מנועי בעירה פנימית – מנוע ניצוץ הצתה

מנועי בעירה פנימיים הם התקנים שיוצרים עבודה באמצעות התוצרים של בעירה. כדי לייצר עבודה, הבעירה מתבצעת באופן שמייצר מוצרי בעירה בלחץ גבוה שמתפשט באמצעות טורבינה או בוכנה.

ישנם שלושה סוגים עיקריים של מנועי בעירה פנימיים בשימוש כיום:

(1) מנוע ניצוץ ההצתה, המשמש בעיקר במכוניות;

(2) מנוע דיזל, המשמש בכלי רכב גדולים ומערכות תעשייתיות שבו השיפורים ביעילות מחזור הופכות אותו לבעל יתרון על פני מנועי ניצוץ הצתה הקומפקטים יותר וקלי משקל;

(3) טורבינת הגז, המשמשת במטוסים בשל יחס הכוח / משקל הגבוה שלה והם גם משמשות לייצור חשמל.

כל אחד מהמנועים הללו הוא מקור עיקרי של מזהמים באטמוספרה. מכוניות הן מקורות עיקריים של פחמן חד חמצני, פחמימנים שלא נשרפו, ותחמוצות חנקן.

כנראה יותר מכל מערכת בעירה אחרת, העיצוב של מנועי רכב כבר מונחה על ידי הדרישות להפחתת פליטות של מזהמים. למרות התקדמות משמעותית שנעשתה בהפחתת פליטות, כלי רכב נשארים מקורות חשובים של מזהמי אוויר. מנועי דיזל הם ידועים לשמצה בעשן השחור שהם פולטים.

טורבינות גז פולטות פיח גם כן. מערכות אלה גם משחררות פחמימנים שלא נשרפו, פחמן חד חמצני, ותחמוצות חנקן בכמויות גדולות.

מנועי ניצוץ הצתה

איור 1: ארבע פעימות של מנועי הצתת ניצוץ: יניקה , דחיסה , עבודה , פליטה

המחזור התפעולי של מנוע ניצוץ הצתה קונבנציונלי מודגם באיור 1 לעיל.

העיקרון הבסיסי של פעולה הוא שבוכנה נעה מעלה ומטה בצילינדר, העברת תנועתה באמצעות מוט חיבור לגל הארכובה (טלטל) אשר מניע את הרכב. מחזור המנוע הנפוץ ביותר כרוך בארבע פעימות:

1. יניקה: הבוכנה יורדת שואבת תערובת של דלק ואוויר דרך פתוח שסתום יניקה.

2. דחיסה: שסתום היניקה סגור והבוכנה עולה ודוחסת תערובת דלק אויר. בחלק העליון של הפעימה, המצת הוא משחרר ניצוץ, להצית את התערובת.

3. עבודה. התערובת הבוערת מתפשטת, דוחפת את הבוכנה כלפי מטה ומספקת כוח.

4. פליטה.שסתום הפליטה נפתח והבוכנה עולה, לפנות גזי שרפה מהצילינדר.