بغیر از موتورهای موجود در خودرهای سواری و خودرهای سنگین، نوع دیگری از موتورها نیز وجود دارد که به نام موتور های دو زمانه شناخته می شوند و اهمیت آنها زمانی مشخص می شود که بحث مصرف سوخت در میان باشد.
موتورهای دو زمان دارای قدرت کمتری هستند و در مقایسه به دیگر موتورها دارای وزن کمتر، عدم پیچیدگی طراحی، کوچکتر و سریعتر هستند. موتور دو زمانه، که به موتور پیستونی نیز معروف است، نوعی موتور حرارتی است که از یک یا چند پیستون دو زمانه بهره‌گیری می کند تا فشار را به حرکت دایره‌ای تبدیل کند.
از جمله اصلی‌ترین این موتورها می توان به موتورهای درون‌سوز که بطور گسترده‌ای در وسایل نقلیه موتوری مورد استفاده قرار می گیرند؛ اشاره کرد. در ادامه ای مطلب از کیان باتری با بررسی نحوه عملکرد این نوع موتورها با ما همراه باشید.
منظور از موتور دو زمانه چیست؟
موتور دو زمانه، که به موتور پیستونی نیز معروف است، نوعی موتور حرارتی است که از یک یا چند پیستون دو زمانه بهره‌گیری میکند تا فشار را به حرکت دایره‌ای تبدیل کند.از جمله اصلی‌ترین این موتورها می‌توان به موتورهای درون‌سوز که به‌طور گسترده‌ای در وسایل نقلیه موتوری مورد استفاده قرار می‌گیرند، موتور بخار که منشا اصلی انقلاب صنعتی بود و موتور استرلینگ اشاره کرد.
اگر شما مقاله طرز کار موتور ماشین و طرز کار موتورهای دیزل را خوانده باشید، شما با دو نوع از موتور که امروزه تقریباً در هر خودرو و کامیونی در جاده پیدا می‌شود آشنا می شوید . هر موتور خودرو دیزلی و بنزینی به عنوان یک موتور چهار زمانه رفت و برگشتی احتراق داخلی طبقه‌بندی می‌شود .
این سومین نمونه از موتورهای رفت و برگشتی است که آن را به عنوان موتور دو زمانه می شناسند، که معمولاً در کاربردهایی که به قدرت پایین نیاز باشد متداول است . بعضی از دستگاه‌هایی که ممکن است موتور دوزمانه داشته باشند :
- تجهیزات باغبانی و چمنزنی( اره زنجیری، دستگاه‌های برش)
- موتور گازی ها
- جت اسکی ها
- هواپیماها با دستگاه کنترلی بی سیم ( هواپیماهای بدون سرنشین)
- موتور قایق‌های کوچک
بیشتر بدانید: همه چیز درباره موتور سیکلت و آشنایی با اجزای آن
مشخصات موتور دوزمانه
برای انیکه موتورهای دو زمانه را بهتر درک کنید، به موتورهای استفاده شده برروی جت اسکی ها و یا اره برقی ها دقت کنید. این موتورها از نوع دو زمانه هستند. از جمله تفاوت های آشکار موتورهای دو زمانه و چهار زمانه می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
- موتورهای دو زمانه فاقد سوپاپ هستند. همین امر باعث شده است که ساختار این نوع موتورها ساده تر شده و دارای وزن کمتری هم باشند.
- در موتورهای دو زمانه به ازای هر چرخش میل لنگ موتور، یک مرحله احتراق صورت می گیرد. در موتورهای چهار زمانه به ازای هر دو چرخش میل لنگ، یک احتراق صورت می گیرد.
- موتورهای دو زمانه، بر خلاف موتورهای چهار زمانه در هر جهتی کار می کنند. به همین دلیل کاربرد آنها در روی اره برقی ها به خوبی کارآمد است. این در حالی است که در موتورهای چهار زمانه به دلیل وجود جریان روغن، باید حتما موتور در جهت درستی قرار بگیرد.
به واسطه چنین دلایلی موتورهای دو زمانه ارزان تر و سریع تر هستند.موتورهای دو زمانه با توجه به نحوه عملکردی که توضیح دادیم، دارای توانی دو برابر موتورهای چهار زمانه هستند. ترکیب وزن پایین و قدرت دو برابری موتورهای دو زمانه باعث شده که نسبت توان به وزن در این‌گونه موتورها نسبت به اغلب موتورهای چهار زمانه بیشترین مقدار باشد.
البته بیاد داشته باشید که موتورهای دو زمانه در خودروها کاربردی ندارند! دلایل آن را در ادامه بیان می کنیم.
طرز کار موتورهای دو زمانه
اولین تفاوت موتورهای دو زمانه با موتورهای چهار زمانه این است که مرحله جرقه که منجر به احتراق در سیلندر می شود در هر بار چرخش رخ می دهد. همچنین طراحی موتورهای دو زمانه کمی ساده تر و غیر هوشمندانه تر از موتورهای چهار زمانه است.
در مرحله جرقه زدن نیز با تراکم هوا و سوخت در سیلندر، پیستون به حرکت در می آید. در هنگام حرکت پیستون مخلوز سوخت و هوا نیز به سمت محفظه میل لنگ یا همان پوسته موتور مکیده می شود. با رسیدن پیستون به پایین ترین نقطه خود فرایند تخلیه آغاز می شود و فشار سیلندر باعث حرکت دود حاصل از احتراق به بیرون می شود.
در مرحله مکش نیز پیستون از پایین ترین نقطه حرکت خود را آغاز می کند و و راه ورودی باز شده، مخلوط هوا و سوخت وارد سیلندر می شود. با فشار وارده مخلوط متراکم شده و مجددا احترق صورت می گیرد. در طراحی مسیر جریان سیال موتورهای دو زمانه، پیستون به گونه شکل‌گیری (طراحی) شده است که مخلوط سوخت و هوا به‌راحتی در قسمت بالای پیستون در محفظه خروجی جریان پیدا نمی کند.
در مرحله ترکام نیز به دلیل وجود مومنتوم در میل لنگ، پیستون به جای اول خود باز می گردد و مرحله تراکم را شکل می دهد. مکش یا همان ایجاد خلا در محفظه میل لنگ به وجود می آید. مکش باعث باز شدن ورودی هوا و سوخت می شود و هوا، روغن و سوخت وارد کاربراتور مکیده می شوند.
زمانیکه پیستون به مرحله جرقه می رسد، بلاخره چرخه مجددا تکرار می شود. در موتورهای چهار زمانه مراحل مکش، تراکم، احتراق و تخلیه به‌طور مجزا صورت می‌پذیرد.
عملکرد پیستون چگونه است؟
پیستون موجود در موتورهای دو زمانه بطور کلی سه عملیات مختلف را انجام می دهد:
- یک طرف پیستون محفه احتراق قرار دارد که مخلوط سوخت و هوا را متراکم می کند و به واسطه احتراق انرژی حرکتی تولید می شود.
- پیستون همچنین در محفظه سیلندر قرار دارد و مخلوط احتراقی را از کاربراتور می مکد و به دلیل فشار موجود در سیلندر مخلوط به سمت داخل محفظه احتراق روانه می شود
- در همین حین قسمتی از پیستون به مانند سوپاپ عمل میکند، راه گاه‌های خروجی و ورودی را باز و بسته میکند.
سیکل موتورهای دو زمانه
- مرحله مکش: زمانی که پیستون به سمت پایین سیلندر حرکت می کند، در اثر خلاء نسبی، دریچه مکش باز می شود و سوخت وارد محفظه احتراق می گردد. با بازگشت پیستون به سمت بالا، دریچه مکش بسته شده و سوخت محفظه احتراق متراکم می شود.
- کورس تراکم: با ورود پیستون به محفظه احتراق سوخت به شدت متراکم می شود. در این لحظه شمع جرقه می زند و سوخت منفجر می شود. شدت انفجار، پیستون را به سمت پایین هل می دهد. در این لحظه که سوپاپ مکش بسته است، دود حاصله از طریق سوپاپ تخلیه، خارج می شود.
مزایای موتور های دو زمانه
شما می توانید یک موتور دو زمانه را در هر وسیله ای مانند موتورسیکلت، اره برقی و جت اسکی ببینید. موتورهای دو زمانه سه مزیت مهم نسبت به موتورهای چهار زمانه دارند. این مزایا عبارتند از:
1- موتورهای دو زمانه سوپاپ ندارند. همین امر ساختمان آنها را ساده تر و وزن شان را کمتر کرده است.
2- در موتورهای دو زمانه به ازای هر دور چرخش میل لنگ، یک حرکت انبساطی داریم، در حالی که در موتورهای چهار زمانه به ازای دو دور چرخش میل لنگ، یک حرکت انبساط داریم که این به موتورهای دو زمانه قدرت فزآینده قابل توجهی می دهد.
3- موتورهای دو زمانه در هر جهتی می توانند کار کنند. از این رو می توان آنها را در دستگاه های متحرک چون اره برقی استفاده کرد.
از دیگر مزایای موتورهای دو زمانه می توان به سبکی، سادگی و هزینه کم آن در تولید انبوه اشاره کرد. موتورهای دو زمانه همچنین این پتانسیل را دارند که حدود دو برابر قدرت را در همان فضا انباشته کنند. با این حال شما معمولاً موتورهای دو زمانه را در خودروها نمی بینید، زیرا در یک نگاه اجمالی به طرز کار آنها، معایبی هم دیده می شود.
معایب موتورهای دو زمانه
موتورهای دو زمانه دو عیب بسیار بزرگ نسبت به موتورهای چهار زمانه دارند. موتورهای دو زمانه همان‌طور که قبلاً هم اشاره شد ساده‌تر و سبک هستند در ضمن توان دو برابری نسبت به موتورهای چهار زمانه با حجم برابر تولید می‌کنند، پس سؤال اصلی اینجاست که چرا در خودروهای سنگین و سواری از موتورهای دو زمانه استفاده نمی‌کنند؟
جواب سؤال فوق در چهار نکته زیر می‌توان خلاصه کرد:
- موتورهای دو زمانه عمری کوتاه‌تر از موتورهای چهار زمانه دارد. نبود وجود سیستم روانکار مستقل بدان معنی است که سایش در موتورهای دو زمانه بیشتر است.
- روغن‌های موتورهای دو زمانه گران‌قیمت هستند و نزدیک به ۴ انس برای هر گالن بنزین نیاز است. در صورتی که از موتورهای دو زمانه برای خودرو استفاده کنید، برای هر ۱۶۰۰ کیلومتر نیازمند یک گالن روغن هستید.
- موتورهای دو زمانه از سوخت به صورت کارآمد استفاده نمی‌کنند. بنابراین مصرف سوخت شما در هر صد کیلومتر بالاتر خواهد بود.
- موتورهای دو زمانه آلایندگی بالایی دارند. این آلایندگی ناشی از دو علت است. اولین مورد، احتراق روغن است. روغن موجود در باک باعث می‌شود، موتورهای دو زمانه بسیار دودزا باشند. همچنین سایش بسیار زیاد موتورهای دو زمانه می‌تواند ابر بزرگی از دود روغنی شکل ساتع کند. دلیل دوم خیلی تأثیرگذار نیست. همچنین جدا نبودن سیکل تخلیه از ورود سوخت، باعث می‌شود مقداری از سوخت همراه با دود خروجی به صورت استفاده نشده و خام خارج گردد.
- هر زمان که تغییری در مخلوط سوخت-هوا داخل محفظه احتراق ایجاد شود، قسمتی از آن از راه گاه تخلیه بیرون درز میکند. این دلیلی است بر اینکه در اطراف اکثر موتورهای دو زمانه موجود در قایق همواره روغنی شکل است. این نشت روغن از سوخت می‌تواند محیط اطراف را کثیف کند.
معایب فوق بدان معناست که موتورهای دو زمانه در مواردی مانند دستگاه‌های چمن‌زن خانگی و موتورهای برق پرتابل کاربرد دارد که خیلی مورد استفاده روزانه نیستند.
