موتور
طرز كار موتور خودرو (بخش نخست)
ممکن است بخواهید که از روی کنجکاوی بدانید که در اين سيستم پيچيده و بسته چه می گذرد. و اصطلاحاتي مانند: شش سیلندر، چهارسیلندر، ميل بادامك، پيستون ، سنسور انژكتور، دریچه های پاشش سوخت و ... به چه معني و مفهومي مي باشند. در بیشتر موتورهای مدرن میل سوپاپدر قسمت بالا( رو) هستند، به این معنی که میل سوپاپ در بالای سوپاپ قرار گرفته است.
طرز كار موتور خودرو
اگر تا به حال به موتور خودرو خود نگاه كرده باشيد شايد از چیز هایی که در داخل آن وجود دارد متعجب شده باشيد؟
شايد در نظر اول موتور ماشین می تواند شبیه به یک سیستم بزرگ گیج کننده و متشكل از فلزات،لوله ها و سیم ها باشد.
ممکن است بخواهید که از روی کنجکاوی بدانید که در اين سيستم پيچيده و بسته چه می گذرد. و اصطلاحاتي مانند: شش سیلندر، چهارسیلندر، ميل بادامك، پيستون ، سنسور انژكتور، دریچه های پاشش سوخت و ... به چه معني و مفهومي مي باشند.
در این مقاله درباره اساس یک موتور بحث خواهد شد و سپس به جزئیات چگونگی اتصال قطعات به یکدیگر خواهیم پرداخت.
هدف از یک موتور بنزینی تبدیل بنزین به حرکت است. بنابراین خودروی شما می تواند حرکت کند و ساده ترین راه برای ایجاد حرکت، مشتعل ساختن بنزین در داخل موتور است. بنابراین موتور ماشین یک موتور احتراق داخلی است. یعنی احتراق به صورت داخلی اتفاق می افتد.
دو نکته قابل توجه:
انواع مختلف موتورهای احتراق داخلی موجود است. موتورهای دیزلی یک نوع از آنها و موتورهای توربینی- گازی نوع دیگری از موورهاي احتراق داخلي را تشكيل مي دهند.
- موتورهای دیگری از قبیل موتور های احتراق خارجی نیز وجود دارد. موتور بخار در قطارهای قدیمی و قایق های قدیمی بهترین مثال از یک موتور احتراق خارجی است. سوختهایی از قبیل زغال سنگ،چوب،روغن و... در یک موتور بخار در بیرون از آن میسوزند و بخار تولید می کنند و بخار در داخل موتور ایجاد حرکت می کند. موتورهای احتراق داخلی نسبت به موتورهای احتراق خارجی پر بازده هستند.(سوخت کمتری در هر مایل مصرف می کنند) به علاوه یک موتور احتراق داخلی نسبت به موتور احتراق خارجی معادل خود کوچکتر است. در ادامه به فرایند احتراق داخلی با جزئیات بیشتري خواهيم پرداخت.
احتراق داخلي:
اگر مقدار اندکی از سوخت با انرژی با لا (مانند بنزین) را در یک فضای کوچک و بسته مشتعل کنیم، انرژی باور نکردنی از انبساط گازها آزاد می شود. شما می توانید با استفاده از این انرژی یک سیب زمینی را تا500 فوتی پرتاب کنید. در این مورد این انرژی تبدیل به حرکت سیب زمینی می شود، البته این انرژی را می توان برای اهداف مهم تری نیز استفده کرد. به عنوان مثال، اگر بتوان یک چرخه ایجاد کرد که انفجارات شبیه این را صد بار در دقیقه انجام دهد و اینکه اگر بتوانید انرژی تولیدی از یک راه مفید مهار کنید چیزی بدست می آید که ساختار(هسته) موتور ماشین است .
قسمت های اصلی موتور:
سیلندر قلب موتور است که پیستون در داخل آن بالا و پائین می رود. موتوهايي با یک سیلندر وجود دارند كه از این نوع موتورها در ماشین های چمنزنی استفاده می شود. اما بیشتر خودروها بیشتر از یک سیلندر دارند (4،6،8 سیلندر) . در یک موتور چند سیلندر، سیلندر ها معمولا ً در یکی از سه حالت زیر چیده می شوند:
خطی، Vشکل (خورجینی) یا تخت که در شکل زیر نشان داده شده است :
موتورخطی: سیلندرها در یک خط و در یک ردیف مرتب شده اند .
موتور خورجینی: سیلندرها در این حالت در دو ردیف که نسبت به یک دیگر زاویه مشخصی دارند قرار گرفته اند.
موتور تخت: سیلندرها در این حالت در دو ردیف مخالف همدیگر قرار دارند.
حالت مختلف قرار گرفتن سیلندرها، مزایا و معایب مختلفی دارد که عبارتند از: نرمی، هزینه ساخت و مشخصات ظاهری لذا این مزایا و معایب هر نوع موتوري را برای وسیله نقلیه خاصی متناسب می کند.
اجازه دهید به بعضی از قسمت های موتور با جزئیات بیشتر نگاه کنیم.
شمع
شمع تامین کننده جرقه ای است که باعث مشتعل شدن مخلوط سوخت و هوا می شود تا احتراق بتواند اتفاق بیافتد. عمل جرقه زني برای عملكرد صحيح بقیه قسمت ها باید در زمان درست و مناسب صورت گیرد.
سوپاپ ها
سوپاپ های ورودی و خروجی در زمان مناسبی باز می شوند تا مخلوط سوخت و هوا وارد، و گازهای خروجی تخلیه شوند.توجه کنید که هر دو سوپاپ در طی کورس تراکم و احتراق بسته می شوند و محفظه احتراق آب بندی شده ای ایجاد می کنند.
پیستون
پیستون یک قطعه فلزی استوانه ای شکل است که در داخل سیلندر بالا و پائین می رود.
رینگ های پیستون
رینگ های پیستون فاصله بین دیواره بیرونی پیستون و دیواره داخلی سیلندر را آب بندی می کنند.
رینگ ها برای دو هدف زیر مورد استفاده قرار می گیرند:
• ممانعت از نشت مخلوط سوخت و هوا و گاز ها ی خروجی از محفظه احتراق به داخل کارتر طی کورس ترکم و احتراق.
• ممانعت از نشت روغن به محفظه احتراق، که از سوختن و کاهش مقدار آن جلو گیری می کند.
دلیل این که بیشتر خودرو ها روغن سوزی دارند و باید در هر 1500كيلومتر روغن اضافه کنیم، این است که موتور آنها کهنه بوده و رینگ ها نمی توانند به مدت طولانی محفظه احتراق را به درستی آب بندی کنند.
شاتون
شاتون، پیستون را به میل لنگ وصل می کند. که می تواند هر دو انتهایش بچرخد و با حرکت پیستون تغییر زاویه دهد و میل لنگ را بچرخاند.
میل لنگ
میل لنگ حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت دورانی تبدیل می کند.
محفظه روغن(کارتر)
کارتر میل لنگ را احاطه کرده که محتوی مقداری روغن است که در محفظه روغن جمع شده است.
مشکلات موتور
تصور کنید که شما در صبح یکی از روزها می خواهید خودرو را روشن کنید اما خودرو روشن نمي شود، اکنون چه مشکلی می تواند وجود داشته باشد؟ حالا که شما طرز کار یک خودرو را می شناسید چیز های اساسی را که می تواند مانع حرکت خودرو شود را می دانید. سه مورد اساسی که ممکن است اتفاق بیفتد:
1- اختلاط بد سوخت
2- کاهش تراکم
3- ضعیف بودن جرقه
علاوه بر این، هزاران چیز کوچک نیز می تواند مشکلاتی را ایجاد کند که این سه مورد مهمترین آنها هستند.
مبنی بر این که بحث ما در مورد موتور های ساده است، در اینجا ما نگاهی گذرا و سریع به چگونگی تاثیر این مشکلات بر روی موتور خواهیم داشت.
اختلاط بد سوخت
اختلاط بد سوخت می تواند ناشی از چند مورد زیر باشد:
• کمبود بنزین
• کمبود هوا
• ممکن است سیستم سوخت رسانی مقدار خیلی بیشتر یا کمتر از حد معمول سوخت را مخلوط کند، به این معنی که انفجار به درستی رخ ندهد.
• اگر سوخت نا خالصی(مثل آب در باک بنزین)داشته باشد، باعث مشتعل نشدن سوخت می شود.
کمبود تراکم، اگر شارژی از مخلوط بنزین و هوا به درستی متراکم نشود، فرایند تراکم آن طور که باید، انجام نمی شود.
کمبود تراکم به دلایل زیر می تواند اتفاق بیافتد:
• رینگ های پیستون خراب شده باشند(نشت مخلوط سوخت و هوا در مرحله تراکم).
• سوپاپ های ورودی و خروجی آب بندی نباشند، که دوباره باعث نشت مخلوط سوخت و هوا می شود.
• وجود سوراخ در سیلندر
بیشتر سوراخ هایی که در سیلندر ایجاد می شود در قسمت بالای سیلندر (جایی که سوپاپ ها و شمع قرار دارند که به سر سیلندر معروف است) قرار دارد که به خود سیلندر متصل است. عموما ً سیلندر و سر سیلندر با یک واشر که بین این دو فشرده شده، به همدیگر پیچ شده اند تا یک آب بندی مطمئن تری ایجاد کند. اگر واشر خراب شده باشد سوراخ های کوچک موجود بین سیلندر و سر سیلندر بزرگتر می شوند و این سوراخ ها از دلایل نشت هستند.
ضعیف بودن جرقه
جرقه ممکن است به چند دلیل زیر ضعیف با شد و یا وجود نداشته باشد:
• اگر شمع یا وایرها پوسیده باشند، جرقه ضعیف خواهد بود.
• اگر وایر قطع یا از بین رفته باشد یا اگر سیستم به درستی کار نکند و جرقه را به وایرها نفرستد، باز جرقه ای نخواهیم داشت.
• اگر جرقه زودتر یا دیر تر از زمان استاندارد در سیکل اتفاق بیافتد (تایمینگ نبودن سیستم جرقه زنی) و سوخت در زمان صحیح مشتعل نشود، این می تواند دلیل بیشتر مشکلات باشد.
مواردی که می توانند ایجاد مشکل کنند. برای مثال:
• اگر باتری از کار افتاده باشد موتور روشن نمی شود.
• اگر یاتاقان های که موجب می شوند که میل لنگ آزادانه بچرخد از کار بیافتد، میل لنگ نمی تواند بچرخد و موتور روشن نمی شود.
• اگر سوپاپها در زمان درستی، یا اصلا ً باز و بسته نشوند و هوا وگاز های خروجی نتوانند وارد و خارج شوند، موتور روشن نمی شود.
• اگر جسمي شبیه توپ به لوله اگزوز چسبیده باشد و گازهای خروجی نتوانند بیرون بروند موتور روشن نمی شود.
• اگر روغن وجود نداشته باشد پیستون نمی تواند آزادانه در داخل سیلندر بالا و پائین برود، در نتیجه گیر می کند.
می توان دید که در یک موتور چندین سیستم کمک می کنند تا کار تبدیل سوخت به حرکت انجام شود.
در ادامه برخي از سیستم های مختلفی که در موتور استفاده می شود را خواهیم دید.
سیستم سوخت رسانی و محرک سوپاپ های موتور
برای راه اندازی یک موتور از سیستم های و تکنولوژی مختلفی استفاده می شود و بهترین تکنولوژی آن است که عملکرد موتور را بهبود بخشد. حال نگاهی به سیستمهای مختلفی که در خودرو های مدرن استفاده شده اند می اندازیم. برای این کار از سیستم محرک سوپاپ ها شروع می کنیم.
سیستم سوپاپ ها شامل سوپاپ ها و مکانیسم باز و بسته کننده آنهاست. مکانیسم باز و بسته کننده ، میل سوپاپ نامیده می شود. میل سوپاپ برجستگی هایی دارد که با حرکت آنها سوپاپ ها بالا و پائین می روند و به آنها بادامك گفته مي شود.
بیشتر موتورهای مدرن میل سوپاپ رو هستند، به این معنی که میل سوپاپ در بالای سوپاپ قرار گرفته است، بادامک روی شفت سوپاپ ها را به طور مستقيم، یا از طریق یک اتصال کوتاه به راه می اندازد. موتور های قدیمی از میل سوپاپی که در مخزن روغن که در نزدیکی میل لنگ قرار گرفته استفاده می کنند. میله ها به بادمکی که زیر تایپت و بالای سوپاپ ها قرار دارد وصل شده است. این موتور ها قطعات متحرک زیادی دارند و این موجب تاخیر بیشتری بین به کار افتادن بادامک های سوپاپ و حرکت واکنشی سوپاپ ها می شود. تسمه تایمینگ یا زنجیر تایمینگ میل لنگ را به میل سوپاپ وصل می کند، بنابراین سوپاپ ها با پیستون هماهنگ هستند. میل سوپاپ با هر چرخش میل لنگ نیم دور می چرخد. بیشتر موتورها با عملکرد بالا 4 سوپاپ برای هر سیلندر دارند(2تا برای مکش و 2تا برای تخلیه) و این آرایش نیازمند دو میل سوپاپ برای هر ردیف از سیلندرها است. که با آن دوبل میل سوپاپ رو گفته می شود. برای جزئیات بیشتر به مقاله طرز کار میل سوپاپ ها مراجعه کنید.
سیستم جرقه زنی شارژر الکتریکی ولتاژ بالا تولید می کند و آنرا از طریق وایر ها به شمع منتقل می کند. شارژ ابتدا به سمت دلکو هدایت می شود، که دلکو را می توان به راحتی در زیر کاپوت ماشین جست. یک سیم از سیستم جرقه زنی وارد دلکو می شود و 6،4 یا 8 (بسته به تعداد سیلندر ها) سیم از آن خارج می شود. این سیم ها شارژ الکتریکی را به هر یک از شمع ها منتقل می کنند. موتور طوری تایمینگ شده است که در هر لحظه فقط در یک سیلندر جرقه ایجاد می شود.این باعث می شود که موتور به نرمی کار کند.
