موتورهای چهار زمانه درون‌سوز چگونه کار می‌کند؟

در
دسته بندی ها: ماشین

امروزه در تمامیه خودروها از موتورهای چهارزمانه درونسوز استفاده می‌شود. شاید این سوال که موتورهای چهار زمانه درون‌سوز چگونه کار می‌کند؟ برای ما پیش بیاید. پایه و اساس عملکرد این موتورها همگی به یک شکل است و هیچ تفاوتی ندارد که موتور پراید باشد یا بنز و یا حتی بوگاتی.همگه ی این موتورها از سه بخش تشکیل شده و طی یک فرایند چهار مرحله ای تولید توان و گشتاور میکنند.امروز در این مقاله سعی در بررسی عملکرد این موتورها داریم.

اجزا تشکل دهنده موتور

به طور کلی تمامیه موتورها از سه بخش سرسیلندر، بلوکه سیلندر و کارتر تشکیل شده است.

موتور ماشین

سرسیلندر:بر روی بلوکه سیلندر قرار میگیرد وشمع‌ها، سوپاپ ها و میل سوپاپ ها در آن قرار دارند و به طور کلی وظیفه آن هدایت مخلوط سوخت و هوا به بلوکه سیلندر میباشد که در ادامه شمع‌ها با جرقه زنی احتراق بوجود می‌آورند. جنس آنها اکثرا از آلومینیوم یا چدن است.

بلوکه سیلندر: قسمت اصلی موتور خودرو بلوکه آن میباشد که سیلندرها،پیستون ها و میل لنگ را در خود جا داده.در این قسمت از موتور چهار عمل اصلی یعنی مکش،تراکم،احتراق و تخلیه صورت میگیرد.جنس آن نیز معمولا از چدن و یا آلومینیوم است.

کارتر:قسمت انتهایی موتور است که شامل یک فضای خالی برای جمع شدن روغن بوده و پمپ روغن نیز در این قسمت قرار دارد.در برخی منابع از آن به عنوان محفظه میل لنگ نیز نام میبرند.

نحوه عملکرد موتور:

پایه و اساس تولید توان در موتور خودروها احتراق است و برای ایجاد احتراق که در سیلندر خودرو انجام میشود،نیاز به ماده‌ی سوختنی،هوا و جرقه داریم.

سیلندردر مرحله 1 مخلوط سوخت و هوا از طریق سوپاپ ورودی (سوپاپ هوا) وارد سیلندر خودرو می‌شود. سوپاپ‌ها با حرکت میل‌سوپاپ در قسمت سرسیلندر خودرو باز و بسته می‌شوند و خود میل سوپاپ نیز نیروی حرارتی را از میل‌لنگ خودرو توسط تسه تایم یا زنجیر تایم دریافت می‌کند.

سیلندر2

پیستون 1

 

در مرحله 2 با حرکت پیستون به سمت بالا مخلوط سوخت و هوا متراکم می‌شود و دمای آن بالا رفته و آماده احتراق می‌شود. پیستون‌ها نیروی خود را از طریق شاتون از میل لنگ دریافت می‌کنند. در این مرحله سوپاپ‌ها بسته می‌باشند.

پیستون 2

در مرحله 3 با جرقه زنی شمع که در قسمت سرسیلندر خودرو می‌باشد، احتراق صورت می‌گیرد که پیستون را به سمت پایین هدایت می‌کند و توان موتور در این مرحله تامین می‌شود. این نیرو توسط شاتون که به پیستون متصل است به میل لنگ خودرو منتقل می‌شود و در ادامه این نیروی خطی پیستون که توسط شاتون و میل لنگ به نیروی چرخشی تبدیل شده به گیربکس خودرو و بعد از آن به چرخ‌ها منتقل می‌شود و باعث حرکت خودرو می‌شود. در این مرحله نیز سوپاپ‌ها بسته می‌باشند.

پیستون3

در مرحله 4 پیستون که در مرحله قبلی تولید نیرو کرده، در این مرحله بواسطه‌ی همان نیرو وقتی که به پایین ترین حد ممکن می‌رسد مجددا به سمت بالا حرکت کرده و با باز شدن سوپاپ خروجی (سوپاپ دود)، دود حاصل از احتراق را به بیرون از سیلندر هدایت می‌کند.

پیستون 4

با تکرار این چرخه، یعنی پس از اتمام مرحله 4 مجددا مرحله 1 یعنی مکش صورت می‌گیرد و موتور خودرو تولید توان می‌کند. این چهار عمل اصلی است که در تمامی خودروهای امروزی وجود دارد و باعث حرکت آنها می‌شود.

امروزه بعضی از خودروها تفاوت‌هایی در این چهار عمل دارند که به آنها می‌پردازیم.

تزریق مستقیم سوخت به سرسیلندر: در گشته سوخت و هوا قبل از ورود به سیلندر خودرو با هم مخلوط می‌شدند. اما با پیشرفت تکنولوژی امروزه هوا از طریق سوپاپ وارد سیلندر شده و پس از آن سوخت از به داخل سیلندر به صورت جداگانه (توسط انژکتور) به داخل سیلندر اسپری می‌شود. به این مدل تزریق سوخت مستقیم گفته می‌شود.

همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، انژکتور که وظیفه اسپری کردن سوخت را دارد به رنگ زرد می‌باشد که در تصویر سمت چپ قبل از سوپاپ ورودی قرار گرفته که به آن سیستم تزریق سوخت غیر مستقیم گفته می‌شود و در تصویر راست بع از سوپاپ هوا قرار گرفته به صورتی که اسپری کردن سوخت مستقیم داخل سیلندر انجام می‌شود که به آن تزریق مستقیم سوخت گفته می‌شود.

سوخت

تعداد سوپاپ برای هر سیلندر: همانطور که در بالا گفته شد در گذشته یک سوپاپ برای ورود هوا و یا هوا و سوخت وجود داشت و یک سوپاپ برای خروج دود که نیاز به یک میل سوپاپ داشت.  اما در خودروهای امروزی برای هر سیلندر دو سوپاپ ورودی و دو سوپاپ خروجی وجود دارد که تعداد میل سوپاپ آن دو عدد می‌باشد. همانطور که در تصویر زیر مشاهده میکنید،سمت راست سیستم دو میل سوپاپ و سمت چپ سیستم تک میل سوپاپ را نشان می‌دهد.

 

سوپاپ