دلباختگان مکانیک خودرو

موتور عبارتست از وسیله‌ای که قدرت تولید می‌کند، ولی به تنهایی قادر به تولید کار نمی‌باشد. به زبان ساده‌تر موتور وسیله‌ای که با استفاده از منابع انرژی بخصوص ، انرژی جنبشی تولید می‌کند. نوع موتور منابع انرژی اولیه متفاوت هستند. مثلا برخی از موتورها ، انرژی موجود در مواد نفتی را به انرژی جنبشی تبدیل می‌کنند و برخی دیگر انرژی الکتریکی را و ...). ریشه لغوی موتور یک کلمه انگلیسی است و معنای آن جنباننده یا محرک می‌باشد.

به ادامه مطلب مراجعه شود

لیکن در حال حاضر از کلمه موتور به عنوان وسیله تولید انرژی جنبشی استفاده می‌شود. موتور یکی از ارکان اصلی خودرو می‌باشد، که وظیفه اصلی حرکت آن بوسیله موتور با انجام یک سری اعمال خاص امکان پذیر می‌شود. بر این اساس تلاشهای زیادی در زمینه طراحی و ساخت انواع موتور صورت گرفته است که در حال حاضر نیز بیشتر سرمایه گذاریهای کارخانه‌های خودرو سازی در این زمینه انجام می‌شود. تمام موتورهایی که در زندگی بشر مورد استفاده قرار می‌گیرند انرژی جنبشی را به شکل یک حرکت دورانی (چرخشی) در اختیار مصرف کننده قرار می‌دهند. موتورها این انرژی را از طریق تبدیل انرژی‌های پتانسیل و یا انرژیهای دیگر بوجود می‌آورند که می‌توان بر حسب منبع انرژی اولیه ، موتورها را تقسیم بندی کرد که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد.بطور کلی می‌توان گفت که در پیرامون ما هر وسیله‌ای که کاری انجام می‌دهد دارای یک موتور است که حرکت قطعات آن و نیروی مورد نیاز آن وسیله را تأمین می‌کند. مثلا لوازم خانگی مثل یخچال ، ضبط صوت ، پنکه‌های تصویه و ... همگی دارای یک موتور الکتریکی می‌باشند و یا اتومبیلهایی که در خیابانها رفت و آمد می‌کنند هر کدام یک موتور جهت تأمین انرژی جنبشی خود دارند.

تاریخچه

ایده ساخت موتور به زمانهای دور باز می‌گردد، چنانکه قبل از سالهای 1700 میلادی تلاشهایی جهت مسافت موتورها به شکل امروزی انجام پذیرفته بود (هر چند که موتورهای ساده آبی که انرژی جنبشی آب را به حرکت چرخشی تبدیل می‌کردند از زمانهای بسیار دورتر ساخته شده و مورد استفاده قرار می‌گرفتند).لیکن اولین تجربه موفقیت آمیز در این زمینه ، در سال 1769 اتفاق افتاد. در این سال جیمز وات توانست یک موتور بخار اختراع کند که قابلیت استفاده از انرژی محبوس در سوختهای مختلف نظیر چوب و ذغال سنگ را داشت. سیر تحولی و رشد مخترعین زیادی سعی کردند که اصول فوق را در موتورها تحقق بخشند. ولی «ان.ای.اتو» مخترع آلمانی اولین کسی بود که موفق گردید. او در سال 1876 موتور خود را به ثبت رساند و دو سال بعد نمونه‌ای را که کار می‌کرد به معرض نمایش گذاشت. موتور مزبور همان چرخ چهارزمانه یعنی ، تکثیر ، تراکم ، توان و تخلیه را به کار می‌بست. دانشمندان هم عصر اتو عقیده داشتند که وجود تنها یک مرحله توان در دو دور چرخش زمان بزرگی است (یک موتور چهارزمانه در هر دو دور چرخش تنها یک بار سوخت را می سوزاند به اصطلاح دارای یکبار انفجار یا توان است). بنابراین نظر خود را به موتور دو زمانه (که در هر دو چرخش یک انفجار دارد) معطوف کردند. این تلاشها تا آنجا ادامه یافت که در سال 1891 «جوزف دی» با کمک گرفتن از محفظه میل لنگ به عنوان یک سیلندر پمپ کننده هوا توانست ساخت موتورهای روزانه را ساده کند. در موتور دی ، مجاری ورودی هوا و خروجی دود در بدنه سیلندر قرار داشت (همان سیستم موتورهای دو زمانه امروزی). در سال 1892 دکتر «رادولف دیزل» یک مهندس آلمانی ، موتوری را به ثبت رساند که در آن سوخت در نتیجه گرمای تولید شده در اثر فشار زیاد ، مشتعل می شد. دیزل در اصل موتور خود را برای کار کردن با پودر ذغال سنگ طراحی کرده بود. اما به سرعت به سوخت‌های مایع روی آورد.فعالیت‌های انجام شده توسط دانشمندان در طراحی و ساخت موتور و پیشرفت‌های حاصله را می‌توان مختصرا این‌گونه بیان کرد.

ساخت موتورهای بنزینی – انژکتوری در سال 1936

ساخت موتورهای توربینی اتومبیل در سال 1950

ساخت موتور پیستون گردان وانکل در سال 1957

ساختمان موتور

ساختمان موتورها بسیار گوناگون ولی در عین حال از لحاظ اصول کلی بسیار مشابه است. مثلا همه موتورهای احتراقی دارای یک محفظه برای فشرده کردن سیال می‌باشند که سیلندر نام دارد. یا اینکه همگی دارای یک قطعه متحرک رفت و برگشتی می‌باشند که پیستون نام دارد و ... لیکن ساختار موتورهای برقی متفاوت است. همگی آنها دارای یک سیم پیچ ثابت می‌باشد که میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. در میان این سیم پیچ میدان ، یک آرمیچر (روتور) وجود دارد که با تغییرات میدان مغناطیسی انرژی الکتریکی را به انرژی جنبشی تبدیل می‌کند (به شکل چرخش) و ... .

طرز کار موتور

موتورهای الکتریکی از لحاظ تجهیزات و ساختار نسبتا ساده تر از موتورهای احتراقی هستند. البته طرز کار آنها نیز نسبتا ساده تر است. این موتورها با ایجاد یک میدان مغناطیسی و تغییرات مکرر این میدان مغناطیسی باعث به چرخش درآمدن روتور می‌شوند. و این چرخش توسط میله ای از محفظه موتور خارج و مورد استفاده قرار می‌گیرد. موتورهای احتراقی بصورت نوسانی کار می‌کنند یعنی اینکه قطعات متحرک آنها (پیستونها) که قابل انتقال انرژی هستند، حرکت رفت و برگشتی دارند. برای تبدیل این حرکات رفت و برگشتی به حرکت چرخشی وسیله‌ای به‌ نام میل لنگ استفاده می‌شود. لیکن در نهایت انرژی جنبشی این موتورها هم بصورت چرخش یک میله از محفظه موتور به خارج فرستاده می‌شود.قدم مهم در توسعه موتورهای امروزی (که اغلب موتورهای احتراق داخلی هستند) زمانی برداشته شد که بودورثا مهندس فرانسوی چهار اصل عمده را که برای کار موثر این موتورها الزامی بودند، ارائه کرد. این اصول چهارگانه به قرار زیرند:اتاقک احتراق باید کوچکترین نسبت سطح به حجم ممکن را داشته باشد. فرآیند انبساط مخلوط گاز هوا و سوخت باید تا حد امکان سریع انجام شود. تراکم مخلوط در ابتدای مرحله انبساط باید تا حد امکان زیاد باشد. کورس پیستون می بایست تا حد امکان زیاد باشد. انواع موتور موتورها را بر اساس منبع تامین کننده انرژی به دو دسته موتورهای برقی و موتورهای احتراقی تقسیم
می کنند.موتورهای برقی: اختلاف پتانسیل الکتریکی را به حرکت چرخشی تبدیل می کنند. موتورهای احتراقی: با سوزاندن مواد سوختی (اغلب سوخت های فسیلی) تولید انرژی می کنند. موتورهای جت: با مکش هوا کار می کنند. موتورهای برون سوز: در این موتورها احتراق در بیرون از موتور صورت می گیرد (مانند موتور بخار) موتورهای درون سوز: در اینگونه موتورها ماده سوختنی مستقیما در داخل موتور سوزانده می شود.موتورهای درون سوز خود به دو گروه تقسیم می شوند:موتورهای اشتعال جرقه ای: سوخت به کمک یک جرقه الکتریکی در این موتورها مشتعل می شود. موتورهای دیزل: در این موتورها سوخت بواسطه حرارت بالای ایجاد شده بوسیله فشار مشتعل می گردد.

آیا بین  موتورهاى خطی و  وی شکل اختلافی هست؟  

 در بین موتورهاى معمول استفاده شده در اتومبیل ها 3 نوع موتور وجود دارد: 

1- خطی: سیلندرها در یک خط قرار مى گیرند و در یک سری

2 – وی شکل : سیلندرها  به صورت دو سری با زاویه نسبت به هم قرار می گیرند

3- مسطح: (اغلب با نام افقی یا باکسر معروف است) که در این حالت سیلندرها به صورت دو سری در مقابل هم (180 درجه) قرار مى گیرند.شما ممکن است موتورهای خطی 6 سیلندر, موتور مسطح 6 سیلندر و موتور وی شکل 6 سیلندر را دیده باشید.اگر شما بخواهید این 3 نوع موتور 6 سیلندر را با مشخصات مشابه هم بسازید (یعنی کورس برابر , سیستم ورود و خروج یکسان, و سوپاپ های یکسان .. ) آنها عملکردی مشابه هم دارند.با وجود این , بین این موتورها در عمل اختلافاتی وجود دارد. در اینجا تعدادی از این اختلافات را بیان مى کنیم.

•موتورهای خطی بلند و باریک هستند . در خودروهای کوچک به ویژه,  موتورهای بلند و باریک سوار شده بطور اریب اجازه داشتن یک کاپوت کوچک را مى دهد. در موتورهای خنک شونده با هوا , ترکیب موتور خطی اغلب مواقع سخت تر خنک مى شود.

• موتورهای مسطح , عریض و مسطح هستند.این نوع موتور به داشتن مرکز ثقل پایین خودرو کمک می کند.

• موتور وی شکل در حالت میان آن دو است  و شکلش مکعب مانند است.

• شکل خطی فقط به نصف تعداد میل بادامک در مقایسه با موتور وی شکل نیاز دارد که مى تواند کمى باعث کاهش وزن شود.

• ممکن است شاهد اختلافی بین مقدار فلز بکار رفته در بلوک موتور باشیم , یعنی نوعی از موتور ممکن است که سبکتر از دیگری  باشد.

• ممکن است اختلافی در قیمت تمام شده موتورها در طول تولید وجود داشته باشد.طراحان خودرو برای انتخاب موتور مناسب برای یک خودرو پارامترها و متغیرهای زیادی را در نظر مى گیرند.

این متغیرها شامل قیمت , فضای موجود زیر کاپوت, امکانات موجود کارخانه , نسبت قدرت به وزن و سایر پارامترها می باشد.

موتور V

موتور V نوعی پیکربندی متداول برای موتورهای احتراق داخلی می باشد. که در آن پیستونها طوری قرار گرفته اند که وضعیت ظاهری هنگامی که از امتداد میل لنگ آنها را نگاه می کنیم شکل حرف V را تداعی می کنند. پیکربندی V، طول و همینطور وزن کلی موتور را در مقایسه با موتورهای خطی کاهش میدهد.در سال 1896 کارل بنز موتور ابداعی خود را که شامل پیستونهای افقی که در جهت مخالف هم قرار گرفته بودند به ثبت رساند. معمولا هر زوج از پیستونهای مشابه از یک محور لنگ روی میل لنگ استفاده می کنند. یا با استفاده از دو میله ی اصلی/فرعی یا با استفاده از دو میله ی متداول در کنار هم. بعضی کمپانیها از این مسئله به عنوان یکی از ویژگیهای موتورهای V یاد می کنند. و برای مثال موتورهای تخت را به دودسته تقسیم می کنند. موتورهای باکسری که از یک محور لنگ روی میل لنگ استفاده نمی کنند و موتورهایی که از این روش استفاده میکنند. از طرف دیگر بعضی از طراحیهای  موتورهای خورجینی زوج دارای دو محور لنگ هستند. به هر حال در المان به این نوع موتورها باکسر می گویند.موتورهای V با زاویه ی سیلندر های متفاوتی وجود دارد که در موتورهای متفاوتی از آنها استفاده می شود. که البته بستگی به تعداد سیلندر موتور نیز دارد که باعث می شود بهترین زاویه ی مورد استفاده بر حسب تعداد سیلندر متفاوت باشد. زاویه ی خیلی بسته در موتورهای V باعث می شود که بعضی از مزایای موتورهای خطی نیز در این موتورها وجود داشته باشد.( به طور ابتدایی در حالت تراکم) همانطور که این سیستم معایبی نیز به همراه دارد. این سیستم یک ایده ی قدیمی متعلق به کمپانی لانچیا می باشد. که اخیرا توسط فولکس واگن دوباره روی آن کار شد.بعضی از پیکربندیهای موتورهای V به خوبی بالانس شده و کارکرد نرمی دارند. درصورتیکه بعضی مدلها نیز ارامش کمتری در کارکرد خود در مقایسه با موتورهای مشابه خود در سیستم خطی دارند. با یک زاویه ی بین سیلندر مناسب، موتورهای V16 بهترین احتراق و بالاترین بالانس را ایجاد می کنند. موتورهای V8 خورجینی نیز می توانند با استفاده از یک وزنه ی تعادل که به انتهای میل لنگ وصل میشوند بالانس لازم را تامین نمایند. روشی که در موتورهای 6 سیلندر خطی نیز از ان استفاده می شود. انجینهای V12 نیز در واقع دو موتور 6 سیلندر خطی هستند که به یکدیگر متصل شده اند. این موتورها بدون توجه به زاویه ی بین سیلندرهایشان همواره بهترین احتراق و بالانس را دارند. مدلهای دیگر خورجینی مانند V2 ،V4 ، V6،V8 تخت و موتورهای V10 لرزش بیشتری از خود نشان می دهند و برای بالانس احتیاج به میله ی تعادل دارند.بعضی از موتورهای V به شکل معکوس ساخته می شوند. که بیشتر در صنایع هوایی کاربرد دارند. مزایای انها شامل میدان دید بیشتر در مدلهای تک موتوره و مرکز ثقل پایین تر می باشد. برای مثال می توان از موتورهایی که در زمان جنگ جهانی دوم توسط دایملر بنز تولید می شد نام برد.