نحوه کارکرد موتور خودرو|بخش اول

نحوه کارکرد موتور خودرو|بخش اول

آیا تا به حال کاپوت خودرو را باز کرده اید و فکر کرده اید که در آن چه خبر است؟

یک موتور خودرو برای افراد ناآشنا می تواند مانند یک مجموعه گیج کننده بزرگ از فلز، لوله و سیم به نظر برسد.
شاید بخواهید بدانید که چه اتفاقی در موتور خودرو رخ می دهد، صرفاً از روی کنجکاوی یا شاید در حال خرید یک خودروی جدید  باشید،

و زمانی که اصطلاحاتی مانند توربوشارژ و فناوری استارت/ایست را می شنوید کنجکاو می شوید بدانید به چه معناست؟
در این مقاله، عملکرد اصلی یک موتور را مورد بحث قرار می‌دهیم و سپس به جزئیات نحوه قرارگیری

همه قطعات در کنار هم، اینکه چطور دچار آسیب می شوند و چگونه کارایی را افزایش می‌دهد، خواهیم پرداخت.

عملکرد موتور خودرو

هدف یک موتور بنزینی تبدیل بنزین به حرکت است تا ماشین شما بتواند حرکت کند. در حال حاضر ساده ترین راه برای ایجاد حرکت

از بنزین سوزاندن بنزین داخل موتور است. بنابراین، موتور خودرو یک موتور احتراق داخلی است .احتراق در داخل انجام می شود.

دو نکته قابل توجه:
موتورهای احتراق داخلی انواع مختلفی دارند. شامل دو نوع موتورهای دیزلی و موتورهای توربین گازی می باشد.

هر کدام از این موتورها مزایا و معایب خود را دارند.
موتور احتراق خارجی نیز وجود دارد. موتور بخار در قطارها و قایق های بخار قدیمی بهترین نمونه از موتورهای احتراق خارجی است.

سوخت (زغال سنگ، چوب، روغن) در موتور بخار در خارج از موتور می سوزد و بخار ایجاد می کند

و بخار باعث ایجاد حرکت در داخل موتور می شود. احتراق داخلی بسیار کارآمدتر از احتراق خارجی است،

به علاوه یک موتور احتراق داخلی بسیار کوچکتر است.
بیایید به فرآیند احتراق داخلی با جزئیات بیشتری نگاه کنیم:

موتور احتراق داخلی

موتور احتراق داخلی رفت و برگشتی: اگر مقدار کمی سوخت با چگالی انرژی بالا (مانند بنزین)

را در یک فضای کوچک و بسته قرار دهید و آن را مشتعل کنید، مقدار باورنکردنی انرژی به شکل گاز در حال انبساط آزاد می شود.
می توانید از آن انرژی برای اهداف جالب استفاده کنید. به عنوان مثال، اگر بتوانید چرخه ای ایجاد کنید

که به شما امکان می دهد انفجارهایی مانند این را صدها بار در دقیقه به راه بیندازید، و اگر بتوانید

آن انرژی را به روشی مفید مهار کنید، آنچه دارید هسته موتور یک خودرو است.

تقریباً هر خودرویی با موتور بنزینی از چرخه احتراق چهار زمانه برای تبدیل بنزین به حرکت استفاده می کند.

رویکرد چهار زمانه به افتخار نیکولاس اتو که آن را در سال 1867 اختراع کرد به عنوان چرخه اتو نیز شناخته می شود.
پیستون توسط یک شاتون به میل لنگ متصل می شود. همانطور که میل لنگ می چرخد، اثر تنظیم مجدد توپ را دارد.

مراحل چرخه موتور

وقتی موتور چرخه خود را طی می کند مراحل زیر اتفاق می افتد:
پیستون از بالا شروع به حرکت می کند، دریچه ورودی باز می شود و پیستون به سمت پایین حرکت می کند

تا موتور سیلندر پر از هوا و بنزین را وارد کند. این مرحله مصرفی است.

فقط کوچکترین قطره بنزین باید در هوا مخلوط شود تا کار کند. (قسمت اول معادله انیمیشن)
سپس پیستون به سمت بالا حرکت می کند تا این مخلوط سوخت/هوا را فشرده کند.

فشرده سازی انفجار را قوی تر می کند. (قسمت دوم معدله انیمیشن)
هنگامی که پیستون به بالای حرکت خود می رسد، شمع جرقه ای منتشر می کند تا بنزین را مشتعل کند.

شارژ بنزین در سیلندر منفجر می شود و پیستون را به سمت پایین هدایت می کند. (قسمت سوم معادله انیمیشن)
هنگامی که پیستون به قسمت انتهایی ضربه می زند، دریچه اگزوز باز می شود

و اگزوز سیلندر را ترک می کند تا از لوله اگزوز خارج شود. (قسمت چهارم معادله انیمیشن)
اکنون موتور برای چرخه بعدی آماده است، بنابراین بار دیگری از هوا و گاز دریافت می کند.
در یک موتور، حرکت خطی پیستون ها توسط میل لنگ به حرکت دورانی تبدیل می شود.

مدنظر ما حرکت چرخشی است زیرا ما قصد داریم به هر حال چرخ های خودرو را با آن بچرخانیم.
حالا بیایید تمام قطعاتی را که با هم کار می کنند تا این اتفاق بیفتد، را بررسی کنیم. از سیلندرها شروع می کنیم.

قطعات اصلی موتور

سیلندر
هسته موتور سیلندر است که پیستون در داخل سیلندر بالا و پایین می رود.

موتورهای تک سیلندر برای بیشتر ماشین های چمن زنی معمولی هستند، اما معمولاً اتومبیل ها بیش از یک سیلندر دارند،

(چهار، شش و هشت سیلندر معمول هستند). در موتورهای چند سیلندر، سیلندرها معمولاً به یکی از سه روش چیده می‌شوند:

خطی، V یا تخت، همچنین به‌عنوان مخالف افقی یا باکسر نیز شناخته می‌شوند.
به طوری که آن چهار خطی که در ابتدا به آن اشاره کردیم موتوری است با چهار سیلندر که در یک خط چیده شده اند.

پیکربندی های مختلف دارای مزایا و معایب متفاوتی از نظر صافی، هزینه ساخت

و ویژگی های شکل هستند. این مزایا و معایب آنها را برای خودروهای خاص مناسب تر می کند.

شمع موتور

شمع جرقه ای را ایجاد می کند که مخلوط هوا/سوخت را مشتعل می کند تا احتراق رخ دهد.

جرقه باید در لحظه مناسب اتفاق بیفتد تا همه چیز به درستی کار کند.

شیرآلات

دریچه های ورودی و خروجی در زمان مناسب باز می شوند تا هوا و سوخت وارد شوند و از طریق اگزوز خارج شوند.

توجه داشته باشید که هر دو شیر در هنگام فشرده سازی و احتراق بسته می شوند تا محفظه احتراق آب بندی شود.

پیستون

پیستون یک قطعه فلزی استوانه ای شکل است که در داخل سیلندر به سمت بالا و پایین حرکت می کند.

رینگ های پیستون

رینگ های پیستون یک مهر و موم کشویی بین لبه بیرونی پیستون و لبه داخلی سیلندر ایجاد می کنند. حلقه ها دو هدف را دنبال می کنند:
آنها از نشت مخلوط سوخت/هوا و اگزوز در محفظه احتراق در حین فشرده سازی و احتراق به داخل مخزن جلوگیری می کنند.
آنها مانع از نشت روغن در حوضچه به ناحیه احتراق می شوند، جایی که می سوزد و از بین می رود.
اکثر خودروهایی که روغن می سوزانند و باید هر 1000 مایل یک کوارت به آن اضافه شود، آن را می سوزانند

زیرا موتور قدیمی است و حلقه ها دیگر به درستی آب بندی نمی کنند. بسیاری از وسایل نقلیه مدرن از مواد پیشرفته

تری برای رینگ پیستون استفاده می کنند. این یکی از دلایلی است

که باعث می شود موتورها عمر طولانی تری داشته باشند و بین تعویض روغن بیشتر بپیوندند.

شاتون

شاتون، پیستون را به میل لنگ متصل می کند. می تواند در دو انتها بچرخد به طوری که با حرکت پیستون و چرخش میل لنگ زاویه آن تغییر کند.

میل لنگ

میل لنگ حرکت بالا و پایین پیستون را به حرکت دایره ای تبدیل می کند درست مانند میل لنگ روی جک در جعبه عمل می کند.

سامپ

حوضچه دور میل لنگ را احاطه کرده است. حاوی مقداری روغن است که در کف سامپ (کاسه روغن) جمع می شود.

بررسی مشکلات موتور

موتورهای خودرو می توانند انواع و اقسام مشکلات چه مربوط به سوخت و چه مربوط به باتری و …
را داشته باشند.
اکنون که می‌دانید یک موتور چگونه کار می‌کند، می‌توانید عوامل اساسی را که می‌توانند موتور را از کار کردن باز دارند، درک کنید.

سه عامل اساسی خرابی در موتور:

• ترکیب بد سوخت
  عدم فشرده سازی
  عدم وجود جرقه

فراتر از آن، هزاران عوامل جزئی می توانند مشکلاتی در موتور ایجاد کنند، اما اینها سه مورد بزرگ هستند.

بر اساس موتور ساده ای که در مورد آن بحث کردیم، در اینجا خلاصه ای سریع از نحوه تأثیر این مشکلات بر موتور شما آورده شده است:
مخلوط سوخت بد می تواند به روش های مختلفی رخ دهد:

تمام شدن بنزین

بنابراین موتور هوا می گیرد اما سوخت ندارد.
ممکن است ورودی هوا مسدود شده باشد، بنابراین سوخت وجود دارد اما هوا کافی نیست.
سیستم سوخت ممکن است سوخت بیش از حد یا خیلی کم را به مخلوط عرضه کند، به این معنی که احتراق به درستی رخ نمی دهد.

ناخالصی در سوخت

ممکن است ناخالصی در سوخت (مانند آب در مخزن بنزین شما) وجود داشته باشد که از سوختن سوخت جلوگیری می کند.

عدم تراکم

اگر بار هوا و سوخت را نتوان به درستی فشرده کرد، فرآیند احتراق آنطور که باید کار نمی کند. عدم فشرده سازی ممکن است به دلایل زیر رخ دهد:

فرسودگی رینگ پیستون

رینگ‌های پیستون شما فرسوده شده‌اند (به ترکیب هوا/سوخت اجازه می‌دهد در حین فشرده‌سازی از پیستون نشت کند).
دریچه های ورودی یا خروجی به درستی آب بندی نمی شوند و دوباره در حین فشرده سازی نشتی ایجاد می کنند.
یک سوراخ در سیلندر وجود دارد.
رایج ترین سوراخ در یک سیلندر جایی است که بالای سیلندریعنی نگهدارنده سوپاپ ها و شمع

و که به عنوان سرسیلندر شناخته می شود به خود سیلندر متصل می شود. به طور کلی، پیچ و مهره سیلندر

و سرسیلندر با یک واشر نازک بین آنها فشرده می شود تا از مهر و موم خوبی اطمینان حاصل شود.

اگر واشر خراب شود، سوراخ های کوچکی بین سیلندر و سرسیلندر ایجاد می شود و این سوراخ ها باعث نشتی می شوند.

عدم وجود جرقه

جرقه ممکن است به دلایل مختلفی وجود نداشته باشد یا ضعیف باشد:

•  شمع شما یا سیم منتهی به آن فرسوده شده باشد، جرقه ضعیف می شود.
  سیم قطع شده باشد یا از بین رفته باشد، یا اگر سیستمی که جرقه را به سیم می فرستد به درستی کار نکند، جرقه ای وجود نخواهد داشت.
  جرقه خیلی زود یا خیلی دیر در چرخه اتفاق بیفتد (یعنی اگر زمان جرقه زنی خاموش باشد)، سوخت در زمان مناسب مشتعل نمی شود.
  خیلی چیزهای دیگر ممکن است اشتباه پیش برود. مثلا:
  باتری تمام شده است، نمی توانید موتور را برگردانید تا آن را روشن کنید.
  یاتاقان هایی که به میل لنگ اجازه می دهد آزادانه بچرخد فرسوده شده باشند، میل لنگ نمی تواند بچرخد بنابراین موتور نمی تواند کار کند.
  سوپاپ ها در زمان مناسب یا اصلا باز و بسته نشوند، هوا نمی تواند وارد شود و اگزوز نمی تواند خارج شود، بنابراین موتور نمی تواند کار کند.
  روغن شما تمام شود، پیستون نمی تواند آزادانه در سیلندر بالا و پایین حرکت کند و موتور گیر می کند.
  در موتوری که به درستی کار می کند، همه این عوامل به خوبی کار می کنند.

اما احتمالاً متوجه خواهید شد که همه چیز کمتر از حد عالی است.

همانطور که می بینید، یک موتور دارای تعدادی اجزا است که به آن کمک می کند تا کار خود را برای تبدیل

سوخت به حرکت انجام دهد. در چند بخش بعدی به زیرسیستم های مختلف مورد استفاده در موتورها نگاه خواهیم کرد.

سوپاپ موتور و سیستم های جرقه زنی

اکثر زیرسیستم های موتور را می توان با استفاده از فناوری های مختلف پیاده سازی کرد

و فناوری های بهتر می توانند عملکرد موتور را بهبود بخشند.
سوپاپ شامل سوپاپ ها و مکانیزمی است که آنها را باز و بسته می کند. به سیستم باز و بسته شدن میل بادامک می گویند.

میل بادامک دارای لوب هایی است که سوپاپ ها را بالا و پایین می کند.
اکثر موتورهای مدرن دارای اجزایی هستند که بادامک های سقفی نامیده می شوند. این بدان معنی است

که میل بادامک در بالای سوپاپ ها قرار دارد. بادامک های روی شفت، سوپاپ ها را مستقیما

یا از طریق یک اتصال بسیار کوتاه فعال می کنند. موتورهای قدیمی

از یک میل بادامک استفاده می کردند که در مخزن نزدیک میل لنگ قرار داشت.
تسمه تایم یا زنجیر تایم میل لنگ را به میل بادامک متصل می کند تا سوپاپ ها با پیستون ها هماهنگ باشند.

میل بادامک به گونه ای تنظیم شده است که با یک دوم سرعت میل لنگ بچرخد.

کارایی سوپاپ در موتور

بسیاری از موتورهای با کارایی بالا دارای چهار سوپاپ در هر سیلندر هستند (دو سوپاپ برای ورودی، دو سوپاپ برای اگزوز)،

و این ترتیب به دو میل بادامک در هر سیلندر نیاز دارد، از این رو  اصطلاح بادامک های دوگانه بالای سر به کار می رود.
سیستم جرقه زنی یک بار الکتریکی با ولتاژ بالا تولید می کند و آن را از طریق سیم های جرقه زنی به شمع ها منتقل می کند.

شارژ ابتدا به یک توزیع کننده سرازیر می شود که به راحتی می توانید آن را در زیر کاپوت اکثر خودروها پیدا کنید.

توزیع کننده یک سیم در مرکز دارد و چهار، شش یا هشت سیم (بسته به تعداد سیلندرها) از آن خارج می شود.

این سیم های جرقه زنی انرژی را به هر شمع می فرستند. موتور به گونه ای زمان بندی شده است

که تنها یک سیلندر در هر لحظه از توزیع کننده جرقه دریافت می کند. این رویکرد حداکثر نتیجه را فراهم می کند.

جهت مطالعه بخش دیگر این مقاله بر لینک زیر کلیک کنید.

نحوه کارکرد موتور خودرو|بخش دوم