تاریخچه موتورهای احتراق داخلی و خارجی

تاریخچه موتورهای احتراق داخلی و خارجی
 ۱۵ فروردین ۱۳۹۷
 دسته بندی:  بلاگ  

فناوری‌های استفاده شده در پیشرانه اتومبیل‌ها در طول تاریخ صنعت خودروسازی دچار تغییرات فراوانی شده است اما یکی از سیستم‌های ماندگار در این صنعت موتورهای احتراق داخلی یا درون‌سوز بوده است. با گذشت زمان و حتی تولید موتور‌های احتراق خارجی، هنوز می‌توان خودرو‌های درون سوزی را دید که به صورت انبوه در حال تولید هستند. پدر تمام موتورهای احتراق داخلی را می‌توان نیکلاس آگوست اتو دانست که در سال ۱۸۷۶ اولین نمونه از موتورهای احتراق داخلی را اختراع کرد. بر اساس گفته این مهندس آلمانی، مکانیزم این موتور درون سوز از روی دستگاه بخار جیمز وات الهام گرفته شده بود. پیشرانه طراحی شده توسط آگوست اتو قادر بود چهار مرحله مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را به صورت مداوم انجام دهد. البته آن زمان موتورهای احتراق داخلی هنوز مناسب خودرو‌ها نبودند، زیرا با افزایش میزان سوخت فرم احتراق‌ها به انفجار تغییر می‌کرد و خیلی سریع موتور دچار سوختگی می‌شد. سال‌ها بعد جوزف دی اقدام به ساخت موتور درون سوز دو مرحله‌ای کرد و این موتور توانست مشکل اشتعال پیشرانه چهار مرحله‌ای اتو را برطرف کند. موتور دو زمانه به شکل رفت و برگشت عمل می‌کرد . در موتور طراحی شده توسط جوزف دی، مراحل انفجار، دم و بازدم به ‌عنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم به‌عنوان مرحله بعدی صورت می‌گرفت. این موضوع باعث می‌شد انفجار صورت گرفته جدا از فرایند تخلیه انجام شود و احتراق گسترش پیدا نکند. موتور‌های درون سوز یا در واقع بهتر است بگوییم خودرو‌های احتراق داخلی در طول سالیانه متمادی دچار تغییرات فراوانی شده‌اند و مخترعان زیادی اقدام به ایجاد تغییر فرم در مکانیزم اینگونه پیشرانه‌ها کرده‌اند.

 

موتور‌های برون‌سوز چه هستند و چگونه می‌توانند جای نمونه‌های درون‌سوز را بگیرند؟

 

موضوع غیر قابل انکار میزان آلایندگی موتور‌های درون سوز است. این موضوع باعث شده است کمپانی‌های بزرگ اتومبیل‌سازی به فکر استفاده از پیشرانه‌های برون سوز ( EC ) باشند. در موتور‌های برون سوز یا احتراق خارجی، سیال داخلی که در واقع در خودرو‌ها همان سوخت بنزین یا گازوئیل است، توسط یک احتراق خارج از سیستم گرم می‌شود. پس از آن سیال وارد یک چرخه ترمودینامیکی می‌شود و پس از اعمال نیروی مورد نظر دوباره از سیستم خارج و سرد می‌شود. نمونه این سامانه را می‌توان در موتور‌های استرلینگ مشاهده کرد. این ماشین تولید گرما در سال ۱۸۱۶ توسط رابرت استیرلینگ اختراع شد تا به امروز پایه طراحی تمام پیشرانه‌های استفاده شده در سامانه حرکتی قایق‌ها و زیردریایی‌ها بوده است. در موتور استرلینگ گاز مصرف شده هیچگاه خارج نمی‌شود و می‌تواند دوباره توسط موتور استفاده شود؛ به همین دلیل اینگونه پیشرانه‌ها بسیار بی‌صدا هستند. در طول تاریخ صنعت خودروسازی نمونه‌هایی از اتومبیل‌های احتراق خارجی ساخته شده است اما هنوز هیچکدام به تولید انبوه نرسیده‌اند. اصلی‌ترین دلیل استقبال نشدن از پیشرانه‌های برون‌سوز، نیروی بسیار کمی است که می‌توانند با حجم بنزین یا گازوئیل استفاده شده تولیدکنند؛ از همین رو با در نظر گرفتن پیشرفت فناوری‌های کنونی، فعلا نمی‌توان انتظار داشت یک پیشرانه برون ‌سوز با اندازه یک نمونه درون ‌سوز، بتواند نیروی مشابهی تولید کند. البته بر اساس تحقیقات صورت گرفته اگر صنعت‌گران بتوانند بجای بنزین از عناصر دیگر مانند بخار استفاده کنند، قطعا می‌توانند نیروی بیشتری تولید کنند اما باید صبر کرد و دید که آیا تولید‌کنندگان بزرگ خودرو‌ها مایل به استفاده از چنین سیستمی در محصولاتشان هستند؟