موتورهای دو زمانه چگونه کار می کنند؟

اگر بخواهیم دو نوع موتور خودروهای سواری و کامیون را حذف کنیم، نوع سومی به نام موتورهای دو زمانه وجود دارد. اگرچه امروزه موتور خودروهای سواری و کامیون ها همگی چهار زمانه هستند اما در نوع سوخت مصرفی با هم تفاوت دارند.

موتورهای دو زمانه به دلیل قدرت کمتری که در مقایسه با این موتورها به خصوص خودروها دارند، ساده‌تر، ارزان‌تر، کوچک‌تر و چابک‌تر هستند.

اصطلاحات اساسی:

یکی از کاربردهای موتورهای دو زمانه در اره برقی و جت اسکوتر می باشد که دارای سه مزیت مهم است که در مقایسه با موتورهای چهار زمانه تفاوت زیادی ایجاد کرده است:

• موتورهای دو زمانه از سوپاپ استفاده نمی کنند که ساختار این گونه موتورها را ساده کرده و وزن آنها را کاهش می دهد.
• در موتورهای دو زمانه، هر بار که میل لنگ می چرخد، یک مرحله احتراق انجام می شود. اما در موتورهای چهار زمانه، با هر چرخش میل لنگ یک مرحله احتراق انجام می شود. این پدیده خود به طور چشمگیری قدرت را افزایش می دهد.
• موتورهای دو زمانه می توانند در هر جهتی کار کنند که برای ابزارهایی مانند اره برقی بسیار کارآمد خواهد بود. موتورهای چهار زمانه استاندارد ممکن است به دلیل جریان روغن در آنها به درستی کار نکنند تا زمانی که در جهت درست قرار نگیرند.

این مزایا موتورهای دو زمانه را سبک تر، ساده تر و ارزان تر می کند. موتورهای دو زمانه به دلیل فاز احتراق در هر سیکل، دو برابر بیشتر از موتورهای چهار زمانه با همان جابجایی نیرو تولید می کنند.

ترکیب وزن سبک و دو برابر قدرت موتورهای دو زمانه باعث می شود نسبت قدرت به وزن این گونه موتورها از اکثر موتورهای چهار زمانه بالاتر باشد.
معمولا موتورهای دو زمانه را در خودروها نمی توانید پیدا کنید. زیرا موتورهای دو زمانه دو ایراد عمده دارند که در زیر به آنها اشاره شده است.

چرخه موتور دو زمانه:

تفاوت اصلی این موتور با موتورهای چهار زمانه در این است که با هر بار چرخاندن آن، فاز احتراق که منجر به احتراق می شود اتفاق می افتد.

همچنین می توانید مقطعی از یک موتور دو زمانه را مشاهده کنید که جریان سیال را نشان می دهد. همانطور که می بینید، موتورهای دو زمانه کمی غیر هوشمند هستند زیرا مراحل چرخه با هم همپوشانی دارند.

فاز جرقه:

خوب، بیایید با مرحله احتراق شروع کنیم. سوخت و هوا در سیلندر متراکم می شوند و مخلوط جلو در هنگام احتراق مشتعل می شود. نتیجه انفجاری است که پیستون را به سمت پایین حرکت می دهد.

به یاد داشته باشید که با پایین آمدن پیستون، مخلوط سوخت و هوا به داخل میل لنگ (یا محفظه موتور) مکیده می شود. به محض اینکه پیستون به پایین ترین نقطه مرگ رسید، راه تخلیه باز می شود. فشار در سیلندر باعث می شود که بیشتر گازهای احتراق از سیلندر خارج شوند.

فاز مکش (ورود سوخت و هوا):

هنگامی که پیستون از پایین ترین نقطه سیلندر به سمت بالا حرکت می کند، ورودی باز می شود. حرکت پیستون مخلوط را در میل لنگ فشرده می کند به طوری که ذرات در داخل سیلندر به یکدیگر نزدیک می شوند.

همانطور که در تصویر مشاهده می کنید، در این مرحله گازهای خروجی (گازهای احتراق) با ورود مخلوط تازه ای از سوخت و هوا از سیلندر خارج می شوند.

به یاد داشته باشید که در طراحی مسیر جریان سیال در موتورهای دو زمانه، پیستون به گونه ای شکل می گیرد که مخلوط سوخت و هوا به راحتی در بالای پیستون در محفظه خروجی جریان نداشته باشد.

مرحله تراکم:

اکنون با توجه به لحظه ای که در لوله وجود دارد، پیستون به موقعیت اولیه خود (جایی که برای مرحله احتراق آماده شده است) باز می گردد تا درجه ای از تراکم ایجاد شود.

هنگامی که مخلوط هوا و سوخت در پیستون متراکم می شود، مکش (ایجاد خلاء) در میل لنگ رخ می دهد. این مکش دریچه نی را باز می کند و باعث مکش هوا-سوخت-روغن از کاربراتور می شود. شیر نی دریچه ای متشکل از یک ورق فولادی نازک که باعث جریان مستقیم مایع می شود.

هنگامی که پیستون به فاز مرده می رسد، مرحله احتراق انجام می شود و چرخه چندین بار تکرار می شود. در موتورهای چهار زمانه مراحل مکش، تراکم، احتراق و تخلیه به طور جداگانه انجام می شود.

موتورهای دو زمانه چگونه کار می کنند؟

می بینید که پیستون سه عملیات مختلف را روی موتورهای دو زمانه انجام می دهد:

• در یک طرف پیستون یک محفظه احتراق قرار دارد که مخلوط سوخت و هوا را فشرده می کند و در اثر انفجار مخلوط موجود انرژی آزاد می کند.
• از طرف دیگر، پیستون در میل لنگ قرار دارد، جایی که پیستون مخلوط را از کاربراتور مکیده و از داخل مخلوط از شیر نی عبور می کند و در اثر فشار در سیلندر، مخلوط به داخل محفظه احتراق می ریزد (در واقع به دلیل به اختلاف فشار).
• در عین حال، بخشی از پیستون به عنوان یک سوپاپ عمل می کند و کانال های خروجی و ورودی را باز و بسته می کند.

همانطور که می بینید، پیستون در موتورهای دو زمانه کارهای زیادی انجام می دهد که این موتورها را ساده و آسان می کند.
اگر تا به حال از موتور دو زمانه در وسیله نقلیه خود استفاده کرده اید، می دانید که باید روغن را همراه با بنزین در موتور دو زمانه بریزید. با موتورهای چهار زمانه، محفظه میل لنگ به طور کامل از محفظه احتراق جدا می شود. بنابراین می توانید محفظه میل لنگ را با روغن روانکاری ضخیم یاتاقان میل لنگ پر کنید.

بلبرینگ ها پیستون را به میله متصل می کنند و روغن موجود در دیواره سیلندر را روغن کاری می کنند. در موتورهای دو زمانه، محفظه میل لنگ تحت فشار قرار می گیرد تا مخلوطی از هوا و سوخت وارد سیلندر شود تا روغن غلظت بالایی نداشته باشد. در عوض، روغن را به داخل مخزن پمپ کنید تا میل لنگ و میله دیواره سیلندر روغن کاری شود. اگر فراموش کردید روغن اضافه کنید، مطمئنا موتور دو زمانه شما دوام زیادی نخواهد داشت.

معایب موتورهای دو زمانه

موتورهای دو زمانه در مقایسه با موتورهای چهار زمانه دو ایراد عمده دارند. موتورهای دو زمانه همانطور که قبلا ذکر شد ساده تر و سبکتر هستند و دو برابر موتورهای چهار زمانه با همان جابجایی قدرت دارند، بنابراین سوال اصلی این است که چرا در خودروهای سنگین و سواری از موتورهای دو زمانه استفاده نمی کنند؟

پاسخ به این سوال را می توان در چهار نکته زیر خلاصه کرد:

• موتورهای دو زمانه عمر کوتاه تری نسبت به موتورهای چهار زمانه دارند. فقدان یک سیستم روانکاری مستقل به این معنی است که سایش در موتورهای دو زمانه بیشتر است.
• روغن های موتورهای دو زمانه گران هستند و به حدود 4 اونس در هر گالن بنزین نیاز دارند. اگر از موتورهای دو زمانه برای ماشین خود استفاده می کنید، در هر 1600 کیلومتر یک گالن روغن نیاز دارید.
• موتورهای دو زمانه سوخت را به طور موثر مصرف نمی کنند. در نتیجه مصرف سوخت شما صد کیلومتر افزایش می یابد.
• موتورهای دو زمانه بسیار آلاینده هستند. این آلودگی به دو علت ایجاد می شود. اولین مورد احتراق نفت است. روغن موجود در باک موتورهای دو زمانه را بسیار دود می کند. سایش بیش از حد موتورهای دو زمانه نیز می تواند ابر بزرگی از دود روغنی را منتشر کند.
• دلیل دوم خیلی موثر نیست. همچنین جدا نشدن سیکل تخلیه از ورودی سوخت باعث می شود بخشی از سوخت به همراه دود اگزوز بدون استفاده و خام بماند.
• هر گاه تغییری در مخلوط سوخت و هوا در داخل محفظه احتراق ایجاد شود، بخشی از آن از مجرای اگزوز نشت می کند. به همین دلیل است که اکثر موتورهای دو زمانه در یک قایق همیشه روغن کاری می شوند. این نشت نفت کوره می تواند محیط زیست را آلوده کند.

معایب فوق به این معنی است که موتورهای دو زمانه در مواردی مانند چمن زنی و موتورهای الکتریکی قابل حمل که در مصارف روزمره مورد استفاده قرار نمی گیرند استفاده می شود.