن موتور ستاره ای نیز می گویند.

در گذشته و پیش از قرار گرفتن موتورهای جت بر روی هواپیما، استفاده از این موتورها بسیار رایج بوده است.

موتور پیستونی پهپاد

از انواع موتور پهپاد می توان به نوع رفت و برگشتی یا پیستونی آن اشاره کرد. این مدل از پهپاد به دلیل دور کم موتورهای پیستونی و نیز به دلیل وزن کمی که دارند، نسبت به سایر مدل ها دارای مزیت می‌ باشند.

در بین انواع موتورهای پیستونی پهپاد، بیشترین مصرف مربوط به موتورهای دوکی و نیز یک مدل از موتور دو زمانه می ‌باشد. در کشور ایران نیز در سال ‌های اخیر تولید موتورهای جت و پیستونی مربوط به پهپاد در کارخانه‌ای مخصوص آغاز گردیده است.

بیشتر بخوانید: موتور براشلس چیست؟