موتور: تعریف و ساختار کلی

موتور (Engine) دستگاهی است که انرژی حرارتی را به کار مکانیکی تبدیل می‌کند. این دستگاه به‌عنوان یکی از اجزای اصلی خودرو طراحی شده است تا گرمای ناشی از احتراق سوخت را به نیروی چرخشی تبدیل کند که چرخ‌های خودرو را به حرکت درمی‌آورد. موتورهای احتراق داخلی، که به‌عنوان ماشین‌های حرارتی (Heat Engines) شناخته می‌شوند، متداول‌ترین نوع در خودروهای مدرن هستند. البته انواع دیگری از موتورها نیز وجود دارد، از جمله موتورهای الکتریکی و پنوماتیکی. این مقاله به بررسی ساختار و عملکرد موتورهای احتراق داخلی می‌پردازد.

موتورهای احتراق داخلی از دو مکانیزم اصلی و پنج سیستم اساسی تشکیل شده‌اند:

مکانیزم‌های اصلی:

1. مکانیزم میل‌لنگ: (Crank Mechanism) حرکت رفت و برگشتی پیستون‌ها را به حرکت چرخشی میل‌لنگ تبدیل می‌کند.

2. مکانیزم عملکرد سوپاپ: (Valve Operating Mechanism) وظیفه باز و بسته کردن سوپاپ‌های ورودی و خروجی را در زمان‌بندی دقیق بر عهده دارد.

1. سیستم خنک‌کننده موتور (Engine Cooling System): دمای موتور را به سطح عملیاتی کاهش می‌دهد.

2. سیستم روغن‌کاری (Engine Lubrication System): با توزیع روغن در بین قسمت‌های متحرک، اصطکاک و ساییدگی را کاهش می‌دهد.

3. سیستم سوخت‌رسانی (Engine Fuel System): وظیفه تأمین سوخت و مخلوط مناسب آن با هوا را بر عهده دارد.

4. سیستم احتراق (Ignition System): جرقه‌ای برای اشتعال مخلوط سوخت و هوا در موتورهای احتراق جرقه‌ای تولید می‌کند.

5. سیستم استارت (Starting System): برای روشن کردن موتور استفاده می‌شود.

موتور خودرو باید به گونه‌ای طراحی شود که توانایی تحمل بارهای سنگین و شرایط عملیاتی مختلف را داشته باشد. به همین دلیل، موتور از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

1. بلوک سیلندر موتور (Engine Cylinder Block): شامل سیلندرها و مسیرهای جریان آب و روغن است.
2. سرسیلندر (Cylinder Head): حاوی سوپاپ‌های ورودی و خروجی، شمع‌ها و محفظه احتراق.

• بلوک موتور (Engine Block)

• سیلندر (Cylinder)

• میل بادامک (Camshaft)

• میل رابط (Push Rod)

• سوپاپ‌ها (Valves)

• سرسیلندر (Cylinder Head) که معمولاً سوپاپ‌های ورودی و خروجی را نگه می‌دارد

• محفظه خنک‌کننده (Motor Cooling Jacket)

• پیستون (Piston)
• شاتون (Connecting Rod)

• چرخ طیار (Flywheel)

• میل‌لنگ (Crankshaft)

در یک موتور تک‌سیلندر، پیستون با رینگ‌های پیستونی به میل‌لنگ متصل است. حرکت رفت و برگشتی پیستون باعث چرخش میل‌لنگ می‌شود. میل بادامک نیز با چرخش خود، زمان‌بندی باز و بسته شدن سوپاپ‌های ورودی و خروجی را از طریق اجزای مکانیزم سوپاپ کنترل می‌کند. این هماهنگی برای عملکرد بهینه موتور ضروری است.

در کنار موتورهای احتراق داخلی، فناوری‌های مدرن مانند موتورهای هیبریدی، الکتریکی و سیستم‌های کاهش آلایندگی به‌طور گسترده در صنعت خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فناوری‌ها با هدف کاهش مصرف سوخت و اثرات زیست‌محیطی توسعه یافته‌اند.

1. تزریق مستقیم سوخت: بهبود راندمان و کاهش مصرف سوخت.

2. توربوشارژرها: افزایش توان خروجی موتور.

3. سیستم‌های مدیریت حرارت: بهینه‌سازی دمای موتور برای عملکرد بهتر.

1. SAE International

2. کتاب‌های مهندسی مکانیک خودرو