موتور خودرو
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. با توجه به اینکه سوخت مصرفی اکثر خودروها بنزین می باشد و در اکثر خودروهای بنزینی از موتور احتراق داخلی استفاده می شود. در این صفحه به شرح مختصری از عملکرد و اجزای اصلی موتورهای احتراق داخلی می پردازیم.
شناخت بیشتر از هر وسیله مصرفی، در استفاده صحیح و نگهداری بهتر از آن تاثیر زیادی دارد. در این میان، درباره خودرو نیاز به این شناخت بیشتر احساس می‌شود. دانستن و آگاهی درباره قطعات موتور خودرو در شناخت اولیه مشکلات احتمالی آن کمک میکند و باعث می‌شود تا هنگام بروز مشکلات مختلف، بهترین و درست‌ترین کار را انجام دهیم. همچنین شناخت موتور ماشین موجب می‌شود تا از انجام کارهایی که به قطعات آسیب وارد میکند دوری کرده و اعمالی که طول عمر آن‌ها را بالا می‌برد در پیش بگیریم.
قسمت‌های اساسی موتور خودرو را سیلندر، سرسیلندر و… تشکیل میدهد. اگر به دنبال آشنایی با قطعات مختلف موتور مورد استفاده در خودروهای امروزی هستید با ما همراه باشید:
بلوک سیلندر
اولین و اصلی‌ترین بخش موتور ماشین همان بدنه یا تنه اصلی موتور است که آن را اصطلاحا بلوک سیلندر می‌نامند. این قطعه که از بخش‌های اصلی موتور محسوب می‌شود، نقش فونداسیون موتورهای احتراق داخلی را بازی میکند. چرا که سیلندرها، سرسیلندر، پیستون، شاتون، کارتل، رینگ و میل‌لنگ، واشر سر سیلندر را در خود جای میدهد. از آن‌جا که عمل جرقه‌زنی و احتراق درون این بلوک انجام می‌شود باید مقاومت دمایی بالایی داشته باشد. بنابراین آن را از ریخته‌گری آلیاژی مانند آلومینیوم یا چدن می‌سازند. بلوک علاوه بر گرما باید در برابر سرما نیز مقاومت لازم را داشته باشد و همچنین تغییرات دمایی ناگهانی و شدید را نیز تحمل کند. نکته مثبت در مودر بلوک سیلندر، استهلاک پایین این قطعه به دلیل مقاومت آن است.
سیلندر
فضای استوانه‌ای درون بلوک سیلندر است که فضای حرکت پیستون را فراهم میکند. سیلندر هسته مرکزی موتور ماشین محسوب می‌شود. جنس دیواره سیلندر برحسب جنس بلوک سیلندر آلومینیومی یا چدنی است. سیلندرها تعداد و آرایش‌های مختلفی در موتورهای گوناگون دارند و همین نحوه چیدمان آن‌ها کنار هم نوع موتور را مشخص میکند.
- آرایش خطی: سیلندرها در این چینش در یک راستا و پشت هم قرار می‌گیرند. آرایش سیلندرها در تمام موتورهای ۴ سیلندر خطی است. به طور کلی موتور بسیاری از اتومبیل‌های امروزی همین آرایش خطی دارند.
- آرایش خطی زاویه دار: در این نوع چینش، سیلندرهای خطی با زاویه ۱۵ تا ۶۰ درجه نسبت به زاویه‌ی قائم قرار دارند. موتورهایی با این آرایش، به دلیل فضای اریب درون سیلندرها از مرکز ثقل پایین‌تری برخوردار هستند.
- آرایش خورجینی: در این چینش که آرایش V شکل نیز نامیده می‌شود سیلندرها در دو ردیف خطی به شکل عدد ۷ (هفت) در مقابل هم قرار می‌گیرند. موتورهای با این آرایش عموما ۱۲ سیلندر دارند.
برای آرایش سیلندرها مدل‌های دیگری مانند خطی جناغی، جناغی دو ردیفه، آرایش تخت، آرایش رادیکال و آرایش دوار نیز وجود دارد اما این موارد کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سرسیلندر
همانطور که از نامش مشخص است دقیقا در بالای سیلندرها قرار دارد. این قطعه آلومینیومی بالای بلوک سیلندر قرار می‌گیرد و اتاقک احتراق، شمع‌ها و سوپاپ‌های دود و هوا را در خود جای میدهد. بخاری آب و روغن هم که وظیفه خنک کردن اتاقک احتراق را برعهده دارند در این قطعه تعبیه شده‌اند. میل سوپاپ و منیفولد گاز و هوا هم در این قطعه جاسازی می‌شوند. سرسیلندرها سه دسته دارند؛
دسته اول: سرسیلندر تکی با سرمایش آبی
دسته دوم: سرسیلندر تکی با سرمایش هوا
دسته سوم: سرسیلندر چندتایی
واشر سرسیلندر
برای آنکه اتصال سیلندر و سرسیلندر به درستی صورت گرفته و از نشت آب به خارج از بلوک سیلندرها جلوگیری شود از واشر سرسیلندر استفاده می‌شود. واشر سرسیلندر وظیفه آب‌بندی محفظه احتراق سوخت را برعهده دارد و امکان گردش روغن و آب بدون مخلوط شدن را فراهم میکند. این قطعه که یکی از قطعات اصلی موتور خودرو محسوب شده از جنس پنبه نسوز و فولاد با کیفیت و مس است.
گفته می‌شود آب‌بندی واشر سرسیلندر بسیار حائز اهمیت است چرا که این قطعه با یکپارچه‌سازی سرسیلندر با بدنه موتور از نشت گاز جلوگیری کرده و عملاً سبب افزایش راندمان و کارایی موتور می‌شود.
نکته حائز اهمیت در هنگام سوختن واشر سر سیلندر عدم استفاده از خودرو و انتقال سریع آن به تعمیرگاه توسط بکسل است در غیر این صورت اصلا دور از انتظار نیست که آسیب‌های به مراتب بیشتری به موتور خودرو وارد شده و هزینه تعمیر آن چند برابر شود.
سوختن واشر سرسیلندر به یکباره اتفاق نمی‌افتد بلکه آب رادیاتور داغ شده و چند دقیقه بعد از رسیدن آمپر به خط قرمز صدمه دیدن واشر آغاز می شود.
بوش سیلندر
این قطعه استوانه‌ای فولادی یا چدنی، به منظور ایجاد محیطی مناسب برای حرکت پیستون درون سیلندر قرار می‌گیرد. بوش سیلندر در ناحیه‌ای که با رینگ‌های پیستون در تماس است دچار سایش می‌شود و ممکن است بعد از گذشت زمان نیاز به تعویض داشته باشد. انواع بوش سیلندر:
– بوش سیلندر آب‌گرد یا مرطوب: این نوع بوش، به طور مستقیم با آب خنک کننده در تماس است و آب به دیواره آن‌ها که قطری حدود ۷ تا ۱۵ میل دارند پاشیده می‌شود. برای جلوگیری از نفوذ آب به درون سیلندر و محفظه احتراق از رینگ‌های درزگیر برای عایق‌بندی کامل بوش‌های مرطوب استفاده می‌شود.
– بوش سیلندر خشک: این بوش که قطر دیواره آن‌ها تنها چند میلیمتر است مستقیم درون سیلندر پرس می‌شوند. به دلیل عدم تماس با مایع خنک کننده در این نوع بوش، از رینگ، واشر و یا هیچ نوع درزگیر دیگری استفاده نمی‌شود. سوراخ‌های سیلندر در بلوک سیلندر برای جای دادن این نوع بوش، کمی بزرگتر طراحی می‌شوند.
– بوش‌های سیلندر شیاردار: این بوش‌ها در سیلندرهای شیاردار استفاده می‌شوند و عامل خنک کننده در آن‌ها هوا است.
میل لنگ
دیگر قطعه مورد استفاده در موتور خودروهای درون‌سوز میل لنگ است که وظیفه تبدیل حرکت خطی پیستون به حرکت دورانی را بر عهده دارد.
جنس میل لنگ عموماً به‌صورت ترکیبی از فولاد و فلزهای سخت می‌سازند تا علاوه‌بر داشتن مقاومت بالا به سرعت نیز با هوا واکنش نشان دهد و تعداد لنگ‌ها نیز ارتباط مستقیمی با تعداد سیلندرهای خودرو دارد. تعداد لنگ‌ها در موتورهای خطی برابر با تعداد سیلندرها و در موتورهای خورجینی نصف تعداد سیلندرها است.
در یک طرف میل لنگ قطعه‌ای به نام فلایویل قرار گرفته که لرزش میل لنگ را می‌گیرد و در طرف دیگر نیز میل بادامک قرار دارد.
واتر پمپ
این قطعه از موتور خودرو که پولی پمپ آب نیز نامیده می‌شود جزوی از سیستم خنک‌کننده اتومبیل بوده و وظیفه تنظیم دمای موتور به وسیله جریان مداوم آب و ضد یخ یا ضد جوش را بر عهده دارد. در حقیقت این قطعه همین آب را بین رادیاتور و بلوک سیلندر به گردش درمی‌آورد. این کار در زمانی که موتور در حرکت است و دمای آن در اثر احتراق مداوم بسیار بالا رفته، مانع از جوش آوردن آن می‌شود و هنگام سرد بودن موتور، کمک میکند تا دمای آن هرچه سریعتر به گرمای مورد نظر برسد. درصورت کار کردن موتور با دمای پایین، اصطکاک قطعات بیشتر شده و دچار فرسودگی زود هنگام می‌شوند.
واتر پمپ، مایعات گرم خارج شده از بلوک موتور را به رادیاتور بازمی‌گرداند تا در آن‌جا مجدد به دمالی مناسب برسند و بار دیگر توسط واتر پمپ مورد استفاده قرار بگیرند. واتر پمپ نیروی کار خود را از طریق میل‌لنگ و با واسطه تسمه تایم دریافت میکند.
پیستون
پیستون قطعه دیگری از سیستم احتراق موتور خودرو محسوب می‌شود که نیروی ناشی از احتراق را به سمت پایین سیلندر و به سوی میل لنگ حرکت میدهد. پیستون که به شاتون متصل است حرکت خطی را به حرکت چرخشی تبدیل میکند.
جنس پیستونها از آلیاژ آلومینیومی یا چدن است که هر کدام دارای ویژگی های مثبت و منفی خود میباشند.
جنس آلمینیومی سبک بوده و ضریب انتقال حرارتی بالایی دارد که این جنس عیوبی نظیر انبساط زیاد و هم چنین قیمت بالا را داراست. چدن نیز قیمت کم و انبساط پایین‌تری را نسبت به آلیاژهای آلمینیومی دارد.
مواردی از قبیل استفاده از روغن نامناسب برای خودرو، وجود مشکل در سیستم روغن کاری، سیستم خنک کاری و رانندگی با دور موتور بالا به مدت طولانی سبب آسیب رسیدن به پیستون خودرو می‌شود. حتی گاهی بریدن تسمه تایم ممکن است به پیستون آسیب برساند.
رینگ پیستون
این رینگ که به تعداد پیستون‌های موتور خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند، حلقه‌های چدنی بسیار مقاومی در برابر حرارت، اما با قابلیت انعطاف‌پذیری هستند که عمل عایق‌بندی پیستونها را هنگام حرکت درون سیلندرها انجام می‌دهند. رینگ پیستون روی پیستون قرار گرفته و اتصال آن‌ها به وسیله بست‌هایی حلقه‌ای صورت می‌گیرد.
کارتر
کارتر به محفظه‌ای گفته می‌شود که میل‌لنگ در آن قرار دارد. بزرگترین محفظه درون موتور را تشکیل میدهد و از میل‌لنگ و شاتون محافظت میکند. کف کارتر مخزنی قرار دارد که روغن داغ خارج شده از موتور درون آن جمع شده و برای بازگشت به موتور خنک می‌شود. پمپ روغن نیز درون این محفظه قرار دارد که روغن موتور را به سمت میل‌لنگ و دیگر قسمت‌های موتور پمپ میکند.
سوپاپ
این قطعه به دو دسته سوپاپ‌های ورودی (هوا) و سوپاپ‌های خروجی (دود) تقسیم می‌شود که کانال‌های هوا و دود را از محفظه احتراق جدا می‌کنند. گاهی روی واشر سر سیلندر و گاهی روی بلوک سیلندر قرار می‌گیرد و وظیفه کنترل ورود سوخت و هوا به داخل سیلندر و همچنین خروج گازهای ناشی از احتراق را از درون آن‌ها به عهده دارد. سوپاپ نیز از آلیاژهای مقاوم به گرما ساخته می‌شود. بدون روغن کار کردن سوپاپ موجب بالارفتن استهلاک آن می‌شود. زمانبندی حرکت سوپاپها توسط تسمه تایم و سپس میل‌بادامک (میل سوپاپ) انجام می‌شود.
میل سوپاپ یا میل بادامک
باز و بسته شدن سوپاپ‌های موتور ماشین توسط میل بادامک‌ها انجام می‌شود. میل سوپاپ توسط بادامک‌هایی که به ورودی سوپاپها متصل هستند باز و بسته شدن آن‌ها را کنترل میکند. زمان بندی باز و بسته شدن سوپاپها نیز بر عهده‌ی میل بادامک است. تنظیم این زمان بندی با اتصالی که توسط تسمه‌تایم بین میل بادامک و میل لنگ برقرار شده است صورت می‌گیرد. کمبود روغن در موتور به این قطعه نیز آسیب می‌زند. قطعات میل بادامک عبارتند از؛
- اتصال
- صفحه قفل
- میله فشار
- واشر
- یاتاقان یا بلبرینگ
شمع
برای آنکه بتوان از یک خودرو درون‌سوز بهره برد نیاز است که موتور این خودرو روشن شود و موتور نیز بدون الکتریسیته کار نمی‌کند و در اینجاست که اهمیت شمع خودرو مشخص می‌شود.
شمع خودرو با قرار گرفتن در انتهای سیلندر و در هنگام فشردگی بخار بنزین جرقه زده و سبب انفجار بنزین و حرکت خودرو می‌شود.
این قطعه یکی از اجزای حیاتی در سیستم تولید نیروی خودرو محسوب شده و فرسوده شدن آن سبب کاهش کارایی قدرت موتور خودرو و صدالبته افزایش مصرف سوخت می‌شود.
اگر شمع خودرو به درستی درون محفظه احتراق جرقه نزند بنزین فشرده شده نمی‌تواند کامل بسوزد و همین موضوع سبب می‌شود که سیلندر خودرو به طور کامل حرکت نکند.
تسمه تایم
این قطعه حیاتی زمانبندی حرکت سوپاپها را کنترل میکند و گاهی با چرخ دنده یا زنجیرتایم جایگزین می‌شود. تسمه تایم که از جنس لاستیک و دندانه دار طراحی شده به میل‌لنگ و میل بادامک متصل است و این دو را همزمان با هم حرکت میدهد. تسمه تایم همچنین پمپ آب و پمپ روغن را نیز به حرکت در می‌آورد.
شاتون
این قطعه اهرمی شکل، موظف به برقراری اتصال میل‌لنگ و پیستون و تبدیل حرکت خطی پیستون به حرکت چرخشی میل‌لنگ است. یاتاقان میل‌لنگ بین این دو قرار دارد و مانع ایجاد اصطکاک بین آن‌ها می‌شود. در صورت سایش میل‌لنگ و شاتون روی هم خودرو یاتاقان می‌زند. متریال این قطعه از جنس فولاد آلیاژی یا فولاد سخت است تا مقاومت لازم را در برابر ضربه‌های احتراقی پیستون داشته باشد. شاتون دارای دو سر با اندازه‌های متفاوت و یک ساقه که این دو سر را به هم وصل میکند است. سر بزرگ شاتون به پیستون و سر کوچکش به میل‌لنگ متصل می‌شود. اجزای اصلی شاتون عبارتند از؛
– گژنپین یا انگشتی (میله‌ای تو خالی برای اتصال شاتون به میل لنگ)
– پیچ و مهره‌های اتصال
– بوش شاتون
– یاتاقان یا بلبرینگ شاتون
– واشر شاتون
پمپ روغن
وجود پمپ روغن که آن را به قسمت‌های مختلف برساند برای عملکرد بی‌اشکال و کاهش استهلاک خودرو بسیار الزامی است. پمپ روغن نیروی لازم برای کار را از میل‌لنگ تامین میکند. این نیرو توسط تسمه‌تایم یا زنجیر تایم به آن منتقل می‌شود. این پمپ در مدار روغن کاری که مسیری معین به سمت قطعات مختلف موتور ماشین است، روغن را به آن‌ها می‌رساند. پمپ روغن درون کارتر قرار دارد.
سوپاپ پی‌سی‌وی
پیستون‌های متحرک همانطور که در بالای خود باعث تغییر حجم می‌شود، در پایین خود که کارتر وجود دارد نیز باعث تغییر حجم هوا می‌شوند. سوپاپ پی‌سی‌وی کار تهویه کارتر(کارتل) را انجام می‌دهند یا در حقیقت شیر کنترل تهویه کارتر هستند. تغییر حجم صورت گرفته به وسیله حرکت پیستون در بخش کارتر باعث ایجاد ضرباتی منظم می‌شود که سوپاپ پی‌سی‌وی که یک نوع سوپاپ یک‌طرفه است با خارج کردن این هوای فشرده شده، جلوی این ضربات را می‌گیرد. البته تهویه کارتر به وسیله این سوپاپها علاوه بر دفع این ضربات، باعث خنک شدن موتور ماشین، خروج گازهای نشتی از رینگ‌های پیستون به پایین آن و همچنین خروج بخارات روغن می‌شود.
موتور استارت
استارت خود موتوری الکتریکی است که موتور خودرو به وسیله آن شروع به کار میکند. استارت که در بخش انتهایی موتور خودرو سوار می‌شود، شروع به کار موتور را با درگیر کردن چرخ‌دنده خود و چرخ‌دنده‌های روی فلایویل فعال میکند. این موتور الکتریکی قدرتمند از قطعات زیر تشکیل شده است.
∗ آرمیچر
∗ زغال
∗ بالشتک
∗ دنده استارت
∗ اتوماتیک استارت