نحوه کار کردن موتور ماشین

نحوه کار کردن موتور ماشین

احتراق درونی :

جهت پی بردن به نحوه کارکرد موتورهای احتراق درونی , به کار بردن تصویر ذهنی شما موثر خواهد بود .

یک مثال خوب در این راستا توپهای جنگی قدیمی هستند که شما احتمالا آنها را در فیلمهایا موزه ها دیده اید . در آنجا سربازها درون لوله توپ را با باروت پرکرده سپس یک گوی فلزی ( که همان توپ است ) را درون آن قرار می دهند و با روشن کردن فیتیله ای که به باروت متصل می شود عمل شلیک صورت میگیرد . به این عمل احتراق درونی میگویند , ولی تجسم اینکه این چه ارتباطی با موتور خودرودارد کمی مشکل است .

مثال نزدیکتر به موضوعمان می تواند این باشد : فرض کنید که شما یک تکه لوله پلیکا با قطر حدودا هفت و نیم سانتی و به طول حدودا یک متر را در اختیار دارید . اگر شما یک سر آن را کاملا ببندید و یک قطره بنزین درون لوله بریزید , سپس یک سیب زمینی را با فشار به درون لوله بفرستید ( البته من پیشنهاد میکنم که همچین کاری را انجام ندهید و فقط فرض آن کافی می باشد ) چیزی که به دست خواهیم آورد یک وسیله است که در عام به آن توپ سیب زمینی می گویند . وقتی که سوخت آن وسیله را با یک جرقه آشنا نمایید , اتفاق جالبی که می افتد این است که سیب زمینی می تواند تا حدود 150 متر به هوا پرتاب شود.

توپ سیب زمینی از همان ایده ای که پشت موتور های درون سوز است استفاده می نماید . اگر شما مقدار خیلی ناچیزی از یک سوخت با انرژی بالا ( مانند بنزین ) را در یک محوطه بسته کوچک قرار دهید و آن را مشتعل سازید , مقدارقابل توجهی انرژی آزاد خواهد شد آنهم به صورت گاز منبسط . شما می توانید از این انرژی جهت پرتاب یک سیب زمینی به 150 متری استفاده نمایید.

دراین حالت انرژی تبدیل به حرکت سیب زمینی می شود . شما همچنین می توانید از این انرژی جهت مصارف جالبتری استفاده نمایید . برای مثال اگر شما بتوانید یک چرخه به وجود آورید که بتواند این انفجارها را صد بار در دقیقه انجام دهد و اگر شما بتوانید انرژی تولیدی را جهت کارهای مفید مهار نمایید چیزی که به دست می آید ساختار موتور یک ماشین است .

تقریبا تمامی خودروهای امروزی جهت تبدیل بنزین به حرکت از موتورهایی که به آنها چهار زمانه میگویند استفاده می نمایند . به این سیستم چهار زمانه همچنین چرخه اتو نیز میگویند

( otoo cycle ) . که این نام برای یادبود نیکولای اتو مخترع این سیستم در سال 1867 میلادی می باشد .

در تصویر زیر می توانید تصویر یک سیستم چهار زمانه را مشاهده نمایید .

شرح تصویر :

A- سوپاپ ورودی انگشتی سوپاپ

B – قالپاق روی سوپاپ

C – دریچه ورودی

D – سر E – خنک کننده

F – بدنه پوسته موتور

G – کارتر ( مخزن روغن )

H – مخزن روغن

I – میل بادامک

J – سوپاپ تخلیه انگشتی سوپاپ

K – شمع

L – دریچه تخلیه

M – پیستون

N – شاتون

O – یاتاقان شاتون

P – میل لنگ

شرح نمودار پایین تصویر :

1 – تنفس

2- فشرده سازی

3- احتراق

4- تخلیه

شما در تصویر می توانید مشاهده نمایید که یک قطعه به نام پیستون جانشین سیب زمینی در توپ سیب زمینی می باشد . این پیستون توسط یک شاتون به میل لنگ متصل می شود . با چرخش میللنگ حالت دوباره مسلح شدن توپ را به وجود می آورد . اینجا اتفاقاتی را که در چرخه موتور رخ می دهند را لیست می کنیم .

پیستون در بالا شروع می کند , سوپاپ ورودی باز میشود , پیستون به طرف پایین حرکت می کند تا به موتور اجازه دهد که سیلندر پر از هوا و بنزین شود . به این عمل سیکل تنفس می گویند . فقط مقدار خیلی خیلی کمی بنزین لازم است که با هوا مخلوط شود تا این سیستم درست عمل کند .

سپس پیستون باز میگردد تا این مخلوط هوا و سوخت را فشرده سازد , این عمل فشرده سازی احتراق یا انفجار را به مراتب قویتر و موثرتر می سازد .

وقتی که پیستون به بالای سیکل می رسد , شمع اقدام به تولید یک جرقه می نماید تا بنزین مشتعل شود . مقدار بنزین موجود درسیلندر محترق گشته و پیستون را با فشار به سمت پایین میراند .

وقتی که پیستون به قسمت پایین چرخه می رسد , سوپاپ تخلیه باز شده و دود و مواد خروجی به سمت سیستم اگزوز خودرو هدایت می شوند حال موتور آماده است برای چرخه یا سیکل بعدی و سپس مجددا سوپاپ ورودی باز می شود وسیلندر پر از هوا و سوخت می شود .

توجه داشته باشید که حرکتی که محصول یک موتور درونسوز می باشد یک حرکت دورانی می باشد در حالی که محصول توپ سیب زمینی یک حرکت طولی و یا مستقیم بود . در موتورحرکت مستقیم میللنگ به حرکت دورانی تبدیل می شود , حرکت دورانی برای ما از اهمیت بالایی برخوردار می باشد زیرا ما می خواهیم توسط آن چرخهای خودرو را به گردش در آوریم

 

دو مسئله دیگر که ذکر آنها حائض اهمیت می باشد عبارتند از :

موتورهای درون سوز انواع مختلفی دارند . موتورهای با توربین گازی یک نوع دیگر از این نوع موتورها می باشد . موتورهایی که به صورت توربین گازی می باشند مزایای قابل توجه و معایبی دارند , اما بزرگترین عیب آنها در حال حاضر هزینه بالای ساخت می باشد

در نتیجه در حال حاضر زیاد مقرون به صرفه نمی باشد که این سیستم را برروی خودروها به کار گیرند موتورهایی هم وجود دارند که به آنها موتورهای احتراق خارجی یا برون سوز می گویند . بهترین مثال برای اینگونه موتورها , قطارهای قدیمی و قایقهای بخاری می باشند .

سوخت ( ذغال سنگ , چوب , نفت , …. ) در یک موتور بخار در بیرون موتور می سوزد تا بخار به وجود آورد , و این بخار تولیدی تبدیل به حرکت در موتورمیشود . البته موتورهای درونسوز سیار دقیقتر ( سوخت کمتری نسبت به مسیری که طی می کنند ) از موتورهای برون سوز می باشند , بعلاوه اینکه موتورهای درونسوز بسیار کوچکتر و سبکتر از موتورهای برون سوزمی باشند .

پس این مسئله نشان می دهد که چرا ما خودروهایی با موتورهای برونسوز در خیابانها مشاهده نمی کنیم . تقریبا تمام خودروهای امروزی از موتورهای درونسوز استفاده می کنند زیرا :

نسبتا دقیقترند ( نسبت به موتورهای برون سوز )

ارزان قیمت ترند ( نسبت به موتورهای توربین گازی )

آسانتر می توان به آنها سوخت رساند , یا باک آنها را پر کرد. ( نسبت به خودروهای الکتریکی )

حالا اجازه دهید قسمتهای مختلفی را بررسی می کنیم که باعث می شوند این اتفاقات رخ دهند .

سیلندر :

یکی از بخشهای اصلی موتورسیلندر آن می باشد . پیستون در درون سیلندر به حرکت در می آید . موتوری که اینجا در موردش صحبت شد یک موتور یک سیلندر است ,مانند یک ماشین چمن زنی , در موتورهای چند سیلندر , سیلندرها معمولا به سه گونه آرایش می یابند : خطی – خورجینی یا تخت . در تصویر زیر یک موتور چهار سیلندر با آرایش خطی را مشاهده می نمایید:

در تصویر زیر یک موتور شش سیلندر با آرایش خورجینی را مشاهده میفرمایید که در این حالت سیلندرها نسبت به یکدیگر از زاویه مشخص برخوردارند: .

درتصویر زیر یک موتور چهار سیلندر با آرایش تخت را مشاهده می فرمایید در این حالت سیلندرها در دوطرف افقی به صورت متضاد نسبت به هم قرار می گیرند .

حالات مختلف قرار گرفتن سیلندرها باعث شخصیتهای متنوعی برای موتور می شوند که عبارتند از نرمی در کارکرد , قیمت تولید , اندازه و شکل ظاهری که این آرایشها برای خودروهای مختلف باکاربردهای مختلف به کار گرفته می شوند .

شمع :

شمع تامین کننده جرقه ای است که باعث احتراق مخلوط هوا و سوخت می شود . این جرقه باید در زمان صحیح صورت گیرد تا باعث شود سایر اجزا به درستی عمل کنند .

سوپاپها :

سوپاپهای ورودی و خروجی باید در زمان مقرر باز شوند تا مخلوط هوا و سوخت را به داخل سیلندر و دود را به خارج هدایت نمایند . در زمان فشرده سازی و احتراق سوپاپها باید کاملا بسته باشند تا احتراق به صورت صحیح صورت گیرد .

پیستون :

یک قطعه استوانه ای شکل می باشد که در سیلندر حرکت می کند .

رینگ پیستون :

رینگ پیستون قسمتی است که باعث آب بندی فاصله بین دیواره بیرونی پیستون و دیواره داخلی سیلندر می شود . این رینگ دو خاصیت دارد :

– در زمان فشرده سازی و احتراق از فرار مخلوط هواوسوخت از اطراف پیستون جلوگیری می کند .

از ورود روغن به محوطه احتراق از اطراف سیلندر جلوگیری می کند .

بیشتر خودروهایی که روغن سوزی دارند و روغن کم می کنند به این علت است که رینگ پیستونهای آنها خاصیت خود را از دست داده اند و روغن از آنها گذشته و به محفظه احتراق راه می یابد . در این صورت روغن نیز با مخلوط هوا و سوخت می سوزد .

محفظه احتراق :

محوطه ای است که عمل فشرده سازی و احتراق در آن صورت می گیرد .

با بالاو پایین رفتن پیستون , شما می توانید مشاهده نمایید که محفظه احتراق تغییر اندازه مید هد . در این محفظه حداکثر بزرگی و حداقل کوچکی اندازه یک مقدار مشخص می باشد . اختلاف بین این دو اندازه را حجم موتور می نامند که آن مقداررا با مقیاس لیتر یا سی سی ( سانتیمتر مکعب که هر 1000 سانتیمتر مکعب برابر یک لیتر است ) می سنجند . پس اگر شما یک موتور 4 سیلندر دارید که حجم هر سیلندر نیم لیتر یا 500 سی سی باشد نتیجتا شما یک موتور 2 لیتر در اختیار دارید . اگر شما یک موتور شش سیلندر خورجینی با حجم هر سیلندر به همان اندازه یعنی نیم لیتر در اختیارداشته باشید نتیجتا شما یک موتور سه لیتر وی شش دارید .

در حالت عمومی حجم موتور نمایانگر قدرت موتور است . یک سیلندر با حجم 500 سی سی میتواند دو برابر یک سیلندر با حجم 250 سی سی مخلوط هوا و سوخت درخود جای دهد . پس نتیجتا شما می توانید انتظار حدود دوبرابر قدرت بیشتر از سیلندر بزرگتر داشته باشید ( البته اگر تمام مقیاسها دیگر برابر باشند ) . پس برای بالا بردن قدرت موتور شما می توانید تعداد سیلندرها را بیشتر کنید و یا حجم موتور را بالا ببرید ( یا هر دو )

شاتون :

شاتون پیستون را به میللنگ متصل می کند . دو سر اتصال شاتون قابل چرخش می باشد تا بدین وسیله با قرار گرفتن در زوایای مختلف باعث انتقال حرکت بین پیستون و میللنگ گردد .

میللنگ :

این وسیله باعث تبدیل حرکت طولی پیستون به حرکت گردشی با دورانی می شود .

مخزن روغن :

میللنگ در مخزن روغن واقع می شود . این مخزن دارای میزانی روغن می باشد که در پایین ( کارتر ) می باشد .