سیلندر ماشین را میتوان جزو مهمترین قطعات پیشرانه دانست اما تاکنون به این موضوع فکر کردهاید که سیلندر چیست و چهکاری انجام میدهد؟ در جدیدترین مقاله از سری مقالات آموزشی پدال میخواهیم به این قطعه حیاتی در پیشرانه خودرو بپردازیم. همراه ما باشید.
سیلندر ماشین چیست؟
سیلندر واحد قدرت پیشرانه به حساب میآید. در داخل سیلندر ماشین است که سوخت میسوزد و به انرژی لازم برای حرکت خودرو تبدیل میشود. تعداد سیلندرها در خودروهای معمولی میتواند چهار، شش یا هشت باشد. سیلندر ماشین از فلز و آلیاژ آلومینیومی یا چدنی ساخته میشود هرچند آلیاژهای گوناگون دیگری نیز در ساختار آن وجود دارند. در داخل سیلندر پیستون وجود دارد که بالا و پایین میرود و سوخت را متراکم میسازد. مخلوط سوخت و هوا مشتعل میشود و باعث احتراق میشود. در بالای سیلندر دو سوپاپ با نام های سوپاپ ورودی و خروجی وجود دارد. سوپاپ ورودی جایی است که مخلوط سوخت و هوا از کاربراتور یا انژکتور وارد سیلندر میشود و دود حاصل از احتراق نیز از سوپاپ خروجی خارج میشود.
گازهای تولید شده در زمان احتراق داخل سیلندر اکسلی را میچرخانند که با نام میللنگ شناخته میشود. با چرخش میللنگ نیروی تولیدی به گیربکس میرسد و نهایتاً چرخ ها به حرکت درمیآیند. معمولاً هرچقدر تعداد سیلندر ماشینها بیشتر باشد پیستونهای بیشتری برای احتراق سوخت بکار گرفته میشوند و بنابراین قدرت تولیدی نیز بیشتر خواهد بود. البته امروزه با استفاده از سیستمهایی همچون توربوشارژر و سوپرشارژر میتوان قدرتهای بیشتری را نیز بدون نیاز به تعداد سیلندرهای بالا تولید کرد.
اولین کاربرد واقعی سیلندر در سال ۱۷۶۹ و با اختراع ماشین بخار توسط جیمز وات صورت گرفت. او یک موتور بخار متشکل از یک سیلندر، یک پیستون و یک چرخ ساخته بود. از آن زمان تاکنون تمامی پیشرانههای احتراقی تولید شده دارای سیلندر بودهاند. سیلندرها میتوانند در پیشرانه بهصورت خطی و یا در دو ردیف قرار گیرند و یا اینکه آرایش تخت داشته باشند. پیشرانههایی با آرایش خط مستقیم به عنوان پیشرانههای خطی شناخته میشوند و معمولاً چهار یا شش سیلندر دارند؛ اما اگر سیلندرها در دو ردیف و با زاویه نسبت به هم قرار گیرند با نام پیشرانههای V شکل شناخته میشوند زیرا با این آرایش شکل V را میسازند و معمولاً بیشتر از شش سیلندر دارند. برخی خودروسازان نیز آرایش سیلندرهای تخت را برای پیشرانههای خود انتخاب میکنند.
اجزای سیلندر ماشین
سیلندر خودرو از اجزای مختلفی تشکیل میشود که در ادامه میخواهیم آنها را بهصورت اجمالی معرفی کنیم. سر سیلندر و واشر آن، رینگ پیستون، پیستون و بوش جزو مهمترین اجزای سیلندر هستند.
پیستون
یکی از مهمترین بخشهای پیشرانه و سیلندر پیستون است که در داخل سیلندر قرار میگیرد و حرکت رو به بالا و پایین دارد. نقش پیستون آن است که نیروی حاصل از احتراق مخلوط سوخت و هوا و تولید گازها را به میللنگ انتقال دهد. این کار با استفاده از یک میله رابط به نام شاتون انجام میشود. تعداد پیستونهای داخل پیشرانه با تعداد سیلندرها برابر است و همانطور که گفتیم با افزایش تعداد سیلندر و پیستون نیروی تولیدی پیشرانه نیز افزایش خواهد یافت. معمولاً پیستونها از جنس چدن و آلومینیوم تولید میشوند.
سر سیلندر
سر سیلندر بخشی از بلوک کلی سیلندر محسوب میشود. این قطعه از جنس فلز است و جزو قطعات ثابت پیشرانه به شمار میرود. در واقع سر سیلندر روی بلوک نصب میشود تا علاوه بر عایقبندی سیلندر باعث جلوگیری از خروج گازها از سیلندر شود و بنابراین راندمان احتراق بهبود یابد. از طرف دیگر وجود سر سیلندر باعث تزریق سوخت و خروج دود در زمان مناسب خواهد شد. یکی از بخشهای اصلی سر سیلندر محل قرار گرفتن شمعهاست. همچنین اجزای دیگری همچون گیتها، میلسوپاپ و فنرها نیز در محل مخصوص خود نصب میشوند. سر سیلندر باید مقاومت بالایی در برابر حرارت داشته باشد و معمولاً از جنس چدن یا آلومینیوم ساخته میشود.
واشر سر سیلندر
یکی از خبرسازترین قطعات داخل پیشرانه برای اکثر رانندهها واشر سر سیلندر است که سوختن آن اعصاب افراد زیادی را به هم میریزد! واشر سر سیلندر بخشی جدا از سر سیلندر به شمار میرود اما تکمیلکننده آن است و وظیفهاش عایقبندی دقیق سیلندرها و جلوگیری از خروج سوخت و گاز از سیلندر و جلوگیری از نفوذ آب و روغن به داخل آن خواهد بود. این قطعه بین بلوک و سر سیلندر قرار میگیرد و هرگونه خرابی آن باعث اختلال در فرایند تراکم سوخت و هوا خواهد شد. جلوگیری از مخلوط شدن آب و روغن نیز جزو دیگر وظایف واشر سر سیلندر خواهد بود.
رینگ پیستون
پیستون برای آنکه بتواند وظیفه خود را به خوبی انجام دهد باید هماهنگی بالایی با رینگ پیستون داشته باشد. پیستون میبایست درون سیلندر حرکتی راحت و بدون اصطکاک داشته باشد و چنین شرایطی را رینگ پیستونها فراهم میکنند. در واقع روی پیستون شیارهایی وجود دارد تا رینگها روی آن نصب شوند. رینگ پیستونها فاصلهای بسیار کم بین پیستون و سیلندر ایجاد میکنند تا پیستون بتواند حرکت عادی و بدون اصطکاک خود را داشته باشد. یکی دیگر از وظایف رینگ پیستون جدا کردن بخش بالایی و پایینی پیستون است تا از ورود موادی همچون روغن به داخل محفظه احتراق جلوگیری شود. در واقع وظیفه اصلی رینگ پیستون را میتوان عایقبندی سیلندر و جلوگیری از استهلاک بالای پیستون و سیلندر دانست.
بوش
بوش سیلندر قطعهای استوانهای شکل است که بین بخش داخلی سیلندر و پیستون قرار میگیرد و به نوعی میتوان آن را دیواری بین پیستون و دیواره سیلندر دانست. از این قطعه برای پیشگیری از سایش و استهلاک زودهنگام سیلندر استفاده میشود تا به این ترتیب عمر قطعات بالاتر برود. بوش سیلندر سطحی لغزنده را برای رینگهای پیستون ایجاد میکند و باعث سایش کمتر پیستون میشود. بوش همچنین حرارت بالای فرایند احتراق را به مایع سیستم خنککننده منتقل میکند. یکی دیگر از وظایف بوش نیز عایقبندی سیلندر و جلوگیری از خروج گازهای حاصل از احتراق خواهد بود.
انواع سیلندر ماشین
سیلندر ماشینها بر اساس نوع بوش به دو دسته تر و خشک تقسیم میشود.
سیلندر تر
در سیلندرهای تر از بوشهایی با ضخامت بین ۲ تا ۳ میلیمتر در استوانه سیلندر استفاده میشود. در سیلندر تر بوش با مایع خنککننده در ارتباط است و به همین خاطر تر نامیده میشود. بوش تر مانع از برخورد پیستون و رینگ با دیواره سیلندر خواهد شد و هنگام تعمیر خوردگی دیواره سیلندر نیازی به تراشکاری نخواهد بود و فقط بوش تعویض خواهد شد. به سیلندر تر سیلندر با بوش جداشدنی نیز میگویند.
سیلندر خشک
در سیلندر خشک برخلاف نمونه تر بوش با مایع خنککننده در ارتباط نیست و با نام سیلندر با بوش جدانشدنی هم شناخته میشود. در سیلندرهای خشک فضای درون استوانه سیلندر تراشکاری میشود و قطر آن کمتر از حد استاندارد است تا با تراشکاری بعدی قطرش بیشتر نشود. در چنین سیلندرهایی بوش جدا نیست و رینگ پیستونها بهصورت مستقیم با دیواره سیلندر در تماس خواهند بود.
دلایل خرابی سیلندر ماشین
سیلندر خودرو نقش حیاتی در تولید قدرت ایفا میکند اما اگر از کار بیفتد عملکرد پیشرانه با اختلال جدی مواجه خواهد شد. در ادامه به برخی از دلایل خرابی این قطعه مهم اشاره کردهایم.
- شمعهای معیوب
استفاده از شمعهای معیوب منجر به انباشت مخلوط سوخت و هوای نسوخته در سیلندرها میشود. این امر در درازمدت باعث آسیب دیدن دیواره سیلندرها و دیگر قطعات پیشرانه خواهد شد که نتیجه نهایی آن تک کار کردن قلب تپنده وسیله نقلیه و تحمیل هزینههای سنگین به مالک خواهد بود.
- خوردگی قطعات سیلندر
خوردگی و زنگزدگی دیوارههای سیلندر میتواند به دلیل تجمع مواد اسیدی از جمله کربن، روغن و مایع خنککننده رخ دهد. خوردگی دیوارهها باعث ضعیف شدن ساختار سیلندر شده و در آن ترک ایجاد خواهد کرد. با گذشت زمان وضعیت دیواره سیلندر بدتر شده و نهایتا آن را از کار خواهد انداخت.
این قطعه نیز در صورت خرابی میتواند روی سیلندر ماشین تأثیرگذار باشد چراکه نتیجه خرابی کویل تک کار کردن پیشرانه خواهد بود. در این حالت مخلوط سوخت و هوا به خوبی نمیسوزند و بنزینی که نسوخته باشد روی دیواره سیلندر اثر منفی خواهد گذاشت. همچنین چنین فرایندی باعث خرابی رینگ پیستون هم میشود. اگر مالک چارهای برای رفع این مشکلات نیابد، کمپرس سیلندر از بین رفته و قدرت و شتاب خودرو کاهش خواهد یافت.
- روان کاری ضعیف
دیواره سیلندرها نیازمند روان کاری مناسب است و نبود روان کار مناسب استهلاک دیوارهها را در پی خواهد داشت که نتیجه آن کاهش تراکم درون سیلندر و افت قدرت خودروست.
- انژکتور سوخت معیوب
یک انژکتور سوخت خراب نسبت نادرستی از سوخت و هوا را به درون سیلندر اسپری خواهد کرد. اگر انژکتورها نتوانند سوخت کافی را به سیلندر برسانند پیشرانه با مشکل مواجه خواهد شد به گونهای که دما و فشار درون سیلندر افزایش یافته و آن را از کار میاندازد.
- داغ کردن پیشرانه
داغ کردن پیشرانه میتواند باعث خرابی دیواره سیلندر و نهایتا نشتی و ایجاد ترک در آن شود. همچنین افزایش بیش از حد دمای پیشرانه میتواند روان کاری را متوقف کرده و اصطکاک بین قطعات را افزایش دهد.
علائم خرابی سیلندر ماشین
باید در مراحل اول خرابی سیلندر متوجه این امر شد زیرا نادیده گرفتن آن و تأخیر در تعمیر پیشرانه آسیبهای بیشتری را به وسیله نقلیه وارد خواهد کرد. هرچقدر در تعمیر سیلندرها تأخیر وجود داشته باشد میزان آسیب وارده گستردهتر خواهد بود. در ادامه به مهمترین علائم خرابی سیلندر میپردازیم.
- کاهش قدرت و توان
یکی از رایجترین نشانههای خرابی سیلندر افت توان و قدرت پیشرانه است. در این حالت خودرو به سختی شتاب خواهد گرفت. از دیگر دلایل کمتوانی خودرو میتوان به خرابی سنسور اکسیژن، نسبت سوخت و هوای نادرست و فشار سوخت پایین اشاره کرد.
- تک کار کردن پیشرانه
اگر سیلندر ماشین از کار بیفتد شاید پیشرانه تک کار کند. در این حالت خودرو لرزشهای عجیبی خواهد داشت.
- افزایش مصرف سوخت
خرابی سیلندر باعث میشود مصرف سوخت نیز افزایش یابد. این امر یکی از رایجترین نشانههای خرابی سیلندر به شمار میرود.
- داغ کردن پیشرانه
با اینکه داغ کردن قلب تپنده خودرو دلایل گوناگونی دارد اما خرابی سیلندر هم میتواند آن را ایجاد کند. دلیل این امر کاهش جریان مایع خنککننده بین قطعات و افزایش اصطکاک بین آنهاست.
- خروج دود سفید از اگزوز
یکی دیگر از دلایل مشهور خرابی سیلندر خودرو خروج دود سفید از اگزوز است که دلیلش نشتی مایع خنککننده به داخل سیلندر و سوختن آن به همراه بنزین است.
- صدای غیرعادی و بلند پیشرانه
خرابی سیلندر یا سر سیلندر شکسته میتواند باعث تولید سروصدای عجیب و زیاد شود. ریشه این صدای زیاد به افت تراکم و یا اختلال در واکنشهای احتراقی داخل سیلندر مربوط میشود.
- روشن شدن چراغ چک
روشن شدن این چراغ دلایل زیادی دارد و یکی از آنها میتواند خرابی سیلندر باشد. بسیاری از خودروهای مدرن دارای سنسورهای خاصی هستند که عملکرد پیشرانه را بررسی میکنند و در صورت وجود هرگونه مشکل این چراغ روشن میشود.
نگهداری و مراقبت از سیلندر خودرو
با توجه به هزینه زیاد تعمیر و تعویض سیلندرهای وسیله نقلیه، ضروری است مالکان به خوبی از آن نگهداری کنند. به منظور افزایش طول عمر قطعه موردبحث و همچنین سایر بخشهای پیشرانه، حتماً این موارد را در نظر بگیرید:
- تعویض روغن منظم
تعویض منظم روغنموتور مانع تجمع دوده و ذرات حاصل از احتراق در سیلندرها میشود و حرکت نرم و روان پیستونها را تضمین میکند.
- پایش مداوم عملکرد پیشرانه
همواره عملکرد پیشرانه را در نظر داشته باشید تا وجود هرگونه علامت غیرعادی همچون سروصدای اضافی، لرزشهای ناهنجار و افت توان و قدرت را تشخیص دهید. تشخیص به موقع این مشکلات و رفع آنها در اسرع وقت به افزایش طول عمر سیلندر کمک شایانی خواهد کرد.
- استفاده از سوخت و روان کارهای باکیفیت
به هیچ عنوان در مورد سوخت و روان کار باکیفیت مصالحه نکنید و به دنبال نمونههای ارزانقیمت و بیکیفیت نباشید. استفاده از سوخت و روان کارهای مطمئن ریسک تجمع کربن و دوده و همچنین ناک در پیشرانه را کاهش میدهد.
- بررسی سیستم خنک کاری پیشرانه
اطمینان از عملکرد صحیح اجزای خنک کاری شامل رادیاتور، بست ها و مایع خنککننده مانع داغ کردن پیشرانه خواهد شد. همانطور که گفتیم داغ کردن پیشرانه به سیلندر آسیب میرساند.
- تعویض به موقع فیلترها
تعویض سر وقت فیلترها از جمله فیلتر هوا مانع ورود ذرات به سیلندرها شده و عملکرد مطلوب آنها را تضمین میکند.
فناوریهای جدید در طراحی و ساخت سیلندر پیشرانه
با اینکه اصول اولیه سیلندر ماشین تغییری نکرده اما تکنولوژیهای گوناگونی بکار گرفته شدهاند تا راندمان را بهبود بخشند. بهطور مثال بهکارگیری متریال سبکوزن از جمله آلیاژهای پیشرفته، آلومینیوم و متریال کامپوزیتی باعث شدهاند راندمان مصرف سوخت بیشتر شده و آلایندگیها کاهش یابد. همچنین خودروسازان روشهای ساخت پیشرفتهتری را بکار گرفتهاند. روشهایی همچون ماشینکاری CNC، پرینت سهبعدی و مونتاژ رباتیک باعث تغییر چشمانداز ساخت سیلندرها شدهاند. از طرف دیگر کمپانیهای خودروسازی در حال بررسی راههایی برای ادغام سنسورها و دستگاههای تشخیص در یکدیگر هستند تا بتوانند عملکرد پیشرانه و به ویژه سیلندرها را پایش کنند.
با شخصیسازی اجزای گوناگون وسایل نقلیه تعجبی ندارد که بلوک سیلندر نیز از این قضیه در امان نباشد و به همین خاطر شاهد توسعه طرحهای ماژولاری هستیم که پاسخگوی نیازهای گوناگون مشتریان است. یکی از شاخصترین تکنولوژیهای جدیدی که معرفی شده تکنولوژی دیواره سیلندر نانو اسلاید مرسدس بنز است که برای بهبود پرفورمنس و راندمان پیشرانههای این برند طراحی میشود. نانو اسلاید برای افزایش طول عمر و قدرت پیشرانه مهندسی شده و بر یکی از مهمترین چالشهای طراحی پیشرانه یعنی به حداقل رساندن اصطکاک بدون تأثیر منفی روی دوام قطعات فائق آمده است. پیشرانههای سنتی از پوششهای سیلندر ویژه برای افزایش دوام استفاده میکنند اما این امر باعث افزایش وزن و اصطکاک داخلی سیلندرها با سایر قطعات میشود؛ اما نانو اسلاید نیاز به پوششهای سیلندر را با استفاده از فرایند اسپری توئین وایر پیشرفته از بین میبرد. این فرایند قطر هر سیلندر را با یک لایه آینه مانند بسیار سخت پوشش میدهد که نتیجه آن حرکات کاراتر و نرمتر قطعات خواهد بود.
مقایسه تأثیر تعداد و نوع سیلندرهای مختلف بر راندمان خودرو
در گذشته وجود تعداد سیلندر بیشتر به معنی قدرت بالاتر پیشرانه بود اما با پیشرفت تکنولوژی این قضیه تا حد زیادی رنگ باخته است. با اینکه در کل وجود تعداد سیلندر بیشتر میتواند باعث افزایش حجم پیشرانه شود اما این موضوع ضرورتاً به معنی قدرت بیشتر نخواهد بود. حجم پیشرانه به حجم کلی سوخت و هوایی که در یک سیکل کامل میسوزند اشاره میکند. با اینکه سیلندرهای بیشتر میتواند حجم پیشرانه بیشتری را به ارمغان بیاورد اما فاکتورهایی همچون طراحی پیشرانه، فرایند احتراق و تکنولوژی بکار رفته نیز روی تولید قدرت نهایی خودرو تأثیر دارند.
راندمان فرایند احتراق یک پیشرانه فاکتوری حیاتی در تعیین قدرت نهایی آن است. تکنولوژیهای مدرن همچون توربوشارژر و تزریق مستقیم باعث شدهاند پیشرانههای کوچکتر و جمع و جورتر با سیلندرهای کمتر تولید شوند و این پیشرانهها قدرت قابلتوجهی ارائه میکنند. پیشرفتهای صورت گرفته تحول عظیمی در صنعت خودرو ایجاد کردهاند و تصور همیشگی سیلندر بیشتر به معنی قدرت بالاتر را از بین بردهاند. مهندسان خودرو باید توازن مناسبی بین قدرت پیشرانه و وزن کلی آن ایجاد کنند. اگرچه سیلندر بیشتر میتواند قدرت بیشتری به ارمغان بیاورد اما وزن پیشرانه هم افزایش خواهد یافت که تأثیر منفی روی چابکی و هندلینگ وسیله نقلیه میگذارد. مزایای سیلندرهای بیشتر در یک پیشرانه شامل موارد زیر است:
- تولید قدرت بیشتر که باعث بهبود پرفورمنس کلی به ویژه در خودروهای بزرگتر و پرفورمنس میشود.
- سیلندرهای بیشتر میتواند باعث کارکرد نرمتر پیشرانه شود زیرا لرزشها را کمتر کرده و روی سواری خودرو تأثیر مثبت دارد.
- هرچه تعداد سیلندر بیشتر شود معمولاً گشتاور تولیدی به ویژه در دورهای پایین افزایش مییابد و این ویژگی برای یدک کشی و حمل بارهای سنگین مفید خواهد بود.
- با افزایش تعداد سیلندرها توزیع گرما به خوبی صورت میگیرد و بنابراین فرایند خنک کاری پیشرانه و نهایتا طول عمر قطعات بهبود مییابد.
معایب افزایش تعداد سیلندرها در یک پیشرانه نیز به این شرح خواهد بود:
- پیشرانههایی با تعداد سیلندرهای بیشتر سنگینتر و بزرگتر هستند و بنابراین روی وزن و ابعاد خودرو تأثیر منفی میگذارند. نتیجه این کار افزایش مصرف سوخت و کاهش چابکی و هندلینگ خودروست.
- سیلندر بیشتر معمولاً به معنی طراحی و فرایندهای ساخت پیچیدهتر پیشرانه است که هزینههای تولید را بالا میبرد.
- هرچه تعداد سیلندرها بیشتر باشد اصطکاک و استهلاک پیشرانه نیز بیشتر خواهد شد که این به معنی افزایش هزینههای تعمیر و نگهداری است.
- در اکثر موارد افزایش سیلندرها میتواند باعث افزایش مصرف سوخت شود.
از کجا بفهمیم ماشین چند سیلندر است؟
اکثر خودروها چهار، شش یا هشت سیلندر دارند. روشهای گوناگونی برای فهمیدن تعداد سیلندرهای خودرو وجود دارد که سادهترین آنها مراجعه به دفترچه راهنمای خودرو خواهد بود. روش دیگر هم بالا زدن کاپوت خودرو و شمردن تعداد شمعهای متصل به هر سیلندر است. معمولاً روی هر سیلندر یک شمع متصل میشود. همچنین باید گفت اکثر خودروهای تولید داخل از نوع ۴ سیلندر هستند.
قیمت سیلندر ماشین
همانطور که گفتیم سیلندر جزو مهمترین و حیاتیترین بخشهای پیشرانه یک خودرو محسوب میشود و به همین خاطر قیمت بالایی دارد. در حال حاضر بلوک سیلندر پراید با قیمت حدود ۸.۵ میلیون تومان عرضه میشود. سیلندر پژو ۴۰۵ نیز قیمتی حدود ۸ میلیون تومان دارد. سر سیلندر نیز قطعهای گرانقیمت است و برای مثال سر سیلندر پراید قیمتی حدود ۴ میلیون تومان داشته درحالیکه قیمت سر سیلندر کامل پژو ۴۰۵ به حدود ۶ میلیون تومان میرسد. سر سیلندر خودرویی همچون ام وی ام X33 با قیمت ۱۳ میلیون تومان در دسترس است.
سیلندر ماشین کجاست؟
سیلندر در واقع قلب پیشرانه محسوب میشود و فرایند مخلوط شدن سوخت و هوا درون آن انجام میشود. سیلندر در داخل بلوکی فلزی قرار میگیرد و استوانهای توخالی است که پیستون درون آن به بالا و پایین حرکت میکند. اشتعال سوخت و هوا موجب تولید گازهای مختلفی میشود و پیستون نیز نیروی تولیدی را از طریق شاتون به میللنگ انتقال میدهد تا نهایتاً نیروی تولیدی به چرخ ها برسد.
سؤالات متداول FAQ
تفاوت سیلندر خطی و V شکل چیست؟ در پیشرانه خطی تمامی سیلندرها در یک ردیف قرار گرفتهاند اما در پیشرانههای V شکل، سیلندرها در دو ردیف و با زاویه مشخصی نسبت به یکدیگر قرار دارند.
چرا سیلندر خودرو دود میکند؟ خروج دود سفید از اگزوز میتواند یکی از نشانههای خرابی سیلندر باشد. در این حالت مایع خنککننده به درون سیلندر نشت کرده و به همراه سوخت میسوزد.
source