موتور احتراق داخلی پیستونی ، نمونه‌ای از موتورها است که به کمک احتراق مخلوط سوخت و هوا که در محفظه‌ای بسته صورت می‌گیرد، پیستون را به حرکت خطی رفت و برگشتی وا می‌دارد. اما کدام اجزای موتور خودرو این کار را انجام می‌دهند؟
بیت‌ران – رضا نوروزی: موتور خودرو از اجزای مختلفی تشکیل شده و این اجزا هستند که انرژی سوخت را تبدیل به نیروی حرکتی لازم خودروها می‌کنند. در چند مقاله قصد داریم تمام سیستم‌ها و اجزای موتور را بیت‌ران معرفی و بررسی کنیم. پس با ما همراه باشید.
در موتورهای درون سوز، حرکت رفت و برگشتی پیستون‌ها (استوانک) به کمک میل‌لنگ (Crankshaft) به حرکت دورانی تبدیل می‌شود و ازطریق چرخ طیار یا فلایویل (Flywheel) به جعبه‌دنده (gearbox) منتقل و با تغییر ضریب، به کمک دیفرانسیل (Differential) به چرخ‌ها انتقال می‌یابد.
فیلم بدنه سازی تارا / فیلم جوش بدنه متفاوت در تارا را در کانال یوتیوب بیت ران پلاس تماشا کنید:
اجزای اصلی پیشرانه‌های احتراق داخلی پیستونی
اگر بخواهیم اجزای موتور را دسته‌بندی کنیم، می‌توان به سه بخش اجزای اصلی، اجزای مکمل و اجزای پشتیبان آن‌ها را دسته‌بندی کرد. اجزای اصلی موتور شامل موارد زیر می‌شود و سایر بخش‌ها را در مقالات بعدی بررسی خواهیم کرد.
- بلوک سیلندر
- سرسیلندر
- پیستون‌ها
- شاتون‌ها
- میل‌لنگ
- میل‌بادامک
- سوپاپ‌ها
- تسمه یا زنجیرتایم
- فلایویل
بلوک سیلندر
این قطعه اصلی‌ترین و بزرگ‌ترین قطعه‌ی موتور است که از آلیاژهای چدن (چدن خاکستری) و یا آلومینیوم ساخته می‌شود. بلوک سیلندر فضایی است که در آن پیستون‌ها قرار می‌گیرند و عمل احتراق بین فضای ایزوله‌شده‌ی پیستون و سرسیلندر در آن انجام می‌شود. در بلوک، مجاری زیاد و متفاوتی وجود دارد که محل گذر آب و روغن است.
بلوک سیلندر ابتدا به روش ریخته‌گری تحت فشار یا دایکاست ساخته‌شده و سپس ماشینکاری‌های لازم روی آن انجام می‌شود. سپس نیز پوشش سطحی مناسب روی آن انجام می‌شود. پوشش سطحی به مواردی همچون اکسید سیاه یا سیاه کردن، پرداخت کاری، آنودایز، آبکاری کروم، روکش روی یا همان گالوانیزه، آبکاری نیکل و رنگ‌آمیزی گفته می‌شود.
اولین تجربه رانندگی با ریرا را در کانال یوتیوب بیت ران پلاس تماشا کنید:
سرسیلندر
سرسیلندر قطعه‌ای است که در بالای بلوک سیلندر قرار می‌گیرد و فضای احتراق را به کمک پیستون ایجاد می‌کند. شکل سرسیلندر تابع ساختمان سیلندر است و چنانچه از نوع خنک‌کننده با آب باشد، مجاری آب و درغیر این‌صورت، شیارهای خنک‌کننده با هوا دارد. سرسیلندر با پیچ و مهره به بلوک سیلندر متصل می‌شود و در بخش پایینی آن، به تعداد سیلندرها گودی وجود دارد. سرسیلندر محل قرارگیری سوپاپ‌ها و میل‌سوپاپ است. همچنین مجاری عبور دود حاصل از احتراق و هوای لازم برای احتراق نیز در این بخش است.
سرسیلندر معمولا از آلیاژهای آهن (چدن دندانه‌ریز) یا آلیاژهای آلومینیوم ساخته‌می‌شود. روش ساخت نیز هم به صورت ریخته‌گری عادی و هم ریختگی تحت فشار، قابل انجام است. البته دیگر ریخته‌گری معمولی برای ساخت سرسیلندرهای جدید کاربرد ندارد و تمام سرسیلندرهای جدید با روش ریخته‌گری تحت فشار ساخته‌می‌شوند.
سرسیلندر معمولا به‌صورت یکپارچه ریخته‌گری می‌شود. اما در صورتی که طول موتور زیاد باشد، چند تکه ریخته‌گری شده و سپس ماشینکاری می‌شود.
همچنین در طراحی سرسیلندر موتورهای جدید همچون موتور سه سیلندر ایران‌خودرو، اگزاست منیفولد یکپارچه با سرسیلندر (ٰچندراهۀ خروجی یکپارچه شده با بستار) ریخته‌گری می‌شود که مزایای زیادی دارد.
پیستون
پیستون (Piston) جزئی از موتورهای رفت و برگشتی است که در پمپ‌ها و کمپرسورهای رفت‌وبرگشتی و استوانه‌های نیوماتیکی و مکانیزم‌های مشابه نیز استفاده می‌شود. در این مکانیزم‌ها، پیستون بخش متحرکی است که در داخل سیلندر قرار می‌گیرد.
نقش پیستون در موتورها، کاهش حجم و افزایش تراکم مخلوط سوخت و هوا برای انفجار است. همچنین، پیستون وظیفه‌ی انتقال نیروی تولیدشده از انفجار به میل‌لنگ را به واسطه شاتون برعهده دارد. در پمپ و کمپرسورها، پیستون برخلاف پیشرانه‌های احتراقی نقش متفاوتی برعهده دارد و با دریافت نیرو از میل‌لنگ، اقدام به فشرده‌سازی یا تخلیه‌ی سیال داخل سیلندر می‌کند.
تست کامل تارا وی سه – Tara v3 را در کانال یوتیوب بیت ران پلاس تماشا کنید:
شاتون
شاتون قطعه‌ای است که پیستون را به میل‌لنگ متصل می‌کند. این قطعه تا حدامکان سبک و در عین‌حال، سخت و محکم ساخته‌می‌شود. برای تأمین این شرایط، معمولا شاتون‌ها را از فولاد و به روش فورجینگ (آهنگری) می‌سازند. استحکام بالای شاتون ضروری است چرا که باید انرژی حاصل از احتراق که نیروی رو به پایین می‌سازد را به‌خوبی تحمل، و به میل‌لنگ منتقل کند.
میل‌لنگ
میل‌لنگ یکی از اجزای اصلی موتورهای احتراق داخلی است و وظیفه‌ی اصلی آن تبدیل حرکت خطی پیستون‌ها به حرکت دورانی است. این قطعه عمر زیادی دارد و به ندرت خراب می‌شود. خرابی میل‌لنگ زمانی رخ می‌دهد که روغن کافی به یاتاقان‌های میل لنگ نرسد و براثر خشک کارکردن، خودرو اصطلاحا یاتاقان بزند و میل‌لنگ را دچار خراش و آسیب کند.
تقریبا تمام میل‌لنگ‌ها از جنس فولاد هستند که به روش فورج و با ترکیب کربن متوسط یا آلیاژ فولاد با کروم ساخته می‌شوند. همچنین، در این قطعه از فلز وانادیوم برای خنک‌شدن سریع در برابر هوا استفاده می‌شود. البته، از فولادهای ارزان‌تری در میل‌لنگ خودروهای ارزان‌تر استفاده می‌کنند.
میل‌بادامک
میل‌سوپاپ یا میل‌بادامک شفتی است که روی آن برای هر سیلندر برآمدگی‌هایی (بادامک) قرار دارد که کار باز و بسته‌کردن سوپاپ‌ها در زمان‌بندی مشخص‌شده را انجام می‌دهد. همچنین، درصورت نیاز میل‌سوپاپ یا میل‌بادامک می‌تواند شامل بادامک اضافی برای پمپ‌های سوخت باشد.
میل‌بادامک قدرت خود را به وسیله‌ی زنجیر یا تسمه تایم از میل‌لنگ می‌گیرد. سرعت چرخش میل‌بادامک در موتور چهارزمانه، نصف سرعت موتور و در انواع دوزمانه برابر با سرعت موتور است. میل‌سوپاپ نیروی خود را ازطریق میل تایپیت‌ها و اسبک‌ها به سوپاپ‌ها وارد می‌کند. البته در موتورهایی که میل‌سوپاپ در بالای سرسیلندر قرار دارد، بادامک مستقیما با اسبک‌ها در تماس است.
سوپاپ‌ها
سوپاپ (به فرانسوی Soupape و به انگلیسی Poppet valve) در لغت به معنی دریچه است. سوپاپ قطعه‌ای قارچی‌شکل است که روی سرسیلندر قرار می‌گیرد و ورود مخلوط هوا و سوخت و خروج دود را کنترل می‌کند. سوپاپ‌ها انواع و اقسام مختلفی دارند که طراح با توجه به پارامترهای مختلف آن‌ها را به کار می‌برد. بررسی کامل سوپاپ‌ها نیاز به یک مطلب مجزا دارد که در آینده در بیت‌ران به آن خواهیم پرداخت.
تسمه یا زنجیر تایم
تسمه یا زنجیر تایم قطعه‌ای است که میل‌لنگ خودرو را به میل‌سوپاپ‌ها متصل می‌کند. تسمه تایم وظیفه‌ی انتقال نیرو برای تنظیم زمان صحیح باز و بسته‌شدن سوپاپ‌ها را برعهده دارد. چنین عملیاتی برای کارکرد پیشرانه‌ی خودرو ضروری است. تسمه تایم دندانه‌هایی در سطح داخلی خود دارد؛ درحالی‌که زنجیرتایم به‌صورت غلتان (Roller Chain) است.
تسمه و زنجیرتایم هرکدام مزایا و معایبی دارند که با توجه به اهداف طراحی، طراح موتور یکی از آن‌ها را انتخاب می‌کند.
مزایای زنجیر تایم:
- طول عمر زیاد حتی به اندازه‌‌ی عمر پیشرانه
- توانایی تحمل دورهای بالای موتور
- تعمیرات و نگهداری آسان و کم هزینه‌تر
معایب:
- صدای زیاد در مدل‌های قدیمی‌تر
- هزینه طراحی بالاتر
- کاهش سود خدمات پس از فروش شرکت‌ها به دلیل عدم نیاز به تعویض دورهای
مزایا تسمه تایم:
- صدای کمتر در مقابل زنجیر تایم‌های قدیمی‌تر
- قیمت کمتر
- هزینه طراحی پایین‌تر
معایب:
- نیاز به تعمیر و نگهداری دورهای (۵۰هزار تا ۸۰ هزار کیلومتر و بسته به نظر خودروساز)
- امکان آسیب و پارگی در صورت عدم تعویض به موقع
برای آگاهی از اینکه خودروتان از تسمه‌تایم استفاده می‌کند یا زنجیر تایم، کافی است به دفترچه‌ی 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 شده‌است. به عبارت دیگر، فلایویل اغلب برای تامین انرژی مداوم در سیستم هایی که منبع انرژی مداوم ندارند، استفاده می‌شوند. همچنین 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 شود.
این امر با انباشت انرژی در چرخ لنگر / چرخ طیار طی یک دوره زمانی، با سرعتی که با منبع انرژی سازگار باشد، انجام می‌شود. سپس انرژی را با سرعت بسیار بالاتر در مدت زمان نسبتاً کوتاه در هنگام نیاز آزاد می‌کند.
وظیفه اصلی فلایویل در موتور خودرو تعادل حرکت دورانی میل لنگ به دلیل وزن زیاد است. چون قدرتی که از طرف پیستون به میل لنگ داده می‌شود یکنواخت نیست و باعث کم یا زیاد شدن سرعت میل لنگ می‌شود. ولی اینرسی فلایویل تمایل دارد که آنرا با سرعت ثابت حرکت دهد و همین اتفاق باعث یکنواختی قدرت خروجی موتور می‌شود.
بیشتر بخوانید:
خرابی وایر چه نشانه‌هایی دارد؟ / هر آنچه درباره خرابی وایر باید بدانید
خرابی شمع چه نشانه‌هایی دارد؟ / هر آنچه درباره خرابی شمع باید بدانید