شما و اتومبيل اتان


چگونگي پيدايش و پيشرفت موتور

چگونگي پيدايش و پيشرفت موتور

اولين طرح موتور احتراق  داخلي را لئوناردو داوينچي  در سال 1509 ترسيم نمود ولي هيچگاه نتوانست طرح خود را به مرحله اجرا درآورد . در سال 1673 اولين موتوري که به حرکت درآمد توسط کريستيان هويگنس ساخته شد

در سال 1687اولين موتور بخار توسط دنيس پاپن آزمايش شد.بر پايه همين موتور در سال 1769 اولين اتومبيل كه با موتور بخار حركت مي كرد ،توليد شد .طرح هاي اوليه داراي مشكلات بسياري بود واكثرا پس از حركت منفجر مي شدند.در سال 1826 سامول براون اتومبيلي ساخت كه مجهز به موتور احتراق داخلي 4 سيلند گاز سوز ،كه داراي قدرتي معادل 4اسب بخار بود.

براون توانست اتومبيل ساخت خودرا به ثبت برساند ولي به علت نواقص بسيار ،امروزه اين خودرو به عنوان اولين اتومبيل استاندارد شناخته نمي شود.در سال 1876 مهندس آلماني  كانت  نيكولاس اتو موفق شد سيكل چهار زمانهاي را كه كه بوردو روشانس فرانسوي پيشنهاد كرده بود بصورت عملي بكار بيندازد كه تحولي عظيم در صنعت خودرو سازي جهان رخ داد .

اولين موتورواقعي به معناي امروزي در سال 1883 توسط گوتليپ دايملر و ويليام ميباخ طراحي وتوليد شد.سرعت دوراني اين موتور 900دور در دقيقه بود كه تقريبا چهار برابر موتور ابداعي اتو بود.دوسال بعد يعني در سال 1885 كارل بنز اولين اتومبيل جهان را كه سه چرخ داشت توليد نمود در همين سال اولين موتور سيكلت جهان توسط گوتليپ دايملر ساخته شد. 

دايملر اولين خودروي خود را در سال 1886 ساخت.در سال 1892 رودلف ديزل موفق شد موتور احتراق تراكمي را اختراع و با نام ديزل به ثبت برساند.در سال 1893هنري فورد نخستين موتور بنزيني را در خانه خود ساخت وآن را در همان سال آزمايش نمود.در سال 1897 دكتر فردينالد پورشه اتومبيلي را كه  مجهز به موتور الكتريكي بود .طراحي نمود.در سال 1899 اولين اتومبيل برقي جهان با 110 كيلومتر در ساعت سرعت توسط كاميل ژناستي ساخته شد.در همين سال اولين اتومبيل 4 سيلندر توسط دايملر به بازار عرضه شد.در سال 1903 هنري فورد اولين كارخانه اتومبيل سازي جهان را با 10 نفر پرسنل تاسيس كرد.

در سال 1908 كمپاني فورد مدلTراساخت وروانه بازار كرد كه در سالهاي توليد 15 ميليون عدد از اين مدل فروخته شد.در سال 1912 اولين خودرو با موتور 4 سوپاپ در كمپاني پژو ساخته شد. اولين موتور 8سيلندر توسط كمپاني معظم كاديلاك بر روي خودرو هاي توليدي نصب شد.در سال 1936 فولكس بيتل(قرباغه اي) طراحي وساخته شد وبيش از 22ميليون دستگاه از اين خودرو در سراسر جهان فروخته شد.در سال 1940 اولين اتومبيل دو ديفرانسيل جهان  توسط كمپاني ويليز به نام جيپ به جهانيان معرفي شد ومورد استقبال بسيار قرار گرفت.در سال 1951 دكتر فليكس وانكل موتور دوراني را  اختراع كرد .

اولين سيستم سوخت پاش الكترونيكي(انژكتور)توسط كمپاني كرايسلر بروي خودرو هاي توليدي نصب گرديد.در سال 1983ريچارد نوبل با اتومبيلي بنام تراست 2 توانست به سرعتي معادل 1020 كيلومتر در ساعت دست پيدا كند.در سال 1998 كمپاني تويوتا اتومبيل دو رگه (هيبريد) طراحي نمود و آن را بانام پريوس به بازار عرضه كرد.ودر سالهاي بعد كمپاني هاي مختلف سيستمهاي بسياري براي بهينه كردن موتورهاي ساخت خود طراحي واجرا كردند مانند:سيستم متغير باز وبسته شدن سوپاپها،موتورهاي 16سيلندر با قابليت تغيير به 4،8،12سيلندر و...

................................................................................................

با تزريق مستقيم سوخت به داخل سيلندر ( سيستم انژکتور injector ) و تحت نظر قرار دادن تمام رفتار موتور توسط ECU می توان تا حدودی اين افت قدرت را جبران کرد .
يکی ديگر از دلايل افت قدرت موتورهای مايع سوز تبديلی به گاز سوز به نوع و تکنولوژی کيت گاز سوز مورد استفاده بر می گردد . اغلب کيتهای ارزان قيمت باعث مسدود شدن نسبی مجاری ورودی شده و بازده حجمی موتور را بشدت کاهش ميدهند که حتی اين کيت ها بغير از بقيه ی عوامل خود مستقلا باعث می شوند تا ۱۰ درصد توان موتور افت کند که به هيچ وجه قابل توجيه و اغماض نيست که اين افت به سادگی با يکبار استفاده از بنزين و مقايسه ی دو حالت خود را نشان می دهد . بنا بر آنچه گفته شد افت کلی و نهايی استفاده از گاز طبيعی و ملحقات آن گاه تا ۲۰ در صد می رسد .
موتورهای بنزينی اتو مبيلهای عادی با نسبت تراکمی در حدود ۸الی ۹.۵ به يک و بازده ای در حدود ۴۵-۴۷ در صد کار می کنند اما در حالت واقعی بازده از اين هم پايين تر است که خود مويد آلودگی بسيار بالای اين موتورهاست . اما گاز طبيعی می تواند با نسبت تراکمی در حدود ۱۵ به ۱ کار کند که در اين حال بازده تا حدود ۶۰ درصد هم بالا می رود .
با افزايش نسبت تراکم می توان تا حدودی افت قدرت خروجی موتورهای گاز سوز را جبران کرد
اما به علت دمای بالای احتراق نبايد توليد آلاينده های اکسيد ازت (
no x ) را فراموش كرد كه خود مسئله ي بسيار مهمي است .


خب اين هم از اين مقاله كه در چند قسمت ارائه شد .
چون عده ي نسبتا مناسبي از دوستان در وبلاگهاي خود به معرفي خصوصيات ظاهري خودرو ها مي پردازند من ديگر به اين قسمت وارد نميشوم مگر در موارد استثنا و بيشتر وقت خود را همان طور كه قبلا قول داده بودم به نوشتن در باره ي قوانين خودرو در كشورهاي مختلف و بازارهاي ديگر كشورها و قواعد بازي خودرو سازها و قطعه سازها با هم خواهم گذاشت و در ضمن حتما به معرفي سيستم هاي توليد و خطوط تو ليد و روشهاي توليد و از سوي ديگربه نحوه ي ايجاد تكنولوژي هاي جديد و كاربرد آنها در صنايع خودرو سازي خواهم پرداخت.

 

يکی از عنصر هايی که با حرارت زياد تماس مستقيم دارد سوپاپ است.و اين تماس مستقيم با حرارت که گاهی ۱۳۰۰ درجه فارنهايت ميرسد ميتواند در عمل کرد سوپاپ و عمر مفيد آن تاثير منفی شديدی داشته باشد. به خصوص سوپاپ دود که تماس بيشتری با حرارت دارد.

در حالت عادی بر اساس قوانين ترموديناميک ميتوان نتيجه گرفت که جايی که سطح تماس بيشتری با دارد خنکتر ميماند و جايی که تماس کمتری دارد گرم تر با اين تفسير ميشود نتيجه گرفت که گرم ترين ناحيه سوپاپ همان قسمت مرکزی است (همان جايی که ساق سوپاپ به تاج سوپاپ متصل ميشود).

حال برای خنک کردن اين قسمت چه تبديری ميشود انديشيد ؟

بله سوپاپ های سديمی !

به اين گونه که قسمت داخلی سوپاپ را تو خالی ساخته و داخلش را با نمک های فلزی هم مانندسديم که دمای ذوب پايينی دارند پر ميکنند و با اصطلاح اين نوع سوپاپ ها را سديمی مينامند

سديم در دمای ۹۷ درجه سيليسوس به حالت مذاب در آمده و در اثر حرکت خطی رفت و برگشتی سوپاپ (و داشتن اينرسی سديم مذاب شده) ماده سيال در داخل خود سوپاپ به بالا و پايين پريده و باعث انتقال گرمای سر سوپاپ به ساق سوپاپ ميشود و به اين ترتيب گرمای داغ ترين موضع سوپاپ به سديم مذاب و سپس به ساق سوپاپ و گايد سوپاپ و بعد به مجاری خنک کاری سرسيلندر راه پيدا ميکند و عمر سوپاپ بيشتر ميشود و اين طرح بخصوص در موتور های تند گرد استفاده دارد که دور موتور تا حد بسيار زيادی بالاميرود و اين بالا رفتن درو باعث کاهش يافتن فرصت خنک کاری در موتور و اجزا ميشود. مثل موتورهايي كه در اتومبيل هاي مسابقه اي مورداستفاده قرار مي گيرند.

.................................................................................................................................

با تبديل موتور بنزينی به گاز سوز انژکتوری عملکرد(توان و گشتاور )موتور برای CNG حدود ۱۰ در صد و براي LPG در حدود ۵ در صد افت مي كند ( البته به صورت تئوريك)كه دلايل گو ناگوني دارد كه در جاي خود توضيح داده ميشوداما با كمي اغماض عملكرد يك موتور بنزيني كاربراتوري را مي توان در حد موتور گازسوز انژكتوري دانست.
بعلت چگالي كمتري كه
CNG نسبت به LPG دارد حجم مخازن ذخيره ي آن در حدود ۴۰٪تا ۵۰٪ بزرگتر تز مخازن LPG است اما با انژكتوري كردن اين مجموعه چون تمام رفتار موتور و سيستم احتراق و جرقه زني توسط ECU كنترل ميشود مصرف گاز به حداقل رسيده و نياز به حجم كمتري از گاز ذخيره شده براي طي مسافت يكسان نسبت به نوع كاربراتوري است كه اين مهم ميتواند باعث كوچك شدن حجم مخازن ذخيره شود.
در طرح دو گانه سوز انژكتوري بدان علت كه قسمت عمده اي از حسگر ها و
ECU و ملحقات آن بين انژكتور گاز و بنزين مشترك است تنها اضافه كردن چند انژكتور مخصوص گاز و رگلاتور به همراه لوله هاي مربوط اجتناب نا پذير بوده و نبز از آنجاييكه ECU (مجموعه ي كنترل الكترونيك)
قابل برنامه ريزي مجدد است در صورت تغيير استراتژي سوختي از
CNG به LPG و يا بر عكس با تغيير برنامه عملكرد موتور بسادگي امكان پذير است
به علت وجود حسگر هاي الكترونيكي در مكانهاي مختلف موتور مثل حسگر دريچه ي گاز و حسگر فشار منيفولد میتوان قابليت رانش خودرو را بهبود داد و اين امر حتي از تنظيمات روي انژكتور بنزين هم آسان تر است (با توجه به مايع بودن بنزين و مساله تبخير يا ميعان آن) لذا در مجموع رانندگي با اين مجموعه به علت صداي كمتر مصرف كمتر آلودگي كمتر و نرم تر كار كردن موتور به مراتب لذت بخش تر است و قابليتي خوب براي جلب نظر خريدار است.

..............................................................................................................................

 

اساس کار موتورها تا حدود زيادی شبيه به پمپها است .برای انجام پروسه احتراق موتور نياز به اکسيژن و بطور کلی هوا دارد .
هر موتور برای توليد قدرت بيشتر بايد سوخت بيشتری را بسوزاند و سوزاندن سوخت بيشتر هم به نوبه ی خود مستلزم پمپاژهوای بيشتری به داخل سيلندر ها است که ميزان هوای ورودی به داخل سيلندر هم به مقاومت مجاری ورودی داخل سيلندر و مجاری خروجی و بطور سيستم تنفسی موتور بستگی دارد .
شکل مجاری ورودی ( منيفولد ورودی ) و مجاري خروجی ( منيفولد خروجی ) دامنه ی حرکت سوپاپها و زمان باز بودن آنها تعداد سوپاپها و شکل اتاق احتراق عوامل تاثير گذار در تعيين ميزان بازده حجمی يک موتور می باشد .
هر چه راندمان حجمی موتور بالاتر باشد ميزان بيشترين قدرت خروجيهم طبعا بيشتر خواهد شد . سوختهای مايع وقتی که بخار می شوند فضای بسيار کمی از مسير ورود هوا را اشغال می کند در نتيجه تاثير قابل توجهی روی راندمان حجمي نمی گذارند . اما سوختهای گازی -نسبت به سوختهای مايع - ۴ الی ۱۵ درصد فضای بيشتری از مجاری ورود هوا را اشغال می کنندبنا بر اين کاربرد اين سوختها باعث می شود که به همين ميزان ذکر شده از حجم هوای ورودی به داخل سيلندر کاسته شود ( راندمان حجمی را کاهش می دهد ) لذا توان موتور کاهش خواهد يافت .
اين افت قدرت بطور ذاتی و طبيعی با سوختهای گازی همراه است و به آسانی نمی توان بر آن غلبه کرد . ميزان واقعی افت قدرت به چگالی گاز در منيفولد ورودی بستگی دارد که ميزان افت ها در ابتدای مقاله آمده است.

 

با تزريق مستقيم سوخت به داخل سيلندر ( سيستم انژکتور injector ) و تحت نظر قرار دادن تمام رفتار موتور توسط ECU می توان تا حدودی اين افت قدرت را جبران کرد .
يکی ديگر از دلايل افت قدرت موتورهای مايع سوز تبديلی به گاز سوز به نوع و تکنولوژی کيت گاز سوز مورد استفاده بر می گردد . اغلب کيتهای ارزان قيمت باعث مسدود شدن نسبی مجاری ورودی شده و بازده حجمی موتور را بشدت کاهش ميدهند که حتی اين کيت ها بغير از بقيه ی عوامل خود مستقلا باعث می شوند تا ۱۰ درصد توان موتور افت کند که به هيچ وجه قابل توجيه و اغماض نيست که اين افت به سادگی با يکبار استفاده از بنزين و مقايسه ی دو حالت خود را نشان می دهد . بنا بر آنچه گفته شد افت کلی و نهايی استفاده از گاز طبيعی و ملحقات آن گاه تا ۲۰ در صد می رسد .
موتورهای بنزينی اتو مبيلهای عادی با نسبت تراکمی در حدود ۸الی ۹.۵ به يک و بازده ای در حدود ۴۵-۴۷ در صد کار می کنند اما در حالت واقعی بازده از اين هم پايين تر است که خود مويد آلودگی بسيار بالای اين موتورهاست . اما گاز طبيعی می تواند با نسبت تراکمی در حدود ۱۵ به ۱ کار کند که در اين حال بازده تا حدود ۶۰ درصد هم بالا می رود .
با افزايش نسبت تراکم می توان تا حدودی افت قدرت خروجی موتورهای گاز سوز را جبران کرد
اما به علت دمای بالای احتراق نبايد توليد آلاينده های اکسيد ازت (
no x ) را فراموش كرد كه خود مسئله ي بسيار مهمي است .



چون عده ي نسبتا مناسبي از دوستان در وبلاگهاي خود به معرفي خصوصيات ظاهري خودرو ها مي پردازند من ديگر به اين قسمت وارد نميشوم مگر در موارد استثنا و بيشتر وقت خود را همان طور كه قبلا قول داده بودم به نوشتن در باره ي قوانين خودرو در كشورهاي مختلف و بازارهاي ديگر كشورها و قواعد بازي خودرو سازها و قطعه سازها با هم خواهم گذاشت و در ضمن حتما به معرفي سيستم هاي توليد و خطوط تو ليد و روشهاي توليد و از سوي ديگربه نحوه ي ايجاد تكنولوژي هاي جديد و كاربرد آنها در صنايع خودرو سازي خواهم پرداخت.

 ..................................................................محمد توکلی - ماهشهر


mohammad tavakoli