تصور کنید پشت فرمان یک خودروی اسپرت که صدای غرش موتور آن همه را جذب خود میکند نشستهاید. این غرش قدرتمند از کجا میآید؟ راز آن در حجم موتور خودرو نهفته است. حجم موتور، یکی از فاکتورهای کلیدی است که بر میزان قدرت خودرو و گشتاور تاثیر میگذارد. آیا میدانید چرا یک خودرو با حجم موتور بزرگتر، سرعت بیشتری دارد؟ یا چرا خودروهای کوچک و اقتصادی حجم موتور کمتری دارند؟ در این مقاله به دنیای جذاب حجم موتور خودروها خواهیم پرداخت و با نکات و اطلاعات جالبی که ممکن است تا به حال نشنیده باشید، شما را شگفتزده خواهیم کرد. آمادهاید تا با هم به کشف رازهای پنهان زیر کاپوت خودرو بپردازیم؟
منظور از حجم موتور چیست؟
حجم موتور خودرو ( حجم موتور به انگلیسی: Engine volume) یا به عبارت دیگر حجم جابجایی (Displacement) به مجموع حجم سیلندرهای یک موتور احتراق داخلی اشاره دارد که در طی یک دورهی کاری کامل (چرخهی چهار زمانه) جابجا میشود. این مقدار به طور کلی به لیتر (L) یا سیسی (cc) بیان میشود. برای مثال، یک موتور 2.0 لیتری به معنای آن است که حجم جابجایی کل سیلندرها برابر با 2 لیتر یا 2000 سیسی است.
منظور از لیتر در موتور چیست؟
در پیشرانه، “لیتر” به واحد اندازهگیری حجم جابجایی سیلندرها در موتور اشاره دارد. این حجم بیانگر ظرفیت کل سیلندرهای موتور است که در طی یک چرخه کامل جابجا میشود. هر لیتر معادل 1000 سیسی (سانتیمتر مکعب) است. حجم موتور معمولاً به لیتر بیان میشود تا بیانگر قدرت و ظرفیت موتور باشد.
حجم موتور چگونه محاسبه میشود؟
حجم موتور از طریق ضرب مساحت سطح مقطع سیلندرها در ارتفاع (یا کورس) پیستون و تعداد سیلندرها محاسبه میشود. محاسبه حجم موتور از طریق فرمول زیر صورت میگیرد:
- V: حجم موتور
- B: قطر سیلندر (Bore)
- S: کورس پیستون (Stroke)
- N: تعداد سیلندرها
برای مثال حجم موتور tu5 اینگونه محاسبه میشود:
برای محاسبه حجم موتور TU5، که یکی از موتورهای محبوب پژو است به مشخصات فنی این موتور نیاز داریم. مشخصات کلیدی موتور TU5 به شرح زیر است:
- قطر سیلندر (Bore): 78.5 میلیمتر
- کورس پیستون (Stroke): 82 میلیمتر
- تعداد سیلندرها: 4
ابتدا باید قطر سیلندر و کورس پیستون را از میلیمتر به سانتیمتر تبدیل کنیم:
- قطر سیلندر: 7.85 سانتیمتر
- کورس پیستون: 8.2 سانتیمتر
سپس مساحت سطح مقطع هر سیلندر را محاسبه میکنیم:
مساحت سطح مقطع = 2(Bore) × π/4
مساحت سطح مقطع =2(7.85 cm) × 3.14/4
مساحت سطح مقطع =4846 cm
حالا حجم هر سیلندر را با ضرب مساحت سطح مقطع در کورس پیستون محاسبه میکنیم:
حجم هر سیلندر= cm 48.46 × cm 8.2
حجم هر سیلندر=397.372
در نهایت، حجم کل موتور را با ضرب حجم هر سیلندر در تعداد سیلندرها به دست میآوریم:
حجم کل موتور= 397.372×4
حجم کل موتور=1589.488
بنابراین، حجم موتور TU5 برابر با 1589.488 سیسی یا تقریباً 1.6 لیتر است.
تاثیر تعداد سیلندر در خودرو
حالا که متوجه شدید حجم موتور یعنی چی بهتر است با تاثیر تعداد سیلندر در خودرو آشنا شوید.
تعداد سیلندرها تاثیر مستقیمی در حجم موتور دارد. با افزایش تعداد سیلندرها( در صورت ثابت بودن اندازه قطر و کورس هر سیلندر) حجم متور افزایش پیدا خواهد کرد. در این قسمت تاثیرات تعداد سیلندر را در حجم موتور و عملکرد کلی خودرو را شرح دادهایم:
- حجم پیشرانه:
- افزایش تعداد سیلندرها: با افزایش تعداد سیلندرها (مثلاً از 4 سیلندر به 6 سیلندر)، حجم کلی موتور نیز افزایش مییابد، به شرطی که اندازه سیلندرها ثابت بماند. برای مثال، اگر حجم هر سیلندر 500 سیسی باشد، یک موتور 4 سیلندر دارای حجم 2000 سیسی (2.0 لیتر) خواهد بود، در حالی که یک موتور 6 سیلندر با همین حجم سیلندرها دارای حجم 3000 سیسی (3.0 لیتر) خواهد بود.
- کاهش تعداد سیلندرها: کاهش تعداد سیلندرها (مثلاً از 6 سیلندر به 4 سیلندر) به کاهش حجم کلی موتور منجر میشود.
- پخش قدرت و نرمی عملکرد:
- موتورهای با تعداد سیلندر بیشتر: موتورهای با تعداد سیلندر بیشتر معمولاً عملکرد نرمتری دارند و ارتعاشات کمتری تولید میکنند. این امر به دلیل تقسیم بار احتراق به تعداد بیشتری از سیلندرها است.
- موتورهای با تعداد سیلندر کمتر: موتورهای با تعداد سیلندر کمتر ممکن است ارتعاشات بیشتری داشته باشند و عملکرد نرمی کمتری نسبت به موتورهای با تعداد سیلندر بیشتر داشته باشند.
- گشتاور و توان:
- موتورهای با تعداد سیلندر بیشتر: معمولاً توان و گشتاور بیشتری تولید میکنند، زیرا ظرفیت جابجایی و احتراق بیشتری دارند.
- موتورهای با تعداد سیلندر کمتر: ممکن است توان و گشتاور کمتری تولید کنند، اما با استفاده از فناوریهایی مانند توربوشارژر میتوانند به توان و گشتاور مشابه موتورهای با تعداد سیلندر بیشتر دست یابند.
مصرف سوخت و کارایی:
- موتورهای با تعداد سیلندر بیشتر: معمولاً مصرف سوخت بیشتری دارند، زیرا سوخت بیشتری برای پر کردن سیلندرهای اضافی نیاز است.
- موتورهای با تعداد سیلندر کمتر: معمولاً مصرف سوخت کمتری دارند و کارایی بیشتری در مصرف سوخت ارائه میدهند.
حجم موتور انواع خودرو
حجم موتور انواع خودرو بسته به نوع، کلاس و کاربرد خودرو متفاوت است.
برای مثال:
1. خودروهای شهری و اقتصادی:
این خودروها به گونهای طراحی شدهاند که مصرف سوخت کم و هزینه نگهداری پایینی داشته باشند. حجم موتور این خودروها معمولاً کمتر از 1.5 لیتر است. مانند پژو 206، تویوتا یاریس، کیا پیکانتو
2. خودروهای کامپکت و سدانهای خانوادگی:
این خودروها برای استفاده روزمره و سفرهای خانوادگی طراحی شدهاند و تعادل خوبی بین مصرف سوخت و قدرت ارائه میدهند. حجم موتور این خودروها بین 1.5 تا 2.5 لیتر است. مانند هوندا سیویک، تویوتا کرولا، مزدا 3
3. خودروهای متوسط و سدانهای لوکس:
این خودروها اغلب دارای تجهیزات بیشتری هستند و عملکرد بالاتری دارند. حجم موتور آنها بین 2.5 تا 4.0 لیتر است. مانند بیامو سری 5، مرسدس بنز E کلاس، لکسوس ES
4. خودروهای اسپرت و کوپههای پرقدرت:
این خودروها برای ارائه عملکرد و شتاب بالا طراحی شدهاند و معمولاً حجم موتور بالاتری دارند. حجم موتور این خودروها معمولاً بیش از 3.0 لیتر است. مانند پورشه 911، فورد موستانگ 2015-2017
5. خودروهای SUV و کراساوور:
این خودروها برای حمل و نقل خانوادگی و سفرهای طولانی طراحی شدهاند و به همین دلیل نیاز به موتوری با توان و گشتاور بالا دارند. حجم موتور این خودروها معمولاً بین 2.0 تا 5.0 لیتر است. مانند خودروهای فورد F-150، شورولت سیلورادو
6. خودروهای هیبریدی و الکتریکی:
این خودروها معمولاً دارای موتورهای احتراقی کوچکتر یا اصلاً موتور احتراقی ندارند. موتورهای الکتریکی آنها بسته به طراحی خودرو میتوانند متفاوت باشند. مانند تویوتا پریوس (هیبریدی)، تسلا مدل S (الکتریکی).
حجم موتور خودروهای وارداتی
- هیوندای توسان: 2.4 لیتر
- آلفارومئو جولیتا: 1.4 لیتر
- بی ام و سری: 2 لیتر7
- پورشه ماکان: 2 لیتر
- تویوتا chr هیبرید: 1.8 لیتر
- سانگ یانگ تیوولی: 1.6 لیتر
- کیا اپتیما GT لاین: 2.4 لیتر
حجم موتور خودروهای ایرانی
- حجم موتور کوییک: 1.5 لیتر
- حجم موتور تیبا: 1.5 لیتر
- حجم موتور شاهین: 1.5 لیتر
- حجم موتور 405: 1.5 لیتر
رابطه حجم موتور با قدرت موتور چیست؟
حجم موتور و قدرت دو مفهوم مرتبط هستند که هر دو تاثیر بسزایی در عملکرد خودرو دارند. در ادامه به بررسی رابطه حجم سیلندر و قدرت موتور میپردازیم:
معنی حجم موتور:
در ابتدای مطلب گفتیم که حجم پیشرانه چیست؟ حجم موتور به معنای حجم کل سیلندرهای موتور است که توسط پیستونها در طی یک چرخه کامل جابجا میشود.
معنی قدرت موتور:
قدرت موتور به میزان توان تولید شده توسط موتور در یک زمان معین اشاره دارد و معمولاً به اسب بخار (hp) یا کیلووات (kW) اندازهگیری میشود. توان موتور معمولاً به حداکثر مقدار توان تولید شده توسط موتور در دورهای بالا اشاره دارد.
رابطه بین حجم موتور و قدرت موتور:
- ظرفیت جابجایی هوا و سوخت:
موتورهای با حجم بیشتر میتوانند مقدار بیشتری از مخلوط هوا و سوخت را در هر چرخه جابجا کنند. این به معنای احتراق بیشتر و تولید انرژی بیشتر است.
بنابراین، افزایش حجم موتور معمولاً به افزایش توان و گشتاور موتور منجر میشود.
- اندازه سیلندرها:
سیلندرهای بزرگتر در موتورهای با حجم بیشتر میتوانند مخلوط هوا و سوخت بیشتری را وارد و احتراق کنند که نتیجه آن تولید توان بیشتر است.
- تعداد سیلندرها:
موتورهای با تعداد سیلندر بیشتر و حجم موتور بزرگتر معمولاً توان و گشتاور بیشتری تولید میکنند زیرا حجم جابجایی کل بیشتر است.
- فناوریهای تقویتی:
استفاده از توربوشارژر یا سوپرشارژر میتواند به موتورهای کوچکتر اجازه دهد تا توان بیشتری تولید کنند. این فناوریها با افزایش فشار هوای ورودی به سیلندرها، عملکرد موتور را بهبود میبخشند.
موتورهای توربوشارژر میتوانند قدرت مشابه موتورهای بزرگتر را ارائه دهند، اما با حجم موتور کوچکتر و مصرف سوخت کمتر.
- راندمان موتور:
راندمان احتراق و طراحی موتور نیز نقش مهمی در تعیین قدرت موتور دارد. موتورهای مدرن با استفاده از فناوریهای پیشرفته میتوانند قدرت بیشتری نسبت به موتورهای قدیمیتر با همان حجم تولید کنند.
تاثیر حجم موتور بر قدرت
حجم موتور تاثیر مستقیمی بر قدرت موتور دارد. موتورهای با حجم بیشتر معمولاً توان و گشتاور بیشتری تولید میکنند که به عملکرد بهتر در شتابگیری، کشش و شرایط رانندگی دشوار منجر میشود. با این حال، مصرف سوخت بیشتر و هزینههای نگهداری بالاتر از معایب این موتورها است. استفاده از فناوریهای پیشرفته مانند توربوشارژر میتواند به موتورهای کوچکتر کمک کند تا عملکردی مشابه موتورهای با حجم بالا داشته باشند و مصرف سوخت کمتری نیز داشته باشند. رانندگان باید با توجه به نیازها و اولویتهای خود، بین حجم موتور و سایر عوامل تصمیمگیری کنند.
مزایا و معایب حجم موتور بالا
حجم موتور بالا میتواند مزایای زیادی از جمله توان و گشتاور بیشتر، عملکرد بهتر در شرایط سنگین و نرمی عملکرد به همراه داشته باشد. با این حال، معایبی نیز مانند مصرف سوخت بیشتر، هزینههای نگهداری و تعمیرات بالاتر، وزن بیشتر و آلودگی محیطزیست نیز وجود دارد. بنابراین، انتخاب حجم موتور مناسب بستگی به نیازها و اولویتهای راننده دارد. برای کسانی که به توان و عملکرد بالا نیاز دارند، موتورهای با حجم بالا میتوانند انتخاب خوبی باشند، اما برای کسانی که به مصرف سوخت و هزینههای نگهداری اهمیت میدهند، موتورهای با حجم کمتر ممکن است مناسبتر باشند.
در ادامه به بررسی این مزایا و معایب میپردازیم:
مزایای حجم موتور بالا:
- توان و گشتاور بیشتر:
موتورهای با حجم بالا معمولاً توان و گشتاور بیشتری تولید میکنند که منجر به عملکرد بهتر و شتاب بیشتر خودرو میشود. این ویژگی در خودروهای اسپرت و خودروهای باربری اهمیت ویژهای دارد.
- عملکرد بهتر در شرایط سنگین:
موتورهای با حجم بالا بهتر میتوانند شرایط سنگین رانندگی مانند کشیدن تریلر یا حرکت در جادههای پرشیب را مدیریت کنند.
- پایداری و دوام:
موتورهای بزرگتر معمولاً در دورهای پایینتر کار میکنند که میتواند باعث کاهش سایش و افزایش طول عمر قطعات موتور شود.
- نرمی و روانی عملکرد:
موتورهای بزرگتر به دلیل تولید توان بیشتر در دورهای پایینتر معمولاً عملکرد نرمتری دارند و ارتعاشات کمتری تولید میکنند.
معایب حجم موتور بالا:
- مصرف سوخت بیشتر:
یکی از بزرگترین معایب موتورهای با حجم بالا مصرف سوخت بیشتر آنها است. این موتورها به دلیل حجم بزرگتر سیلندرها و نیاز به سوخت بیشتر برای تولید توان بالاتر، مصرف سوخت بالاتری دارند.
- هزینههای نگهداری و تعمیرات:
موتورهای بزرگتر معمولاً هزینههای بیشتری برای نگهداری و تعمیرات دارند. این موتورها به قطعات بزرگتر و قویتری نیاز دارند که میتواند هزینهها را افزایش دهد.
- وزن بیشتر:
موتورهای با حجم بالا وزن بیشتری دارند که میتواند منجر به افزایش وزن کلی خودرو شود. این امر ممکن است بر عملکرد خودرو در زمینههای دیگری مانند مصرف سوخت و هندلینگ تاثیر منفی بگذارد.
- آلودگی محیطزیست:
موتورهای بزرگتر معمولاً آلایندگی بیشتری تولید میکنند. این موتورها به دلیل احتراق بیشتر سوخت، دیاکسید کربن و سایر آلایندههای بیشتری تولید میکنند که میتواند تأثیر منفی بر محیطزیست داشته باشد.
- قیمت بالاتر:
خودروهای با موتورهای بزرگتر معمولاً قیمت بالاتری دارند. هزینه تولید و استفاده از فناوریهای پیشرفتهتر در این موتورها میتواند قیمت نهایی خودرو را افزایش دهد.
بیشترین حجم موتور ماشین در ایران
در ایران، به دلیل محدودیتها و قوانین واردات خودرو و همچنین سیاستهای مربوط به مصرف سوخت و آلایندگی، حجم موتور خودروها معمولاً محدود است. با این حال، برخی از خودروها با حجم موتور بالا در ایران وجود دارند که بیشتر آنها خودروهای لوکس و وارداتی هستند. در ادامه به چند نمونه از خودروهایی با بیشترین حجم موتور موجود در ایران اشاره میکنیم:
1. پورشه کاین (Porsche Cayenne):
حجم موتور: 4.8 لیتر (نسخههای توربو)
2. بیامو X5 و X6:
حجم موتور: 4.4 لیتر (نسخههای M)
3. مرسدس بنز S کلاس (Mercedes-Benz S-Class):
حجم موتور: 4.7 لیتر (نسخههای S500 و S560)
4. لکسوس LX570:
حجم موتور: 5.7 لیتر
5. تویوتا لندکروزر (Toyota Land Cruiser):
حجم موتور: 5.7 لیتر (نسخههای V8)
6. فورد موستانگ (Ford Mustang):
حجم موتور: 5.0 لیتر (نسخه GT)
7. کادیلاک اسکالید (Cadillac Escalade):
حجم موتور: 6.2 لیتر
برای افزایش حجم موتور چیکار کنیم؟
افزایش حجم موتور یک فرآیند پیچیده است که معمولاً نیاز به تغییرات اساسی در اجزای داخلی موتور دارد. این تغییرات باید با دقت و توسط کارشناسان مجرب انجام شود تا عملکرد بهینه موتور حفظ شود و مشکلات فنی ایجاد نشود. در ادامه، مراحل و روشهای معمول برای افزایش حجم موتور را توضیح میدهیم:
1. بزرگتر کردن سیلندرها:
سوراخکاری سیلندرها: افزایش قطر سیلندرها با سوراخکاری آنها یکی از روشهای معمول برای افزایش حجم موتور است. این فرآیند شامل برداشتن مقدار معینی از دیواره داخلی سیلندرها برای افزایش قطر آنهاست.
توجه: این کار باید با دقت انجام شود تا به ساختار سیلندر آسیب نرساند و موتور همچنان بتواند عملکرد ایمنی داشته باشد.
2. افزایش طول کورس پیستون:
استروکینگ (Stroking): افزایش طول کورس پیستون (یعنی مسافتی که پیستون در داخل سیلندر حرکت میکند) با استفاده از میللنگ با شعاع بیشتر، میتواند حجم موتور را افزایش دهد.
تعویض میللنگ: استفاده از میللنگهای بزرگتر و بلندتر نیاز به تغییرات در بلوک سیلندر و همچنین استفاده از شاتونهای بلندتر دارد.
3. تعویض قطعات داخلی:
پیستونها و شاتونهای جدید: استفاده از پیستون و شاتون بزرگتر و مقاومتر که مناسب با سیلندرهای بزرگتر هستند، میتواند حجم موتور را افزایش دهد.
تغییرات در سرسیلندر: ممکن است نیاز به تغییرات در سرسیلندر برای همخوانی با سیلندرهای بزرگتر و پیستونهای جدید باشد.
4. بازسازی و تقویت بلوک سیلندر:
بلوک سیلندر جدید: در برخی موارد، استفاده از بلوک سیلندر جدید و بزرگتر میتواند راهکار مناسبتری باشد، به خصوص اگر تغییرات زیادی نیاز باشد.
تقویت بلوک سیلندر: در مواردی که بلوک سیلندر قابل استفاده باشد، تقویت آن با استفاده از مواد مقاومتر و افزایش ضخامت دیوارهها میتواند حجم موتور را افزایش دهد.
5. بهینهسازی سیستمهای جانبی:
سیستم سوخترسانی: افزایش حجم موتور نیاز به افزایش مقدار سوخت و هوا دارد. سیستم سوخترسانی باید تقویت شده و از انژکتورهای بزرگتر استفاده شود.
سیستم تخلیه: برای افزایش کارایی موتور، سیستم تخلیه (اگزوز) باید بهینهسازی شده و از لولههای بزرگتر استفاده شود.
6. استفاده از توربوشارژر یا سوپرشارژر:
توربوشارژر و سوپرشارژر: این تکنولوژیها با افزایش فشار هوای ورودی به موتور، عملکرد و توان آن را افزایش میدهند. این روش نیازی به تغییرات گسترده در حجم فیزیکی سیلندرها ندارد، اما میتواند حجم مؤثر موتور را افزایش دهد.
اهمیت حجم موتور در هنگام خرید خودرو
در بسیاری از کشورها مالیات خودروها بر اساس حجم آنها مشخص میشود. چراکه بهطور معمول موتورهای حجیمتر هم مصرف سوخت بیشتری دارند و هم آلایندگی بیشتری تولید میکنند.
امروزه در بازار، انواع خودروها از مدلهای کمحجم با موتورهای 4 سیلندر تا نسخههایی با موتورهای بالاتر از 6 لیتر وجود دارند. اگر به دنبال یک خودروی شهری با مصرف سوخت پایین هستید قطعاً باید محصولی با موتوری کمحجم را انتخاب کنید؛ اما اگر در پی سرعت و قدرت هستید و دائماً با خودروی خود سفر میکنید موتورهای پرحجم رضایت شما را بیشتر جلب میکنند. در نهایت میتوان گفت که پیش از خرید خودرو با توجه به نوع استفاده سعی کنید یک مدل از آن را برانید و آزمایش کنید.
چگونه حجم پیشرانه خودرو را انتخاب کنیم؟
در هنگام خرید خودرو چه مقدار به پیشرانه و حجم و قدرت آن توجه میکنید؟ واقعیت این است که اغلب خریداران اطلاعات چندانی از پیشرانه خودروهای موردعلاقه خود ندارد و بیشتر محو ظاهر و امکانات جانبی مانند سیستم صوتی، روکش صندلیها، سانروف و … میشوند. برخی هم پس از خرید خودرو از قدرت آن گلایه میکنند و پس از مدت کوتاهی به فکر تعویض خودرو میافتند. درحالیکه پیش از خرید خودرو میتوانید با توجه به نیاز خود پیشرانهای مناسب انتخاب کنید. برای آگاهی از این موضوع تا انتها با ماشین نو باشید.
چه حجمی برای پیشرانه انتخاب کنیم؟
حجم پیشرانه موردنیاز شما به دو عامل بستگی دارد؛ یکی ابعاد خودرو و دیگری کاری که شما با آن انجام میدهید. اگر تنها به خودرویی برای خرید کردن و تردد میان محل کار و خانه نیاز دارید، خودروهای شهری با پیشرانههای کمحجم (کمتر از 1.4 لیتر معمولی یا 1 لیتر مجهز به توربو) برای شما مناسب هستند. این خودروها معمولاً مصرف سوخت کمی دارند اما در سرعتهای بالا بهخوبی عمل نمیکنند و در جاده شما را دچار استرس میکنند. اگر دائماً در سفر هستید و تردد زیادی در جادهها دارید پیشرانهای با حجم 1.4 تا 2 لیتر برای این کار مناسب خواهد بود. چنین پیشرانههایی در جاده بهخصوص هنگام سبقت گرفتن به یاری شما خواهند آمد.
جمعبندی
در این مقاله، به بررسی مفهوم حجم موتور و تاثیر آن بر عملکرد خودرو پرداختیم. حجم موتور به عنوان یکی از اصلیترین عوامل تعیینکننده توان و گشتاور خودرو، نقش مهمی در شتاب، سرعت و کارایی کلی خودرو دارد. همچنین، مزایا و معایب موتورهای با حجم بالا و پایین را بررسی کردیم و روشهای افزایش حجم موتور را معرفی نمودیم. در نهایت، انتخاب حجم موتور مناسب بستگی به نیازها و اولویتهای راننده دارد، از جمله مصرف سوخت، قدرت مورد نیاز و هزینههای نگهداری. امیدواریم با درک بهتر این مفهوم، بتوانید تصمیمات بهتری در انتخاب و نگهداری خودروهای خود بگیرید.