ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΑΛΙΝΔΡΟΜΙΚΩΝ, ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΩΝ Μ.Ε.Κ. & ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ

Abstract

Οι κινητήρες ανάφλεξης με σπινθήρα βασίζονται στον κύκλο Otto και είναι οι πιο δημοφιλείς κινητήρες εσωτερικής καύσης. Καταναλώνουν μια σειρά καυσίμων, όπως βενζίνη, φυσικό αέριο, προπάνιο, βιοαέριο και αέριο χωματερής. Οι περισσότεροι κινητήρες χρησιμοποιούν έναν κύκλο τεσσάρων διαδρομών (τετράχρονοι κινητήρες) ενώ μερικοί χρησιμοποιούν κύκλο δύο διαδρομών (δίχρονοι κινητήρες). Στους κινητήρες αυτούς, το καύσιμο και ο αέρας αναμιγνύονται πριν τροφοδοτηθούν στον κύλινδρο της μηχανής όπου συμπιέζεται το μείγμα και εν συνεχεία αναφλέγονται για να δημιουργήσουν μια ισχύ. Ο λόγος συμπίεσης ενός κινητήρα ανάφλεξης με σπινθήρα περιορίζεται από την τάση για το μείγμα καυσίμου-αέρα να αναφλεγεί αυθόρμητα. Το φυσικό αέριο είναι πιο ανθεκτικό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί υψηλότερος λόγος συμπίεσης, ο οποίος οδηγεί σε υψηλότερη απόδοση. Οι εκπομπές είναι επίσης σημαντικό θέμα στις σύγχρονες μηχανές. Η καύση είναι η βασική χημική διαδικασία απελευθέρωσης ενέργειας από μίγμα καυσίμου και αέρα. Σε μια μηχανή εσωτερικής καύσης (ICE: Internal Combustion Engine), η ανάφλεξη και η καύση του καυσίμου συμβαίνει εντός του ίδιου του κινητήρα, ο οποίος στη συνέχεια μετατρέπει εν μέρει την ενέργεια από την καύση σε εργασία. Ο κινητήρας αποτελείται από έναν σταθερό κύλινδρο και ένα κινούμενο έμβολο. Τα εκτεινόμενα αέρια καύσης ωθούν το έμβολο, το οποίο με τη σειρά του περιστρέφει τον στροφαλοφόρο άξονα και μέσω ενός συστήματος γραναζιών μεταδίδει την περιστροφή στο σύστημα κίνησης, το οποίο κινεί τους τροχούς του οχήματος. Τη σημερινή εποχή κυκλοφορούν κυρίως δύο τύποι κινητήρων εσωτερικής καύσης οι οποίοι είναι οι κινητήρες βενζίνης με ανάφλεξη από σπινθήρα και οι κινητήρες πετρελαίου με ανάφλεξη από συμπίεση. Οι περισσότεροι κινητήρες από αυτούς είναι μηχανές τεσσάρων κύκλων, που σημαίνει το έμβολο χρειάζεται τέσσερις διαδρομές για να ολοκληρωθεί ένας κύκλος. Ο κύκλος περιλαμβάνει τέσσερις ξεχωριστές διαδικασίες οι οποίες είναι εισαγωγή, συμπίεση, καύση και ισχύ και διαρροή καυσαερίων. Οι κινητήρες βενζίνης με ανάφλεξη από σπινθήρα και οι κινητήρες πετρελαίου ανάφλεξης από συμπίεση διαφέρουν ως προς τον τρόπο τροφοδοσίας και ανάφλεξης του καυσίμου. Σε μια μηχανή ανάφλεξης με σπινθήρα, το καύσιμο αναμειγνύεται με αέρα και στη συνέχεια διοχετεύεται στον κύλινδρο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εισαγωγής. Αφού το έμβολο συμπιέσει το μίγμα καυσίμου-αέρα, ο σπινθήρας τον αναφλέγει, προκαλώντας καύση. Η διαστολή των αερίων καύσης ωθεί το έμβολο κατά τη διάρκεια της διαδρομής ισχύος. Σε έναν κινητήρα πετρελαίου, μόνο ο αέρας εισάγεται στον κινητήρα και στη συνέχεια συμπιέζεται. Στη συνέχεια οι εγχυτήρες ψεκάζουν το καύσιμο στον θερμαινόμενο πεπιεσμένο αέρα με κατάλληλο, μετρημένο ρυθμό, προκαλώντας την ανάφλεξή του. Ένας ακόμα τύπος κινητήρα που κυκλοφορεί είναι ο περιστρεφόμενος κινητήρας εσωτερικής καύσης, ο οποίος διακρίνεται από τριγωνικό στροφέα που λειτουργεί ως έμβολο και ονομάζεται κινητήρας Wankel. Σε αυτόν τον κινητήρα ο ρότορας, με τη μορφή ενός ισόπλευρου τριγώνου, περιστρέφεται με τροχιακή κίνηση σε ειδικά διαμορφωμένο περίβλημα, σχηματίζοντας περιστρεφόμενους θαλάμους καύσης σε σχήμα ημισελήνου μεταξύ των πλευρών του και του καμπυλωτού τοιχώματος του περιβλήματος.