ماشین های درون سوز (ماشین بنزینی)
در ماشین های بنزینی چرخه شش فرآیند دارد که چهار تای آن ها مستلزم حرکت پیستون هستند و ضربه نامیده می شوند:
1. ضربه ی مکش: مخلوطی از بخار بنزین و هوا بر اثر مکش پیستون به داخل استوانه آورده می شود. فشار محیط خارج به اندازه ای از فشار مخلوط بیشتر است که می تواند ایجاد شتاب کند و بر اصطکاک غلبه کند.
2. ضربه ی تراکم: مخلوط بنزین و هوا متراکم می شود تا این که فشار و دمای آن به طور قابل ملاحظه ای بالا رود. این عمل توسط ضربه ی تراکمی پیستون که در آن اصطکاک، شتاب و اتلاف گرمای ناشی از رسانش حضور دراند، انجام می شود.
3. اشتعال: احتراق مخلوط داغ به طور خیلی سریع توسط یک جرقه ی الکتریکی انجام می گیرد. محصولات احتراقی حاصله به فشار و دمای زیادی می رسند ولی حجم بدون تغییر باقی می ماند. پیستون در طی این فرآیند حرکت نمی کند.
4. ضربه ی قدرت: محصولات داغ احتراقی منبسط می شوند و پیستون را به سمت خارج می رانند و لذا افتی در فشار و دما پدید می آید. این همان ضربه ی قدرت پیستون است و با اصطکاک، شتاب و رسانش گرما همراه است.
5. مرحله ی خروج گاز از دریچه: محصولات احتراق در پایان ضربه ی قدرت هنوز در فشار و دمای بالاتری نسبت به بیرون قرار دارند. از طریق یک دریچه ی خروجی قدری از گاز خارج می شود تا فشار تقلیل یابد و به فشار اتمسفر برسد. پیستون در طی این فرآیند حرکت نمی کند.
6. ضربه ی خروج: پیستون تقریبا همه ی محصولات احتراق باقی مانده را با آوردن فشاری که به اندازه ی کافی بیشتر از فشار خارج است به بیرون می راند و باعث شتاب می شود و بر اصطکاک غلبه می کند. این ضربه، ضربه ی خروج نام دارد.
در فرآیندهای بالا چندین پدیده وجود دارند که تحلیل ریاضی مسئله را تقریبا غیر ممکن می سازند، از جمله ی این پدیده ها اصطکاک، شتاب و اتلاف گرما بر اثر رسانش و واکنش شیمیایی بین بخار و بنزین و هوا هستند. با حذف این اثرات مزاحم می توان موضوع مورد بحث را تا حد زیاد و در عین حال مفیدی ساده کرد، در این صورت ما نوعی ماشین بنزینی کامل خواهیم داشت که چرخه ای موسوم به چرخه ی اتو می پیماید.
نحوه ی عمل یک ماشین بنزینی را می توان با فرض کردن مجموعه ای از شرایط کامل به طور تقریبی بیان کرد، این شرایط عبارتند از:
1) ماده ی کارکن همیشه هواست که مانند یک گاز کامل با ظرفیت های گرمایی ثابت عمل می کند
2) تمام فرآیندها ایستاوارند
3) هیچ اصطکاکی وجود ندارد. براساس این فرضیه ها چرخه ی استاندارد اتو که با هوا کار می کند از شش فرآیند ساده ی گاز کامل تشکیل شده است، این های در نمودار PV شکل رسم شده اند.
در یک ماشین بنزینی اگر افزایش دما در اثر تراکم مخلوط بنزین و هوا خیلی زیاد باشد باعث می شود که قبل از جرقه زدن احتراق صورت گیرد این عمل اشتعال زودرس نامیده می شود.
مرکز یادگیری تبیان - تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی