موتور احتراق داخلی پیستونی خودرو را بشناسید؛ آنالیز کارکرد اجزای موتور - مجله سی نوا

کارکرد هر قطعه در موتور احتراق داخلی پیستونی / عکس: اجزای موتور خودرو در کنار یکدیگر

بیت ران - رضا نوروزی: موتور خودرو از اجزای مختلفی تشکیل شده و این اجزا هستند که انرژی سوخت را تبدیل به نیروی حرکتی لازم خودروها می نمایند. در چند مقاله قصد داریم تمام سیستم ها و اجزای موتور را بیت ران معرفی و آنالیز کنیم. پس با ما همراه باشید.

در موتورهای درون سوز، حرکت رفت و برگشتی پیستون ها (استوانک) به یاری میل لنگ (Crankshaft) به حرکت دورانی تبدیل می گردد و ازطریق چرخ طیار یا فلایویل (Flywheel) به جعبه دنده (gearbox) منتقل و با تغییر ضریب، به یاری دیفرانسیل (Differential) به چرخ ها انتقال می یابد.

فیلم بدنه سازی تارا / فیلم جوش بدنه متفاوت در تارا را در کانال یوتیوب خبرنگاران پلاس دیدن کنید:

اجزای اصلی پیشرانه های احتراق داخلی پیستونی

اگر بخواهیم اجزای موتور را دسته بندی کنیم، می توان به سه بخش اجزای اصلی، اجزای مکمل و اجزای پشتیبان آن ها را دسته بندی کرد. اجزای اصلی موتور شامل موارد زیر می گردد و سایر بخش ها را در مقالات بعدی آنالیز خواهیم کرد.

• بلوک سیلندر
• سرسیلندر
• پیستون ها
• شاتون ها
• میل لنگ
• میل بادامک
• سوپاپ ها
• تسمه یا زنجیرتایم
• فلایویل

بلوک سیلندر

این قطعه اصلی ترین و بزرگ ترین قطعه موتور است که از آلیاژهای چدن (چدن خاکستری) و یا آلومینیوم ساخته می گردد. بلوک سیلندر فضایی است که در آن پیستون ها قرار می گیرند و عمل احتراق بین فضای ایزوله شده پیستون و سرسیلندر در آن انجام می گردد. در بلوک، مجاری زیاد و متفاوتی وجود دارد که محل گذر آب و روغن است.

بلوک سیلندر ابتدا به روش ریخته گری تحت فشار یا دایکاست ساخته شده و سپس ماشینکاری های لازم روی آن انجام می گردد. سپس نیز پوشش سطحی مناسب روی آن انجام می گردد. پوشش سطحی به مواردی همانند اکسید سیاه یا سیاه کردن، پرداخت کاری، آنودایز، آبکاری کروم، روکش روی یا همان گالوانیزه، آبکاری نیکل و رنگ آمیزی گفته می گردد.

اولین تجربه رانندگی با ریرا را در کانال یوتیوب خبرنگاران پلاس دیدن کنید:

سرسیلندر

سرسیلندر قطعه ای است که در بالای بلوک سیلندر قرار می گیرد و فضای احتراق را به یاری پیستون ایجاد می نماید. شکل سرسیلندر تابع ساختمان سیلندر است و چنانچه از نوع خنک نماینده با آب باشد، مجاری آب و درغیر این صورت، شیارهای خنک نماینده با هوا دارد. سرسیلندر با پیچ و مهره به بلوک سیلندر متصل می گردد و در بخش پایینی آن، به تعداد سیلندرها گودی وجود دارد. سرسیلندر محل قرارگیری سوپاپ ها و میل سوپاپ است. بعلاوه مجاری عبور دود حاصل از احتراق و هوای لازم برای احتراق نیز در این بخش است.

سرسیلندر معمولا از آلیاژهای آهن (چدن دندانه ریز) یا آلیاژهای آلومینیوم ساخته می گردد. روش ساخت نیز هم به صورت ریخته گری عادی و هم ریختگی تحت فشار، قابل انجام است. البته دیگر ریخته گری معمولی برای ساخت سرسیلندرهای تازه کاربرد ندارد و تمام سرسیلندرهای تازه با روش ریخته گری تحت فشار ساخته می شوند.

سرسیلندر معمولا به صورت یکپارچه ریخته گری می گردد. اما در صورتی که طول موتور زیاد باشد، چند تکه ریخته گری شده و سپس ماشینکاری می گردد.

بعلاوه در طراحی سرسیلندر موتورهای تازه همانند موتور سه سیلندر ایران خودرو، اگزاست منیفولد یکپارچه با سرسیلندر (ٰچندراهۀ خروجی یکپارچه شده با بستار) ریخته گری می گردد که مزایای زیادی دارد.

پیستون

پیستون (Piston) جزئی از موتورهای رفت و برگشتی است که در پمپ ها و کمپرسورهای رفت وبرگشتی و استوانه های نیوماتیکی و مکانیزم های مشابه نیز استفاده می گردد. در این مکانیزم ها، پیستون بخش متحرکی است که در داخل سیلندر قرار می گیرد.

نقش پیستون در موتورها، کاهش حجم و افزایش تراکم مخلوط سوخت و هوا برای انفجار است. بعلاوه، پیستون وظیفه انتقال نیروی تولیدشده از انفجار به میل لنگ را به واسطه شاتون برعهده دارد. در پمپ و کمپرسورها، پیستون برخلاف پیشرانه های احتراقی نقش متفاوتی برعهده دارد و با دریافت نیرو از میل لنگ، اقدام به فشرده سازی یا تخلیه سیال داخل سیلندر می نماید.

کارکرد هر قطعه در موتور احتراق داخلی پیستونی / عکس: پیستون موتور دیزلی

کارکرد هر قطعه در موتور احتراق داخلی پیستونی / عکس: پیستون موتور بنزینی

تست کامل تارا وی سه - Tara v3 را در کانال یوتیوب خبرنگاران پلاس دیدن کنید:

شاتون

شاتون قطعه ای است که پیستون را به میل لنگ متصل می نماید. این قطعه تا حدامکان سبک و در عین حال، سخت و محکم ساخته می گردد. برای تأمین این شرایط، معمولا شاتون ها را از فولاد و به روش فورجینگ (آهنگری) می سازند. استحکام بالای شاتون لازم است چرا که باید انرژی حاصل از احتراق که نیروی رو به پایین می سازد را به خوبی تحمل، و به میل لنگ منتقل کند.

میل لنگ

میل لنگ یکی از اجزای اصلی موتورهای احتراق داخلی است و وظیفه اصلی آن تبدیل حرکت خطی پیستون ها به حرکت دورانی است. این قطعه عمر زیادی دارد و به ندرت خراب می گردد. خرابی میل لنگ زمانی رخ می دهد که روغن کافی به یاتاقان های میل لنگ نرسد و براثر خشک کارکردن، خودرو اصطلاحا یاتاقان بزند و میل لنگ را دچار خراش و آسیب کند.

تقریبا تمام میل لنگ ها از جنس فولاد هستند که به روش فورج و با ترکیب کربن میانه یا آلیاژ فولاد با کروم ساخته می شوند. بعلاوه، در این قطعه از فلز وانادیوم برای خنک شدن سریع در برابر هوا استفاده می گردد. البته، از فولادهای مقرون به صرفه تری در میل لنگ خودروهای مقرون به صرفه تر استفاده می نمایند.

میل بادامک

میل سوپاپ یا میل بادامک شفتی است که روی آن برای هر سیلندر برآمدگی هایی (بادامک) قرار گرفته است که کار باز و بسته کردن سوپاپ ها در زمان بندی تعیین شده را انجام می دهد. بعلاوه، درصورت احتیاج میل سوپاپ یا میل بادامک می تواند شامل بادامک اضافی برای پمپ های سوخت باشد.

میل بادامک قدرت خود را به وسیله زنجیر یا تسمه تایم از میل لنگ می گیرد. سرعت چرخش میل بادامک در موتور چهارزمانه، نصف سرعت موتور و در انواع دوزمانه برابر با سرعت موتور است. میل سوپاپ نیروی خود را ازطریق میل تایپیت ها و اسبک ها به سوپاپ ها وارد می نماید. البته در موتورهایی که میل سوپاپ در بالای سرسیلندر قرار گرفته است، بادامک مستقیما با اسبک ها در تماس است.

سوپاپ ها

سوپاپ (به فرانسوی Soupape و به انگلیسی Poppet valve) در لغت به معنی دریچه است. سوپاپ قطعه ای قارچی شکل است که روی سرسیلندر قرار می گیرد و ورود مخلوط هوا و سوخت و خروج دود را کنترل می نماید. سوپاپ ها انواع و اقسام مختلفی دارند که طراح با توجه به پارامترهای مختلف آن ها را به کار می برد. آنالیز کامل سوپاپ ها احتیاج به یک مطلب مجزا دارد که در آینده در بیت ران به آن خواهیم پرداخت.

اجزای موتور خودرو / سوپاپ ها

تسمه یا زنجیر تایم

تسمه یا زنجیر تایم قطعه ای است که میل لنگ خودرو را به میل سوپاپ ها متصل می نماید. تسمه تایم وظیفه انتقال نیرو برای تنظیم زمان صحیح باز و بسته شدن سوپاپ ها را برعهده دارد. چنین عملیاتی برای کارکرد پیشرانه خودرو لازم است. تسمه تایم دندانه هایی در سطح داخلی خود دارد؛ درحالی که زنجیرتایم به صورت غلتان (Roller Chain) است.

تسمه و زنجیرتایم هرکدام مزایا و معایبی دارند که با توجه به اهداف طراحی، طراح موتور یکی از آن ها را انتخاب می نماید.

مزایای زنجیر تایم:

• طول عمر زیاد حتی به مقدار ی عمر پیشرانه
• توانایی تحمل دورهای بالای موتور
• تعمیرات و نگهداری آسان و کم هزینه تر

معایب:

• صدای زیاد در مدل های قدیمی تر
• هزینه طراحی بالاتر
• کاهش سود خدمات پس از فروش شرکت ها به علت عدم احتیاج به تعویض دوره ای

مزایا تسمه تایم:

• صدای کمتر در مقابل زنجیر تایم های قدیمی تر
• قیمت کمتر
• هزینه طراحی پایین تر

معایب:

• احتیاج به تعمیر و نگهداری دوره ای (50هزار تا 80 هزار کیلومتر و بسته به نظر خودروساز)
• امکان آسیب و پارگی در صورت عدم تعویض به موقع

اجزای موتور خودرو / زنجیر تایم

برای آگاهی از اینکه خودروتان از تسمه تایم استفاده می نماید یا زنجیر تایم، کافی است به دفترچه راهنمای مشتریان خودروتان مراجعه کنید. راه دیگر نیز تماس و سؤال از مسئول فنی نمایندگی فروش خودروتان است.

فلایویل

نام دیگر فلایول، چرخ لنگر یا چرخ طیار است. این قطعه به طور خاص برای ذخیره انرژی چرخشی یا همان انرژی جنبشی طراحی شده است. به عبارت دیگر، فلایویل اغلب برای تامین انرژی مداوم در سیستم هایی که منبع انرژی مداوم ندارند، استفاده می شوند. بعلاوه ممکن است برای تأمین پالس های متناوب انرژی در سطح قدرت که از توانایی های منبع انرژی آن فراتر رفته است، از یک فلایویل استفاده گردد.

این امر با انباشت انرژی در چرخ لنگر / چرخ طیار طی یک دوره زمانی، با سرعتی که با منبع انرژی سازگار باشد، انجام می گردد. سپس انرژی را با سرعت بسیار بالاتر در مدت زمان نسبتاً کوتاه در هنگام احتیاج آزاد می نماید.

وظیفه اصلی فلایویل در موتور خودرو تعادل حرکت دورانی میل لنگ به علت وزن زیاد است. چون قدرتی که از طرف پیستون به میل لنگ داده می گردد یکنواخت نیست و باعث کم یا زیاد شدن سرعت میل لنگ می گردد. ولی اینرسی فلایویل تمایل دارد که آنرا با سرعت ثابت حرکت دهد و همین اتفاق باعث یکنواختی قدرت خروجی موتور می گردد.

خرابی وایر چه نشانه هایی دارد؟ / هر آنچه درباره خرابی وایر باید بدانید

خرابی شمع چه نشانه هایی دارد؟ / هر آنچه درباره خرابی شمع باید بدانید

دلکو چیست؟ در سیستم جرقه زنی خودرو چه وظیفه ای برعهده دارد؟

تسمه تایم یا زنجیر تایم ؛ کدام برای خودرو مناسب تر است؟