موتور خودرو از سه قسمت اساسی زیر تشکیل شده است : سیلندر، سرسیلندر، کارتر. در این مقاله میخواهیم به بررسی سیلندر ماشین بپردازیم.پس تا انتهای مقاله با فروشگاه لوازم یدکی ماشین نو همراه باشید.
سیلندر ماشین چیست؟
سیلندر خودرو قسمتی از موتور خودرو است که در هسته مرکزی آن قرار دارد.با انفجار سوخت در این مکان نیروی محرکه اتومبیل تامین میشود (محفظه روغن موتور زیر بدنه موتور قرار دارد). این قطعه، همانند استوانه توخالی میباشد که در بدنه بلوکه ساخته شده است. از کاربردهای سیلندر موتور میتوان به این موارد اشاره کرد:
- محلی برای حرکت پیستون میباشد.
- انرژی شیمیایی را به انرژی حرارتی تبدیل میکند.
- انرژی حرارتی به فشار تبدیل میشود
- تبدیل فشار به نیرو
- تبدیل نیرو به حرکت پیستون
در نتیجه این عملیات چهارگانه، زمانی که پیستون به سمت پایین حرکت خود را آغاز میکند و به علت تجمع حجم در بالای پیستون، فشار کم میشود و هوا و سوخت، سیلندر را پر میکند.
این ازدیاد سوخت در پیستون موجب میشود که محترق گردد. مهمترین موضوعی که در سیلندرها ملاک است، کیفیت سطح آنها میباشد که با پیستون در ارتباط هستند.
یکی از عواملی که در بهبود عملکرد سیلندرها موثر میباشد، صیقلی بودن سطح داخلی سیلندر است. دیواره های سیلندر معمولا از آلومینیوم و چدن است که با وجود تماس با پیستون و اصطکاک میان آنها لازم است، صیقل زده شود.
رعایت این موارد به دلیل جلوگیری از ایجاد حرارت و اتلاف انرژی میباشد. سیلندر قطعه ای است که برای موتور کاربردهای بسیاری دارد و بهترین نوع موتورها هم آنهایی هستند، که سیلندر و پیستون آن به شکل استوانهای باشد.
در این صورت است که پیستون میتواند بدون هیچ مشکل و یا لقی به حرکت خود ادامه دهد، گاهی اوقات در اثر تنش ناشی از بستن پیچهای سرسیلندر، ممکن است که سیلندر دچار چرخش شود، که بسیاری از کارخانه های خودروسازی راهکارهای اصولی بستن سرسیلندر را تعیین کرده اند.
با توجه به اطلاعات بدست آمده، عواملی که موجب ایجاد خطراتی از جمله: جلوگیری از آب بندی محفظه عملیاتی و نشتی دود و گاز، سوختن واشر سرسیلندر، در سیلندر میشود، سفت بستن پیچ سرسیلندر و همچنین شل بستن پیچهای آن هستند.
با توجه به این عوامل، دقت کنید که سرسیلندر را طبق اصول و قوانین گفته شده و همراه با آچار تورک سفت کنید، تا مشکلی ایجاد نشود.
عملیات ماشینکاری سیلندر خودرو در درجه حرارت محیط کارخانه حرارت دهی میشود. ولی موتور خودرو در دمای بسیار بالا کار میکند. هنگامی که پوسته سیلندر در برابر حرارت زیاد قرار میگیرد، باعث ایجاد مشکل نمی شود، ولی اگر بدنه سیلندر که از یک مجموعه فلزی تشکیل شده تحت حرارت بالا موجب انبساط غیر متقارن در سیلندر میشود و تنشهای حرارتی موجب انبساط ناهمگون در سیلندر خواهد شد.
ساختار سیلندر خودرو
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 آلومینیمی 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 حد امکان از آن جلوگیری کرد.
اجزای سیلندر ماشین
همانطور که اشاره شد، سیلندر یکی از قطعات خودرو است که در موتور قرار دارد و بسیار مهم و کاربردی میباشد. سیلندرها با پیستون هم اندازه هستند و قطر هر دو یکی است، و پیستون نیز در سیلندر حرکت میکند.
در برخی از مواقع جنس سیلندرها را از چدن خاکستری یا آلیاژی از چدن میسازند. موادی که برای ساختن آلیاژ به کار میروند، شامل: نیکل، کرم، مس، مولیبدن، وانادیم و تیتان میباشد.
پیستون
در رابطه با پیستون در قسمت بالا گفتگو کردیم و دانستید که این قطعه در داخل سیلندر قرار دارد و به قطعهای به نام شاتون وصل است و حرکت رفت و برگشتی دارد.
پیستون یکی از قطعات مهم موتور و سیلندر خودرو محسوب میشود و چهار وظیفه اصلی بر عهده آن میباشد. برخی از افراد تصور میکنند که پیستونی که به حالت استوانه ای شکل است از ایده آل برخوردار است، در واقع اینگونه نیست و پیستون اصلی به شکل دایره و یا کمی مایل به بیضی شکل است.
پیستونهایی که بیضی شکل میباشند، هنگامی که در مقابل گرما و حرارت قرار میگیرند، به شکل دایرهای میشوند. عملکرد پیستون برای موتور مهم است، به همین دلیل برای سهولت حرکت پیستون باید لقی بین پیستون وسیلندر برطرف شود و مابین آن ها روغنکاری گردد تا فاصله برطرف بشود.
این کار موجب میشود که اصطکاک بین سیلندر و پیستون کاهش پیدا کند، همچنین از سایش آنها نیز جلوگیری میکند. در نتیجه حرارت موتور از بین سیلندر و پیستون در تبادل قرار میگیرد.
زمانی که پیستون سرد است، میزان لقی آن هم افزایش پیدا میکند، این زمانی اتفاق میافتد، که موتور خاموش است، اما وقتی موتور حرکت کرده و حرارت تولید میکند، پیستون، سریع انبساط پیدا کرده و لقی نیز برطرف میگردد. ما در این مقاله به عواملی که در انبساط سیلندر نقش دارند، اشاره میکنیم:
گرما و حرارتی که در هنگام حرکت خودرو از موتور ایجاد میشود و عامل بعدی این میباشد که پیستونهایی از جنس آلومینیوم از ضریب انبساط بالاتری نسبت به پیستونهایی که از جنس چودن میباشند، برخوردار هستند.
از جمله ویژگیهای پیستون بیضی شکل میتوان به ابعاد خاص آن اشاره کرد، در واقع این پیستونها از قطری به اندازه 0.006 اینچ یا 0.15 میلی متر برخوردار هستند و مانع از چسبیدن پیستون به سیلندر میشوند.
سرسیلندر
سرسیلندر یکی از قطعات خودرو میباشد که محل قرارگیری آن در موتور خودرو است و به همراه پیچ و مهره به موتور متصل شده است. جنس سرسیلندر از چدن میباشد و در برخی از موتور خودروها نیز از چدن استفاده میکنند.
در برخی از موتورهایی که هشت سیلندر هستند، دو سر سیلندر در آنها یافت میشود. سر سیلندرها به گونهای میباشند که تحت تاثیر نیروی اصطکاک قرار نمی گیرند، اما در مقابل در معرض گرما و حرارت قرار میگیرند.
این موضوع به این دلیل میباشد که سرسیلندرها در اتاق احتراق قرار دارند و به راحتی تحت تاثیر حرارت قرار میگیرند. به همین دلیل در برخی از اوقات سرسیلندرها را از آلومینیوم میسازند، زیرا این فلز از چودن بیشتر میتواند در مقابل حرارت ایستادگی کند.
این فلز در برابر چودن ویژگیهای مثبتی دیگری نیز دارد، مانند، ضریب انبساطی حرارتی بالا که یکی دیگر از ویژگیهای فلز آلومینیوم است. در ادامه در رابطه با واشر سرسیلندر گفتگو خواهیم کرد، که مابین سیلندر و سرسیلندر قرار دارد و ضریب انتقال حرارت میباشد.
واشر سرسیلندر
واشر سرسیلندر را برای آب بندی، گازبندی و روغن بندی کردن محفظه احتراق و مجاری آب و روغن بین سرسیلندر و سرسیلندر قرار میدهند، زیرا هر قدر سرسیلندر و بلوک سیلندر صافکاری شوند، باز هم قدرت آب بندی و روغنکاری را ندارند. یکی از ویژگیهای واشر سرسیلندر، داشتن ضریب انتقال حرارت و قابلیت تراکم پذیری است.
جنس واشر سرسیلندر
جنس واشر سرسیلندر باید به این صورت باشد که میزان حرارت دریافتی را در خود نگه ندارد و به بیرون بفرستد، به همین دلیل جنس آن از مس و فولاد و همچنین آزیست میباشد.
علل سوختن واشر سرسیلندر
این نکته را همیشه به یاد داشته باشید که در هنگام تعویض سیلندرها، واشر سرسیلندر نیز حتما باید تعویض گردد، زیرا یکبار مصرف بوده و امکان استفاده دوباره آن درست نیست. عوامل بسیاری منجر به سوختن واشر سرسیلندر میشوند که میتوان به این موارد اشاره کرد:
- زمانی که موتور بیش از اندازه حرارت تولید میکند.
- خالی بودن رادیاتور از آب، در هنگام روشن بودن موتور
- هنگامی که موتور گرم است، ضربه ای به آن وارد شود.
- خیلی سفت و یا شل بستن پیچهای سر سیلندر
انواع سیلندر ماشین
- سیلندر با بوش جدانشدنی (خشک):
در این نوع سیلندر بلوکه، سیلندر از طریق ریخته گری ساخته میشود. در داخل سیلندرها با دقت بالا، تراشکاری و سپس از روش آبکاری استفاده میشود، داخل این سیلندرها از اندازه حقیقی ریخته گری شده، کوچکتر میباشد. در این نوع سیلندر، بلوکه سیلندر را آبکاری و ماشینکاری میکنند، که به این نوع سیلندر، سیلندر با بوش جدا نشدنی و یا سیلندر خشک میگویند.
علت نامگذاری سیلندر خشک، دیواره سیلندر میباشد، که با توجه به ضخامت مشخص دیواره سیلندر به طور مستقیم با آب خنکاری نمی شود. هنگامی که این سیلندرها را تعمیر میکنند، تراشیده میشود و قطر آنها زیاد میشود و باید پیستونهای بزرگتر و هم اندازه قطر سیلندر تهیه کرد.
- سیلندر با بوش جداشدنی (تر):
امروزه با پیشرفت تکنولوژی در ساخت موتورهای پیشرفته از بوشهایی استفاده میکنند که قابل جدا شدن هستند و ضخامت این بوشها دو تا سه میلی متر میباشد.
این بوشها با آبکاری مستقیم تماس دارند. در این روش به هنگام تعمیر، دیگر نیاز به تعویض پیستون نخواهد بود، این در حالیست که در تعمیر سیلندر خشک، حتما باید پیستون تعویض گردد.
با توجه به مقاوم بودن بوشهای تر در برابر نیروی سایشی، به روش خاصی ساخته میشوند، در این روش ریخته گری به صورت گریز از مرکز میباشد و سطوح داخلی آن را به روش سمانتاسیون سختکاری میکنند و از واشر نازک غیر فلزی برای جلوگیری از نفوذ آب خنکاری شده به محفظه کارتل استفاده میشود.
انواع آرایش قرارگیری سیلندر خودرو
اولین آرایش مورد استفاده در دنیای خودرو برای سیلندرها آرایش خطی بوده است. تعمیرات این مدل از خودروها بسیار ساده و روان است. قرار گرفتن تمام سیلندرها در یک بلوک، دقیقا در یک راستا پشت سر را آرایش خطی سیلندرها میگویند.
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 قرارگیری سیلندرها نسبت به قائم مابین 15 تا 60 درجه میباشد.
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 میباشند (منظور اینکه شتاب دهی خودرو را در دورهایی پایین نیز به راحتی میسر نمایند).
این مدل سیلندر ماشین از نظر ابعادی مانند یک موتور خطی بوده و حتی تعمیرات آن نیز ساده تر بوده و بدلیل فضای اریبی که ایجاد مینماید ، مرکز ثقل پایینی داشته و فضای جلویی و یا کناری بسیار مناسبی را برای سیستم فراهم میآورند. موتور خودروهایی چون پژو 405 GLX و نیز BMW 320i از این نوع آرایش استفاده میکنند.
آرایش خورجینی V شکل
پس از آرایش خطی، معروفترین مدل موتورها در میان خودرو سازان میباشند. دلیل پیدایش این موتورها این بوده است که گاهی خودرو سازان تا 12 سیلندر را در یک ردیف قرار میداده اند که این خود باعث بوجود آمدن مشکلات بسیاری از جمله افزایش طول خودرو یا افزایش بی دلیل وزن خودرو میشده است.
این موتورها در مواردی استفاده میگردند که مهندسان نیاز به موتورهای سرعتی دارند. چرا که موتورهای خورجینی دارای سرعت بسیار مناسبی بوده و عملا به این موتورها، موتورهای سرعتی میگویند.
نحوه قرارگیری سیلندرها به مانند حرف V در زبان انگلیسی میباشد، که در 2 ردیف سیلندرها رو به روی همدیگر قرار میگیرند که با زاویه قائم، زاویه تندی میسازند.
اما در اصل زاویه قرار گیری که این موتورها را با آن شناسایی مینمایند زاویهای است که میان 2 بلوکه سیلندر ماشین وجود دارد. این موتورها دارای قدرت اسب بخاری مناسب بوده و حداکثر گشتاور موتورها در دور موتورهای کمتر از 4000 rpm بدست میآیند .
آرایش جناغی خطی VR
VR6، این کلمه نشان دهنده کمپانی عظیم فولکس واگن میباشد . 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 قابلیتهای 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 میبخشد که بتوانند برای خودروهای کوچک با قابلیتهای 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 میشود ( 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 میباشند.
مزایای موتورهای W :
- دارا بودن حجم (منظور فضایی که در محفظه موتور اشغال میکنند) که باعث طراحی شکیل تر کاپوت خودرو میشود.
- به دلیل استفاده از مواد اولیه کمتر در ساخت، وزن نسبتا کمتری دارند و باعث افزایش راندمان وزنی خودرو میشوند
- سرعت بسیار مناسبی داشته و در دورگیری بسیار بهتر از رقبای خورجینی خویش عمل مینمایند
- این موتورها با نرمی و صدای کمی کار مینمایند به طوریکه در هنگام روشن بودن احساس میشود که خودرو خاموش است .
معایب موتورهای W :
- این موتورها در طراحی سیستم انتقال حرارت همیشه دچار سختیهایی بوده اند و آن هم به دلیل فاصله کم میان محل قرار گیری سیلندرها میباشد
- به دلیل حرارت بالایی که هنگام کارکرد این خودروها بوجود میآید باید در انتخاب مواد بسیار دقت نمود و برای همین کمی هزینه تمام شده تولید اینگونه موتورها بالا میرود.
در نهایت با توجه به اینکه مزایا و معایبی نیز اینگونه از موتورها دارند تنها کمپانی فولکس واگن موفق به طراحی و استفاده از اینگونه موتورها گردیده است.
آرایش W شکل
این موتورها در خودروهای خیابانی کمتر استفاده میشوند و تنها در مواردی خاص و بر روی خودروهای مسابقهای خاص قرار گرفته اند و دارای تمام خصوصیات و معایب موتورهای خطی و خورجینی میباشد در مجموع میتوان گفت که این موتورها دارای قدرت بالا و سرعت مناسبی هستند، پس در این موتوها قدرت و دورگیری مناسب موتور را تجربه مینماییم.
البته مانند موتورهای W این موتورها حرارت بالایی تولید مینمایند.
آرایش تخت، موتور 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
سیلندر ماشین استفاده شده در این آرایش در دو طرف میل لنگ قرار دارند و هر یک 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 نشان دادن 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 میرود، 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 قرارگیری سیلندر ماشین تنها برای موتورهای هوایی (موتورهایی که تنها بر روی انواع هواپیماها نصب میشوند) بوده و موتورهایی هستند که باید توسط هوا خنک کاری بشوند.
موتورهایی با این آرایش دارای دور موتور بسیار بالا بوده و به دلیل اینکه میل لنگ اینگونه از موتورها در مرکز دایرهای که این سیلندرها به یکدیگر متصل گردیده اند، که این امکان وجود سیستم خنک کاری با آب تقریبا غیر ممکن میکند، 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 آب بندی
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 میشود 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.
ترک خودرو بلوک سیلندر ماشین
آیا تاکنون اصطلاح ترکیدگی موتور به گوشتان خورده است؟ ترکیدگی موتور به معنای ایجاد شکاف در بدنه و درز موتور است که در اثر عوامل متعددی نظیر گرم شدن بیش از حد موتور یا سرد شدن ناگهانی آن رخ میدهد.
در واقع یک پیشرانه از دو بخش سیلندر و سر سیلندر تشکیل میشود و ترکیدگی میتواند هم در بخش سیلندر ماشین اتفاق بیافتد و هم در قسمت سر سیلندر آن.
شایع ترین دلیل ترک خوردن سیلندر خودرو یخ زدن آب درون مجراهای موتور در هوای سرد زمستان است. در این فصل اگر ضد یخ در سیستم خنک کننده خودرو وجود نداشته باشد، دمای آب رادیاتور کاهش مییابد و در نتیجه حجم آن زیادتر میشود. این افزایش حجم منجر ترکیدن بلوک سیلندر خودرو و حتی سرسیلندر آن میشود.
برای تشخیص ترک سیلندر ماشین معمولا از آزمایش فشار استفاده میکنند. در این آزمایش فشار هر سیلندر ماشین با استفاده از یک فشارسنج که به جای شمع خودرو بسته شده، خوانده میشود. اگر اختلاف فشار هر سیلندر با سیلندر مجاور خود بیش از حد مجاز باشد احتمال ترکیدن موتور وجود دارد.
سخن پایانی
همان طور که مطالعه کردید سیستم خودرو دارای قطعات پیچیدهای است که مهمترین آنها سالم بودن موتور خودرو است، چرا که از کار افتادن این قطعه موجب آسیب رساندن به قطعات دیگر شده و در نهایت عملکرد خودرو را مختل میسازد. موتور خودرو دارای اجزای بسیار پیچیدهای است که یکی از این چندین قطعه موتور خودرو، سرسیلندر نام دارد که مطمئنا بارها نام آن را از تعمیرکاران شنیده اید. تعمیرکاران معمولا به رانندگان درباره این قطعه و خود سیلندر ماشین تذکر میدهند که مدام باید بازبینی شود که پیش تر بسیار راجع به آن صحبت شد و تا به اینجا با عملکرد سیلندر خودرو آشنا شدید، و باید با علائم و نشانههای خرابی آنها نیز آشنا باشید تا در صورت خرابی پیش از اینکه خسارات بیشتری به شما وارد کند آن تعویض نمایید.
حال که با عملکرد سیلندر آشنا شدید میتوانید عملکرد خودرو خود را بیشتر زیر نظر بگیرید و در صورت بروز هرگونه مشکل مرتبط با این قطعات، فوری تشخیص دهید که مشکل آن چیست و به رفع به موقع آن بپردازید تا بتوانید در سالم نگه داشتن خودرو خود موفق باشید.
منابع : en.wikipedia.org | khodro.net | eagleridgegm.com
سلام وخدا قوت،، چرا من نمیتونم هیچ تصویری از داخل سیلندر قسمتی که شاتون هست را پیدا کنم