برای اکثر مردم، ماشین یا خودرو چیزی است که با بنزین پر میکنند و آنها را از نقطه A به نقطه B میبرد . چه چیزی باعث حرکت آن میشود؟
به طور خاص، یک عمل احتراق داخلی یک موتور حرارتی است که انرژی حاصل از گرمای سوختن بنزین را به کار مکانیکی یا گشتاور تبدیل میکند. این گشتاور به چرخها اعمال میشود تا ماشین حرکت کند. موتور خودروی شما چه در حال سوار شدن به فورد یا فراری باشید، بر اساس همان اصول اولیه کار میکند.
موتورها دارای پیستونهایی هستند که در داخل لولههای فلزی به نام سیلندر به سمت بالا و پایین حرکت میکنند. دوچرخه سواری را تصور کنید: پاهای شما برای چرخاندن پدالها بالا و پایین میروند. پیستونها از طریق میلههایی (مانند ساق پا شما هستند) به میل لنگ متصل میشوند و برای چرخاندن میل لنگ موتور بالا و پایین میروند، به همان روشی که پاهای شما میل لنگ دوچرخه را میچرخاند – که به نوبه خود چرخ محرک دوچرخه یا چرخهای محرک ماشین را به حرکت در میآورد. . بسته به وسیله نقلیه، معمولاً بین دو تا ۱۲ سیلندر در موتور آن وجود دارد که در هر کدام یک پیستون بالا و پایین حرکت میکند.
قدرت موتور از کجا میآید
آنچه این پیستونها را بالا و پایین میکند هزاران انفجار کنترل شده کوچک است که در هر دقیقه رخ میدهد و از مخلوط کردن سوخت با اکسیژن و مشتعل کردن مخلوط ایجاد میشود. هر بار که سوخت مشتعل میشود، سکته احتراق، یا قدرت، نامیده میشود. گرما و گازهای در حال انبساط حاصل از این انفجار کوچک، پیستون را در سیلندر به سمت پایین میراند.
تقریباً همه موتورهای احتراق داخلی امروزی (برای سادهتر بودن، در اینجا روی موتورهای بنزینی تمرکز میکنیم) از انواع چهار زمانه هستند. فراتر از حرکت احتراق، که پیستون را از بالای سیلندر به پایین هل میدهد، سه حرکت دیگر وجود دارد: ورودی، فشردهسازی و اگزوز.
موتورها برای سوزاندن سوخت به هوا (یعنی اکسیژن) نیاز دارند. در طول کورس ورودی، دریچهها باز میشوند تا به پیستون اجازه دهند مانند یک سرنگ در حین حرکت به سمت پایین عمل کند و هوای محیط را از طریق سیستم ورودی موتور بکشد. هنگامی که پیستون به انتهای کورس خود میرسد، دریچههای ورودی بسته میشوند و به طور موثر سیلندر را برای حرکت فشاری که در جهت مخالف حرکت ورودی است، آببندی میکنند. حرکت پیستون به سمت بالا، بار ورودی را فشرده میکند.
چهار زمان یک موتور چهار زمانه
در مدرنترین موتورهای امروزی، بنزین مستقیماً به سیلندرهای نزدیک به قسمت بالای تراکم تزریق میشود. (سایر موتورها هوا و سوخت را در طول کورس مکش از قبل مخلوط میکنند.) در هر صورت، درست قبل از رسیدن پیستون به بالای مسیر خود که به عنوان نقطه مرگ بالا شناخته میشود، شمعها مخلوط هوا و سوخت را مشتعل میکنند.
انبساط حاصل از گازهای داغ و سوزاننده، پیستون را در جهت مخالف (پایین) در حین حرکت احتراق هل میدهد. این ضربهای است که چرخهای ماشین شما را به چرخش در میآورد، درست مانند زمانی که پدالهای دوچرخه را به سمت پایین فشار میدهید. هنگامی که سکته احتراق به نقطه مرگ پایین میرسد، دریچههای اگزوز باز میشوند تا گازهای احتراق از موتور خارج شوند (مثل سرنگی که هوا را خارج میکند) با بالا آمدن دوباره پیستون. هنگامی که اگزوز خارج میشود – قبل از خروج از عقب خودرو از طریق سیستم اگزوز خودرو ادامه مییابد – دریچههای اگزوز در نقطه مرگ بالا بسته میشوند و کل روند دوباره از نو شروع میشود.
در یک موتور خودروی چند سیلندر، چرخه سیلندرهای منفرد از یکدیگر منحرف شده و به طور مساوی فاصله دارند تا ضربات احتراق به طور همزمان رخ ندهد و موتور تا حد امکان متعادل و صاف باشد.
اما همه موتورها یکسان ساخته نمیشوند. آنها در شکلها و اندازههای زیادی وجود دارند. بیشتر موتورهای خودرو، سیلندرهای خود را در یک خط مستقیم، مانند چهار سیلندر خطی، قرار میدهند، یا مانند یک V-6 یا یک V-8، دو دسته سیلندرهای خطی را در یک چرخش ترکیب میکنند. موتورها همچنین بر اساس اندازه یا جابجایی آنها که حجم ترکیبی سیلندرهای یک موتور است، طبقهبندی میشوند.