موتور اتومبیل از سه قسمت اساسی زیر تشکیل شده است : سیلندر، سرسیلندر، کارتر.در این مقاله می خواهیم به بررسی سیلندر بپردازیم. سیلندر ، هسته مرکزی موتور است. با انفجار سوخت در این مکان نیروی محرکه اتومبیل تامین می شود. محفظه روغن موتور زیر بدنه موتور قرار دارد.
ساختار سیلندر :
سیلندرها استوانههای توخالی هستند که محل بالا و پایین رفتن پیستون میباشند. لیکن چگونگی و کیفیت سطح داخلی سیلندرها که در تماس با پیستون است بسیار مهم است. دیوارههای چدنی یا آلو مینیمی سیلندرها به منظور فراهم آوردن یک سطح صاف برای حرکت پیستونها باید صیقل زده شود. صیقلی بودن سطح داخلی سیلندرها به خاطر کم کردن اصطکاک میان پیستون و جداره سیلندر است. البته بدیهی است که اصطکاک باعث تولید حرارت اضافی و هدر رفتن انرژی میشود که میبایست تا حدامکان از آن جلوگیری کرد.
انواع آرایش قرار گیری سیلندر خودرو:
اولین آرایش مورد استفاده در دنیای خودرو برای سیلندر ها آرایش خطی بوده است . تعمیرات این مدل از خودروها بسیار ساده و روان است. قرارگرفتن تمام سیلندرها در یک بلوک، دقیقا در یک راستا پشت سر را آرایش خطی سیلندرها می گویند. آرایش سیلندرها در اکثر موتورهای 4 سیلندر دنیا به این شکل است. 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.

آرایش خطی با زاویه
در این نوع به مانند سیستم خطی مستقیم، تمام سیلندرها در یک خط ( inline )، قرار داشته ولی زاویه قرار گیری سیلندرها نسبت به قائم مابین 15 تا 60 درجه می باشد. دلیل طراحی این زاویه این است که از قابلیت دور گیری بسیار بالای موتورهای مورب ( خورجینی ) استفاده شود. این موتورها در عین کوچکی و کم حجمی قابلیت دور گیری سریعی داشته و نیز دارای گشتاور سرعتی می باشند (منظور اینکه شتاب دهی خودرو را در دورهایی پایین نیز به راحتی میسر نمایند).

این موتورها از نظر ابعادی 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 .
آرایش خورجینی V شکل
پس از آرایش خطی، معروفترین مدل موتورها در میان خودرو سازان می باشند. دلیل پیدایش این موتورها این بوده است که گاهی خودرو سازان تا 12 سیلندر را در یک ردیف قرار می داده اند که این خود باعث بوجود آمدن مشکلات بسیاری از جمله افزایش طول خودرو یا افزایش بی دلیل وزن خودرو می شده است. این موتورها در مواردی استفاده می گردند که مهندسان نیاز به موتورهای سرعتی دارند. زیرا موتورهای خورجینی دارای سرعت بسیار مناسبی بوده و عملا به این موتورها، موتورهای سرعتی می گویند.

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 میان 2 بلوکه سیلندر وجود دارد. این موتورها دارای قدرت اسب بخاری مناسب بوده و حداکثر گشتاور موتورها در دور موتورهای کمتر از 4000 rpm بدست می آیند .
آرایش جناغی خطی VR
VR6، این کلمه نشان دهنده کمپانی عظیم فولکس واگن می باشد . این خودرو ساز در ساخت خودروهای بسیار کوچک که دارای موتورهایی با قابلیت تقویت بی نهایت معروف است و توانسته طراحی قدیمی موتورهای V شکل را از حالت عادی و سنتی خویش خارج نموده و تبدیل به سیستم VR نماید. این موتورها دارای قابلیت های خاص بوده از جمله: حجم کوچک ، فضای اشغال کمتر ، بهبود راندمان حجمی و قدرتی بودن در کنار سرعت. این محاسن به اینگونه موتورها این قابلیت را می دهد که بتوانند برای خودروهای کوچک با قابلیت های خاص مورد استفاده قرار گیرند، مانند موتورهای خودروهای گلف.

آرایش جناغی دو ردیفه یا W
این موتور از ترکیب دو موتور VR8 به یکدیگر بوجود آمده است ، بنابراین در اصطلاح فنی و تخصصی به این موتورها WR گفته می شود ( البته این نام کاملا تخصصی بوده و اصطلاح رایج آن همان موتورهای W است) این موتورها به نسبت ابعاد و حجم خود دارای قدرت و سرعتی بسیار بالا می باشند.
مزایای موتورها ی W :
- – دارا بودن حجم (منظور فضایی که در محفظه موتور اشغال می کنند) که باعث طراحی شکیل تر کاپوت خودرو می شود.- به دلیل استفاده از مواد اولیه کمتر در ساخت، وزن نسبتا کمتری دارند و باعث افزایش راندمان وزنی خودرو می شوند .3.- سرعت بسیار مناسبی داشته و در دور گیری بسیار بهتر از رقبای خورجینی خویش عمل می نمایند .4- . این موتورها با نرمی و صدای کمی کار می نمایند به طوریکه در هنگام روشن بودن احساس می شود که خودرو خاموش است .
معایب موتورهای W :
- – این موتورها در طراحی سیستم انتقال حرارت همیشه دچار سختی هایی بوده اند و آن هم به دلیل فاصله کم میان محل قرار گیری سیلندرها می باشد
– به دلیل حرارت بالایی که هنگام کارکرد این خودروها بوجود می آید باید در انتخاب مواد بسیار دقت نمود و برای همین کمی هزینه تمام شده تولید اینگونه موتورها بالا می رود.

آرایش تخت
موتور تخت ( Flat Engine) و یا به اصطلاح موتور بوکسوری (Boxer Engine) ، 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 کنترل میشوند. 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 خودرو میشود. 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 .
آرایش رادیال یا ستاره ای
این نوع از نحوه قرار گیری سیلندرها تنها برای موتورهای هوایی (موتورهایی که تنها بر روی انواع هواپیماها نصب می شوند) بوده و موتورهایی هستند که باید بوسیله هوا خنک کاری بشنود . موتورهایی با این آرایش دارای دور موتور بسیار بالا بوده و به دلیل اینکه میل لنگ اینگونه از موتورها در مرکز دایره ای که این سیلندرها به یکدیگر متصل گردیده اند، که این امکان وجود سیستم خنک کاری با آب تقریبا غیر ممکن می کند، به همین دلیل این موتورها برای هوا خنک طراحی گردیده اند .

آرایش موتورهای وانکل یا دوار
موتور دورانی وانکل یا موتور دوار که بهخاطر مخترع آن فلیکس وانکل موتور وانکل نامیده میشود، نوعی موتور درونسوز است که به جای حرکت رفت و برگشتی پیستونها، از یک طراحی دوار با دایرهای که خارج از مرکز خویش حرکت دوار یا همان حرکت چرخشی دارد برای تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی جنبشی چرخشی استفاده میکند. اجزای اصلی این موتور عبارتند از : روتور، محفظه روتور، محور خروجی، شمع جرقه زنی و قطعات آبندی میباشد.
در موتور وانکل مانند موتورهای بنزینی چهار زمانه مخلوط هوا و بنزین وارد محفظه موتور میشود، سپس با متراکم نمودن این مخلوط (هوا و بنزین) گاز ورودی متراکم شده تحت فشار قرار گرفته و با ایجاد جرقه به وسیله شمع انفجار حاصل میشود، مولکولهای گاز دراثر احتراق منبسط میگردند و نیروی حاصل از این احتراق و انبساط گازها به روتور انتقال داده می شود و به علّت اختلاف مرکز دوران بین روتور و میل لنگ نیروی چرخشی در روتور ایجاد میگردد. این نیروی چرخشی به بادامک محور لنگ که در داخل روتور قرار دارد، وارد شده و به فلایویل و سیستم انتقال قدرت میرسد.

بوش سیلندر
اغلب در موتورهای احتراق داخلی برای دستیابی به ضخامت سیلندر دلخواه و اعمال سطوح کار بر اساس ویژگیهای ابعادی و پرداختی خواسته شده، داخل بلوک موتور با قطعاتی به نام بوش سیلندر تجهیز میگردند. بوش سیلندر قطعهای چدنی یا گاها فولادی است که در درون بلوک سیلندر قرار میگیرد و وظیفهی آن ایجاد محیط و بستری مناسب برای حرکت پیستون میباشد. به دلیل اینکه شکل بوش سیلندر استوانهای است میتوان آن را به صورت ریختهگری گریز از مرکز تولید کرد.
در طراحی بعضی از موتورها (نظیر بعضی از مدلهای مرسدس بنز) از بوش سیلندر استفاده نمیشود و پیستون حرکت خود را در درون بلوک سیلندر انجام میدهد. در این نوع از موتورها درصورت استهلاک و کارکرد زیاد موتور، محفظهی سیلندر نیاز به ماشینکاری دارد لذا در این موارد سیلندر موتور در کارگاههای میل لنگ تراشی ماشینکاری میگردند. سپس دو روش برای بازسازی موتور درنظر گرفته میشود:
- از یک پیستون با قطر بالاتر برای بلوک سیلندری که قطر داخل آن به دلیل ماشینکاری بزرگ شده است استفاده میگردد.
- از یک بوش سیلندر با ضخامت مناسب بسته به میزان خرابی دیواره بلوک سیلندر استفاده گردیده و داخل بوش سیلندر نیز ماشین کاریی میگردد. مزایای این کار استفاده از پیستون استاندارد و به تبع آن حفظ حجم محفظهی احتراق و … است.
در طراحی بعضی دیگر از موتورها نیز از بوش سیلندر برای حرکت پیستون استفاده شده و لذا در این حالت برای تعمیرات خود بوش تعویض میگردد. این بوشها به دو نوع خشک و آبگرد (تر) تقسیم میشوند. بوشهای آبگرد، بوشهایی هستند که توسط آب خنک شده یعنی سطح پشتی آنها به واسطهی گردش آب و تماس با آب خنک میشود.
- بوش سیلندر نوع آبگرد با آب خنک کننده به طور مستقیم در تماس میباشند. واشرها و اورینگها برای جلوگیری از نشت آب که در خارج از سیلندر در گردش است، در بالا و پایین بوش قرار میگیرند.
- بوشهای نوع خشک نیز از آنجا که به طور مستقیم با آب خنک کننده در تماس نمیباشند، برای جلوگیری از نشتی نیازی به هیچگونه اورینگ نخواهند داشت. پیش از مونتاژ بوشهای نوع خشک سوراخهای سیلندر در بلوک موتور را بزرگتر نموده و بوشهای نوع خشک به صورت ویژه طراحی گردیدهاند در این سوراخها جای داده میشوند.
سطح داخلی دیواره سیلندر بدون توجه به میزان دقتی که در طراحی و ساخت آنها به کار رفته است، دچار فرسودگی و سایش میشوند. این فرسایش عمدتا در ناحیه تماس با رینگهای پیستون و بالا و پایین رفتن آنها درون پیستون، اتفاق میافتد. برای تصمیمگیری در مورد ضرورت تعویض یا عدم تعویض بوش، باید مقدار سائیدگی را در نظر گرفت. پیش از تصمیمگیری در مورد تعویض بوشها باید خاطر داشت که برخی برندهای رینگهای پیستون، حتی اگر سائیدگی بوشها تا 0.1 میلیمتر برای موتورهای بنزینی و 0.15 میلیمتر برای موتورهای دیزلی هم باشد، مناسب میباشد.
همچنین لازم به ذکر است بوشها بصورت لبه دار یا بدون لبه تولید میگردند. بوشهای لبه دار دارای این مزیت هستند که در خلال بد کار کردن و شرایط عملکرد غیر طبیعی همانند نقص پیستون، داخل سیلندر کشیده نمیشوند.بوشهای سیلندر قطعاتی با دقت بسیار بالا هستند از این رو در برابر ضربه و فشرده شدن بسیار حساس میباشند لذا برای اجتناب از تغییر شکل و آسیب دیدن آنها باید در حین حمل برای بستهبندی و انبارداری، باید با دقت جابهجا شده و بوشها همواره باید به صورت عمودی انبار شوند.
+ نوشته شده در سه شنبه ۱۶ اردیبهشت ۱۳۹۹ ساعت 0:39 توسط Mirzaei
|