سیلندر خودرو یکی از اساسی‌ترین قطعات موتور احتراقی است که وظیفه نگهداری و برقراری ارتباط قطعات مختلف را بر عهده دارد. و در این مقاله از کیان باتری به معرفی انواع سیلندر موتور خودرو می پردازیم با ما همراه باشید!
در واقع پیشرانه اتومبیل از سه بخش اصلی سیلندر، سر سیلندر و کارتر تشکیل شده که قطعه مورد بحث در این متن، مهمترین آنها است. در نظر داشته باشید که فرایند انفجار سوخت در Cylinder انجام میشود و به عبارتی، حرکت ماشین از آن شروع میشود.
سیلندر موتور ماشین چیست؟
سیلندر موتور به قطعه ای گفته می شود که به شکل استوانه بوده و دارای قطر و ضخامت معین می باشد. در این قطعه که پیستون در آن رفت و آمد عمودی و خطی دارد , از پایین به کارتل و از بالا به سرسیلندر متصل شده است.
سیلندر ها در سایز های بسیار کوچک ( در ماشین های کنترلی بنزینی ) و در سایز های بزرگتر ( در کشتی ها و ناو های جنگی ) وجود دارد.
این قطعه نقشه به شدت مهمی در هر موتور را ایفا می کند که در صورت خرابی می تواند گفت که موتور دیگر از کار افتاده و اغلب سبب انفجار در موتور می گردد زیرا سوخت به داخل موتور نفوذ کرده و در آن منفجر میشود و آب و روغن را از بین می برد.
کار سیلندر در خودرو چیست؟
اگر بخواهیم کاربرد این قطعه را به خوبی بررسی کنیم بهتر است بدانید که این استوانه از جنس فولاد آب دیده محل تولید قدرت در خودرو برای حرکت می باشد و در صورتی که خرابی در این قطعه رخ دهد باعث نابودی کل سیستم موتور خواهد شد.
پیستون قطعه ای است که از طرفی به شاتون و میل لنگ متصل است و از طرفی به گژنپین ( نگه دارنده شاتون ) متصل می باشد.
کار پیستون این است که در سیلندر موتور بالا و پایین ( حرکت خطی و عمودی ) را ایفا کنید. به این صورت که وقتی پیستون به نقطه مرگ بالا در سیلندر میرسد، سوخت به شدت متراکم شده و آماده جرقه زنی شمع می شود.
وقتی جرقه زده شد سوخت منفجر شده و به طرف پایین حرکت می کند و به این ترتیب نیرو برای حرکت خودرو تولید خواهد شد که در آخر به وسیله قطعه ای به نام دیسک و صفحه به گیربکس منتقل می شود.
پس کار سیلندر موتور، هدایت پیستون می باشد.
سیلندر خودرو چگونه کار میکند؟
از کاربردهای سیلندر موتور می توان به این موارد اشاره کرد:
- محلی برای حرکت پیستون می باشد.
- انرژی شیمیایی را به انرژی حرارتی تبدیل می کند.
- 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 می کند و به علت تجمع حجم در بالای پیستون، فشار کم می شود و هوا و سوخت، سیلندر را پر می کند.
این ازدیاد سوخت در پیستون موجب میشود که محترق گردد. مهمترین موضوعی که در سیلندرها ملاک است، کیفیت سطح آنها می باشد که با پیستون در ارتباط هستند.
مقاله پیشنهادی: سیستم استارت استاپ یا خاموش روشن
ساختار کلی سیلندر خودرو
سیلندر خودرو در بیشتر مواقع به شکل یک استوانه در پیشرانه تعبیه میشود تا فضای لازم جهت حرکت پیستون را تامین کند. سیلندرها به شکل یک استوانه تو خالی هستند که محفظه‌ای برای بالا و پایین رفتن پیستون‌ها می‌سازند. دیواره داخلی آن باید یک سطح بسیار صاف و یک‌دست داشته باشد تا حرکت پیستون به راحتی و بدون هیچ مانعی انجام شود.
در هر موتوری، حداقل از یک Cylinder کمک گرفته میشود؛ اما اگر تعداد آنها بیشتر باشد، از یک بلوک به عنوان یک محفظه کلی برای تمام آنها استفاده میشود.
از آنجایی که سیلندر، استوانه ای توخالی می باشد، جهت ایجاد چند سیلندر، بر روی یک بلوک فلزی، چند سوراخ ایجاد می کنند و آن را بلوک سیلندر می نامند. در صنعت به سوراخ های ایجاد شده در بلوک سیلندر، بوش سیلندر گفته می شود. در شکل زیر یک نمونه از بلوک سیلندر را مشاهده می کنید.
بلوک سیلندر، در واقع بیس و پایه سایر اجزا و قطعات موتور می باشد چرا که می توان گفت سایر اجزا موتور به نوعی به آن متصل می شوند و بلوک سیلندر معمولا حجیم ترین و سنگین ترین قسمت یک موتور می باشد.
اجزای سیلندر ماشین
همانطور که اشاره شد، سیلندر یکی از قطعات خودرو است که در موتور قرار دارد و بسیار مهم و کاربردی می باشد. سیلندرها با پیستون هم اندازه هستند و قطر هر دو یکی است، و پیستون نیز در سیلندر حرکت می کند.
در برخی از مواقع جنس سیلندرها را از چدن خاکستری یا آلیاژی از چدن می سازند. موادی که برای ساختن آلیاژ به کار می روند، شامل: نیکل، کرم، مس، مولیبدن، وانادیم و تیتان می باشد.
سرسیلندر
سرسیلندر یکی از قطعات خودرو می باشد که محل قرارگیری آن در موتور خودرو است و به همراه پیچ و مهره به موتور متصل شده است. جنس سرسیلندر از چدن می باشد و در برخی از موتور خودروها نیز از چدن استفاده می کنند.
در برخی از موتورهایی که هشت سیلندر هستند، دو سر سیلندر در آنها یافت می شود. سر سیلندرها به گونه ای می باشند که تحت تاثیر نیروی اصطکاک قرار نمی گیرند، اما در مقابل در معرض گرما و حرارت قرار می گیرند.
این موضوع به این دلیل می باشد که سرسیلندرها در اتاق احتراق قرار دارند و به راحتی تحت تاثیر حرارت قرار می گیرند. به همین دلیل در برخی از اوقات سرسیلندرها را از آلومینیوم می سازند، زیرا این فلز از چودن بیشتر می تواند 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 سرسیلندرگفتگو خواهیم کرد، که مابین سیلندر و سرسیلندر قرار دارد و ضریب انتقال حرارت می باشد.
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 می دهند، 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.
انواع سیلندر خودرو
دو نوع سیلندر موتور وجود دارد که آن را خشک (جدا نشدنی) و تر (جدا شدنی) می نامند.
1- در نوع خشک آن، سیلندر ماشین کاملا به موتور جوش خورده و قابل جداشدن در مواقع خرابی نبوده و عملا باید موتور را تعویض کرد. در این نوع از نمک نیز برای خنک کاری سوم استفاده میشد که دیگر منسوخ شده است.
2- در نوع ” تَر”، سیلندر به موتور جوش نخورده و می توان آن را در صورت خرابی به راحتی تعویض کرد. 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 می شوند، در این روش ریخته گری به صورت گریز از مرکز می باشد و سطوح داخلی آن را به روش سمانتاسیون سختکاری می کنند و از واشر نازک غیر فلزی برای جلوگیری از نفوذ آب خنکاری شده به محفظه کارتل استفاده می شود.
انواع آرایش قرارگیری سیلندر خودرو
سیلندرها از لحاظ ظاهری، کاربردی، شکل آرایشی و تامین سرعت و قدرت به یک شکل نبوده و همین ویژگی، آنها را نسبت به هم متفاوت میکند. به صورت کلی تا به امروز، انواع آرایش قرارگیری فونداسیون اصلی موتور به شرح زیر است:
۱. آرایش خطی سیلندر ها
این مدل، نخستین آرایشی است که در تولید خودروهای جهان استفاده میشد. تمام سیلندرهای موجود در این نوع، درست در یک خط صاف بر روی یک بلوک، پشت هم ردیف شده‌اند که تعمیرشان را هم راحت‌تر میکند.
تمامی موتورهای 4 سیلندر دنیا ( یا بهتر بگوییم بیشتر آنها ) به این ترتیب قرارگیری موجود هستند. کارخانه ای که سنت شکنی کمتری در این مورد داشته و حتی خودروهای 6 سیلندر خطی نیز تولید می نماید BMW بوده، که نحوه تراز موتور 6 سیلندر خطی به گونه ای بسیار جذاب بوده که این موتور را هر ساله در لیست نامزدهای بهترین موتور سال قرار می دهد. این ترتیب و نظم را تنها در موتورهای تخت 6 سیلندری و 12 سیلندری خورجینی می توان پیدا نمود.
موتورهای مجهز به این نوع Cylinderها بیشتر از اینکه روی سرعت تمرکز داشته باشند؛ روی قدرت تمرکز دارند و امروزه بیشتر در وسایل نقلیه دیزلی سنگین استفاده می‌شوند.
۲. آرایش خطی زاویه دار
این مدل بسیار شبیه به نوع خطی است و تنها تفاوت آن که منجر به دورگیری بهتر میشود؛ نسبت زاویه بلوک سیلندر خودرو به میزان 15 تا 60 درجه است.
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 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 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 کنند.
۳. آرایش خورجینی V
آرایش قرارگیری بلوک‌های V یا خورجینی به این صورت است که Cylinderها در دو ردیف روبروی هم قرار می‌گیرند تا زاویه دقیقا شبیه به حرف V بسازند. پیشرانه‌های مجهز به مدل خورجینی بسیار سرعتی هستند؛ همچنین قدرت اسب بخار زیاد و گشتاور بالایی را پشتیبانی می‌کنند.
۴. آرایش جناغی خطی VR
سیستم VR یا همان جناغی خطی، نمونه ارتقا یافته مدل V است. موتورهای با سیلندر VR، قدرتی به اندازه مدل خطی و سرعتی به میزان مدل V دارند. حجم و وزن کم، فضای اشغالی کم و بهبود راندمان از دیگر مزایای این نوع آرایش است.
این محاسن به اینگونه موتورها این قابلیت را می بخشد که بتوانند برای خودروهای کوچک با قابلیت های خاص مورد استفاده قرار گیرند، مانند موتورهای خودروهای گلف.
۵. آرایش جناغی دو ردیفه W
Cylinderهای Wشکل که از آنها با نام دو ردیفه و حتی WR هم یاد میشود؛ از ترکیب دو موتور VR تشکیل شده‌اند. سرعت بسیار زیاد، دورگیری عالی، سر وصدای کم، وزن پایین، حجم اشغالی کم، افزایش راندمان، قدرت و سرعت زیاد از مزایای آرایش W است. خودرو زیبا و خاص بوگاتی یعنی ویرون از این نوع سیلندر استفاده میکند.
از معایب 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.
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.
۶. آرایش موتور تخت
سیلندرها در سیستم موتور تخت در انتهای دو سمت میل لنگ قرار می‌گیرند و هر کدام از پیستون‌ها با کمک اتصال به یکی از پین‌های روی میل لنگ حرکت می‌کنند. ارتفاع پیشرانه‌های مجهز به این مدل از Cylinderها (مثل اتومبیل بیتل 4) نسبت به انواع موتورهای دیگر کم‌تر است.
در پیشرانه‌های موتور تخت، پیستون‌ها روبروی هم قرار گرفته و اگر یکی از آنها در وضعیت تراکم باشد؛ آن یکی در وضعیت تخلیه گاز است. در نتیجه، انرژی هدر رفته در بلوک Cylinder بسیار کم‌تر شده و در سیستم ذخیره میشود تا در ادامه به انرژی مکانیکی تبدیل شود.
۷. آرایش رادیال یا ستاره ای
این نوع از نحوه قرارگیری سیلندر ماشین تنها برای موتورهای هوایی (موتورهایی که تنها بر روی انواع هواپیماها نصب می شوند) 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 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.
۸. آرایش دوار سیلندر
نوعی موتور درون سوز است که به جای حرکت رفت و برگشتی پیستون‌ها، از طراحی دوار با دایره‌ای که خارج از مرکز خویش حرکت چرخشی دارد برای انرژی شیمیایی سوخت به انرژی جنبشی چرخشی استفاده میکند.
در این موتور نیروی حاصله از احتراق به روتور انتقال داده میشود و به علت اختلاف مرکز دوران بین روتور و میل لنگ نیروی چرخشی در روتور ایجاد می‌گردد. سپس این نیروی چرخشی به بادامک محور لنگ که در داخل روتور قرار دارد، وارد شده و به فلایویل و سیستم انتقال قدرت میرسد.
علل سوختن سیلندر
سوختگی در این قطعه به طور حتم صورت می گیرد اگر موارد زیر رعایت نشود :
- چک نکردن آب رادیات
- چک نکردن سلامت واتر پمپ
- خرابی مجاری و رسوب گیری های بسیار شدید
- سوراخی و یا تراشیدگی شدید در آن
- خنک نشدن به وسیله روغن ( که در این مورد یا پمپ روغن خراب است و یا روغن بسیار کم است )
