انواع موتور

خودروهای که سیستم سوخت رسانی به صورت کاربراتور داشته را، بنزین سوز کاربراتوری می نامند، این نوع از خودروها دارای مزایا و معایب زیر می باشند.

مزایای این سیستم به شرح فوق می باشد.
1- تعمیر بدون نیاز به لوازم الکترونیکی خاص.
2- سهولت در تعمیرات.
3- هزینه کم تعمیرات در صورت خرابی کلی سیستم.
4- هزینه ساخت تمام شده کم تر به نسبت سیستم انژکتوری.

معایب این سیستم به شرح زیر می باشد.
1- احتمال خطا در تنظیم.
2- از بین رفتن تنظیم موتور خودرو بعد از مدتی کارکرد.
3- کارکرد نامناسب خودرو در سرما و گرما، بیش از حد استاندارد.
4- تنظیم بسیار سخت مصرف سوخت و سخت رسیدن به استانداردهای تولید کننده.
5- تنظیم بسیار دشوار و سخت سیستم جرقه زنی در اینگونه خودروها.

عامل اصلی کار در یک کاربراتور ایجاد مکش (خلاء)بر روی مجرای خروج سوخت (ژیگلور)می باشد. این مهم توسط قسمتی از بدنه کاربراتور به نام ونتوری یا گلوگاه انجام می گیرد. ونتوری در حقیقت مقطع کاهش بدنه کاربراتور می باشد. با باز شدن صفحه گاز، هوا توسط سیلندر موتور مکیده شده و به داخل کاربراتور جریان می یابد (تند شدن سرعت مکش هوا در سیلندرها و در نهایت عبور جریان بیشتر از کاربراتور). در هنگام عبور از ونتوری به علت کاهش مقطع عبور، سرعت هوا افزایش یافته و فشار محفظه ونتوری کاهش می یابد و مکشی ایجاد می نماید که به مراتب از سایر مقاطع کاربراتور بیشتر است. بنابراین چنانچه سیستم انتقال سوخت به این بخش متصل شود، سوخت مکیده شده و پس از مخلوط شدن با هوا به داخل سیلندر وارد می شود.

انواع کاربراتور :
کاربراتور ها از نظر جایگاه جریان عبوری هوا (مسیر عبور هوا)به سه دسته تقسیم می-شوند :

1. کاربراتور با جریان هوا از بالا به پایین : در این کاربراتور نیروی جاذبه به جریان مخلوط سوخت و هوا به داخل موتور کمک می کند و در نتیجه تغذیه موتور بهتر انجام می شود. علاوه بر آن دسترسی به کاربراتور از نظر فضای تعمیراتی نیز بهتر می باشد. به همین دلیل این نوع کاربراتور برروی اکثر خودروها به کار می رود که می توانند شامل کاربراتورهای یک مرحله ای یا دو مرحله ای باشند. کاربراتور خودروهای نیسان، پراید، پژو از این نوع می باشند.

2. کاربراتور با جریان هوا از پایین به بالا : این نوع کاربراتور بیشتر در گذشته به کار گرفته می شده است و علت آن جلوگیری از ورود سوخت به صورت مایع به موتور بود. در حال حاضر با توجه به اینکه این کاربراتور از نظر فضای تعمیراتی از قابلیت دسترسی خوبی برخوردار نیست و علاوه برآن روشن شدن موتور در هوای سرد نیز به خوبی انجام نمی شود، کاربردی ندارد. کاربراتور خودروهای قدیمی دهه ی 1960 میلادی معمولا از این نوع می باشد.

3. کاربراتور با جریان هوای افقی : مزیت اصلی این نوع کاربراتور ارتفاع کمی است که درزیر درپوش موتوراشغال می کند. این نوع کاربراتور می تواند دارای ونتوری ثابت یا متغیر باشد. کاربراتور خودرو پیکان از نوع کاربراتور با جریان هوای افقی و با ونتوری متغیر می باشد.

4. کاربراتورهای چند دهنه، کاربراتورها با ونتوری (سیستم مکش)ثابت و یا متغییر نیز وجود دارند، که کاربراتورهای چند دهنه برای تقسیم بار خروجی سوخت و رسیدن مناسب تر سوخت به تمام سیلندرها و در برخی موارد، هر دهنه برای منظور خاص (به عنوان مثال دور تخت گاز)مورد استفاده قرار می گیرند. کاربراتورهای ونتوری متغیر نیز برای دورهای متفاوت از موتور (منظور همان میزان RPM خودرو می باشد)طراحی شده و میزان مخلوط سوخت و هوا را بر اساس میزان درخواستی موتور (میزان مکش هوا داخل سیلندرها)، به صورت اتوماتیک و مکانیکی تغییر می دهد.

کاربراتورها عموما از قسمت های زیر تشکیل شده اند :
محفظه ی گاز، محفظه ی ساسات، بدنه، محفظه راه انداز، پمپ شتاب دهنده که ونتوری در کاربراتورهای یک مرحله ای یا ونتوری ها در انواع دو مرحله ای در بدنه اصلی جای می گیرند. صفحه گاز در محفظه ی گاز و صفحه ی ساسات در محفظه ی ساسات قرار دارند. محفظه ی راه انداز و پمپ شتاب دهنده نیز در کاربراتورهای پیشرفته برای جبران بعضی کاستی های کاربراتورهای اولیه طراحی و استفاده می شوند.

در موارد دیگر به شرح کامل و فنی تری از کارکرد، ایراداتت، محاسن و موارد دیگر کاربراتور خواهیم پرداخت.

موتور انژکتوری

سیستم سوخت رسانی انژکتوری، یکی از روش های سوخت رسانی به موتورهای احتراق داخلی می-باشد که در این سیستم، سوخت توسط یک پمپ مکانیکی یا برقی با فشار به داخل لوله‌های سوخت رسانی (انتقال دهنده های سوخت)و ریل سوخت وارد می‌شود و از طریق انژکتورها که در واقع نوعی شیر محسوب می‌شوند (برای مفهوم بهتر یک سرنگ را در نظر بگیرید که با فشار مایع درونی محفظه خویش را با بیرون پاشش کرده و سوخت را به صورت پودر تبدیل می نمایند)، به پشت سوپاپ هوا یا درون سیلندرها، به صورت پودر شده تزریق نموده و به این ترتیب مخلوطی از هوا و سوخت برای احتراق در موتور و تولید انرژی بدست می‌آید.

ذات سیستم انژکتوری بر پایه استفاده بهینه از سوخت موجود، تبدیل سوخت موجود به بهترین درصد حجمی ترکیبی برای استفاده در خودروها می باشد.
در ابتدای امر به تاریخچه مختصری از این سیستم خواهیم پرداخت.

در اواخر سال ۱۹۵۰ و اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی کارخانه شورولت و پونتیاک اولین طرح سوخت رسانی انژکتوری مکانیکی نوع تزریق دائم را عرضه نمودند. البته باید این را بدانیم این نوع طرح ها، خود را مدیون پروژه هایی بودند که در سالهای جنگ دوم جهانی بر روی هواپیماها به دلیل محدودیت استفاده سیستم های قدیمی در ارتفاعات بالا و درجه حرارت های پایین پیش آمده بود (به هر میزان دمایی که بتوان آنرا با دماسنج های متفاوت اندازه گیری نمود، درجه حرارات گویند، حتی اگر دما 1 درجه باشد و یا زیر صفر). بعد از جنگ دوم جهانی، اولین شرکتی که توانست این سیستم را به صورت تجاری استفاده نماید، شرکت دایملر آلمان (همان مرسدس بنز)در سال 1954 و بر روی یکی از افسانه های تکرار ناشدنی خویش یعنی SL300 (همان ققنوس معروف، که خودروی SLS را از روی آن به طراحی و ساخت رسانیده اند)، بکار گرفت و در این مورد خود را در دسته اولین ها قرار داد. در اواخر سال ۱۹۵۰ شرکت کرایسلر تعدادی اتومبیل انژکتوری با سیستم الکترونیکی تولید نمود و نام این طرح را بندیکس الکتروژکتور نامید. با ظهور ترانزیستور و دیود در صنعت الکترونیک، در سال ۱۹۶۸ میلادی شرکت فولکس واگن نمونه جالبی از طرح شرکت بوش را که از فن آوریهای نوین بهره جسته بود در روی موتورهای خود بکار برد. تا به امروز نیز پیشرفت و بهینه سازی انواع این سیستم در دستور کار بسیاری از شرکت ها قرار گرفته و همچنان شاهد ظهور سیستم های نوین و جدیدی از تزریق مستقیم سوخت می باشیم.

مزایای سیستم تزریق سوخت انژکتوری به ترتیب زیر می باشد.
توزیع یکنواخت سوخت بین سلیندرها، کاهش خام سوزی، کاهش تولید گازهای خطرناک، راندمان حجمی بالاتر موتور به علت حذف ونتوری، کاهش ارتفاع موتور، عدم نیاز به گرمکن، شتاب گیری مناسب-تر موتور، کاهش مصرف سوخت و اندازه گیری دقیق سوخت، کارکرد مناسب و تعمیر کمتر و نیاز بسیار کمتر برای تنظیم سیستم سوخت رسانی از مزایای روش تزریق سوخت به صورت انژکتوری می‌باشد.
معایب سیستم تزریق سوخت انژکتوری به ترتیب زیر می باشد.
وجود قطعات حساس، دقیق و گران قیمت، نیاز به تخصص فراوان در امر تولید و تعمیر قطعات و پیچیدگی سیستم از معایب روش تزریق سوخت می‌باشد.

انواع سیستم سوخت رسانی انژکتوری به ترتیب نسل به شرح زیر می باشد.

مکانیکی (نسل اول)
سیستم K-Jetronic
الکترونیکی EFI
نوع L-Jetronic
نوع D-Jetronic
نوع K-Jetronic
نوع LH-Jetronic
سیستم MPFI
سیستم SPFI
سیستم GDI
و. …..

اجزاء سیستم سوخت رسانی انژکتوری به شرح فوق می باشد.

ریل سوخت و انژکتورهای متصل به آن، سنسورها که شامل : سنسور فشار هوا، سنسور دمای هوا، سنسور دمای آب، سنسور سرعت، سنسور دور موتور، سنسور اکسیژن، سنسور زاویه میل لنگ، پتانسیومتر دریچه گاز، سنسور ضربه، سوئیچ اینرسی، سنسور جریان جرمی هوا، پمپ بنزین، لوله‌های سوخت رسانی، فیلتر سوخت، مانیفولد هواو بدنه گاز، واحد کنترل الکترونیکی یا همان ECU، موتور کنترل دور آرام، رگلاتور فشار شکن و. ……

سیستم انژکتوری شامل 3 بخش می باشد، که به ترتیب زیر می باشد. در این بخش ترتیب بسیار مهم می باشد.

1. سنسورها : وظیفه سنسورها جمع آوری اطلاعات خام برای انتقال به واحد کنترل الکترونیکی مرکزی یا همان ECU می باشد.

2. واحد کنترل کننده مرکزی یا همان ECU، که اطلاعات جمع آوری شده را تحلیل کرده و به دستوراتی تبدیل نموده که این دستورات برای اجرا به واحدهایی با نام عملگر منتقل می شوند.

3. عملگرها یا همان واحدهای عمل کننده، که این موارد به مانند انژکتورها که تزریق سوخت را بر عهده دارند، تمام موارد برای کارکرد خودرو را به هر آنچه که ECU به آنها ابلاغ نموده، انجام می دهند. در اصل خروجی سیستم انژکتوری همین عملگرها هستند.

انواع روشهای تزریق سوخت انژکتوری
نوع تک نقطه‌ای شامل : , TBI CFI
نوع تزریق مداوم
نوع تزریق دریچه مرکزی شامل : CPI و CPFI
نوع چند نقطه‌ای
نوع تزریق مستقیم

موتورهای دارای سیستم توربو شارژر

توربو شارژر کمپرسوری است که با افزایش توان مکش هوای ورودی توسط موتور خودرو، موجب احتراق بهتر سوخت و در نتیجه افزایش قدرت موتور می‌شود. این گفته به اصطلاحی ساده تر یعنی اینکه، این دمنده و یا کمپرس کننده، کاری جز فرستادن هوای بیشتر به داخل محفظه احتراق انجام نمی دهد، این حرکت در نهایت به بهتر شدن سیستم جرقه و بهتر شدن نوع احتراق، تبدیل گشته و این مهم باعث افزایش راندمان حجمی موتور خواهد شد. این وسیله با کمک گازهای خروجی موتور کار می‌کند و بدون اتلاف انرژی فعالیت می‌کند. اکنون برخی شرکت ها برای اینکه حتی ممکن است برای خروج گازها، در مسیر خروجی اهمیت بالایی برخوردار باشند، از توبر چارجرها و یا همان توربو شارژرهایی با قابلیت استفاده از موتورهای الکتریکی استفاده می نمایند. در واقع توربو شارژر با نیروی حاصل از گازهای خروجی موتور عمل می کند. معمولا از این سامانه در سیکل اتو و سیکل دیزل برای موتورهای احتراق داخلی استفاده می گردد.

سیستمهای توربو، به عنوان سیستم پرخوران و یا تنفس مصنوعی نیز شناخته می شوند. این اصطلاحات رایج در مجلات و مقالات بوده و هرکجا که این عناوین را دیدید، به یاد موتورهایی با سیستم توربو شارژر بیافتید.

موتورهای دارای سوپر شارژر
از زمان اختراع موتور احتراق داخلی، مهندسان خودرو، عاشقان سرعت و طراحان خودروهای مسابقه در حال جست و جوی راه هایی برای افزایش قدرت آن بوده اند. یک راه برای افزودن قدرت ساختن یک موتور بزرگ تر است. اما موتورهای بزرگ تر که سنگین تر و ساخت و نگهداری آنها گران تر است همیشه بهتر نیستند. راه دوم بهبود احتراق و تخلیه بهتر گازها از محفظه احتراق بوده. برای اینکه بتوانیم از موتورهایی با حجم پایین تر، بازده بهتر و مناسب تری داشته باشیم، بسیار راه های متفاوتی وجود داشته ولی این نکته نیز وجود دارد، که هر مورد از موارد گفته شده، باید در جایی مناسب خویش استفاده گردد، برای همین منظور یکی از راه های کم هزینه و مناسب که با استقبال زیادی در میان خودرو سازان روبه رو گردیده است، استفاده از حجم هوای ورودی بهتر است و این مهم بوسیله توربو شارژر و سوپر شارژ میسر خواهد شد.

اصول کار کرد سوپر شارژرها به شرح فوق می باشد.

سوپر شارژر به هر وسیله ای گفته می شود که فشار هوای مکیده شده را به بیش از فشار جو می رساند. توربو شارژر ها هم این کار را انجام می دهند. تفاوت بین این دو سیستم، منبع انرژی آن ها است. توربو شارژر ها توان خود را از توربینی می گیرند که به وسیله ی جریان جرمی اگزوز به حرکت در می آید و یا در برخی از مدل ها از موتورهای الکتریکی نیروی خویش را تامین می نمایند، ولی سوپر شارژر ها به وسیله ی تسمه یا زنجیر به صورت مکانیکی از طریق میل لنگ نیرو می گیرند (مانند نیرو گرفتن کولر خودرو ولی به صورت دائمی).

سوپر شارژرها، به مانند توربوها، هوای بیشتری را به داخل محفظه احتراق هدایت می نمایند و در مدل های متفاوتی هستند. البته موارد اصلی کار کرد توربوها و تفاوت های اساسی و. .. آنها را در مقالاتی بهتر، خواهیم گنجاند و در این مهم تنها به معرفی بسنده کرده ایم.

موتورهای دیزلی، توربو دیزلی

خودروهایی که از سوخت هایی چون دیزل و سوخت ارگانیک بیودیزل استفاده می نمایند را، خودروهای دیزل گویند. اینگونه خودروها، به دلیل نداشتن سیستم جرقه زنی و نیاز به هوای بیشتر، اکثرا دارای سیستم توربو چارجر نیز بوده و گاهی اوقات اینگونه خودروها را با نام توربو دیزل نیز می شناسند.

تفاوت اصلی بین موتور های دیزلی و بنزینی به تفسیر زیر می باشد:
یک موتور بنزینی مخلوط هوا و سوخت (بنزین اتمیزه شده)را مکش می کند و آنرا متراکم می کند و بعد مخلوط را با جرقه مشتعل می کند. یک موتور دیزلی فقط هوا را می گیرد و آنرا متراکم می کند که این عمل باعث ایجاد فشار و گرما در مرحله ترکم می گردد و بعدا سوخت را به داخل هوای متراکم تزریق می کند. این عمل بوسیله یک انژکتور انجام می گردد که داخل محفظه احتراق قرار دارد. گرمای حاصل از متراکم شدن هوا موجب مشتعل شدن خود به خودی سوخت می شود، تنها نکته ای که در این حالت وجود دارد، تزریق سوخت کمی بیشتر از مدت زمان عادی بوده که این تزریق سوخت تا زمانی که پیستون پایین برود، ادامه پیدا می نماید.

نسبت تراکم موتور های بنزینی از 1 به 8 شروع شده و تا 1 به 12 ادامه دارد، این در حالی است که نسبت تراکم موتور های دیزلی از 1 به 14 تقریبا شروع شده و تا 1 به 25 نیز ادامه دارد. نسبت تراکم بالای موتور های دیزلی منجر به بهتر شدن بازده این خودروها شده است، ولی این در حالی است که خودروهی دیزلی دارای قدرت و گشتاور بالاتری بوده و دارای توان خروجی و سرعت بالایی نیستند.

محاسن اینگونه موتورها به ترتیب زیر می باشد.
1. دارای گشتاور مناسبی بوده و برای خودروهای تجاری مناسب تر هستند.
2. دارای بازده بالاتر و آلایندگی کمتر نسبت به هم نوعان بنزین سوز و یا دوگانه سوز خویش دارند.
3. هزینه های سوخت اینگونه موتورها، پایین بوده و بسیار اقتصادی تر هستند.
4. دارای تعمیرات و نگهداری بسیار ساده تر نسبت به موتورهای دیگر هستند.

معایب اینگونه از موتورها به شرح زیر می باشد.
1. دارای دور موتور پایین تر بوده و برای خودروهای سواری خاص کمتر مورد استقبال قرار گرفته اند.
2. دارای سر و صدای بسیاری بوده و به همین دلیل در نزد مردم از جایگاه پایین تری برخودار بوده است.

موتورهای گاز سوز و دو دو گانه سوز
خودروهای دوگانه سوز به خودروهایی گفته می شود که موتور آن ها برای استفاده 2 نوع سوخت طراحی شده است، به عنوان مثال خودرویی که قابلیت استفاده از بنزین و گاز را یکجا داشته باشد، دوگانه سوز گویند.

سیستم سوخت رسانی این خودروها، با سیستم سوخت رسانی اول آن ها یکسان بوده و تنها با استفاده از تغییراتی جزئی و یا تعویض نمودن برخی از قطعات سیستم سوخت رسانی با نوعی که برای هر دو نوع سوخت، طراحی شده است، در اینگونه از خودروها مورد استفاده قرار می گیرد.

البته در بیشتر موارد خودروهایی که با سوخت هایی چون، بنزین و گاز طبیعی (CNG)و یا گاز مایع (LPG)، عمل نمایند را، خودروهای دوگانه سوز می نامند. خودروهای دوگانه سوز و گاز سوز دارای محاسن و معایبی بوده که به شرح زیر است.

محاسن این سیستم ها به شرح زیر می باشد.
1. آلودگی کمتر و دوستدار محیط زیست.
2. سوخت ارزان و در دسترس.

معایب این نوع از موتورها که موارد مهمی هستند، به شرح زیر می باشد.
1. هزینه های تعمیرات نگهداری نسبتا بالا.
2. تعمیرات دوره ای زیاد.
3. خراب شدن سرسیلندر پس از مدتی کارکرد.
4. بازدهی موتور نامناسب.
5. مصرف بیش از اندازه و طی مسافت کوتاه با یک مخزن کاملا پر از گاز نسبت به خودروهای بنزینی.

خودروهای هیبریدی

خودرو هیبریدی خودرویی است که برای حرکت کردن از ترکیب دو یا چند منبع مجزای قدرت استفاده می‌کند. در بیشتر موارد از این نام در اشاره به خودرو برقی دوگانه استفاده می‌شود که در سیستم پیشرانه آنها یک موتور احتراق داخلی (معمولاً بنزینی و یا توربو دیزلی)در کنار یک یا چند موتور الکتریکی قرار دارد و به خودرو این قابلیت را می دهد که فقط از یکی از این منابع انرژی یا هر دو آن‌ها در کنار یکدیگر استفاده کند.

خودورهای هیبریدی می توانند از سیستمهای حرکتی دیگری نیز استفاده نمایند. این سیستمها شامل خودروهای گاز سوز، دوگانه سوز و … را شامل می گردد، اما در نهایت سیستم الکتریکی برای حرکت خودرو نیز درگیر خواهد شد، این نوع سیستم ترکیبی برای حرکت یک خودرو را خودروی هیبریدی گویند.

تاریخچه این خودروها به سال 1900 میلادی، زمانی که فردیناد پورشه اولین خودروی هیبریدی خویش را ساخته است باز می گردد.

خودروهای هیبریدی به چند دسته، تقسیم شده اند، که شامل : خودروهای هیبریدی سری و خودروهای هیبریدی موازی میباشد.

خودرو هیبریدی به چند بخش از نظر سیستم کارکرد تقسیم می گردند. با توجه به سیر تکاملی آن ها، سیستم های مختلف هیبریدی را به شرح زیر توضیح داده ایم.

خودروهای هیبریدی سری، در هیبرید سری، موتور درون‌سوز به یک ژنراتور توان وارد می‌کند. الکتریسیته تولید شده یا باتری را شارژ می‌کند و یا توان را به صورت مستقیم وارد موتور الکتریکی می‌کند. بیشترین مزیت ترکیب دوگانه سری این است که توان خروجی موتور درون‌سوز به باتری وارد می‌شود که این گونه موتور می‌تواند اغلب به صورت ماندگار در حالتی که بیشترین بازدهی را دارد فعالیت کند که این گونه مصرف سوخت آن بهینه می‌شود. بدین ترتیب اینگونه خودروها دارای مصرف کمتر، آلایندگی کمتر و بازده مناسب تری هستند.

خودروهای هیبریدی موازی، ساختار هیبرید موازی اساساً از یک چرخه تولید همراه با منبع انرژی در موازات آن تشکیل شده ‌است. در این ساختار موتور درون‌سوز همچنان به وسیله جعبه دنده به چرخ‌ها متصل است و با چرخش دنده‌ها محدود می‌شود. در نتیجه بار ICE همچنان به طور مستقیم با توان درخواستی متغیر خودرو پیوند دارد، همچنین از سیستم الکتریکی نیز برای به حرکت درآوردن خودرو استفاده می‌شود و هنگامی‌که به حداکثر نیرو نیاز است هر دو با همدیگر آغاز به انتقال نیرو به چرخ می‌کنند. در خودرو هیبرید موازی به دو محرک نیرو احتیاج است؛ موتور درون‌سوز و موتور الکتریکی. مزیت این ساختار بر ساختار هیبرید سری این است که از موتور درون‌سوز و همچنین از موتور الکتریکی کوچکتری برای ایجاد حداکثر عملکرد بهینه، تا زمانی که باتری تمام نشده‌است، می‌توان استفاده کرد و نیز خانواده ها بیشتر به خرید این خودروها تمایل دارند.

خودروی هیبریدی سری- موازی، در ساختار سری موازی، برای استفاده از مزایای هر کدام و رفع معایب آنها، ساختارهای هیبرید سری و هیبرید موازی ترکیب می‌شود، در این ترکیب یک المان مکانیکی اضافی در مقایسه با هیبرید سری و یک ژنراتور اضافی در مقایسه با هیبرید موازی اضافه می‌شود. در این خودرو توان ایجاد شده در موتور درون‌سوز به دو بخش مکانیکی و الکتریکی تقسیم شده و بخش الکتریکی به گونه‌ای کنترل می‌شود که این موتور در نقطه بهینه خود کار کند. این کار توسط بخش جداکننده توان صورت می‌پذیرد و بخش ذخیره انرژی (باتری)، انرژی الکتریکی حاصل از این کار را علاوه بر انتقال به موتور الکتریکی، ذخیره می‌کند. این نوع از سیستم هیبریدی را اکثر خودروهای سوپر اسپرت که جدیدا وارد خطوط تولید شده اند استفاده می نمایند.

خودروی هیبریدی کمپلکس، این ساختار نیز شبیه به ساختار قبل است و فقط چیدمان قطعات آن متفاوت است و تفاوت دیگر در این است که این خودروها در حال تست بوده و به مرحله نهایی تولید نرسیده اند.