همه چيز درباره موتور خودرو و اجزا موتور خودرو

اگر تا به حال به موتور خودرو خود نگاه کرده باشید شاید از چیز هایی که در داخل آن وجود دارد متعجب شده باشید؟ شاید در نظر اول موتور ماشین می تواند شبیه به یک سیستم بزرگ گیج کننده و متشکل از فلزات، لوله ها و سیم ها باشد.

ممکن است بخواهید که از روی کنجکاوی بدانید که در این سیستم پیچیده و بسته چه می گذرد. و اصطلاحاتی مانند: شش سیلندر، چهارسیلندر، میل بادامک، پیستون ، سنسور انژکتور، دریچه های پاشش سوخت و … به چه معنی و مفهومی می باشند. پس یا فروش خودرو همراه باشید تا اطلاعات جامعی درباره موتور خودرو به دست آورید.

در این مقاله درباره اساس یک موتور بحث خواهد شد و سپس به جزئیات چگونگی اتصال قطعات به یکدیگر خواهیم پرداخت.هدف از یک موتور بنزینی تبدیل بنزین به حرکت است. بنابراین خودروی شما می تواند حرکت کند و ساده ترین راه برای ایجاد حرکت، مشتعل ساختن بنزین در داخل موتور است. بنابراین موتور ماشین یک موتور احتراق داخلی است. یعنی احتراق به صورت داخلی اتفاق می افتد.

دو نکته قابل توجه:

احتراق در موتور خودروها یا داخلی است یا خارجی انواع مختلف موتورهای احتراق داخلی

• موتورهای دیزلی
• موتورهای توربینی- گازی 

موتورهای دیگری از قبیل موتور های احتراق خارجی نیز وجود دارد، موتور بخار در قطارهای قدیمی و قایق های قدیمی بهترین مثال از یک موتور احتراق خارجی است. سوختهایی از قبیل زغال سنگ، چوب، روغن و… در یک موتور بخار در بیرون از آن می سوزند و بخار تولید می کنند و بخار در داخل موتور ایجاد حرکت می کند.

موتورهای احتراق داخلی نسبت به موتورهای احتراق خارجی پر بازده هستند.(سوخت کمتری در هر مایل مصرف می کنند) به علاوه یک موتور احتراق داخلی نسبت به موتور احتراق خارجی معادل خود کوچکتر است. در ادامه به فرایند احتراق داخلی با جزئیات بیشتری خواهیم پرداخت.

احتراق داخلی:

اگر مقدار اندکی از سوخت با انرژی بالا (مانند بنزین) را در یک فضای کوچک و بسته مشتعل کنیم، انرژی باور نکردنی از انبساط گازها آزاد می شود. شما می توانید با استفاده از این انرژی یک سیب زمینی را تا ۵۰۰ فوتی پرتاب کنید. در این مورد این انرژی تبدیل به حرکت سیب زمینی می شود، البته این انرژی را می توان برای اهداف مهم تری نیز استفده کرد. به عنوان مثال، اگر بتوان یک چرخه ایجاد کرد که انفجارات شبیه این را صد بار در دقیقه انجام دهد و اینکه اگر بتوانید انرژی تولیدی از یک راه مفید مهار کنید چیزی بدست می آید که ساختار(هسته) موتور ماشین است . یعنی شروع حرکت خودرو و ساختار اصلی موتور خودرو تبدیل انرژی حاصل از سوخت و تبدیل به انرژی حرکتی است.

قسمت های اصلی موتور:

سیلندر قلب موتور است که پیستون در داخل آن بالا و پائین می رود. موتوهایی با یک سیلندر وجود دارند که از این نوع موتورها در ماشین های چمنزنی استفاده می شود. اما بیشتر خودروها بیشتر از یک سیلندر دارند (۴،۶،۸ سیلندر) . در یک موتور چند سیلندر، سیلندر ها معمولا در یکی از این سه حالت  چیده می شوند:

• خطی
• خطی با زاویه
• Vشکل (خورجینی)
• تخت 

که در شکل های زیر نشان داده شده است :

• موتورها خطی : 

سیلندرها در یک خط و در یک ردیف مرتب شده اند، تمامی موتورهای 4 سیلندر دنیا ( یا بهتر بگوییم بیشتر آنها ) به این ترتیب قرارگیری موجود هستند.

موتورهای تخت بیشتر به صورت قدرتی بوده و موتورهای سرعتی نیستند ، به همین منظور تمام خودروهای دیزل سنگین ، سعی بر این داشته که از این موتور استفاده نمایند ، زیرا گشتاوری که در این موتورها برای سیستم های دیزلی یافت می شود ، برای موتورهای دیگر کمتر وجود داشته.

• موتورهای خطی با زاویه :

این نوع سیستم ، به مانند همان سیستم خطی مستقیم ، تمام سیلندرها در یک ردیف و در یک خط ( به همین دلیل سیستم خطی به inline نیز شهره هستند ) ، قرار داشته ولی تنها نکته ای که در این مهم جای دارد ، زاویه قرار گیری سیلندرها نسبت به قائم ، مابین 15 تا 60 درجه بوده ، و دلیل این مهم استفاده از قابلیت موتورهای مورب ( خورجینی ) بوده ، که این موتورها دارای دور گیری بسیار بالایی می باشند ، و به همین دلیل از این سیستم طراحی استفاده شده است تا بتوانند این موتورها در عین کوچکی و کم حجمی ، بتوانند قابلیت دور گیری سریعی داشته و نیز دارای گشتاور سرعتی بوده ( منظور اینکه شتاب دهی خودرو را در دورهایی پایین نیز به راحتی میسر نمایند).

این موتورها از نظر ابعادی به مانند یک موتور خطی بوده و حتی تعمیرات آن نیز ساده تر بوده و بدلیل فضای اریبی که ایجاد می نماید ، مرکز ثقل پایینی داشته و فضای جلویی و یا کناری بسیار مناسبی را برای سیستم فراهم می آورند . موتور خودروهایی چون پژو 405 GLX و نیز BMW 320i از این نوع آرایش استفاده می نمایند.

• موتور خورجینی : 

سیلندرها در این حالت در دو ردیف که نسبت به یک دیگر زاویه مشخصی دارند قرار گرفته اند. این گونه موتورها ، پس از آرایش خطی ، معروف ترین مدل موتورها در میان خودرو سازان بوده . پیدایش این موتورها به دلیل این بوده است که گاهی خودرو سازان تا 12 سیلندر را در یک ردیف قرار می-داده اند ، که این خود باعث بوجود آمدن بسیاری مشکلات عدیده از جمله افزایش طول خودرو یا افزایش بی دلیل وزن خودرو برای استفاده از چنین حجمی از مواد بوده است . 

به همین دلیل مهندسان در سالهای میان جنگهای جهانی اول و دوم بسیار بیشتر مورد استقبال قرار گرفتند ( متاسفانه منبع قابل اعتمادی برای تاریخچه این موتوها هنوز پیدا نشده است ) ، اوج استفاده از این موتورها در ، جنگ دوم جهانی و بر روی دو رقیب دیرینه ، یعنی هواپیماهای آلمانی ( موتور BMW V12 ) و هواپیماهای انگلیسی ( موتور مرلین V12 ساخته رولزرویس ) ، بوجود آمده است .موتورهای V6 نیز از سالهای 1957 به بعد بیشتر مورد استقبال قرار گرفتند . 

این موتورها بیشتر در مواردی استفاده می گردند که ، مهندسان نیاز به موتورهای سرعتی را احساس نمایند ، زیرا موتورهای خورجینی دارای سرعت بسیار مناسبی بوده و عملا به این موتورها ، موتورهای سرعتی گویند ، اوج این ابتکارات و خلاقیت ها در خودروهای فرمولا 1 دیده میشود که موتورها تا دورهای 21000rpm نیز دوران داشته اند . این موتورها با وارد شدن به خط تولید کمپانی ها ، خودروسازان بزرگ را در راه رسیدن به اهداف رویا پردازانه مهندسان و خواسته های مردم نزدیکتر نموده است . 

نحوه قرار گیری سیلندرها به مانند حرف V در زبان انگلیسی می باشد ، که در 2 ردیف ، سیلندرها روبه روی یکدیگر قرار می گیرند ، که با زاویه قائم ، زاویه تندی می سازند ولی در اصل زاویه قرار گیری که این موتورها را با آن شناسایی می نمایند ، زاویه ای است که با یکدیگر رعایت می نمایند را ، این زاویه میان 2 بلوکه سیلندر وجود دارد . 

موتور تخت : 

سیلندرها در این حالت در دو ردیف مخالف همدیگر قرار دارند. موتور تخت یا به اصطلاح انگلیسی Flat Engineو یا به اصطلاح صنایع خودرو موتور بوکسوری که باز هم در زبان انگلیسی به Boxer Engine‏ شهره دارند ، نوعی موتور احتراق داخلی است که پیستون‌های آن در امتداد صفحه افق جابجا می‌شوند. سیلندرها در دو طرف میل لنگ قرار دارند و هریک از پیستون‌ها توسط یک پین میل لنگ ( یا همان یاتاقانهای متحرک در اصطلاح عادی ) کنترل می‌شوند. ایده مفهومی این موتور در سال ۱۸۹۶ توسط کارل بنز ارائه شد . 

البته همگی ما این نوع آرایش موتور را به خودروی محبوب و مشهوری چون فولکس واگن بیتل ( همان فولکس قورباغه ای ) شناخته ایم ، که این خودروی محبوب و دوست داشتنی به دست کسی طراحی شده است که در جنگ جهانی دوم دوشا دوش هیتلر به طراحی اداوات نظامی پرداخته و پس از آن بنیانگذار شرکتی شده است که همه ما این شرکت را به نام خودرویی که تنها با 3 عدد به جهان معرفی شده است می شناسیم . 

فرد مذکور جناب دکتر فردیناند پورشه بوده و خودروی معروف و محبوبی که صحبت آن به میان امده است 911 بوده است . موتور تخت ارتفاع کمتری نسبت به سایر موتورها از جمله موتور خطی دارد، که باعث پایین آمدن مرکز ثقل خودرو و در نتیجه پایداری بهتر آن می‌شود . موتورهای تخت هوا خنک در "تترا ۱۱" و "تترا ۳۰" توسط کمپانی سیتروئن و از سال ۱۹۲۳ تا به امروز در موتورسیکلت‌های کمپانی بی ام و استفاده می‌شوند . در خودروهایی مانند فولکس بیتل چهار سیلندر و پورشه ۹۱۱ شش سیلندر، از موتور تخت در عقب ماشین استفاده شده که باعث می‌شود عرض زیاد موتور هیچ‌گونه مزاحمتی برای فرمان‌دهی خودرو ایجاد نکند و همچنین با حذف گاردان ، اتلاف انرژی نیز کمتر باشد . 

این موتور به این دلیل بوکسوری نامیده می‌شود که هر جفت پیستون به جای این که به طور متناوب حرکت کند به طور همزمان به داخل و خارج حرکت می‌کند مانند بوکسورهایی که برای نشان‌دادن آمادگی خود قبل از مبارزه مشتهای خور را به هم می‌کوبند. در موتورهای بوکسوری ، پیستون‌های مقابل ، دو به دو در یک حالت قرار می‌گیرند ؛ برای مثال اگر یک پیستون در مرحله تراکم قرار گرفته باشد پیستون مقابل آن در مرحله تخلیه گازها قرار دارد ، البته این مورد را فراموش نکنیم که پیستون مقابل در زاویه احتراق مناسب و در زمان یا همان تایم احتراق مناسب به جرقه زدن خواهد رسید ، و این نکته باعث این خواهد شد که انرژی کمتری به هدر رفته و انرژی که در آرایش سیلندرهای دیگر به هدر می رود ، در پیستون و شاتون سیلندر مقابل ذخیره شده و در زمان مشخص آزاد شده و تبدیل به انرژی مکانیکی خواهد شد .

حالت مختلف قرار گرفتن سیلندرها، مزایا و معایب مختلفی دارد که عبارتند از: نرمی، هزینه ساخت و مشخصات ظاهری لذا این مزایا و معایب هر نوع موتوری را برای وسیله نقلیه خاصی متناسب می کند. اجازه دهید به بعضی از قسمت های موتور با جزئیات بیشتر نگاه کنیم.

شمع خودرو :

شمع تامین کننده جرقه ای است که باعث مشتعل شدن مخلوط سوخت و هوا می شود تا احتراق بتواند اتفاق بیافتد. عمل جرقه زنی برای عملکرد صحیح بقیه قسمت ها باید در زمان درست و مناسب صورت گیرد.

سوپاپ ها:

سوپاپ های ورودی و خروجی در زمان مناسبی باز می شوند تا مخلوط سوخت و هوا وارد، و گازهای خروجی تخلیه شوند. توجه کنید که هر دو سوپاپ در طی کورس تراکم و احتراق بسته می شوند و محفظه احتراق آب بندی شده ای ایجاد می کنند.

پیستون :

پیستون یک قطعه فلزی استوانه ای شکل است که در داخل سیلندر بالا و پائین می رود.

رینگ های پیستون :

رینگ های پیستون فاصله بین دیواره بیرونی پیستون و دیواره داخلی سیلندر را آب بندی می کنند.

رینگ ها برای دو هدف زیر مورد استفاده قرار می گیرند:

• ممانعت از نشت مخلوط سوخت و هوا و گاز های خروجی از محفظه احتراق به داخل کارتر طی کورس ترکم و احتراق.
• ممانعت از نشت روغن به محفظه احتراق، که از سوختن و کاهش مقدار آن جلو گیری می کند.

دلیل این که بیشتر خودرو ها روغن سوزی دارند و باید در هر ۱۵۰۰کیلومتر روغن اضافه کنیم، این است که موتور آنها کهنه بوده و رینگ ها نمی توانند به مدت طولانی محفظه احتراق را به درستی آب بندی کنند.

شاطون :

شاتون، پیستون را به میل لنگ وصل می کند. که می تواند هر دو انتهایش بچرخد و با حرکت پیستون تغییر زاویه دهد و میل لنگ را بچرخاند.

میل لنگ :

میل لنگ حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت دورانی تبدیل می کند.

محفظه روغن (کارتر):

کارتر میل لنگ را احاطه کرده که محتوی مقداری روغن است که در محفظه روغن جمع شده است.

مشکلات موتور :

تصور کنید که شما در صبح یکی از روزها می خواهید خودرو را روشن کنید اما خودرو روشن نمی شود، اکنون چه مشکلی می تواند وجود داشته باشد؟ حالا که شما طرز کار یک خودرو را می شناسید چیز های اساسی را که می تواند مانع حرکت خودرو شود را می دانید. سه مورد اساسی که ممکن است اتفاق بیفتد:

1. اختلاط بد سوخت
2. کاهش تراکم
3. ضعیف بودن جرقه

علاوه بر این، هزاران چیز کوچک نیز می تواند مشکلاتی را ایجاد کند که این سه مورد مهمترین آنها هستند. مبنی بر این که بحث ما در مورد موتور های ساده است، در اینجا ما نگاهی گذرا و سریع به چگونگی تاثیر این مشکلات بر روی موتور خواهیم داشت.

اختلاط بد سوخت :

اختلاط بد سوخت می تواند ناشی از چند مورد زیر باشد:

• کمبود بنزین
• کمبود هوا
• ممکن است سیستم سوخت رسانی مقدار خیلی بیشتر یا کمتر از حد معمول سوخت را مخلوط کند، به این معنی که انفجار به درستی رخ ندهد.
• اگر سوخت ناخالصی (مثل آب در باک بنزین) داشته باشد، باعث مشتعل نشدن سوخت می شود.
• کمبود تراکم، اگر شارژی از مخلوط بنزین و هوا به درستی متراکم نشود، فرایند تراکم آن طور که باید، انجام نمی شود.

کمبود تراکم به دلایل زیر می تواند اتفاق بیافتد:

• رینگ های پیستون خراب شده باشند(نشت مخلوط سوخت و هوا در مرحله تراکم).
• سوپاپ های ورودی و خروجی آب بندی نباشند، که دوباره باعث نشت مخلوط سوخت و هوا می شود.
• وجود سوراخ در سیلندر

بیشتر سوراخ هایی که در سیلندر ایجاد می شود در قسمت بالای سیلندر (جایی که سوپاپ ها و شمع قرار دارند که به سر سیلندر معروف است) قرار دارد که به خود سیلندر متصل است. عموما ً سیلندر و سر سیلندر با یک واشر که بین این دو فشرده شده، به همدیگر پیچ شده اند تا یک آب بندی مطمئن تری ایجاد کند. اگر واشر خراب شده باشد سوراخ های کوچک موجود بین سیلندر و سر سیلندر بزرگتر می شوند و این سوراخ ها از دلایل نشت هستند.

ضعیف بودن جرقه :

جرقه ممکن است به چند دلیل زیر ضعیف با شد و یا وجود نداشته باشد:

• اگر شمع یا وایرها پوسیده باشند، جرقه ضعیف خواهد بود.
• اگر وایر قطع یا از بین رفته باشد یا اگر سیستم به درستی کار نکند و جرقه را به وایرها نفرستد، باز جرقه ای نخواهیم داشت.
• اگر جرقه زودتر یا دیر تر از زمان استاندارد در سیکل اتفاق بیافتد (تایمینگ نبودن سیستم جرقه زنی) و سوخت در زمان صحیح مشتعل نشود، این می تواند دلیل بیشتر مشکلات باشد.

مواردی که می توانند ایجاد مشکل کنند. برای مثال:

• اگر باتری از کار افتاده باشد موتور روشن نمی شود.
• اگر یاتاقان های که موجب می شوند که میل لنگ آزادانه بچرخد از کار بیافتد، میل لنگ نمی تواند بچرخد و موتور روشن نمی شود.
• اگر سوپاپ ها در زمان درستی، یا اصلا باز و بسته نشوند و هوا و گازهای خروجی نتوانند وارد و خارج شوند، موتور روشن نمی شود.
• اگر جسمی شبیه توپ به لوله اگزوز چسبیده باشد و گازهای خروجی نتوانند بیرون بروند موتور روشن نمی شود.
• اگر روغن وجود نداشته باشد پیستون نمی تواند آزادانه در داخل سیلندر بالا و پائین برود، در نتیجه گیر می کند.

می توان دید که در یک موتور چندین سیستم کمک می کنند تا کار تبدیل سوخت به حرکت انجام شود.در ادامه برخی از سیستم های مختلفی که در موتور استفاده می شود را خواهیم دید.

سیستم سوخت رسانی و محرک سوپاپ های موتور

برای راه اندازی یک موتور از سیستم ها و تکنولوژی مختلفی استفاده می شود و بهترین تکنولوژی آن است که عملکرد موتور را بهبود بخشد. حال نگاهی به سیستم های مختلفی که در خودرو های مدرن استفاده شده اند می اندازیم. برای این کار از سیستم محرک سوپاپ ها شروع می کنیم.

سیستم سوپاپ ها شامل سوپاپ ها و مکانیسم باز و بسته کننده آن هاست. مکانیسم باز و بسته کننده ، میل سوپاپ نامیده می شود. میل سوپاپ برجستگی هایی دارد که با حرکت آنها سوپاپ ها بالا و پائین می روند و به آن ها بادامک گفته می شود.

بیشتر موتورهای مدرن میل سوپاپ رو هستند، به این معنی که میل سوپاپ در بالای سوپاپ قرار گرفته است، بادامک روی شفت سوپاپ ها را به طور مستقیم، یا از طریق یک اتصال کوتاه به راه می اندازد. موتور های قدیمی از میل سوپاپی که در مخزن روغن که در نزدیکی میل لنگ قرار گرفته استفاده می کنند. میله ها به بادمکی که زیر تایپت و بالای سوپاپ ها قرار دارد وصل شده است. این موتور ها قطعات متحرک زیادی دارند و این موجب تاخیر بیشتری بین به کار افتادن بادامک های سوپاپ و حرکت واکنشی سوپاپ ها می شود. تسمه تایمینگ یا زنجیر تایمینگ میل لنگ را به میل سوپاپ وصل می کند، بنابراین سوپاپ ها با پیستون هماهنگ هستند. میل سوپاپ با هر چرخش میل لنگ نیم دور می چرخد. بیشتر موتورها با عملکرد بالا ۴ سوپاپ برای هر سیلندر دارند (۲ تا برای مکش و ۲ تا برای تخلیه) و این آرایش نیازمند دو میل سوپاپ برای هر ردیف از سیلندرها است. که با آن دوبل میل سوپاپ رو گفته می شود.

سیستم جرقه زنی شارژر الکتریکی ولتاژ بالا تولید می کند و آنرا از طریق وایرها به شمع منتقل می کند. شارژ ابتدا به سمت دلکو هدایت می شود، که دلکو را می توان به راحتی در زیر کاپوت ماشین جست. یک سیم از سیستم جرقه زنی وارد دلکو می شود و ۶،۴ یا ۸ (بسته به تعداد سیلندر ها) سیم از آن خارج می شود. این سیم ها شارژ الکتریکی را به هر یک از شمع ها منتقل می کنند. موتور طوری تایمینگ شده است که در هر لحظه فقط در یک سیلندر جرقه ایجاد می شود.این باعث می شود که موتور به نرمی کار کند.

سیستم خنک کننده موتور :

سیستم خنک کننده در بیشتر خودرو ها شامل رادیاتور و واتر پمپ است. آب از طریق منافذی در اطراف سیلندر عبور می کند و بعد برای خنک شدن دوباره به رادیاتور باز می گردد. در بعضی خودرو ها (به طور خاص در فولوکس واگن) و همچنین در بیشتر موتور سیکلت ها و موتور های چمنزنی و اکثر تک سیلندها از سیستم هوا خنک به جای سیستم خنک کننده آبی استفاده می شود. موتور های که از سیستم هوا خنک بهره می گیرند، سبکتر و گرمتر هستند.که عموما ً طول عمر و عملکرد موتور پایین است.

اکنون می دانیم که چگونه و چرا موتور خودرو خنک می ماند. اما چرا چرخش هوا اهمیت دارد؟ بیشتر خودرو ها به صورت نرمال تهویه می شوند، به این معنی که جریان هوا از طریق ورودی های هوا و فیلتر هوا و به طور مستقیم وارد سیلندر می شود. در موتور های با عملکرد بالا از توربو شارژر و سوپر شارژر استفاده می کنند.به این معنی که برای افزایش عملکرد موتور، هوا به صورت فشرده (بنابراین مخلوط سوخت و هوای بیشتری می تواند به صورت فشرده وارد هریک از سیلندرها شود) وارد موتور می شود که به میزان این فشار تقویت کننده می گویند. توربو شارژر از یک توربین کوچک متصل به لوله خروجی (اگزوز) برای چرخش توربین کمپرسور استفاده می کند تا توربین کمپرسور جریان هوا را وارد سیلندرکند. توربو شارژر مستقیما ً به موتور وصل شده تا کمپرسور را بچرخاند.

افزایش عملکرد موتور حائز اهمیت است اما در حقیقت وقتی کلید استارت را می چرخانید چه اتفاقی می افتد؟

سیستم استارت شامل یک موتور الکتریکی استارت و یک سلنوئید است. وقتی کلید استارت را می چرخانید موتور استارت، موتور را با دور پایین می چرخاند بنابراین فرایند احتراق شروع می شود. برای راه اندازی یک موتور سرد یک موتور قدرتمند نیاز است، که استارت موتور بر همه اینها غلبه می کند:

• تمام اصطکاک های داخلی ناشی از رینگ های پیستون.
• فشار تراکم در هر سیلندر که در اثر کورس تراکم اتفاق می افتد.
• انرژی مورد نیاز برای باز و بسته کردن سوپاپ ها توسط میل سوپاپ.
• همه چیزهای دیگر که مستقیما  به موتور وصل هستند (یعنی انرژی خود را از موتور می گیرند) مانند واتر پمپ، اویل پمپ و آلترناتور…

به دلیل نیاز به انرژی زیاد و این که موتور از سیستم الکتریکی ۱۲ ولت استفاده می کند باید صدها آمپر برق به استارتر موتور هدایت شود. سلنوئید یک سوئیچ الکتریکی بزرگ ضروری است که می تواند جریان بالا را هدایت کند. وقتی کلید استارت را می چرخانید، سلنوئید فعال شده و موتور را به کار می اندازد.

سیستم روغن کاری، سوخت رسانی، اگزوز و سیستم الکتریکی :

در سیستم سوخت رسانی بنزین از باک توسط پمپ مکیده می شود و با هوا مخلوط شده و بنابراین مقدار صحیحی از مخلوط سوخت و هوا می تواند وارد سیلندرها شود. تزریق سوخت از سه طریق زیر متداول است: کاربراتور، تزریق از دریچه سوخت، تزریق مستقیم سوخت.

• کاربراتور وسیله ایست که سوخت را با هوا مخلوط می کند و به داخل موتور می فرستد.
• در موتور های انژکتوری مقدار معینی از سوخت به طور جداگانه از بالای سوپاپ مکش (دریچه تزریق سوخت) یا مستقیما (تزریق مستقیم سوخت) به داخل سیلندر تزریق می شود.

روغن خودرو همچنین نقش مهمی دارد. سیستم روغن کاری این اطمینان را می دهد که به همه قطعات روغن رسانی شود و باعث نرمی کار آنها می شود. دو قسمت اصلی که نیاز به روغن کاری دارند تا راحت بچرخند عبارتند از: پیستون ها (حرکت روان آن در داخل سیلندر) و یاتاقان های میل لنگ و میل سوپاپ. در اکثر خودرو ها روغن از محفظه روغن توسط اویل پمپ مکیده می شود و برای تصفیه از فیلتر روغن عبور می کند و با فشار زیاد به یاتاقان ها و دیواره سیلندرها پاشیده می شود، سپس روغن به مخزن روغن می چکد و در آنجا جمع شده و دوباره این سیکل تکرار می شود.

سیستم تخلیه گازهای خروجی شامل لوله خفه کن و اگزوز است. بدون صدا خفه کن صدای هزاران انفجار کوچک را از لوله اگزوز می شنوید. صدا خفه کن صدا را کنترل می کند. در یک صدا خفه کن دسته ای مجرا وجود دارد این مجراها طوری طراحی شده اند که امواج را به شیوه ای بازتاب کنند که با هم تداخل و یکدیگر را خنثی کنند به درون این صدا خفه کن نگاه کنید .

سیستم تخلیه همچنین شامل یک مبدل کاتالیزر است. سیستم کنترل آلودگی در خودروهای مدرن شامل یک مبدل کاتالیزور، مجموعه ای از سنسورها و راه اندازها و یک کامپیوتر برای کنترل و هماهنگی تمام قسمت ها است. به عنوان مثال مبدل کاتالیزور از یک کاتالیز و اکسیژن برای از بین بردن سوخت های مشتعل نشده و دیگر مواد شیمیایی موجود در اگزوز استفاده می کند. یک سنسور اکسیژن در اگزوز قرار دارد که این اطمینان را می دهد مقدار کافی اکسیژن برای عملکرد کاتالیزور و هماهنگی قسمت های دیگر در دسترس است.

علاوه بر سوخت چه چیزهای دیگری برای راه اندازی موتور ضروری است؟ سیستم الکتریکی شامل یک باطری و یک آلترناتور ( دینام ) است. آلترناتور توسط یک تسمه به موتور وصل شده و جریان الکتریکی لازم برای شارژ باطری را تولید می کند. باطری خودرو می تواند جریان ۱۲ ولتی برای تمام قسمت های خودرو که نیاز به جریان الکتریسیته دارند (سیستم جرقه زنی ، رادیو ،چراغ ها،برف پاک کن شیشه جلو، بالابر شیشه ها، صندلی ها، کامپیوتر و…) را ازطریق سیم ها فراهم کند.

حالا که با همه زیر سیستم های اصلی موتور آشنا شدیم، اجازه دهید در مورد راه هایی که برای تقویت عملکرد موتور وجود دارد بحث کنیم.

تولید قدرت بیشتر در موتور:

با استفاده از این اطلاعات می توان راه های زیادی برای بهبود عملکرد موتور یافت. سازندگان خودرو دائما با پیروی از این موارد موتور های قدرتمندتر و پربازده تر می سازند.

افزایش حجم موتور:

افزایش حجم موتور به معنی بیشتر شدن قدرت است زیرا سوخت بیشتری در هر دور چرخش میل لنگ مصرف می شود .شما می توانید افزایش حجم موتور را توسط ساخت سیلندر بزرگتر یا اضافه کردن سیلندر اضافی حاصل نمائید. بیشترین سیلندر عملی ۱۲سیلندر بوده است.

افزایش نسبت تراکم: 

نسبت تراکم بالا تا یک اندازه ای، قدرت بیشتری تولید می کند. افزایش بیش از حد تراکم مخلوط سوخت و هوا موجب مشتعل شدن خود به خودی سوخت می شود (قبل از جرقه زدن شمع) سوخت با اکتان بالا مانع این نوع احتراق می شود. این است دلیل اینکه چرا موتور های با عملکرد بالا معمولا نیازمند بنزین با اکتان بالا هستند. این موتور ها از نسبت تراکم بالایی برای افزایش قدرت موتور استفاده می کنند.

افزایش مواد داخل سیلندر:

اگر شما هوای بیشتری (و سوخت بیشتری) را داخل سیلندر با حجم ثابت وارد کنید، انرژی بیشتری از سیلندر(به این منظور می توان حجم سیلندر را افزایش داد) می توانید بگیرید. توربو شارژرها و سوپر شارژرها به منظور پرکردن بیشتر هوا در داخل سیلندر، هوای ورودی را فشرده می کنند.

خنک کردن هوای ورودی:

متراکم کردن هوا باعث افزایش دما می شود. به منظور احتراق خوب هوای سرد مورد نیاز است، زیرا هوای گرم به هنگام احتراق انبساط کمتری دارد. بنابراین بیشتر توربوشارژرها و سوپر شارژر خودرو ها یک اینتر کولر دارند. اینتر کولر یک رادیاتور مخصوص دارد که هوای متراکم از آن عبور می کند و قبل از ورود به سیلندر سرد می شود.

سهولت ورود هوا:

از آن جایی که پیستون در کورس مکش به سمت پائین حرکت می کند، مقاومت هوا می تواند باعث تلف شدن قدرت موتور شود. مقاومت هوا می تواند با استفاده از دو سوپاپ ورودی در هر سیلندر به طور شگفت آوری کاهش یابد. در بعضی خودروهای جدید با استفاده از آرایش منیفولد هوا مقاومت هوا مرتفع می شود. فیلتر هوای بزرگ نیز می تواند جریان هوا را بهبود بخشد.

سهولت تخلیه گاز های خروجی:

اگر مقاومت هوا، تخلیه گازهای خروجی از سیلندر را مشکل کند، قدرت موتور تلف می شود. مقاومت هوا می تواند با افزودن سوپاپ خروجی ثانویه در هر سیلندر کاهش یابد (یک خودرو با دو سوپاپ ورودی و دو سوپاپ خروجی دارای ۴ سوپاپ در هر سیلندر است که می تواند عملکرد موتور را بهبود بخشد. وقتی شما می شنوید یک خودرو ۴ سیلندر و ۱۶ سوپاپ دارد به این معنی است که در هر سیلندر ۴ سوپاپ وجود دارد) اگر لوله اگزوز خیلی کوچک یا صدا خفه کن مقداری مقاومت هوا داشته باشد می تواند فشار معکوس ایجاد کند که همان آثار را در پی دارد.

سیستم تخلیه گازهای خروجی با عملکرد بالا از سر پوش، لوله اگزوز بزرگ و صدا خفه کن با جریان آزاد به منظور کاهش فشار معکوس در سیستم اگزوز استفاده می کند. وقتی شما می شنوید که خودرویی دارای دو لوله اگزوز است هدف بهبود جریان تخلیه گاز های خروجی توسط دو لوله به جای یک لوله اگزوز است.

کاهش وزن قطعات به بهبود عملکرد موتور کمک می کند. هر وقت پیستون تغییر جهت می دهد (یعنی ایستادن در یک جهت و شروع به حرکت در جهت دیگر) برای این تغییر جهت مقداری انرژی مصرف می شود.در نتیجه پیستون سبک تر انرژی کمتری نیز می گیرد.

تزریق سوخت :

انژکتور سوخت را به قسمتهای مساوی بین سیلندرها توزیع می کند، این باعث بهبود عملکرد موتور و صرفه جویی در مصرف سوخت است.

پرسش و پاسخی در مورد موتور

تفاوت بین موتورهای دیزلی و بنزینی چیست ؟

در موتورهای دیزل شمع وجود ندارد در عوض سوخت دیزل مستقیما به داخل سیلندر تزریق می شود و طی فشار کورس تراکم، متراکم و گرم می شود که موجب می شود سوخت مشتعل شود. سوخت های دیزل چگالی انرژی بیشتری نسبت به بنزین دارد. بنابراین یک موتور دیزل قدرت بیشتری دارد.

تفاوت بین موتورهای دوزمانه و چهار زمانه چیست ؟

بیشتر اره های زنجیری و قایق های موتوری از موتورهای دوزمانه استفاده می کنند. یک موتور دو زمانه سوپاپ متحرک ندارد و هر وقت که پیستون به نقطه مرگ بالا در سیکل می رسد، شمع جرقه می زند. یک سوراخ در قسمت پایین بدنه سیلندر وجود دارد که اجازه ورود هوا و سوخت را می دهد. همانطور که پیستون به سمت بالا حرکت می کند مخلوط هوا و سوخت متراکم می شود و جرقه شمع باعث مشتعل شدن آن و در نتیجه موجب احتراق می شود. در موتورهای دو زمانه باید بنزین را با روغن مخلوط کنید زیرا سوراخ های موجود در بدنه سیلندر مانع استفاده از رینگ برای آب بندی محفظه احتراق می شود. به طور کلی یک موتور دو زمانه انرژی زیادی نسبت به یک موتور چهار زمانه هم اندازه خود تولید می کند زیرا در هر دور میل لنگ یک کورس انبساط داریم به هر حال یک موتور دو زمانه بنزین و روغن بیشتری می سوازند بنابراین آلودگی بیشتری نیز دارد.

مزایای موتورهای بخار نسبت به موتورهای احتراق داخلی چیست ؟

مزیت اصلی موتورهای بخار این است که هر چیزی را می تواند به عنوان سوخت بسوزاند . برای مثال: یک موتور بخار می تواند از زغال سنگ ،روزنامه و چوب به عنوان سوخت استفاده کند در حالیکه موتور های احتراق داخلی نیاز به یک سوخت مایع خالص و با کیفیت بالا یا یک سوخت گازی دارد .

آیا سیکل دیگری علاوه بر سیکل اتو وجود دارد که در موتور خودرو استفاده شود ؟

سیکل موتورهای دوزمانه و همچنین سیکل موتورهای دیزل که در بالا بحث شد متفاوت است. موتوری که در مزدا Millenia استفاده شده یک سیکل اصلاح شده از سیکل اتو است که سیکل Miller نامیده می شود و موتورهای توربینی گازی نیز از سیکل برایتون استفاده می کند. موتورهای روتوری وانکل نیز از سیکل اتو استفاده می کنند اما راه کار های آن کاملا متفاوت با موتورهای چهار زمانه پیستونی است .

چرا بعضی خودرو ها ۸ سیلندر در یک موتور دارند؟ چرا آنها از یک سیلندر بزرگ با حجم مساوی به جای هشت سیلندر استفاده نمی کنند ؟

دو دلیل برای اینکه در یک موتور با حجم چهار لیتر از هشت سیلندر نیم لیتری به جای یک سیلندر بزرگ چهار لیتری استفاده می شود ،وجود دارد. دلیل اصلی نرم کار کردن آن است یک موتور هشت سیلندر خیلی نرم کار می کند زیرا هشت فضای انفجار به جای یک فضای انفجاری بزرگ دارد .دلیل دیگر شروع گشتاور است. وقتی یک موتور هشت سیلندر را استارت می زنید دو سیلندر (یک لیتر) در کورس تراکم قرار دارد اما در یک سیلندر بزرگ در یک لحظه باید چهار لیتر به جای یک لیتر متراکم شود .

موتورهای نیمکره ای چگونه کار می کند؟

حتی اگر کمی درباره ی خودرو و موتور بدانید لغت نیمکره ای احتمالا برایتان معنی دارد، در دنیای خودرو ها این کلمه مترادف با موتور های بزرگ و قدرتمند شده است. اگر مسابقات اتوموبیل رانی را دنبال می کنید می دانید که موتور نیمکره ای ۴٢۶ به خاطر کارآیی آن یک موتور محبوب است، احتمالا راجع به موتور های نیمکره ای که کرایسلر از سال ٢٠٠٣ در وانت دوج استفاده کرده است شنیده اید.

موتور نیمکره ای برای خودرو ها در سال ١٩۴٨ متولد شد که هری وست لیک و دیگران یک موتور ۶ سیلندر نیم کره ای برای جگوار طراحی کردند، چند سال بعد در سال ١٩۵١ کرایسلر یک موتور نیمکره ای ١٨٠ اسب بخاری را در مدل های مختلف معرفی کرد، موتور نیمکره ای کرایسلر جابه جایی هوایی برابر با ٣٣١ اینچ مکعب،۴/۵ لیتر داشت، بنابر این به عنوان یک موتور نیمکره ای ٣٣١ شناخته شد.

کرایسلر به بهتر کردن موتورهای نیمکره ای ادامه داد و یک موتور ٣۵۴ اینچ مکعبی را در ١٩۵۶، یک ٣٩٢ اینچ مکعبی در ١٩۵٧ و سر انجام یک ۴٢۶ اینچ مکعبی،٧ لیتری ، را در ١٩۶۴ طراحی کرد موتور ۴٢۶ افسانه ی موتورهای نیمکره را بر سنگ ثبت کرد زیرا مکان اول، دوم و سوم را در مسابقات NASCAR١٩۶۴ بدست آورد، موتور ۴٢۶ برای استفاده در شهر ها با ۴٢۵ اسب بخار قدرت در ١٩۶۵ به بازار آمد.

هنوز هم سیلندر و سرسیلندرهای موتور ۴٢۶ پیدا می شود، چیزی که به موتور نیمکره ای ١٩۵١ کرایسلر اجازه می داد نسبت به موتورهای دیگر آن روز قدرت بیشتری داشته باشد، بهبود بخشیدن به محفظه ی احتراق است.

در موتور های نیمکره ای بالای محفظه ی احتراق، همان طور که در تصویر بالا می بینید، به شکل نیمکره است، چنین موتوری سرسیلندر نیمکره ای دارد و معمولا شمع در بالای محفظه ی احتراق و سوپاپ ها در طرف های مخالف هم قرار دارند.

بیشتر خودروهای قبل از ١٩۵٠ از سر سیلندر تخت استفاده می کردند و هنوز هم بیشتر ماشین های چمن زنی از این نوع سرسیلندر استفاده می کنند زیرا ساخت آن ارزان تر است، درموتورهای با سرسیلندر های تخت، سوپاپ ها در بدنه سیلندر جای دارند و در محفظه کنار پیستون باز می شوند

سرسیلندرهای تخت بسیار ساده اند و با ریخته گری و ایجاد یک سوراخ برای شمع ساخته می شوند، میل بادامک در سیلندر مستقیما دسته سوپاپ را هل می دهد تا سوپاپ باز شود، همه چیز در سر سیلندر های تخت ساده تر است اما مشکل این نوع موتور ها راندمان حرارتی است که در ادامه درباره ی آن صحبت می کنیم.

مزایا 

چیز های متفاوتی در طراحی یک موتور مقدار انرژی بدست آمده از هر احتراق را کنترل می کند، برای مثال:

• شما می خواهید تمام سوخت در سیلندر بسوزد، اگر در موتور طراحی شده مقداری سوخت نسوخته بماند، انرژی آزاد نشده ای خواهیم داشت.
• وقتی میل لنگ در زاویه مناسب قرار دارد باید بیشترین مقدار فشار را داشته باشیم، زیرا تمام انرژی از فشار بدست می آید.
• باید کمترین مقدار انرژی برای کشیدن سوخت و هوا و خروج دود هدر رود.
• تا جایی که ممکن است گرمای دیواره سیلندر کمتر ازدست برود زیرا گرما چیزی است که فشار را تولید می کند و از دست دادن گرما یعنی فشار بیشینه کمتر.

آخرین مورد یکی از برتری های اصلی سرسیلندر نیمکره ای در برابر سرسیلندر تخت است، دیواره محفظه احتراق گرما از دست می دهد و سوخت نزدیک دیواره آنقدر سرد است که بخوبی نمی سوزد، در سرسیلندر تخت مساحت دیواره نسبت به کل محفظه احتراق زیاد است اما در موتور های نیمکره ای مساحت دیواره خیلی کمتر از سرسیلندر های تخت است بنابراین گرمای کمتری هدر می رود و فشار بیشینه بیشتر است.

خصوصیت دیگر سرسیلندر نیمکره ای اندازه سوپاپ هاست، از آنجایی که سوپاپ ها در دو جهت مخالف سرسیلندر قرار دارند برای هر سوپاپ جای بیشتری است، موتورهای قبل از نیمکره دارای محفظه احتراق گوه ای شکل با سوپاپ های در یک جهت بودند، چیدن خطی سوپاپ ها اندازه آنها را محدود می کند، اما در موتور های نیمکره سوپاپ ها می توانند بزرگ باشند و جریان هوا به موتور بهتر باشد.

موتور نیمکره ای

موتور نیمکره ای ۳۴۵ اینچ مکعبی ، ۷/۵ لیتری، دوج رکورد قدرت موتورهای نیمکره ای را شکسته است.این موتور ۳۴۵ اسب بخار قدرت دارد و نسبت به سایر موتور های بنزینی این رده بهتر است.

• موتور ۷/۵ لیتری دوج، ۳۴۵ اسب بخار در ۵۴٠٠ دور بر دقیقه
• فورد ۴٫۵ لیتری،۲۶۰ اسب بخار در ۴۵۰۰ دور در دقیقه
• جنرال موتورز،۶ لیتری ۳٠٠اسب بخار در ۴۴٠٠ دور در دقیقه
• جنرال موتورز،١/٨ لیتری،۳۴٠ اسب بخار در ۴٢٠٠ دور در دقیقه
• دوج ٨ لیتری ،٣٠۵ اسب بخار،۴٠٠٠ دور در دقیقه
• فورد ٨/۶ لیتری، ۳١٠ اسب بخار در ۴٢۵٠ دور در دقیقه

موتور نیمکره ای دوج دو سوپاپ و دو شمع برای هر سیلندر دارد، وجود دو شمع برای هر سیلندر به حل مشکل انتشار که موتورهای نیمکره های کرایسلر در گذشته با آن روبرو بودند کمک می کند، دو شمع دو نقطه شروع سوختن را بوجود می آورد،و سوختن کاملتر را تضمین می کند.

معایب

اگر موتور های نیمکره ای این همه مزایا دارند چرا همه موتور ها به این شکل ساخته نمی شوند؟ چون امروزه روش های بهتری موجود است

چیزی که یک سرسیلندر نیمکره ای هیچوقت ندارد چهار سوپاپ برای هر سیلندر است، زاویه چهار سوپاپ آنقدر بد می شود که تقریبا نمی توان چنین سرسیلندری ساخت، داشتن چهار سوپاپ به ازای هر سیلندر برای خودرو های مسابقه مهم نیست زیرا این خودرو ها به داشتن دو سوپاپ محدود شده اند اما در مورد خودرو های شهری داشتن چهار سوپاپ کمی کوچکتر به موتور اجازه تنفس بهتری نسبت به دو سوپاپ بزرگ می دهد، موتور های امروزی از طرح pentroof برای جا دادن چهار سوپاپ استفاده می کنند.