موتور خودرو چگونه کار می کند؟

آیا تا به حال درب موتور را باز کرده اید و از خود بپرسید که اینجا چه خبره؟

برای کسی که درباره موتور خود شناخت چندانی ندارد، موتور شبیه به یک توده فلزی پلاستیکی بی سروته است، یک مشت سیم و لوله اضافی اطراف آن!
امکان دارد شما دوست عزیزکه این مقاله را می خوانید دوست داشته باشید جوابی برای حس کنجکاوی خود پیدا کنید و یا امکان دارد یک خودروی جدید خریداری کرده باشید وکلماتی مانند 3 لیتر وی 6،(در میل سوپاپCams Dual Over Head) و یا انژکتور و... شنیده باشید که دوست دارید معنای آن را بدانید.
دراین مقاله ما می خواهیم به صورت پایه به معرفی اجزای موتور خودرو و نحوه ارتباط آنها با یکدیگر بپردازیم، در نهایت راجع به نقاطی که ممکن است درست کار نکند و نیز راجع به تقویت موتور برایتان سخن بگوییم.
هدف اصلی یک موتور بنزینی تبدیل بنزین به حرکت است. در حال حاضر ساده ترین راه این کار سوزاندن بنزین درون موتور است، در نتیجه ما به این نوع موتور، موتور احتراق داخلی(Internal Combustion Engine) می گوییم.
موتورهای احتراق داخلی دو دسته اند:
1) موتورهای بنزینی و دیزلی (چهار زمانه، دوزمانه،وانکل، رادیال،...)
2) موتورهای توربینی (جت)
لازم به ذکر است موتورهای احتراق خارجی نیز وجود دارند (موتور بخار) که بنا بر فضای مورد نیاز برای قرارگیری دارای راندمان بسیار پایین تری نسبت به موتورهای درون سوز می باشند (کشتی های بخار)، این موتورها با سوخت هایی مانند چوب، زغال و روغن کار می کردند.
موتورهای احتراق داخلی :
قاعده کلی کارکرد موتور خودرو بر پایه قانون (Potato Cannon) یا لوله شلیک سیب زمینی استوار است. این قانون می گوید چنانچه شما مقداری سوخت با انرژی بالا را (مانند بنزین) در یک ظرف بسته منفجر سازید مقدار غیرقابل باوری انرژی به صورت گاز منبسط شده آزاد خواهد شد، شما این انرژی را می توانید برای پرتاب یک سیب زمینی تا 1500 متر استفاده کنید!
در این حالت انرژی شیمیایی سوخت تبدیل به انرژی حرکتی سیب زمینی گشته است، شما می توانید این خاصیت را در یک جای جالب تر استفاده کنید. بطور مثال اگر بتوانید یک مکانیزم درست کنید که در آن صدها بار در دقیقه این عمل تکرار شود و چنانچه بتوانید این نیرو را به صورت مفید کنترل کنید، آنگاه آن چرخه مکانیزم می تواند مرکز تولید نیروی خودروی شما باشد!
 
engine-labels

تقریبا در حال حاضر تمام خودروها برای تبدیل نیروی سوخت به نیروی حرکتی از موتورهای احتراق داخلی چهارزمانه استفاده می کنند. موتورهای چهارزمانه به موتورهای چرخه اتو نیز به احترام نیکولاس اتو،شخصی که چرخه را در سال 1867 اختراع کرد نیز نامیده می شوند.
موتور چهار مرحله (Four Stroke) در تصویر 1  نمایش داده شده است:
1- مرحله تنفس  (کورس تنفس)                 Stroke Intake   
2- مرحله تراکم   (کورس تراکم)       Compression Stroke     
3- مرحله انفجار  (کورس احتراق)        Combustion Stroke   
4- مرحله تخلیه  (کورس تخلیه)                  Exhaust Stroke                    
*منظور از کورس مسیر حرکت پیستون داخل سیلندر می باشد.
همانطور که در تصویر 1 مشخص شده است یک نقطه فلزی به نام پیستون جای سیب زمینی ما را گرفته است، پیستون به وسیله یک میله به نام شاتون(Connecting Rod) به میل لنگ (Crank Shaft) متصل می شود، وقتیکه میل لنگ می چرخد مانند این است که دوباره توپ، سیب زمینی ما را آماده به شلیک می کند. در اینجا می بینیم که در طول این مرحله ها چه اتفاقی درون موتور رخ می دهد.
1-    پیستون از نقطه بالایی سیلندر شروع به حرکت رو به پایین می کند، سوپاپ هوا باز می شوند، پیستون پایین می رود و اجازه می دهد با مکشی که ایجاد می کند مخلوط سوخت و هوا سیلندر را پر کند. این مرحله تنفس یک سیلندر درون موتور چهارزمانه درونسوز است. مقدار کمی سوخت احتیاج است تا هوا مخلوط شده در این مرحله وارد موتور گردد.(مرحله اول)
*سوپاپ ها (Valves) دریچه های ورودی و خروجی موتور برای ورود مخلوط سوخت هوا و خروج دود ناشی از احتراق می باشند.
2-    در این مرحله پیستون شروع به بالا آمدن می کند تا مخلوط سوخت و هوای وارد موتور شده را کمپرس کند. در این مرحله سوپاپ هوا شروع به بستن می کند. کمپرس کردن مخلوط سوخت و هوا کمک می کند که انفجار قوی تری داشته باشیم.(مرحله دوم)
3-    وقتیکه پیستون در انتهای مرحله دوم به بالاترین نقطه سیلندر می رسد، شمع جرقه می زند تا مخلوط سوخت و هوا را منفجر سازد، با انفجار مخلوط سوخت و هوا پیستون به پایین رانده می شود و انرژی سوخت را به انرژی حرکتی تبدیل می کند.(مرحله سوم)
4- وقتیکه پیستون به پایین ترین نقطه کورس خود در پایان مرحله احتراق می رسد سوپاپ دود شروع به باز شدن می کنند، با بالا آمدن پیستون دود داخل سیلندر به بیرون رانده می شود و از طریق لوله اگزوز به خارج هدایت می شود. حالا موتور برای انجام چرخه بعدی آماده است، بنابراین مجددا بوسیله مقداری سوخت و هوا شارژ می شود.
 به خاطر داشته باشید انرژی حرکتی که در یک موتور احتراق داخلی بدست می آید یک نیروی چرخشی (Rotation) می باشد، در صورتیکه نیرویی که در اثر شلیک سیب زمینی بدست می آید نیروی خطی (Straight Line) در یک موتور انرژی خطی پیستون وسط میل لنگ به انرژی چرخشی تبدیل می شود. نیروی چرخشی برای ما مناسب است چراکه در نهایت می خواهیم از این انرژی برای چرخش چرخ های خودرو استفاده کنیم.
اجزای پایه موتور (Basic Engine Parts)
قسمت اصلی موتور سیلندرهای آن است که درون هر سیلندر پیستون ها به پایین و بالاحرکت می کنند (حرکت رفت و برگشتی). موتوری که در قسمت قبل توضیح دادیم یک موتور یک سیلندر بود آن یک نما از یک موتور موتور سیکلت، اره برقی، جت اسکی می توانست باشد. اما بیشتر خودروها بیش از یک سیلندر دارند (چهار، پنج، شش، هشت، ده، دوازده و شانزده). در موتورهای چند سیلندر، سیلندرها معمولابه یکی از شکل های خطی (Inline) ، خورجینی ( V  ) ، و موتورهای باکستر (Flat- Opposed) در کنار هم قرار می گیرند که در شکل های زیر نمایش داده شده اند :
 
 engine-inline-4

شکل 2- موتور خطی که سیلندرها به صورت یک خط در کنار هم در بلوک سیلندر قرار گرفته اند.
engine-v-6.gif

شکل 3- موتور خورجینی V - سیلندرها در یک بلوک V شکل قرار گرفته اند. زاویه بین دو بال بلوک سیلندر می تواند بنا برسیلندر موتور تغییر کند مثلا 90 درجه ، 75 درجه.
 engine-flat-4.gif


شکل 4- موتور باکستر، سیلندرها به صورت روبروی هم داخل بلوک سیلندر قرار دارند. می توان این موتور را یک موتور V- 180 تصور کرد.

چیدمان های متفاوت سیلندرها در داخل بلوک سیلندر می تواند مزایا و معایب مختلفی داشته باشد، مانند : نرم کارکردن، هزینه های ساخت، کارایی موتور. این مزایا و معایب باعث می شودکه هرکدام در یک جا و یک نوع اتومبیل به کار روند. به طور مثال موتورهای خطی دارای بالانس خوبی هستند ولی در صورت زیاد شدن سیلندرها جای زیادی می گیرند. همچنین بنا به باز بودن فضا برای طراح امان مطلوب از پیچیدگی و هزینه ساخت پایین تری برخوردار خواهند کرد.
موتورهایV برای تعدد تعداد سیلندرها در فضای محدود مناسب اند، همچنین خواص گشتاوری خاص خود را دارند نیز به دلیل امکان استفاده از سیلندرهای بیشتر در فضای کمتر، موتورها با نرمی و یکنواختی بیشتری هستند.
موتورهای باکستر در خودروهای اسپرت مثل پورشه، سوباروهای مختلف به دلیل داشتن نقطه ثقل پایین به کار می روند، ولی به دلیل نحوه قرارگیری پیستون در سیلندر دارای اصطحلاک بالایی نسبت به موتور V می باشند. همچنین دسترسی به قطعات آنها کمی دشوار بوده و از لحاظ ساخت قطعات آنها کمی پیچیده می باشند.

قطعات کلیدی موتور خودرو

سوپاپ ها :

سوپاپ هوا و دود در مواقع مورد نیاز بنا بر ساختار موتور باز و بسته می شوند و اجازه ورود مخلوط سوخت و هوا و خروج دود را به موتور می دهند. در نظر داشته باشید هر دو نوع سوپاپ در هنگام مرحله تراکم کاملا بسته هستند و محیط داخل سیلندر کاملا آب بندی می باشد. تعداد سوپاپ ها بنا بر پیشرفت تکنولوژی در موتورها مختلف است از 2 سوپاپ تا 8 سوپاپ.

 پیستون :

یک قطعه استوانه ای شکل فلزی که در درون سیلندر دارای حرکت خطی رفت و برگشت می باشد.

رینگ پیستون :

حلقه های فلزی فنری هستند که وظیفه آب بندی قسمت خارجی پیستون و دیواره داخلی سیلندرها را بر عهده دارند. رینگ های پیستون دو وظیفه اصلی دارند :
1-    جلوگیری از نفوذ مخلوط سوخت و هوا و گازهای دود حاصل از احتراق به خارج از اتاق انفجار به اتاق محفظه کارتل در مراحل تراکم وانفجار.
2-    جلوگیری از نفوذ روغن موجود در کارتل به داخل اتاق انفجار برای ممانعت از بوجود آمدن روغن سوزی.
  بیشتر خودروهایی که روغن سوزی دارند و هر 1500 کیلومتر باید روغن موتور آنها سرریز شود بدلیل فرسایش رینگ های پیستون آنها فرسوده شده و قابلیت آب بندی خود را از دست داده اند. البته روغن سوزی از طریق از دست رفتن قابلیت قطعات آب بندی سوپاپ مثل لاستیک ساق سوپاپ، گیت سوپاپ نیز اتفاق می افتد ولی شدت روغن سوزی ناشی از خرابی رینگ پیستون بسیار بیشتر است.

شاتون :
شاتون پیستون را به میل لنگ متصل می سازد. این قطعه می تواند برروی یاتاقان های خود در دوسر بچرخد که نتیجه این خاصیت تبدیل حرکت خطی پیستون به چرخش در میل لنگ می باشد.

میل لنگ :

میل لنگ می چرخد و به وسیله بالانسر و وزنه هایی که روی خود دارد حرکت رفت و برگشت پیستون را به یک حرکت چرخشی در یک جهت تبدیل می کند. معمولا میل لنگ از یک طرف به فلایول یا چرخ طیار دیگر بوسیله تسمه یا زنجیر به میل سوپاپ اویل پمپ و از پمپ وصل می باشد. 

کارتل :

این محفظه دور تا دور میل لنگ را پوشانده است. مقداری روغن درون خود نگه می دارد تا  اویل پمپ یا پمپ روغن بتواند این روغن را از درون آن مکش و با فشار به تمام نقاط موتور برای روغن کاری برساند.

میل سوپاپ :

یک میله که با نصف سرعت چرخشی میل لنگ می چرخد و وظیفه اصلی آن باز و بست سوپاپ ها در زمان های مناسب براساس دور موتور می باشد. همچنین از موتورهای قدیمی وظیفه تنظیم زمان جرقه زنی موتور را نیز بر عهده داشت.

شمع :

 قطعه ای کوچک با وظیفه ای مهم، این قطعه وظیفه جرقه زنی و انفجار مخلوط سوخت را در زمان دقیق بر عهده دارد.

مشکلات موتور :

حالا به بررسی برخی از مشکلاتی که ممکن است هرکدام از شما با موتور خودروی خود پیدا کرده اید می پردازیم :
امکان دارد که یک روز صبح که برای روشن کردن خودروی خود به پارکینگ رفته اید به یاد بیاورید که موتور خودرو با استارت می چرخید ولی روشن نمی شد، چه اتفاقی ممکن است افتاده باشد؟
حالا شما می دانید که خودرو خود چگونه کار می کند، حالا شما می دانید که چه اجزایی در موتور باید کار کنند تا موتور خودروی شما بتواند کار کند. سه اتفاق اساسی امکان دارد افتاده باشد : مخلوط سوخت و هوای بد، کمبود کمپرس در مرحله تراکم، نبودن جرقه در موتور. البتههزاران نقطه ریز دیگر ممکن است وجود داشته باشند که این مشکل را بوجود آورند ولی این سه دلیل اصلی ترین عامل هستند. بر اساس مدل ساده موتور که با آن آشنا شدیم، باهم بررسی می کنیم که چگونه این سه علت باعث این مشکل شده اند.

مخلوط بد سوخت و هوا :

مخلوط بد سوخت و هوا به سه طریق زیر امکان دارد که اتفاق بیفتد :
- شما بنزین تمام کرده اید، پس موتور هوا دارد ولی سوخت خیر.
- راه هوای ورودی ممکن است گرفته و یا کثیف باشد، پس سوخت وجود دارد ولی هوای کافی خیر.
- سیستم سوخت زمانی ممکن است مقدار زیاد و یا مقدار کم سوخت به مخلوط اضافه کند، این بدان معناست که احتراق به شکل مناسب اتفاق نمی افتد.
- امکان دارد درون سوخت شما ناخالصی مانند آب یا گازوئیل وجود داشته باشد که باعث شعله ور شدن سوخت گردد.

کمبود کمپرس :

در صورتیکه مخلوط سوخت و هوای وارد موتور شده به صورت مناسب کمپرس نشود، مرحله انفجار آنطور که می بایست شکل نخواهد گرفت. کمبود کمپرس به یکی از دلایل زیر امکان دارد که اتفاق بیفتد.
- رینگ پیستون شما فرسوده و سوخته است ( اجازه می دهد که مخلوط سوخت و هوا در طول مرحله تراکم به محفظه کارتل نفوذ کند).
- سوپاپ هوا و یا دود به صورت کامل آب بندی نمی کنند، در نتیجه نشت در هنگام تراکم خواهیم داشت.
- ممکن است یک سوراخ در سیلندر وجود داشته باشد. بیشتر سوراخ های موجود در سیلندر در ناحیه بالای آن، جاییکه سوپاپ ها و شمع در آن قرار دارند که به نام سرسیلندر می شناسیم در محلی که سرسیلندر به بلوک سیلندر وصل می شود رخ می دهد. معمولاسرسیلندر به بلوک سیلندر پیچ می شود وبرای آب بندی بهتر  یک واشر نازک به نام واشر سرسیلندر بین این دو قطعه قرار گیرد. چنانچه این واشر خراب شود سوراخ های کوچک بین سیلندر و سرسیلندر به وجود خواهد آمد و این سوراخ ها باعث به وجود آمدن نشتی می گردد.
 brake-picture-4.jpg

·  انجام دادن سرویس های به موقع نگهداری خودرو، از هزینه های احتمالی آینده جلوگیری خواهدکرد.
نبودن جرقه :
امکان دارد جرقه نباشد و یا بسیار ضعیف باشد که در نتیجه نتواند مخلوط سوخت و هوا را مشتعل سازد :
- چنانچه شمع و یا وایر منتهی به شمع سوخته باشد، جرقه بسیار خواهد بود.
- اگر وایر قطع و یا افتاده باشد، یا اینکه سیستمی که برق جرقه را به وایر می فرستد خراب باشد، جرقه نخواهیم داشت.
- چنانچه جرقه بسیار زود و یا بسیار دیر زده شود (تایمینگ موتور به هم خورده باشد)، بنزین در هنگام مناسب شعله ور نخواهد شد و این می تواند مشکلات زیادی را به وجود آورد.
-       
·  البته موضوعات دیگری هم می توانند مشکل ساز شوند، به طور مثال :
- چنانچه شمع و یا وایر منتهی به شمع سوخته باشد، جرقه بسیار خواهد بود.
- چنانچه باتری ماشین کاملا خراب باشد، استارتر نمی تواند موتور را برای روشن شدن بچرخاند.
- چنانچه یاتاقان های محل هایی بر روی میل لنگ اجازه می دهد میل لنگ در جای خود راحت بچرخد سوخته باشد، میل لنگ نمی تواند بچرخد و در نتیجه موتور نمی تواند روشن شود.
- در صورتیکه سوپاپ ها در زمان های مناسب باز و بسته نشوند و یا به اندازه کافی باز و بسته نشوند، نه مخلوط سوخت و هوا می تواند وارد موتور شود و نه دود از آن خارج گردد.
- چنانچه اگزوز خودروی شما گرفته باشد، دود از موتور خودروی شما نمی تواند خارج شود در نتیجه موتور نمی توتند بچرخد.
- چنانچه روغن خودروی شما ریخته و از دست رفته باشد و موتور بی روغن بماند پیستون نمی تواند برروی جدار سیلندر حرکت کند و اصطلاحا موتور قفل می شود.
در یک موتوری که سالم کار می کند تمام موارد بالا به صورت صحیح بایک تلورانس قابل قبولی کار می کنند. همانطور که می بینیم موتور دارای یک سری سیستم جانبی می باشد که به آن کمک می کند تا کار خود را به خوبی انجام دهد. حال به معرفی بعضی از آنها می پردازیم :
 
زمان بندی سوپاپ ها و سیستم جرقه خودرو :
بیشتر سیستم های زیر مجموعه موتور، یعنی اعضایی که به کارکرد موتور کمک می کنند با بکار بردن تکنولوژی و ابزارهای متفاوت سعی در بهبود کارایی موتورها دارند. حالا چند زیرسیستم که در موتورهای مدرن بکار می روند و البته نمونه های بهینه شده سیستم های قبلی می باشد را مورد بررسی قرارمی دهیم و در ابتدا با سیستم زمان بندی سوپاپ ها آغاز می کنیم :
مجموعه سوپاپ ، از سوپاپ ها و مکانیزم باز و بسته کردن آنها تشکیل یافته است. مکانیزم باز و بسته کردن سوپاپ ها را میل سوپاپ می نامند. میل سوپاپ یا میل بادامک دارای بادامک هایی برروی خود است که سوپاپ ها را در زمان های معین و به اندازه های معین باز و بسته می کنند همانطور که در تصویر 5  می بینید.
 engine-cam.gif

بیشتر موتورهای مدرن امروزی از مکانیزم میل سوپاپ از بالا (Over Head Camshaft) استفاده می کنند این بدان معناست که میل سوپاپ برروی سوپاپ ها قرار گرفته است مانند
تصویر 5 . در این سیستم بادامک ها به صورت مستقیم و یا به وسیله یک مکانیزم کوچک قادر به باز و بسته کردن سوپاپ ها هستند. در سیستم های قدیمی میل سوپاپ در محفظه پایین سوپاپ یا در بلوک سیلندر نزدیک به میل لنگ قرار داشت. میل هایی به نام میل تایپیت (Push Rods) وظیفه انتقال نیروی بادامک های میل سوپاپ را به طرف اسبک ها (Lifter)و(Rocker Arms) به عهده داشتند. این نوع سیستم دارای قطعات متحرک بیشتر بوده که باعث بوجود آمدن تاخیر در سیستم و نهایتا ضعف در دقت زمان باز و بسته شدن سوپاپ می شد.
تسمه تایم و یا زنجیر موتور از یک طرف به سر میل لنگ و از یک طرف به سر میل سوپاپ متصل می باشد که باعث می شود سوپاپ ها با زمان حرکت پیستون ها هماهنگ شوند. سر میل سوپاپ دارای دنده تسمه می باشد که طوری طراحی می شود که به ازای هر دور چرخش میل لنگ یک دور چرخش میل سوپاپ را ایجاد کند.
بسیاری از موتورهای مدرن با بازده بالای امروزی دارای چندین سوپاپ برای سیلندر می باشند، بطور مثال موتورهای 3 سوپاپ، 4 و یا 5 سوپاپ که در آنها معمولا 2 یا 3 سوپاپ وظیفه ورود هوا و 1 تا 2 سوپاپ وظیفه خروج هوا را به عهده دارند. ایننوع تعدد سوپاپ مستلزم بکار بردن حداقل 2 میل سوپاپ در هر سرسیلندر می باشد. برای همین است گاهی عبارات در میل سوپاپ از بالا (Dual Over Head Camshaft) با اختصار DOHC را برروی موتور خودروها می بینید.
سیستم جرقه خودرو ( تصویر 6 ) جریان برق با ولتاژ بالا تولید کرده و سپس از طریق وایرهای مربوطه آن را به شمع های خودرو برای ایجاد جرقه و انفجار مخلوط سوخت و هوا می رساند. ابتدا جریان الکتریکی به دلکو می رسد که تقریبا به راحتی در زیر درب موتور هر خودرو قابل رویت
 می باشد. دلکو دارای یک سیم ورودی از کوئل بوده و دارای دو، چهار، شش وهشت وایر خروجی بسته به تعداد سیلندرها و شمع های خودرو می باشد. این وایرهای خروجی هستند که جریان الکتریکی ولتاژ بالا را به سمت شمع ها هدایت می کنند. موتور طوری طراحی و تنظیم شده است که در هرلحظه فقط یک شمع در حال جرقه زنی می باشد ( فقط در یک سیلندر انفجار صورت
می گیرد). ای سیستم ماکسیمم نرمی موتور را حاصل می کند. برای اطلاعات بیشتر به مقاله چگونه سیستم جرقه خودرو کار می کند، مراجعه کنید.
 
 engine-ignition-labels.gif

سیستم های خنک کننده موتور، هوای ورودی به موتور وسیستم استارت و راه اندازی موتور :

در اغلب خودروها سیستم خنک کننده موتور شامل یک واتر پمپ و یک رادیاتور می باشد. آب در اطراف سیلندرها در درون بلوک و سرسیلندر با کمک فشار پمپ گردش می کند و در نهایت حرارت خود را در رادیاتور از دست می دهد. البته در بعضی از موتورها مانند موتورسیکلت، اره برقی و موتور فولکس واگن های بیتل قدیمی موتورهای هوا خنک بوده اند. در این موتورها پره هایی در اطراف سیلندرها وجود دارد که حرارت موتور از طریق آنها به هوا منتقل می شود. موتورهای هوا خنک دارای مزیت سبکی نسبت به موتورهای آب خنک هستند ولی حرارت آنها معمولا بالاتر است که معمولا باعث کاهش عمر موتور و بازده در مجموع پایین تر هستند. برای اطلاعات بیشتر به مقاله چگونه سیستم های خنک کننده موتور کار می کنند، مراجعه فرمایید .
 
 cooling-system-parts.jpg

اماحالا شما می دانید که چگونه موتور خودروی شما خنک می ماند، اما چرا چرخش هوا برای این کار اینقدر مهم است؟
بیشتر اتومبیل ها دارای موتورهای تنفس طبیعی (Natural Aspirate) هستند، یعنی هوا را از طریق مسیر فیلتر هوا مستقیما به داخل سیلندر هدایت می کنند. اما در موتورهای بازده بالا، هوا ابتدا به کمک توربو شارژر و یا سوپرشارژر تعبیه شده کمپرس و فشرده می شود (یعنی به کمک فشرده سازی شما می توانید مقدار بیشتری مخلوط سوخت و هوا در هر مرحله در داخل هر سیلندر وارد کنید) و سپس وارد هر سیلندر می گردد که این خود باعث بالا رفتن بازده موتور می گردد. به مقدار فشرده سازی هوا ضریب کمپرس (Boost) می گویند .
توربوشارژر از یک توربین کوچک برای کمپرس کردن هوا استفاده می کند. این توربین کوچک از طرف دیگر به توربین کوچک دیگری متصل است که در مسیر خروجی گازهای اگزوز قرار دارد که به خاطر عبور جریان گازهای خروجی نیروی چرخشی بدست می آورد که در نهایت با سر دیگر توربین با این نیرو هوا را کمپرس می کند. سوپرشارژر نیروی توربین خود را مستقیما از موتور می گیرد مثلا به کمک یک تسمه بزرگ . برای اطلاعات بیشتر می توانید به مقاله چگونه توربوشارژرها و سوپرشارژرها کار می کنند، مراجعه کنید .
 
 turbo-housing.jpg

بالا بردن بازده موتور کار جالبی است، اما واقعا چه اتفاقی می افتد وقتیکه شما سوییچ را در جای خود می گردانید موتور روشن می شود ؟
سیستم استارتر موتور خودرو شامل یک موتور الکتریکی کوچک و یک سلونویید است. وقتیکه شما کلید را در جای خود می چرخانید، موتور استارتر موتور خودرو را می چرخاند، با چرخیدن چند دور موتور مرحله انفجار در موتور شروع می شود. برای چرخاندن یک موتور سرد، یک موتور قوی مورد نیاز می باشد، موتور استارت باید به نیروی مقاوم زیر غلبه کند :
·  تمام نیروی مقاوم ناشی از اصطکاک قطعات داخلی موتور که از طرف رینگ های پیستون حاصل می شود.
·  نیروی تراکم بوجود آورنده در هرکدام از سیلندرها که برای ایجاد مرحله انفجار در حال شکل گیری است.
·       نیروهای لازم برای باز و بست سوپاپ ها .
·  کلیه قطعات متصل به موتور که نیروی خود را از موتور خودرو می گیرد مثل : پمپ آب، پمپ روغن و ... . به خاطر انرژی بسیار زیادی که مورد نیاز موتور برای استارت زدن نیاز دارد و از آنجایی که برق اتومبیل 12V می باشد صدها آمپر جریان برق می بایست به موتور استارتر جریان پیدا کند. سلونویید موجود در سیستم استارت یک سرپیچ الکتریکی بزرگ است که می تواند با این جریان بسیار بالا دست و پنجه نرم کند. وقتیکه سوییچ را می چرخانید این سلونویید را برای فرستادن قدرت به موتور فعال می کنید .
موتور، بنزین و اگزوز ، سیستم های الکتریکی خودرو :

سیستم های روانکاری :

وقتی صحبت از نگهداری روزمره اتومبیل می شود، نکته اول مورد توجه شما مقدار بنزین داخل ماشین می باشد. چطور بنزینی که داخل باک می ریزید به سیلندر رسیده و تولید قدرت می کند؟ سیستم بنزین خودروی شما، بنزین را به سمت سیلندرها پمپ کرده و در بین راه آن را با هوا مخلوط می کند بطوریکه آماده سوزش در داخل سیلندر گردد. بنزین به سه طریق مرسوم پس از مخلوط شدن با هوا وارد سیلندر می شود : 1) کاربرتور 2)انژکتور مستقیم  3) انژکتور غیرمستقیم یا راهگاهی.
·  با سیستم های انژکتور : مقدار مناسب بنزین به دو طریق، تزریق در پشت سوپاپ ورودی در داخل راهگاه ورودی هوا اسپری می شود و یا به طور مستقیم در داخل سیلندر اسپری یا تزریق می گردد. برای اطلاعات بیشتر به مقاله نحوه کارکرد انژکتور مراجعه فرمایید.
روغن در موتور خودرو نقش بسیار مهمی بازی می کند. سیستم روانکاری در موتور خودرو طوری عمل می کند که اعضای متحرک موتور همیشه توسط روغن طوری مرطوب شده باشند که بتوانند به راحتی برروی هم بلغزند. دو قسمت اصلی که نیاز به روغنکاری دارند یکی پیستون ها می باشند که باید طوری در ناحیه رینگ ها و دیواره سیلندرها روغنکاری شوند که بتوانند به راحتی برروی جداره داخل سیلندر بلغزند و به پایین و بالا حرکت کنند. قطعه دیگر هرگونه یاتاقان و پایمرینگ (Bearing) که اجازه می دهد قطعات چرخنده ای مانند میل لنگ و یا میل سوپاپ بتوانند به راحتی در جای خود بچرخند.
در بیشتر خودروها روغن توسط پمپ روغن از داخل کارتل مکیده شده و پس از عبور از داخل فیلتر روغن، برای جداسازی هرگونه کثافات موجود در آن با فشار زیاد به دیواره های سیلندر و برروی یاتاقان ها پاشیده می شود. سپس این روغن ها دوباره به داخل کارتل برگشته و این چرخه مجددا تکرار می شود.
 
exhaust-picture.jpg

حالا که راجع به چند موضوعی که به داخل خود می ریزید و آن را بکار می اندازید می خواهیم ببینیم که چه چیزی از آن بیرون می آید.
سیستم اگزوز از یک سری لوله، و در بعضی و در بعضی خودروها سیستم کاتالیست تشکیل گردیده است. دود ناشی از احتراق توسط فیستوله خروجی که به سرسیلندر پیچ شده است و به سمت لوله های مرتبط به آن هدایت می شود، سپس به انباره های اگزوز می رسد. کاری که انباره های اگزوز (Muffler) انجام می دهد خفه کردن صدای ناشی از هزاران انفجار کوچک در موتور خودرو است. در صورتیکه سیستم اگزوز خودرو مجهز به انباره نباشد صدای ناهنجار خودرو آرامش راننده و محیط زیست زیست را به خطر می اندازد. البته در خودروهای اسپرت انباره ها به گونه ای طراحی می شوند که صدای اگزوز حالت اسپرت و هیجان آور داشته و از طرفی طوری نباشد که موجب مزاحمت برای راننده و محیط اطراف گردد. جریان هوای خروجی پس از گرفته شدن صدای آن از اگزوز خارج و به محیط وارد می شود.
در خودروهای جدید برای تبعیت از قوانین مبارزه با آلودگی هوا از سیستم کنترل آلودگی استفاده می شود. سیستم های کنترل آلودگی از یک مبدل کاتالیست، یک سری سنسور و عملگر و یک کامپیوتر برای پردازش اطلاعات حاصل از سنسورها و دستور دادن به عملگر ها تشکیل گردیده است. بطور مثال مبدل کاتالیک از یک کاتالیزور و اکسیژن برای سوزاندن سوخت های نسوخته و ترکیبات شیمیایی ناقص در اگزوز استفاده می کند و آنها را به سالمترین شکل ممکن به محیط برمی گرداند. کاری که اکسیژن سنسور انجام می دهد این است که مقدار اکسیژن در جریان گازهای خروجی را کنترل می کند تا همیشه اکسیژن کافی برای مدل کاتالیک موجود داشته باشد تا در صورت نیاز از آن استفاده کند.
درکنار بنزین، چه چیز دیگری برای نیرو دادن به خودروی شما مورد نیاز است؟ سیستم الکتریکی خودرو شامل باتری دینام می باشد. دینام توسط یک تسمه به موتور خودرو متصل است که با چرخش موتور و چرخش دینام نیروی الکتریسته تولید شده و باتری خودرو شارژ می گردد. باتری خودرو 12ولت برق برای استفاده شدن در هر وسیله برقی داخل خودرو مثل سیستم جرقه، سیستم صوتی، چراغ ها، شیشه های برقی، کامپیوتر و غیره... تولید می کند و از طریق سیستم سیم کشی خودرو به آنها می رساند. در مقالات سعی بر آن خواهد شد که قسمت های مختلف خودرو را با جزییات بیشتر به شما معرفی کنیم.
 
چگونه قدرت موتور بیشتر تولید کنیم ؟

در این مقاله با راه های مختلف اضافه کردن کارایی موتور خودرو و افزایش راندمان آن آشنا خواهید شد. شرکت های خودروسازی با بازی کردن با این متغیرها سعی برساخت موتورهایی با قدرت بیشتر و مصرف کمتر دارند، در واقع آنها به دنبال راندمان بهتر هستند.
افزایش حجم موتور (Increase Displacement)
حجم بیشتر یعنی قدرت موتور بیشتر،در واقع شما می توانید مقدار بیشتری سوخت و هوا در هر چرخه موتور بسوزانید. شما می توانید با ساختن سیلندرهای بزرگتر و یا با افزودن مقدار سیلندر بر حجم موتور خود بیفزایید. موتورهای 12سیلندر به نظر محدوده افزایش این سیلندرها می آید. لازم بذکر است مقایسه قدرت موتور در خودرو در تکنولوژی مختلف الزاما مقایسه درستی برای قدرت موتور آنها نمی باشد.
افزایش ضریب تراکم (Increase The Compression Ratio)
ضریب تراکم بالاتر، قدرت موتور بیشتر برای موتور به ارمغان می آورد البته بالا رفتن ضریب تراکم تا یک محدوده امکان پذیر است. هرچه ضریب تراکم بالا می رود مخلوط سوخت و هوا تمایل بیشتری برای خود اشتعالی (مشتعل شدن قبل از جرقه زدن شمع) پیدا می کند. بنزین با درجه اکتان بالاتر از این واقعه جلوگیری می کند، به همین دلیل است که خودروهای اسپرت با موتورهای بازده بالای خود نیاز به بنزین با درجه اکتان بالا دارند.
پرخوران سیلندرها (موتور را با مقدار بیشتری از مخلوط سوخت و هوا پرکردن   Stuff More In Each Cylender
اگر بتوانید مقدار بیشتری هوا به تبعیت ان مقدار بیشتری بنزین به داخل سیلندر با حجم داده شده وارد کنید شما می توانید مقدار بیشتری نیرو از ان سیلندر بدست می اورید (همانطور که با افزایش حجم موتور بدست آوردید) توربوشارژرها و سوپرشارژرها هوا را متراکم کرده و آن را با فشار بالا به داخل سیلندر وارد می کند. در آینده مقاله ای برای آشنایی شما با سیستم پرخوران موتور در سایت قرار خواهد گرفت.
 
turbo-pictures-1.jpg

خنک کردن هوای ورودی موتور (Intercooling The Air)
کمپرس کردن هوای ورودی دمای آن را بالا خواهد برد، اما شما دوست دارید که خنک ترین هوای ممکن را به داخل سیلندر بفرستید، علت ان است که هوای گرم انبساط کمتری در هنگام انفجار خواهد داشت که باعث آزاد شدن مقدار کمتری نیرو خواهد شد. بنابراین خودروهای توربوشارژر مجهز به یک سیستم اینترکولینگ می باشد. یک سیستم اینترکولینگ از یک رادیاتور خاص تشکیل شده است که هوای کمپرس شده از داخل آن می گذرد تا حرارت آن پایین بیاید و سپس به داخل موتور وارد خواهد شد.
وارد کردن هوای بیشتر با کم کردن مقاومت هوای ورودی :
وقتیکه پیستون در داخل سیلندر در زمان مرحله تنفس به پایین می رود، مقاومت در برابر جریان هوای ورودی و کم وارد شدن هوا به داخل سیلندر مقداری از نیروی موتور شما را خواهد دزدید. مقاومت ورودی هوا با افزودن بر تعداد سوپاپ ها به نحو چشمگیری کاهش خواهد یافت، در بعضی از موتورهای جدید از راهگاه های ورودی هوای پولیش شده برای کاهش مقاومت در برابر هوای ورودی در آن قسمت استفاده می کنند. استفاده از فیلتر هوای بزرگتر نیز می تواند به کاهش مقاومت هوای ورودی کمک کند.
اجازه خروج به گازهای اگزوز با مقاومت کم Law Restriction Exhaust System):
چنانچه خروج گازهای اگزوز از داخل سیلندر با مقاومت مواجه شود مقدار قابل توجهی از نیروی موتور به هدر خواهد رفت. این مقاومت در برابر گازهای خروجی با اضافه شدن یک سوپاپ دود دیگر به نحو چشمگیری کاهش خواهد یافت. درنتیجه خودرویی که دو سوپاپ ورودی و دو سوپاپ خروجی خواهد داشت (در واقع وقتی روی موتوری 4سیلندر نوشته است 16V (16 سوپاپ) یعنی چهار سوپاپ به ازای هر سیلندر ). اگر لوله اگزوز دارای قطر کوچک باشند  ویا اینکه انباره اگزوز دارای مقاومت زیاد در برابر هوای عبوری باشد، فشار معکوس در سیستم بوجود می آید که اثر ان کاهش نیروی موتور می باشد. در سیستم های بازده بالای اگزوز از هدرز (پنجه اگزوز با خروجی های مجزا)، لوله های اگزوز با قطر زیاد و انباره های مقاومت پایین برای کاهش اثر معکوس گازهای خروجی استفاده می کنند. وقتیکه شما یک خودرو را با دو لوله اگزوز می بینید هدف آن بوده است که با افزایش لوله های اگزوز از مقدار مقاومت در برابر هوای خروجی و ایجاد فشار معکوس در سیستم اگزوز کاسته شود.
ساخت قطعات از جنس سبک تر :
ساخت قطعات موتور از اجزای سبک تر به بالا رفتن کارایی ان کمک خواهد کرد. هر بار که جهت حرکت پیستون عوض می شود، انرژی زیادی صرف ایستادن پیستون و حرکت مجدد آن می شود. در واقع هرچه پیستون سبک تر باشد این نیروی لازم برای غلبه بر اینرسی حرکتی پیستون کمتر خواهد بود و موتور راندمان بالاتری خواهد داشت.
پاشش سوخت مستقیم :
استفاده از سیستم انژکتور به جای کاربراتور و انژکتورهای راهگاهی به دلیل امکان پاشش بسیار دقیق سوخت درون سیلندر باعث بالا رفتن بازده موتور و پایین آمدن مصرف سوخت می گردد.
مطالبی دیگر از این مجموعه « شمع های گرانبها شمع های ایریدیم »

ورود اعضا