بشر سال‌ها است که توانسته به تکنولوژی ساخت موتورهای درون سوز دست یابد، موتورهایی که منشا تحولات شگرفی در تاریخ انسان شده است و یکی از محورهای اصلی انقلاب صنعتی همین موتورهای بخار بود. ابزاری که تاریخ بشری را به دوران صنعتی و ماقبل صنعتی تقسیم کرد و پایه گذار دورانی نوین در جهان انسانی شد. با اینکه سال‌ها از اختراع موتورهای درون سوز می‌گذرد اما همچنان یکی از پرمصرف‌ترین تجهیزات صنعتی دنیای امروز نیز همین موتورها هستند، موتورهایی که انواع مختلفی مثل موتورهای دیزلی، وانکل، اتو، چرخه اتکینسون، دوار بدون پیستون، احتراق پیوسته، احتراق ناپیوسته دارد. اما یکی از مشهورترین نمونه‌های موتورهای درون سوز، موتورهای چهارزمانه و دوزمانه هستند که همچنان بسیاری از ابزارهای صنعتی و خودروها مجهز به آن‌ها هستند. کارکرد این دو مدل شبیه به یکدیگر است با این حال تفاوت‌هایی نیز بین آن‌ها وجود دارد که ما قصد داریم به مقایسه موتورهای دوزمانه و چهارزمانه پرداخته و با ذکر تفاوت‌ها، نکات مثبت و منفی هر یک را شرح دهیم.
آنچه در این مطلب می‌خوانید:
موتور چهازمانه چگونه کار می‌کند؟
یکی از سوالات متدوال کاربران این است که موتور چهارزمانه چگونه کار می‌کند؟ موتور چهار زمانه یکی از موتورهای درون سوز است، نمونه‌های نخستین این موتور مربوط به موتور چهارزمانه اتو می‌شد. امروزه بیشتر تجهیزات حمل و نقل از قبیل خودروها و موتور سیکلت‌ها مجهز به همین نوع موتور هستند که در دو نوع بنزینی و دیزلی تولید می‌شوند. از این جهت به این موتور چهارزمانه می‌گویند؛ چراکه فرآیند کاری آن در طی چهار مرحله صورت می‌گیرد که عبارتند از:
- مکش
- تراکم
- احتراق
- تخلیه
مرحله اول- مکش
در موتورهای چهارزمانه به هنگامی که پیستون به پایین حرکت می‌کند، سوپاپ سوخت و هوا باز شده و این دو در ترکیب با یکدیگر وارد سیلندر می‌شوند. در موتورهای کاربراتوری هوا از کاربراتور عبور کرده و با خود مقداری سوخت نیز به سیلندر وارد می‌کند اما در سیستم جدید انژکتوری، سوخت از طریق نازل‌ها پاشش می‌شود. در این مرحله پیستون به پایین‌ترین نقطه خود که به آن نقطه مرگ می‌گویند می‌رسد.
مرحله دوم- تراکم
در این مرحله سوپاپ‌ها بسته شده و پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند و ترکیب سوخت و هوا را که درون سیلندر جمع شده را متراکم کرده و آماده احتراق می‌کند.
مرحله سوم- احتراق یا انفجار
در این مرحله پیستون به بالاترین نقطه خود که به نقطه مرگ بالا معروف است رسیده و سوخت و هوای متراکم شده از طریق جرقه‌ای که به وسیله شمع تولید می‌شود دچار احتراق شده و منفجر می‌شود و پیستون را به سمت پایین پرتاب می‌کند.
مرحله چهارم- تخلیه
بعد از اینکه پیستون به پایین پرتاب می‌شود، دوباره به سمت بالا حرکت کرده و در این حالت سوپاپ دود باز می‌شود و با بالا آمدن پیستون، دود حاصل از احتراق از طریق سوپاپ دود خارج می‌شود.
با هر بار پایین و بالا رفتن پیستون، میل‌لنگ نیم دور می‌زند، یعنی در یک فرآیند کامل که پیستون دوبار به سمت پایین و دوبار به سمت بالا حرکت می‌کند میل‌لنگ دو دور خواهد زد. این فرآیند در موتورهای چهارزمانه اتفاق می‌افتد.
موتور دو زمانه چیست؟
موتور دو زمانه یعنی چی؟ موتورهای دوزمانه از جمله موتورهای مشهوری است که همچنان نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد با این حال در گذشته از این نوع موتور استفاده‌های بیشتری می‌شد که به خاطر برخی مسائل کم کم از چرخه برخی محصولات حذف شد. پیش از این روی بسیاری از موتور سیکلت‌ها، از این نوع موتور استفاده می‌شد اما تقریبا دیگر کمتر سیکلتی را می‌توان دید که همچنان مجهز به این موتور باشد. با این وجود موتورهای دوزمانه همچنان روی بسیاری از تجهیزات صنعتی بسته می‌شود. سیکل یا فرآیند کاری این موتور تقریبا شبیه موتورهای چهارزمانه است با این تفاوت که چهار مرحله مکش، تراکم، احتراق و تخلیه با هم ترکیب شده و در دو مرحله انجام می‌گیرد. در این موتور در یک طرف پیستون یک ورودی سوخت و هوا و در طرف دیگر یک خروجی دود قرار گرفته است، خروجی دود مقابل خروجی سوخت بوده اما یک مقدار بالاتر از آن قرار گرفته است تا دود سریعتر خارج شود. در موتور دو زمانه با پایین رفتن پیستون مسیر ورودی مخلوط سوخت و هوا باز شده و وارد سیلندر می‌شوند و همزمان با اینکه پیستون دوباره می‌خواهد به بالا حرکت کند، دود از خروجی خارج می‌شود. با هر بار حرکت پیستون، میل لنگ نیم دور می‌زند که در مجموع در یک فرآیند کامل حرکت پیستون که یک بار به پایین و یک بار به سمت بالا است، میل‌لنگ یک دور کامل خواهد زد.
مقاله مرتبط: با بهترین روغن‌ها برای موتورهای دیزلی و بنزینی آشنا شوید
تفاوت اصلی موتور دوزمانه و چهارزمانه
اگر مطالب بالا را مطالعه کرده باشید خواهید فهمید که تفاوت اصلی یک موتور دوزمانه با یک موتور چهارزمانه در مواردی است که در جدول زیر مشاهده می‌کنید:
|
مسئولیت باز و بسته کردن ورودی و خروجی سوخت و دود در موتور دوزمانه به عهده پیستون است. | مسئولیت باز و بسته کردن ورودی و خروجی سوخت و دود در موتور چهار زمانه به عهده سوپاپ‌ها است. |
|
در موتور دوزمانه در یک فرآیند کامل حرکت پیستون (که دوبار است) میل لنگ یک دور کامل خواهد زد. |
در موتور چهارزمانه در یک فرایند کامل حرکت پیستون (که چهار بار است) میل لنگ دو دور کامل خواهد زد. |
مزایا و معایب موتورهای چهارزمانه و دوزمانه
هر یک از موتورهایی که تا الان درباره آن‌ها صحبت کردیم ویژگی‌هایی دارند که برخی از آن‌ها جزو مزایای آن موتور و برخی از جمله معایب آن به شمار می‌آید. اما این مزایا و معایب کدام‌اند؟
تعادل بهتر موتورهای دوزمانه نسبت به چهارزمانه
در موتورهای چهارزمانه برای اینکه تعادل یا بالانس برقرار باشد یک صفحه فلایول در قسمت انتهایی و یک متعادل‌کننده (بالانسر) در قسمت سر میل‌لنگ بسته می‌شود تا تعادل آن حفظ شود. این یک ایراد برای موتورهای چهارزمانه است و علت آن هم این است که در این سیستم جرقه زنی یکبار اتفاق می‌افتد و نیرو در چهار مرحله تولید می‌شود. اما این عیب در موتورهای دوزمانه وجود ندارد؛ چراکه وقتی میل‌لنگ یکبار می‌گردد انرژی آزاده شده و یک دوم یک موتور چهارزمانه فرآیند آن زمان می‌برد. بنابراین موتور دو زمانه به صفحه فلایول سبکی نیاز داشته و تعادل بیشتری نیز دارد.
قطعات و تجهیزات بیشتر و قیمت بالاتر موتورهای چهارزمانه نسبت به دوزمانه
از آنجایی که موتورهای چهارزمانه فرآیند کاری بیشتری دارند، تعداد قطعات و تجهیزات آن‌ها نیز بیشتر است، این موضوع علاوه بر اینکه پیچیدگی و استهلاک بیشتری برای این موتورها به همراه دارد، باعث شده تا قیمت بالاتری نیز داشته باشند و کار کردن با آن‌ها نیز نیازمند حساسیت بیشتری خواهد بود.
اصطکاک بیشتر موتورهای چهارزمانه نسبت به دوزمانه
همانگونه که گفتیم فرآیند کاری موتورهای چهارزمانه در چهار مرحله اتفاق می‌افتد و این به معنی چهاربار حرکت پیستون داخل سیلندر است بنابراین طبیعی است که اصطکاک موتورهای چهارزمانه نسبت به موتورهای دوزمانه که فرآیند آن‌ها در دوبار حرکت پیستون اتفاق می‌افتد بیشتر باشد.
سیستم خروجی پیشرفته‌تر موتورهای چهارزمانه نسبت به دوزمانه
تفکیک مراحل در موتورهای چهارزمانه باعث شده تا ورودی و خروجی این موتورها پیشرفته‌تر از موتورهای دوزمانه باشند، در موتورهای چهارزمانه سوخت و هوا کامل‌تر وارد سیلندر شده و دود بدون مخلوط شدن با سوخت و هوا از سوپاپ دود، خارج می‌شود.
تحمل فشار کمتر موتورهای چهارزمانه نسبت به دوزمانه
جدا بدون چهارمرحله مذکور در موتورهای چهارزمانه و این قابلیت که یک بار به صورت کامل سوخت و هوا وارد شده و در دور بعد دود از سوپاپ خارج شود، فشار کمتری را به پیشرانه وارد می‌کند در نتیجه گرمای کمتری نیز تولید می‌شود. بنابراین موتورهای چهارزمانه نسبت به دوزمانه کمتر گرم شده و عمر مفید بیشتری دارند.
تفاوت سیستم خنک کننده موتورهای چهارزمانه و دوزمانه
از آنجایی که حجم و اندازه یک موتور چهارزمانه بزرگتر از انواع موتورهای دوزمانه است، نیاز است تا برای خنک شدن آن‌ها از سیستم خنک کننده رادیاتوری که با آب کار می‌کند بهره برد. اما موتورهای دو زمانه به دلیل حجم کم، با گردش پروانه‌های مخصوص این کار خنک می‌شود که به این سیستم، سیستم هواخنک گفت می‌شود.
مصرف سوخت کمتر موتورهای چهارزمانه نسبت به دوزمانه
موتورهای چهارزمانه سوخت را به صورت کامل مصرف می‌کنند و به همین خاطر توان و قدرت بیشتری تولید می‌کنند به همین خاطر موتورهای چهارزمانه مصرف سوخت کمتری دارند.
شتاب بیشتر موتورهای دوزمانه نسبت به چهارزمانه
همانگونه که ذکر کردیم، فرآیند کامل در یک موتور دوزمانه با دوبار حرکت پیستون محقق می‌شود که باعث یکبار گردش میل‌لنگ خواهد شد، این امر باعث شده است تا این موتورها شتاب بیشتری نسبت به موتورهای چهارزمانه داشته باشند.
سیستم روانکاوری پیچیده‌تر موتورهای چهارزمانه نسبت به دوزمانه
موتورهای دوزمانه روغن مورد نیاز را به همراه سوخت مورد استفاده قرار می‌دهند اما برای موتورهای چهارزمانه این سیستم متفاوت بوده و دارای پیچیدگی بیشتری است.
آلایندگی کمتر موتورهای چهارزمانه نسبت به موتورهای دوزمانه
به دلیل اینکه موتورهای دوزمانه مقداری روغن به همراه سوخت مصرف می‌کنند، آلایندگی بیشتری دارند که یکی از دلایلی که باعث شده کمتر از این موتور استفاده شود همین آلایندگی بیشتر در کنار گرمای بیشتری است که تولید می‌کند.
صدای بیشتر موتورهای دوزمانه نسبت به چهار زمانه
یکی از مزیت‌های موتورهای چهارزمانه در مقایسه با موتورهای دوزمانه این است که سروصدای کمتری دارند.
