engine 00

موتور خودرو ، وظیفه ایجاد نیرو و قدرت لازم برای حرکت خودرو را برعهده دارد ، شکل ، اندازه و روش کار موتورهای نصب شده بر روی خودروها ، در درجه اول ، بستگی به نوع سوخت مصرفی خودرو دارد. مثلا اگر سوخت خودرویی انرژی الکتریکی باشد ، باید برای به حرکت درآوردن آن از موتور الکتریکی استفاده شود؛ با توجه به اینکه سوخت مصرفی اکثر خودروها بنزین می باشد ، در این قسمت به شرح موتورهای احتراق داخلی می پردازیم چون در اکثر خودروهای بنزینی از موتور احتراق داخلی استفاده می شود.

قبل از اینکه روش کار موتورهای احتراق داخلی را شرح دهیم ، باید با یکی از روش های ایجاد انفجار آشنا شوید.

فرض کنید استوانه ای بلند ، کاملا صاف و تو خالی داریم که یک سر آن باز و سر دیگر آن بسته باشد .( مانند لیوانی صاف و بلند ) اسم این استوانه را سیلندر می گذاریم. استوانه دیگری هم داریم که این یکی نیز کاملا صاف ولی کوتاه و توپر باشد. اسم این استوانه توپر را پیستون می گذاریم. قطر این سیلندر و پیستون به گونه ای است که پیستون می تواند در داخل سیلندر بالا و پایین برود؛ یعنی قطر پیستون کاملا نزدیک به قطر داخلی سیلندر می باشد.

سیلندر و پیستون شرح داده شده را در شکل زیر می بینید. همانطور که گفتیم ، پیستون داخل سیلندر بالا و پایین می رود و قطر داخلی سیلندر ، بسیار نزدیک به قطر پیستون می باشد به طوری که اگر پیستون را داخل سیلندر قرار دهیم ، هیچ هوایی از بین سیلندر و پیستون عبور نکرده و به بیرون درز نمی کند و اگر پیستون را در جهت انتهای سیلندر فشار دهیم ، هوای انتهای سیلندر فشرده می شود و از فضای بین سیلندر و پیستون عبور نمی کند.

engine 01

اگر داخل سیلندر به جای هوا ، ترکیبی از بخار بنزین و هوا قرار دهیم و پیستون را به سمت انتهای سیلندر ، فشار دهیم تا ترکیب بنزین و هوا تا مقداری مشخص ، فشرده شوند ، این ترکیب آماده انفجار خواهد بود و با ایجاد یک جرقه کوچک در داخل محفظه فشرده شده سیلندر ، انفجاری روی خواهد داد و این انفجار باعث ایجاد گرمای زیاد شده و موج انفجار فشار زیادی به جداره ( سطح داخلی ) سیلندر و پیستون وارد می کند؛

engine 02 اگر جنس بدنه سیلندر ، از ماده ای با استحکام کم ساخته شده باشد یا ضخامت جداره سیلندر کم باشد ، انفجار داخل سیلندر ، سیلندر را متلاشی می کند. ولی اگر سیلندر را طوری ساخته باشند که بتواند در برابر انفجار مقاومت کند ، موج انفجار ، به سطح داخلی پیستون فشار وارد کرده و پیستون را با شدت زیادی به سمت مخالف محفظه انفجار فشار می دهد.

engine 03 اساس کار موتورهای احتراق داخلی به همین صورت است؛ در واقع نیروی لازم جهت حرکت موتورهای احتراق داخلی از انفجار و یا همان احتراق داخل سیلندر ایجاد می شود ، شکل زیر ، تصویری از سیلندر و پیستون موتور احتراق داخلی نمایش داده شده است. همانطور که مشاهده می کنید بالای سیلندر ، بسته می باشد و محل فشرده شدن و احتراق مخلوط هوا و بنزین است. طبیعیست که باید تجهیزاتی برای ورود مخلوط سوخت و هوا و خروج دود از سیلندر و همچنین ایجاد جرقه داخل سیلندر در نظر گرفته شود؛ تمام این تجهیزات در بالای سیلندر یا همان بالای محفظه احتراق ایجاد شده است. چنانکه در شکل می بینید ، جهت ورود مخلوط هوا و بنزین ، دریچه کوچکی در بالا (سمت چپ ) سیلندر تعبیه شده که رنگ آبی نشان دهنده ورود مخلوط سوخت و هوا می باشد. دریچه کوچکی نیز در بالا ( سمت راست ) سیلندر قرار دارد که جهت خروج دود ناشی از احتراق در نظر گرفته شده است. برای ایجاد جرقه در سیلندر یک قطعه در بالا ( وسط ) سیلندر قرار گرفته که این قطعه به شمع معروف است.

engine 04

همانطور که مشاهده کردید در بالای سیلندر ، دریچه ای برای ورود بنزین و هوا در نظر گرفته شده و تنها ورودی سیلندر می باشد و از این به بعد به جای " دریچه ورود هوا و بنزین " کلمه ورودی سیلندر را استفاده می کنیم ، دریچه ای نیز برای خروج دود احتراق ایجاد شده و چون تنها خروجی سیلندر می باشد ، از اینجا به بعد به جای " دریچه خروج دود ناشی از احتراق " کلمه خروجی سیلندر را بکار می بریم.جرقه در سیلندر نیز توسط شمع سیلندر ایجاد می شود.

تصویر شمع می بینید.

engine 05

همانطور که در شکل می بینید ، ورودی و خروجی سیلندر به وسیله قطعاتی قابلیت بسته شدن و بازشدن را دارند. به این قطعات گوشت کوب مانند ، سوپاپ می گویند. پس وقتی گفته می شود در فلان مرحله ، سوپاپ ورودی سیلندر باز است ، یعنی مخلوط بنزین و هوا ، از طریق دریچه بالای سیلندر ، وارد سیلندر و محفظه احتراق می شوند.

engine 06

روش کار سیلندر و پیستون اتومبیل را به چهار مرحله تقسیم بندی می کنند و به همین علت ، موتورهای احتراق داخلی اتومبیل را چهار زمانه می گویند. ( فعلا به بحث راجع به سایر انواع موتورهای احتراق داخلی نمی پردازیم مانند موتورهای دو زمانه و ...)

مرحله اول

مرحله مکش : باید پیستون را به روشی ( در ادامه این روش را شرح می دهیم ) پایین بیاوریم و همزمان با پایین آوردن پیستون ، سوپاپ ورودی سیلندر را باز کنیم تا مخلوط سوخت و هوا وارد سیلندر شوند.

engine 07

مرحله دوم

مرحله تراکم : هنگامی که پیستون تا انتها پایین رفت ، دریچه ورودی بسته می شود تا با بالا آمدن سوپاپ ، مخلوط سوخت و هوا فشرده شوند.

engine 08

مرحله سوم

مرحله احتراق : وقتی پیستون تا انتها بالا رفت ، شمع سیلندر ، ایجاد جرقه کرده تا مخلوط سوخت و هوا منفجر شوند و موج انفجار حاصل شده ، باعث ایجاد فشار زیاد بر روی پیستون می شود و در نتیجه ، پیستون با قدرت و سرعت زیاد به پایین حرکت می کند.

engine 09

مرحله چهارم

مرحله خروج دود : وقتی که پیستون تا انتها پایین رفت ، سوپاپ خروجی باز شده تا با بالا آمدن پیستون ، دود داخل سیلندر تخلیه شود. برای بالا آمدن پیستون ، باید به روشی به آن کمک کنیم که این روش در ادامه شرح داده می شود.

engine 10

با بالا آمدن پیستون و خروج کامل دود ، سوپاپ خروجی بسته شده و دوباره مراحلی که گفته شد تکرار می شود. یعنی سوپاپ ورودی باز شده ، پیستون پایین آمده و مرحله مکش ، دوباره انجام می شود.

این چهار مرحله را یک سیکل یا چرخه می گویند. سیکل به پروسه ای گفته می شود که در یک بازه زمانی چندین بار تکرار می شود.

در شکل زیر این سیکل را مشاهده می کنید که در موتور احتراق داخلی اتفاق می افتد. در واقع با هر دو بار گردش میل لنگ یک سیکل موتور کامل می شود.

4 Stroke Engine with airflows

سرعت واقعی میل لنگ بسیار بیشتر از سرعت نشان داده شده در شکل بالا می باشد ، سرعت میل لنگ و یا بالا و پایین رفتن پیستون بین 1000 تا 6000 دور بر دقیقه متغیر می باشد و این سرعت نشان داده شده تنها برای درک مراحل کار موتور می باشد و در سرعت واقعی موتور ، این مراحل را نمی توان مشاهده کرد.

4strok 1

تا اینجا نحوه کار موتورهای چهارزمانه شرح داده شد. اما دو سوال اساسی هنوز جواب داده نشده؛ آن دو سوال عبارتند از:

1- در مرحله احتراق ، موج انفجار حاصل از احتراق ، باعث پایین رفتن پیستون با سرعت زیاد می شود ولی در مرحله مکش ، تراکم و خروج دود ، چه نیرویی پیستون را بالا و پایین می برد؟

2- مدل نیرو و انرژی لازم برای حرکت خودرو ، نیرو و انرژی چرخشی می باشد ، چگونه از بالا و پایین رفتن یک پیستون چرخ های خودرو به حرکت در می آید؟

ابتدا سوال دوم را می بایست پاسخ دهیم تا کم کم به پاسخ سوال اول نزدیک شویم.

پاسخ سوال دوم : بالا و پایین رفتن یک پیستون در واقع نیروی خطی تولید می کند ، برای تبدیل نیروی خطی به نیروی چرخشی مکانیزم های زیادی در صنعت اختراع شده است. اما مکانیزمی که در خودروها بکار می رود از دو قطعه به اسم شاتون و میل لنگ تشکیل شده است.شاتون ، میله ای است که برای افزایش مقاومت مکانیکی به شکل ذوزنقه ساخته می شود و ابتدا و انتهایش سوراخی ( این سوراخها یاتاقان می باشند ) وجود دارد ، در شکل زیر چند نمونه شاتون را مشاهده می کنید.

engine 11

یک سر شاتون به پیستون ( شکل زیر ) و سر دیگر آن به میل لنگ متصل می شود.

engine 14

در شکل زیر یک نمونه میل لنگ را مشاهده می کنید ، میل لنگ در واقع میله ای می باشد که بر روی آن تشکیلاتی جهت دریافت نیرو از شاتون وجود دارد تا نیروی خطی دریافتی از شاتون را به نیروی چرخشی تبدیل کند. ابتدا و انتهای میل لنگ بر روی یاتاقان قرار دارد تا بتواند براحتی در محورش بچرخد. در شکل زیر میل لنگ را مشاهده می کنید.

engine 12

شاتون ، نیروی خطی را از پیستون دریافت کرده و به میل لنگ می دهد. در نتیجه نیروی خطی پیستون به نیروی چرخشی میل لنگ تبدیل می شود.

engine 13

پاسخ سوال اول: پاسخ این سوال در داخل خود گنجانده شده است ، نیروی وارده به پیستون در مرحله احتراق به قدری زیاد است که می تواند میل لنگ را چندین دور بچرخاند ، در حالیکه با هر دو دوری که میل لنگ می زند ، یک سیکل کامل می شود یعنی اگر میل لنگ ده دور بزند ، پنج بار مرحله احتراق انجام شده است. اگر به چهار مرحله مکش تا خروج دود دقت کنید می بینید که در این چرخه ، پیستون دوبار بالا و پایین می رود و با هر بار بالا و پایین آمدن پیستون ، میل لنگ نصف دور می زند. پس با ایجاد اولین احتراق در سیکل اول ، میل لنگ با گردش شدید خود ، نیروی لازم برای بالا و پایین آوردن مراحل مکش ، تراکم و خروج دود سیکل های دوم به بعد را فراهم می آورد.

حال سوال اینجاست که نیروی لازم برای مراحل مکش و تراکم سیکل اول چگونه به وجود می آید؟ پاسخ استارت خودرو می باشد ، استارت که یک موتور الکتریکی کوچک می باشد ، با استفاده از باتری خودرو و گردش چند لحظه ای میل لنگ ، نیروی لازم برای مرحله مکش و تراکم سیکل اول را ایجاد می کند و با اولین احتراق سیکل اول ، نیروی خود را برمیدارد تا موتور ، خودش با احتراق داخل سیلندرها نیرو و انرژی ، ایجاد کند.

در شکل زیر یک نمونه استارت خودرو نمایش داده شده است.

cluth 10

به طور خلاصه می توان گفت با استارت زدن ، نیروی الکتریکی باتری ، استارت خودرو را به حرکت در می آورد و استارت خودرو که به میل لنگ متصل است ، میل لنگ را به حرکت وادار می کند.

با حرکت چرخشی میل لنگ ، شاتون ، این حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل کرده و به پیستون می دهد.

پیستون با چند بار بالا و پایین رفتن ، نیروی لازم جهت مراحل تراکم ، خروج دود و مکش را به دست می اورد و با ایجاد اولین مرحله انفجار ، نیروی لازم برای مراحل تراکم ، مکش و خروج دود سیکل های بعدی فراهم می شود و نیروی استارت برداشته شده ، موتور خودش مستقلا کار می کند.

در هنگام کار موتور ، نیروی خطی از پیستون به شاتون منتقل شده و شاتون نیروی خطی پیستون را به نیروی چرخشی تبدیل کرده و به میل لنگ می دهد.

در نتیجه ، انرژی شیمیایی بنزین به انرژی مکانیکی چرخشی میل لنگ تبدیل شده و این انرژی میل لنگ با واسطه های کلاچ ، گیربکس و سایر اجزای انتقال قدرت به چرخ های خودرو منتقل می شود.

تا اینجا عملکرد کلی موتور احتراق داخلی شرح داده شد.اما قطعا سوالات بیشماری در رابطه با عملکرد این موتورها دارید.

مثلا شمع های خودرو چگونه کار می کنند؟

چه سیستمی فرمان باز شدن سوپاپ ها را می دهد؟

چه سیستمی سوخت و هوا را با یکدیگر ترکیب می کند؟

شما می بایست برای یادگیری بهتر هر کدام از قسمت های خودرو به همان قسمت که در منو وب سایت مشخص شده مراجعه کنید؛ چرا که نمی توان در یک صفحه اینترنتی ، عملکرد کامل موتور خودرو را شرح داد.

engine 15

 برچسب هاtag

ورود به سایت

تفاوت سیستم پایداری CBC و EBD

DIFFERENCE OF CBC EBD

کنترل خودرو در کوهستان و آفرود

without HAC 01

تاریخچه خودروسازی هیوندا

HYUNDA

بالا
پایین