نقطه مرگ در سیلندر
نقطهٔ مرگ (به انگلیسی: Dead centre) به نزدیک ترین و دورترین موقعیت مکانی پیستون نسبت به میل لنگ نقطه مرگ در موتور گویند. هیچ نیرویی که منبع آن از میل لنگ نباشد، قادر به حرکت دادن پیستونی که دقیقاً روی نقطهٔ مرگ قرار گرفته باشد نیست.
نقطه مرگ بالا:آخرین حدی که پیستون در سیلندر بالا می رود که با علامت (top dead center)(TDC) مشخص شده است.
نقطه مرگ پایین: آخرین حدی که پیستون در سیلندر پایین می رود که با علامت (bottom dead center) (BDC)
موقعیت مکانی پیستون در نقطه مرگ
مکانیزم متحرک لنگ متکی بر انرژی ذخیره شده چرخ لنگر برای غلبه بر نقطهٔ مرگ است. به عنوان مثال در موتورهای خطی ۴ سیلندر، وقتی پیستون‌های ۳ و ۲ به BDC می‌رسند، پیستون‌های ۱ و ۴ هم به TDC می‌رسند (در موتورهای خطی ۴ سیلندر، دو پیستون بیرونی نسبت به دو پیستون میانی (و برعکس) آیینه‌وار حرکت می‌کنند). در این حالت که باید در سیلندرهای ۱ و ۴ احتراق صورت گیرد و پیستون‌هایشان به عقب رانده شود، به علت قرار داشتن آنها در نقطهٔ مرگ، نیروی انفجار سوخت محترقه بی اثر خواهد بود و باعث راندن پیستون‌ها به عقب و در نتیجه چرخش میل لنگ نخواهد شد؛ بنابراین موتور از چرخش بازایستاده و خاموش می‌شود. به همین علت به این موقعیّت‌های پیستون، نقطهٔ مرگ می‌گویند.
اما چرخ لنگر، جلوی این واقعه را می‌گیرد. بطوریکه انرژی ذخیره شده در چرخ لنگر باعث می‌شود که در این حالات خنثی، میل لنگ از چرخش نایستد و پیستون کمی از نقطهٔ مرگ فاصله بگیرد تا نیروی حاصل از احتراق سوخت بتواند پیستون را به عقب براند.
شروع چرخه یک موتور چهار زمانه
|
مرحله اول:مکش |
مرحله دوم: تراکم(نقطه مرگ بالا) |
مرحله سوم: انفجار(نقطه مرگ پایین) |
مرحله چهارم: تخلیه |
|---|
زمان تنفس:
پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایین‌ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می‌کند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد می‌شود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر می‌گردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس می‌گردد.
زمان تراکم:
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت می‌کند و در حالیکه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم می‌گردد و نسبت تراکم به ۱۵ تا ۲۰ برابر می‌رسد. فشار داخل سیلندر تا حدود ۴۰ اتمسفر بالا می‌رود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد.
زمان قدرت:
در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بسته‌اند و پیستون به نقطه مرگ بالا می‌رسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می‌شود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق می‌گردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود ۳/۲ از زمان قدرت ادامه پیدا می‌کند.
فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین می‌راند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میل‌لنگ منتقل می‌شود و موجب گردش میل‌لنگ می‌گردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد و فشار داخل سیلندر تا حدود ۸۰ اتمسفر افزایش می‌یابد.
زمان تخلیه:
با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز می‌شود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه می‌دهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت می‌کند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر می‌راند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت می‌کند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز می‌گردد. سیکل موتور دوزمانه دیزل در این نوع موتورهای دوزمانه سوپاپ تنفس هوای تازه، نظیر آنچه در موتورهای چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جای آن در فاصله معینی از سه سیلندر، مجراهایی در بدنه سیلندر تعبیه شده است. که پیستون در قسمتی از مسیر خود جلوی آنها را می‌بندد، اصول کار این موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش میل‌لنگ اتفاق می‌افتد.
- زمان اول:
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت می‌کند. در این زمان پیستون پس از عبور از جلو مجاری تنفس هوای تازه را تاحد معینی متراکم می‌سازد. در طول این زمان سوپاپ تخلیه که در قسمت فوقانی سیلندر و در داخل سه سیلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.
- زمان دوم:
در انتهای زمان اول مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به صورت پودرشده به درون هوای متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می‌شود و ذرات سوخت محترق می‌گردد. فشار زیاد گازهای محترق شده پیستون را به طرف پایین می‌راند. پیستون در مسیر حرکت روبه پایین خود جلو مجاری تنفس هوای تازه را باز می‌کند. در این موقع هوای تازه به شدت وارد سیلندر می‌گردد. در همین حال سوپاپ تخلیه نیز باز می‌گردد و گازهای حاصل از احتراق بوسیله هوای تازه از سیلندر خارج می‌گردند. پس از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سیکل جدیدی آغاز می‌شود. نقطهٔ مرگ بالا همان t.d.c است. نقطهٔ مرگ پائین همان b.d.c است.
