خانه / دنیای اطراف ما / تکنولوژی / موتور خودرو چگونه کار می کند؟ (بخش اول)

موتور خودرو چگونه کار می کند؟ (بخش اول)

آیا تابحال شده با نگه کردن به کاپوت خودرو از خودتان بپرسید “این موتور چطور کار می کند” ؟ شاید فقط یک کنجکاوی ساده باعث ایجاد این سوال در ذهن شما شده باشید؛ شاید هم قصد خرید یک ماشین جدید را دارید و می خواهید با مهمترین قسمت خودرو و اصطلاحات مربوط به آن آشنا شوید.

موتور ماشین در نگاه اول مجموعه ای از قطعات فلزی، لوله ها و سیم های درهم و گیج کننده بنظر می رسد. در این سری از پست ها قصد داریم درباره روش کار موتور، قطعات آن، مشکلات رایج موتور و راه های افزایش کارایی آن صحبت کنیم.

در این پست با نحوه کار موتور، قطعات اصلی آن و برخی از ایرادهای موتور آشنا می شوید
در این پست با نحوه کار موتور، قطعات اصلی آن و برخی از ایرادهای موتور آشنا می شوید

هدف اصلی موتور خودروهای بنزینی، تبدیل بنزین به حرکت است تا خودرو حرکت کند. در حال حاضر ساده ترین راه برای ایجاد حرکت از بنزین، سوزاندن بنزین داخل موتور است. بنابراین موتور خودرو یک نوع موتور احتراق داخلی است ،یعنی سوختن بنزین داخل آن صورت می گیرد.

در اینجا باید به دو نکته توجه کرد:

  • موتورهای احتراق داخلی انواع مختلفی دارند. موتور دیزلی و موتور توربین داخلی دو نوع موتورهای احتراق داخلی هستند. علاوه براین دو، موتورهای HEMI، موتورهای چرخشی و موتورهای دو زمانه انواع دیگری از این نوع موتور هستند. هرکدام از این موتورها مزایا و معایب خودشان را دارند.
  • یکی از انواع موتور، موتورهای احتراق خارجی می باشند. موتور بخار در قطارهای قدیمی بهترین مثال موتورهای احتراق خارجی هستند. در موتور بخار، سوخت (زغال سنگ، چوب، نفت و …) برای تولید بخار در بیرون موتور می سوزد و این بخار در داخل موتور باعث ایجاد حرکت می شود. موتورهای احتراق داخلی بسیار کارآمدتر هستند (به سوخت کمتری نیاز دارند) و نسبت به موتورهای احتراق خارجی بسیار کوچک تر هستند. به همین خاطر است که کمپانی های تولید خودرو از موتور بخار استفاده نمی کنند.

احتراق داخلی

همه موتورهای پیستونی احتراق داخلی از یک اصل کلی پیروی می کنند: اگر مقدار کمی از سوخت های پر انرژی (مثل بنزین) در یک فضای کوچک و بسته قرار دهید و آن را آتش بزنید، مقدار بسیار زیادی انرژی به وسیله گازهای در حال گسترش آزاد می شود. می توانید از این انرژی برای حرکت دادن یک سیب زمینی تا فاصله 152 متری استفاده کنید. با اینکار انرژی به حرکت سیب زمینی تبدیل می شود. اما می توانید از این انرژی برای کارهای جالب تری هم استفاده کنید. مثلاً اگر بتوانید چرخه ای بسازید که امکان ایجاد این انفجارها حدود صد بار در دقیقه را فراهم کند و بتوانید انرژی حاصل را مهار کنید، در واقع هسته اصلی موتور ماشین را ساخته اید. در حال حاضر تقریباً تمام خودروها برای تبدیل بنزین به حرکت از یک چرخه احتراق چهار زمانه استفاده می کنند. رویکرد چهار زمانه با نام چرخه اتو هم شناخته می شود؛ این نامگذاری به افتخار نیکولاس اتو که در سال 1867 چرخه چهار زمانه را اختراع کرد، انجام شده است.

در ساختنی بخوانید :  موتورسیکلت چقدر می تواند در پیچ ها خم شود ؟

چهار مرحله موتورهای چهار زمانه که در تصویر هم نشان داده شده، عبارتند از:

  • مرحله مکش
  • مرحله فشرده سازی (تراکم)
  • مرحله احتراق
  • مرحله اگزوز (تخلیه)

در واقع در چرخه موتور این اتفاق می افتد:

  1. پیستون از بالا شروع به حرکت می کند و سوپاپ مکش باز می شود و پیستون به سمت پایین حرکت می کند تا موتور بتواند یک سیلندر پر از هوا و بنزین به داخل بکشد. این مرحله از چرخه چهار زمانه، مرحله مکش است. برای راه اندازی این مرحله فقط کافی است یک قطره بنزین با هوا مخلوط شود.
  2.  سپس پیستون دوباره به سمت بالا حرکت می کند تا مخلوط هوا و بنزین را فشرده کند. تراکم حاصل از فشرده سازی، انفجار را قویتر می کند.
  3.  وقتی پیستون به بالاترین نقطه می رسد، شمع جرقه برای مشتعل کردن بنزین یک جرقه تولید می کند. بنزین باعث ایجاد انفجارهای بیشتر در سیلندر می شود و پیستون را به سمت پایین می کشد.
  4. وقتی پیستون با پایین ترین نقطه برخورد می کند، سوپاپ خروجی باز می شود و لوله اگزوز سیلندر را رها می کند تا گازهای اضافی خارج شوند.

بعد از این مراحل، موتور برای چرخه بعدی آماده است و به همین خاطر دوباره هوا و بنزین را به داخل می کشد.

دقت کنید حرکت موتور احتراق داخلی دورانی است و به همین خاطر بهترین گزینه برای خودرو محسوب می شود زیرا چرخ های خودرو باید در هر وضعیتی بچرخند.

حالا بیایید نگاهی به قطعات اصلی موتور که باعث شکل گیری این چرخه می شوند، بیاندازیم.

قطعات اصلی موتور

سیلندر

هسته اصلی موتور خودرو، سیلندر و پیستونی است که داخل آن بالا و پایین می رود. موتوری که در بالا نحوه کارش را مرور کردیم، یک سیلندر داشت. موتور یک سیلندر در ابزاری مثل چمن زن استفاده می شود اما بیشتر خودروها بیشتر از یک سیلندر دارند (چهار، شش و هشت سیلندر رایج ترین انواع موتور هستند). در موتورهای چند سیلندری، سیلندرها معمولاً با یکی از روش های زیر چیده می شوند: خطی، V شکل و مسطح (که با نام بوکسور هم شناخته می شود). می توانید نحوه چینش مختلف سیلندرها را در تصاویر زیر ببینید. روی تصویرها کلیک کنید تا نحوه حرکت سیلندرها را ببینید.

چیدمان های مختلف سیلندر، از نظر روانی حرکت، هزینه های ساخت و ویژگی های ظاهر مزایا و معایب خاص خودشان را دارند. همین مزایا و معایب باعث شده هر کدام از این چینش ها برای یک وسیله نقلیه خاص مناسب باشد.

شمع جرقه

شمع جرقه قطعه ای است که جرقه لازم برای انفجار مخلوط هوا و بنزین را فراهم می کند تا احتراق اتفاق بیفتد. برای اینکه همه چیز درست کار کند، جرقه باید در زمان مناسب ایجاد شود.

در ساختنی بخوانید :  خبر علمی : ذره زیر اتمی جدید شناخت نیروی قوی را آسانتر می کند

سوپاپ ها

سوپاپ مکش و سوپاپ خروجی در زمان مناسب باز و بسته می شوند تا مخلوط هوا و سوخت وارد و گازهای حاصل از احتراق خارج شوند. توجه داشته باشید که در حین فرایند فشرده سازی و احتراق هر دو سوپاپ بسته هستند تا محفظه احتراق کاملاً غیرقابل نفوذ شود.

پیستون

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

رینگ پیستون

رینگ پیستون یک درز کشویی بین لبه بیرونی پیستون و لبه داخلی سیلندر ایجاد می کند. رینگ پیستون دو کار مهم انجام می دهد:

  • در حین فشرده سازی و احتراق، از نشت مخلوط هوا و بنزین و گازهای حاصل احتراق داخل محفظه احتراق به درون کارتل جلوگیری می کند.
  • از نشت روغن داخل کارتل به داخل محوطه احتراق – جایی که سوخت مشتعل می شود و از بین می رود – جلوگیری می کند.

بیشتر خودروهایی که روغن می سوزانند، باید هر 1600 کیلومتر یک کورات اضافه کنند زیرا موتور قدیمی است و رینگ ها نمی توانند منافذ را محکم نگه دارند.

دسته پیستون

دسته پیستون، پیستون را به میل لنگ وصل می کند. این میله می تواند از هر دو طرف بچرخد بنابراین زاویه آن می تواند با حرکت پیستون و چرخیدن میل لنگ تغییر کند.

میل لنگ

میل لنگ حرکات بالا و پایین پیستون را به حرکات چرخشی تبدیل می کند.

کارتل

کارتل میل لنگ را احاطه کرده است. کارتل شامل کمی روغن است که در ته کارتل انباشته می شود.

حالا که با نحوه کار موتور و وظایف قطعات مختلف آن آشنا شدید، دلایل کار نکردن موتور را بررسی می کنیم.

ایرادهای متداول موتور

تصور کنید یک روز صبح سوار ماشین می شوید و موتور را روشن می کنید اما متوجه می شوید که موتور شروع به کار نمی کند. فکر می کنید ایراد از کجاست؟ حالا که نحوه کار موتور را می دانید، می توانید دلایل اصلی کارکردن موتور را پیدا کنید. سه ایرادهای اساسی می توانند مانع از روشن شدن موتور شوند: مخلوط سوخت بد، فشرده نشدن مخلوط و جرقه نزدن شمع. البته صدها ایراد کوچک و بزرگ می توانند موجب کار نردن موتور شوند اما این سه مورد اصلی ترین ایرادهای یک موتور محسوب می شوند. در ادامه نحوه تاثیر گذاری این ایرادها روی عملکرد موتور را می خوانید.

مخلوط سوخت بد

ایجاد مخلوط سوخت بد می تواند چند دلیل داشته باشد:

  • بنزین تان تمام شده بنابراین موتور فقط هوا را به داخل می کشد؛
  • ورودی هوا گرفته است و فقط سوخت وارد موتور می شود؛
  • سیستم سوخت رسانی بنزین بسیار زیاد یا بسیار کم در اختیار وارد مخلوط می کند که در اینصورت احتراق بدرستی ایجاد نمی شود. ممکن است در سوخت ناخالصی (مثل وجود آب داخل باک خودرو) وجود داشته باشد و مانع از احتراق مخلوط میشود.
در ساختنی بخوانید :  اخبار علمی : باتری آلومینیومی موبایل را در عرض یک دقیقه شارژ میکند

فشرده نشدن مخلوط

اگر مخلوط گاز و سوخت خوب فشرده نشود، فرایند احتراق هم درست انجام نخواهد شد. فشرده نشدن مخلوط ممکن است به یکی از دلایل زیر رخ دهد:

  • رینگ پیستون فرسوده شده است (و در طول فشرده سازی باعث نشت هوا و سوخت به پشت پیستون می شود)؛
  • سوپاپ مکش یا خروجی درست سفت نشده اند و باعث نشت در حین فشرده سازی میشوند؛
  • سیلندر سوراخ شده است.

معمولاً سیلندر وقتی سوراخ می شود که بالای سیلندر (یا همان سرسیلندر که سوپاپ ها و شمع جرقه را نگه می دارد) به خود سیلندر وصل می شود. سیلندر و سر سیلندر با یک واشر نازک به هم مهر می شوند تا یک اتصال محکم ایجاد شود. اگر این واشر بشکند سوراخ های کوچکی بین سیلندر و سر سیلندر ایجاد می شود و این سوراخ ها باعث نشت مخلوط هوا و سوخت می شوند.

جرقه نزدن

جرقه ممکن است به یکی از دلایل زیر ایجاد نشود یا خیلی ضعیف باشد:

  • اگر شمع جرقه یا سیمی که به آن می رود فرسوده باشد، جرقه ایجاد نمی شود؛
  • اگر سیم پاره شده باشد یا سیستمی که جرقه را به سیم می فرستد خوب کار نکند، جرقه ایجاد نخواهد شد؛
  • اگر جرقه خیلی زود یا دیر در چرخه ایجاد شود، سوخت مشتعل نمی شود و این می تواند مشکلات زیادی ایجاد کند.

عوامل دیگری هم می توانند منجر به بروز مشکل در موتور شوند:

  • اگر باتری خودرو خالی باشد، نمی توانید موتور را روشن کنید؛
  • اگر یاتاقان ها که باعث چرخیدن میل لنگ می شوند فرسوده باشند، میل لنگ نمی چرخد و در نتیجه موتور روشن نمی شود؛
  • اگر سوپاپ ها در زمان مناسب باز و بسته نشوند، سوخت به موقع وارد نمی شوند و گازهای خروجی هم به موقع خارج نمی شوند و موتور کار نخواهد کرد؛
  • اگر چیزی داخل لوله اگزوز گیر کند، گازهای حاصل از احتراق خارج نمی شوند و در نتیجه موتور روشن نمی شود؛
  • اگر روغن موتور تمام شده باشد، پیستون نمی تواند داخل سیندر حرکت کند و در نتیجه موتور گیر می کند.

وقتی یک موتور درست کار می کند یعنی تمام موارد بالا و کلی عامل دیگر درست و به موقع کار می کنند.

همانطور که متوجه شدید موتور چند سیستم مجزا دارد که باعث می شوند تبدیل سوخت به حرکت بدرستی انجام شود. در ادامه این پست، به زیرسیستم های موتور و راه های افزایش کارایی آن می پردازیم.

منبع

خلاصه مطلب
موتور خودرو چگونه کار می کند؟ بخش اول
عنوان مطلب
موتور خودرو چگونه کار می کند؟ بخش اول
توضیح کوتاه
در این پست با نحوه کار موتور، قطعات تشکیل دهنده آن و سه ایراد اصلی در موتور آشنا می شوید.
نویسنده

بیشتر بخوانید:

موتورهای احتراق داخلی و راه های پیش رو موتور های احتراق داخلی در حال سقوط یا تحولی انقلابی ؟ این روزها دیگر بازار موتورهای احتراق داخلی در حال کساد شدن است. وسایل نقلیه الکتریک وارد بازار ش...
طراحی اولین موتور سیکلت آئودی با الهام از Ducati 848... این موتور طراحی اولین موتوری است که قرار است توسط کمپانی آئودی ساخته شود این موتور ، اولین موتوری است که آئودی قصد ساخت آن را دارد. طراحی این موتور ...
قوی ترین موتور دیزلی جهان را بشناسید – وارتسیلا آرتی فلکس ۹۶... وارتسیلا آر تی-فلکس ۹۶ (Wärtsilä RT-flex96C) قوی مند ترین موتور درون سوز حال حاضر جهان است. این موتور دیزل ساخت شرکت وارتسیلا در کشور فنلاند است. این ...
موتور الکتریکی را بشناسیم و موتور مناسب را انتخاب کنیم ! (قسمت اول)... استفاده از موتور و گیرباکس مناسب برای آن برای هر کاربردی خیلی ضروری تر از آن است که فکر می کنید. اکثر وسایل اطرافتان دارای موتور های الکتریکی هستند. ه...
موتور خودرو چگونه کار می کند؟ (بخش دوم) در قسمت قبلی این مقاله با عنوان موتور خودرو چگونه کار می کند؟ (بخش اول) با روش کار موتور، قطعات آن و مشکلات رایج موتور آشنا شدید. در بخش دوم این مقاله...
موتور خودرو چگونه کار می کند؟ (بخش سوم) در قسمت های قبل این سری پست های ساختنی، درباره نحوه کار موتور و سیستم های فرعی موتور آشنا شدید. در بخش اول با عنوان موتور خودرو چگونه کار می کند؟ (بخش...

درباره عاطفه اسدزاده

عاطفه اسدزاده
عاطفه اسدزاده،یکی از نویسندگان وبسایت ساختنی است.

پیشنهاد می کنیم

وارتسیلا فلکس آرتی 96 بزرگ ترین و قوی ترین موتور دیزلی جهان

قوی ترین موتور دیزلی جهان را بشناسید – وارتسیلا آرتی فلکس ۹۶

وارتسیلا آر تی-فلکس ۹۶ (Wärtsilä RT-flex96C) قوی مند ترین موتور درون سوز حال حاضر جهان …

یک دیدگاه

  1. خیلی خوب و مفید بود
    بازم ازین مدل پستها بذارید

    ممنون 🙂

پاسخ دهید