آموزش گام به گام مکانیک خودرو (سیستم انتقال قدرت)

موتور اتومبيل (قسمت بیست وهشتم)

سیستم انتقال قدرت
سیستم انتقال قدرت دو وظیفه را در اتومبیل به عهده دارد: انتقال قدرت از موتور به چرخهای محرک و تغییر مقدار گشتاور. در تشریح سیستم انتقال قدرت به کرات از دو عبارت توان و گشتاور استفاده می‌شود که توضیح کوتاهی درباره هرکدام ضروری به نظر می‌رسد. عبارت «توان» نرخ یا سرعت انجام کار است. «تورک» یا گشتاور به زبان ساده یعنی گردش نیرو. با توجه به ارتباط بین دور موتور و توان ، وجود جعبه دنده‌های چند نسبته ضروری است، چرا که موتور اتومبیل بیشینه توانش را در سرعتهای معین تحویل می‌دهد که البته منظور از سرعت همان RPM یا دور در دقیقه است. 

                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای بهره گیری از همان دور موتورها در سرعتهای مختلف حرکت که اینجا منظور از سرعت چیزی است که در آمپر سرعت دیده می‌شود، باید نسبت چرخ دنده بین موتور و چرخهای محرک تغییر یابد. اتومبیل درست مثل یک دوچرخه باید برای حرکت در محدوده‌ای از سرعتها ، چرخ دنده‌ها را تعویض کند. اما برخلاف دوچرخه سیستم انتقال توان اتومبیل امکان عقب رفتن را نیز برای شما فراهم می‌کند. 

نقش چرخ دنده

در واقع دو مجموعه از چرخ دنده‌ها در سیستم انتقال توان وجود دارد: گیربکس یا جعبه دنده و دیفرانسیل وظیفه جعبه دنده تنظیم نسبت چرخ دنده است و دیفرانسیل نیز اجازه می‌دهد تا چرخها در سرعتهای گوناگون بچرخند. جعبه دنده‌های دستی معمولاً دارای چهار یا پنج سرعت هستند و اغلب از اور درایو یا بیش ران (وسیله ای در جعبه دنده که نسبت چرخ دنده را پایین می‌آورد و مصرف سوخت را کاهش می‌دهد) برخوردارند.
در واقع اور درایو به وضعیتی گفته می‌شود که در آن محور یا شفت ورودی می‌تواند سریعتر از محور خروجی بچرخد، که در نتیجه میزان مصرف سوخت در بزرگراه کاهش می‌یابد. در برخی از جعبه دنده‌ها از کلاج الکتریکی و یک سوئیچ استفاده می‌شود که درگیری یا عدم درگیری اور درایو را کنترل می‌کند. 
              

 

جعبه دنده دستی بدون کلاج

دستاورد جالبی که در تعداد اندکی از اتومبیلها دیده می‌شود، جعبه دنده دستی بدون کلاج است. در این نوع جعبه دنده یک دسته دنده و یک کلاج الکتریکی خودکار بکار می‌رود. علاوه بر این زمانی که راننده دنده‌ها را عوض می‌کند، سنسورهای سرعت و موقعیت ، مینی کامپیوترها و تنظیمهای گاز کاربراتور از افزایش بیش از حد دور موتور جلوگیری می‌کند. در واقع مثل بسیاری از نوآوریهای دنیای اتومبیل این هم یک ایده قدیمی است که امروز به برکت تحول کامپیوتر میسر شده است.
جعبه دنده‌های خودکار برای ترکیب سرعت و گشتاور عموماً از سه چرخ دنده رو به جلو استفاده می‌کنند. در جعبه دنده‌های سه سرعته اولین چرخ دنده برای شروع حرکت بیشترین گشتاور را در کمترین سرعت تحویل می‌دهد. چرخ دنده دوم برای حالتهایی مثل افزایش سرعت و بالا رفتن از سربالاییها مقدار گشتاور و سرعت متوسطی را ارائه می‌کند. سرانجام سومین چرخ دنده بیشترین سرعت با کمترین گشتاور را برای حرکت در بزرگراه فراهم می‌کند. یک چرخ دنده معکوس نیز حرکت رو به عقب را میسر می‌سازد.
جعبه دنده دستگاهی برای تغییر توان و سرعت است که در جایی بین موتور و چرخهای متحرک وسیله‌ای نصب می‌شود. به عبارت دیگر این دستگاه راهی برای تغییر نسبت بین دور موتور و دور چرخها فراهم می‌کند. به گونه‌ای که در موقعیتهای خاص حرکت بهترین حالت ممکن را داشته باشد. در برخی از انواع سیستم انتقال توان از وسیله‌ای موسوم به محور انتقال استفاده می‌شود. این وسیله به زبان ساده ترکیبی از جعبه دنده و دیفرانسیل است که معمولاً می‌توان آن را در اتومبیلهای چرخ جلو متحرک یافت، اما در اتومبیلهای موتور وسط یا عقب نیز دیده می‌شود. البته در برخی از اتومبیلهای کم نظیر موتور در جلو قرار دارد و در عین حال برای بالانس بهتر وزن از یک محور انتقال در عقب استفاده می‌شود. 

تولید گشتاور

گشتاور از توان بدست می‌آید. مقدار گشتاور قابل حصول از یک منبع توان ، با فاصله‌ای از مرکز دوران که گشتاور در آن نقطه بکار می‌رود متناسب است. بنابراین منطقی است که اگر محوری (میل لنگ) داشته باشیم که با هر سرعت اعمال شده‌ای می‌چرخد، می‌توانیم چرخ دنده‌هایی با اندازه‌های گوناگون روی آن قرار دهیم و نتایج مختلفی بدست آوریم. چنانچه چرخ دنده بزرگی روی محور نصب کنیم، می‌توانیم در لبه آن سرعت بیشتر و توان کمتری نسبت به یک چرخ دنده کوچکتر بدست آوریم.
حال اگر محور دوم را موازی با محور محرک قرار دهیم و مطابق چرخ دنده‌های روی شفت متحرک ، چرخ دنده‌هایی روی آن نصب کنیم، می‌توانیم تقریباً هر ترکیبی از توان و سرعت را که در محدوده توانایی موتور باشد بدست آوریم. این دقیقاً همان چیزی است که جعبه دنده اتومبیل به کمک چرخ دنده‌ها و دیگر اجزا انجام می‌دهد. 

انواع جعبه دنده

در یک نگاه کلی دو نوع جعبه دنده وجود دارد: دستی و خودکار. در حالت اول مجبور هستید برای تعویض دنده‌ها معمولاً از یک دسته دنده واقع در کنسول و پدال کلاج استفاده کنید. چنانچه جعبه دنده خودکار باشد خود مکانیسم بدون دخالت شما دنده‌ها را عوض می‌کند. این عمل از طریق یک سیستم که توسط فشار روغن تغذیه می‌کند، انجام می‌شود. تعویض هر یک از دنده‌ها توسط یک سوپاپ تعویض کنترل می‌شود. در واقع تعویض دنده‌ها به سرعت ، جاده و شرایط بار بستگی دارد. قسمت اساسی دیگر تمامی سیستمهای انتقال قدرت یکی از انواع کلاج است. این وسیله به موتور اجازه می‌دهد تا هنگامی که چرخ دنده‌ها و چرخها ثابت هستند به حرکتش ادامه دهد. در اتومبیلهای مجهز به جعبه دنده خودکار به جای کلاج از مبدل گشتاور استفاده می‌شود. از پشت موتور گرفته تا محل تماس لاستیک با جاده همگی عضو یکی از پیچیده‌ترین سیستمهای اتومبیل به حساب می‌آیند.

جعبه دنده دستی

همانطور که گفته شد جعبه دنده دستی امکانی را فراهم می‌کند تا نسبت بین سرعت موتور و سرعت چرخها تغییر کند. تغییر این نسبت دنده‌ها باعث می‌شود تا مقدار صحیح توان موتور در بیشتر سرعتهای مختلف بدست آید. جعبه دنده دستی برای بکار گیری و جابجایی گشتاور موتور به محل ورودی جعبه دنده ، نیازمند استفاده از کلاج است.
کلاج باعث می‌شود تا این عمل بطور تدریجی اتفاق بیفتد و به همین علت اتومبیل می‌تواند از یک توقف کامل شروع به حرکت کند. در جعبه دنده‌های دستی مدرن هیچ کدام از چرخ دنده‌های رو به جلو از درگیری خارج نمی‌شوند. در واقع آنها از طریق استفاده از هماهنگی کننده‌ها به محورهایشان متصل می‌شوند. حرکت عکس نیز به کمک چرخ دنده هرزگر معکوس که به هنگام حرکت رو به عقب اتومبیل درگیر می‌شود، بدست می‌آید.
برخی از جعبه دنده‌های دستی دارای اور درایو هستند. اور درایو بخشی مکانیکی است که به پشت جعبه دنده پیچ می‌شود، عموماًَ اور درایو را به اسم دنده پنجم می‌شناسند. زمانی که از آن استفاده می کنید سرعت یا همان دور موتور حدود یک سوم کاهش می‌یابد در حالیکه آمپر سرعت اتومبیل همان سرعت حرکت را نشان می‌دهد. کمپانی کرایسلر در سال ۱۹۳۴ اولین جعبه دنده مجهز به اور درایو را معرفی کرد. 
بیشتر اتومبیلها سه الی پنج دنده جلو و یک دنده عقب دارند، چنانچه در جعبه دنده‌ای یک چرخ دنده با ده دندانه چرخ دندانه دیگری با بیست دندانه را بگرداند گفته می‌شود که حرکت دارای نسبت دو به یک است. در واقع نسبت حرکت دو چرخ دندانه برابر است با نسبت تعداد دندانه‌های چرخ دنده دوم به اول. اولین دنده توان موتور را از طریق یک جفت مجموعه چرخ دنده کاهنده که به هنگام آغاز حرکت توان را افزایش و سرعت را کاهش می‌دهد، به چرخهای محرک می‌رساند.
در این حالت موتور بسیار سریعتر از محور خروجی می‌چرخد، معمولاً با نسبت چهار به یک. سرعتهای متوسط با تغییر نسبت دنده تا نزدیکیهای یک به یک و سرانجام سرعت نمایی معمولاً با اتصال مستقیم محورهای ورودی و خروجی با نسبت حرکت دقیقاً یک به یک بدست می‌آید. بکار گیری یک مجموعه متحرک از چرخ دنده‌ها با ابعاد متفاوت ، دستیابی به چندین مقدار از گشتاور خروجی را ممکن می‌سازد.
چرخ دنده محرک دیفرانسیل اتومبیل که توسط شفت متحرک به حرکت در می‌آید چرخ دنده حلقوی (چرخ دنده‌ای شبیه حلقه در دیفرانسیل اتومبیل که پینیون یا همان چرخ دنده کوچک متصل به میل گاردان آن را می‌چرخاند و نیرو را از طریق دیفرانسیل به اکسل می‌دهد) را می‌چرخاند. در واقع این دو چرخ دنده مثل یک جعبه دنده تک سرعته عمل می‌کنند و باعث کاهش بیشتر دور موتور و افزایش گشتاور با یک نسبت ثابت می‌شوند. چرخ دنده‌ها دقیقاً مشابه اهرمها کار می‌کنند. چرخ دنده کوچکتر در حالی همتای بزرگترش را می‌چرخاند که میزان گشتاور افزایش و سرعت کاهش یافته است. 

نگهداری جعبه دنده

جعبه دنده برای حفظ حرکت نرم و روان تمام چرخ دنده‌ها و محورها نیاز به روانکاری دارد. این کار با پر کردن محفظه جعبه دنده بطور جزئی با روغن چرخ دنده غلیظ انجام می‌شود. زمانی که چرخ دنده‌ها می‌چرخند روغن را به اطراف روانه و تمام قسمتها را روانکاری می‌کنند. درزبندیهای روغن نیز در جلو و عقب از نشت جریان به بیرون از محفظه جلوگیری می‌کنند. زمانی که می‌خواهید روغن را عوض کنید یا اینکه هنگام تعویض دنده متوجه مشکلات یا تفاوتهایی زیاد شدید، باید سطوح سیال را چک کنید. در واقع این حالات می‌تواند نشانگر پایین بودن سطح سیال باشد. 

چه عاملی باعث تغییر دنده در جعبه دنده می شود؟

دو شاخه‌ها یا ماهکهای تعویض دنده که به آنها یوغهای لغزان هم می‌گویند. این یوغها شبیه جای پارویی در قایق هستند و در شیاری واقع در غلاف کلاج سوار می‌شوند. ماهکهای تعویض دنده به یک بادامک و محور متصل شده‌اند. این بادامک نیز توسط توپهای فولادی بارگذاری شده با فنر که از میان شکافهای موجود در بادامک بالا می‌روند به حرکت در می‌آید و در چرخ دنده انتخاب شده حفظ می‌شوند و ماهکهای تعویض را در همان چرخ دنده نگه می‌دارند.
محورهای بادامک و سیستم محورها وارد محفظه و به اهرمهای تعویض بسته می‌شوند. سپس ماهکهای تعویض ، هماهنگ کننده را با چرخ دنده‌ها و محورهایی که روی آن ســـوار هستند درگیر می‌کند و به حرکت در می‌آورد. اهرمهای تعویض نیز به نوبه خود به یک کنترل کننده روی لوله فرمان یا دسته دنده واقع در کف متصل هستند که هر دوی آنها در اختیار راننده است. 

آیا باید سیال درون یک جعبه دنده دستی را عوض کرد؟

معمولاً احتیاجی نیست. اما در برخی اتومبیلهای قدیمی مثل فولکس واگن بتیل تعویض دوره‌ای روغن جعبه دنده توصیه شده است. اما در مورد اتومبیلهای غیر مدرن و وانتهای سبک ضروری است. علت این اجبار به علت تمیز ماندن روغن و در نتیجه شرایط کار تقریباً خنک برای آن است. سیال موجود در جعبه دنده‌های دستی یا میله‌های اتصال بر خلاف جعبه دنده‌های خودکار که بطور پیوسته در حال زیر و رو شدن است و توسط ذراتی که موجب فرسودن صفحه کلاج می‌شود، آلوده شده است، وضعیت تمیزتری دارد. در نتیجه عمر جعبه دنده را افزایش می‌دهد.
تنها نشانه‌ای که می‌تواند شما را مجاب به تعویض روغن جعبه دنده کند، تعویض دشوار دنده‌ها در هوای سرد است. در بیشتر اتومبیلهای قدیمی چرخ عقب متحرک ، جعبه دنده‌ها از روغنهای سنگینی مثل ۹۰W ، ۷۵W و ۸۰W پر شده‌اند که در دمای زیر صفر عمل تعویض دنده را تا حدی سخت و سفت می‌کنند. در این مورد استفاده از روغن سبکتر ممکن است منجر به نرمی تعویض دنده شود. در اغلب محورهای انتقال دستی در اتومبیلهای چرخ جلو متحرک امروزی برای حفظ روانکاری چرخ دنده‌ها از سیال جعبه دنده خودکار (DexronII (ATF استفاده می‌شود. ATF در دماهای پایین حالت سیالی خود را بیشتر حفظ می‌کند. از اینرو کارایی بهتری دارد اما ATF نباید جانشین روغن چرخ دنده‌ها شود. 
در واقع تنها باری که باید به یک جعبه دنده دستی روغن بیفزایید زمانی است که نشتی روغن رخ دهد. چنانچه نشانه‌هایی از گریس یا رطوبت در اطراف درزبندهای محور محرک یا محور پیرو مشاهده کردید، باید سطح روغن در جعبه دنده را بررسی کنید. چرا که ممکن است پایین آمده باشد. مراقب باشید ادامه فعالیت جعبه دنده با روغن کم می‌تواند باعث خرابی کامل آن شود. 

چنانچه کلاج اتومبیلی شروع به لرزیدن کرد آیا باید تعویض شود؟

چنانچه میزان کارکرد کلاج کم باشد، یعنی در حدود ۶۰ هزار کیلومتر یا کمتر ، علت لغزش را می‌توان یکی از این دو دانست: آلودگی روغن یا به هم خوردن تنظیم اتصال کلاج. اما چنانچه میزان کارکرد در حدود ۹۰ هزار کیلومتر یا بیشتر باشد، علت فرسودگی است و باید کلاج را تعویض کرد. برای جلوگیری از آلودگی روغن که یکی از عوامل لغزش کلاج است، پشت موتور و پوسته فلایویل (چرخ طیار) را برای نشتیهای روغن مورد بررسی قرار دهید.
چنانچه در پوسته فلایویل یا کارتل روغن نشانه‌هایی از نشتی باشد، احتمالاً درزبند روغن دچار فرسودگی یا ترک شده است. نقاط دیگری که احتمال نشتی در آنها می‌رود عبارتند از منیفولد و واشرهای محافظ سوپاپ در پشت موتور و درزبند محور ورودی جعبه دنده. چنانچه با نشتی روغن مواجه شدید تا پیش از برطرف کردن آن ، کلاج را عوض نکنید. زمانی که محفظه‌های کلاج با روغن کثیف شده‌اند چاره‌ای جز تمیز کردن آن نیست، اما تنها راه برگرداندن عملکرد مناسب کلاج تعویض دیسک است.
چنانچه در بازدید خود به هیچگونه نشتی برنخوردید تنظیم اتصال کلاج را بررسی کنید. بیشتر اتومبیلها با یک اتصال کابلی دارای مکانیسم تنظیم خودکار هستند که فرض می‌شود شرایط مطلوب را حفظ می‌کنند. به هر حال این کابل بیش از آنکه خیلی سفت باشد بسیار شل است. اما چنانچه شخصی قطعات نزدیک به این اتصال را دستکاری کند ممکن است موجب سفت شدن آن شود. همین اتفاق در مورد اتومبیلهایی با اتصال هیدرولیکی نیز محتمل است. بخاطر بسپارید که در واقع هیچ راهی وجود ندارد تا اینگونه اتصالات موجب لغزش کلاج شوند مگر آنکه تنظیم آن توسط شخصی به هم خورده باشد. 

 

انواع انتقال قدرت در خودرو ها (FWD-RWD-4WD-AWD )

یکی از مهمترین و کلیدی ترین مشخصه های خودرو نحوه انتقال قدرت در آن است، نحوه انتقال قدرت به صورت بسیار چشمگیری در عملکرد خودرو تاثیر دارد.

بصورت کلی ۴ نوع اصلی سیستم انتقال قدرت وجود دارند، به زبان ساده این سیستم وظیفه وصل کردن موتور به چرخ ها را دارد.

 انواع انتقال قدرت

1. FWD)Front Wheel Drive) :

در این سیستم تمام توان موتور به چرخ های جلو منتقل می شوند، در این سیستم گیربکس و جعبه فرمان و محور های انتقال قدرت در جلوی خودرو قرار می گیرند، در نتیجه فضای کمتری از کابین اشغال می شود، اما فضای کلی برای جادادن این سیستم ها کاهش می یابد.

 

همانطور که در شکل مشهود است موتور خودرو بصورت عمود بر طول خودرو قرار گرفته و گیربکس مستقیما به آن متصل شده و محور های محرک از درون آن گذشته و نیرو را به جرخ های می فرستند.

2. RWD) Rear Wheel Drive)

در این خودرو ها نیرو با میل گاردانی که از گیربکس خارج می شود با واسطه دیفرانسیل به جرخ های عقب منتقل می شود.

همانطور که در شکل مشهود است، موتور بصورت موازی با محور طولی خودرو قرار گرفته و گاردان مستقیم به دیفرانسیل عقب وصل شده است.

3. AWD) All Wheel Drive & (4WD) 4 Wheel Drive)

در این دو سیستم قدرت می تواند به هر ۴ چرخ خودرو منتقل شود.

در سیستم ۴wd که قدیمی تر است، قدرت موتور با استفاده از دو جعبه دنده و دو دیفرانسیل به چرخ ها منتقل می شود، در حالت عادی و رانندگی در شهر و اتوبان موتور چرخ های عقب را می چرخاند، در صورت نیاز و در شرایط ناهموار جاده راننده با درگیر کردن جعبه دنده دوم می تواند قدرت را به هر ۴ چرخ منتقل کند. این سیستم در suv های بزرگ با نیاز به قابلیت آفرود زیاد استفاده می شود.

برخلاف سیستم ۴wd که تماما مکانیکی است، سیستم awd از سه دیفرانسیل الکترونیکی برای کنترل متغیر قدرت وارده به محور جلو و عقب استفاده می کند.  دیفرانسیل مرکزی در این سیستم انتقال گشتاور به محور های عقب و جلو را تعیین می کند و دیفرانسیل هر محور قدرت انتقالی به هر جرخ را معین می سازد.

 

دیفرانسیل مرکزی خودرو های awd

 این سیستم اکثرا برای suv  های کوچک و خودرو های اسپرت خیابانی استفاده می شود.

سیستم awd برای افزایش پایداری و هندلینگ خودرو در شرایط معمولی جاده ای بسیار مفید است.

عمدتا در این سیستم در سرعت های پایین انتقال قدرت ۵۰-۵۰ به چرخ های عقب و جلو است و با سرعت گرفتن تقریبا تمامی نیرو به چرخ های حلو منتقل می شود. در خودرو های پیشرفته با توان بالا ازین سیستم برای اعمال torque vectoring  استفاده میشود.

در این روش کامپیوتر خودرو پایداری هر چرخ را در پیج ها و شرایط مختلف می سنجد و با توجه به شرایط جاده و خودرو گشتاور را بین چرخ ها به بهترین روش تقسیم می کند.

امروزه تقریبا هر خودرو ساز معتبر سیستم awd مخصوص خود را دارد.

مزیت ها و معایب هر سیستم:

مزیت های fwd :

• فضای کابین بیشتر
• وزن کلی کمتر به علت عدم وجود گاردان و در پی آن مصرف سوخت بهینه تر
• بازدهی کلی بیشتر سیستم انتقال قدرت به علت مستقیم تر بودن انتقال قدرت و کمتر بودن اتلاف انرژی
• ایمنی بیشتر در شرایط لغزنده، (از بین بردن understeer (کم فرمانی) راحت تر از oversteer (بیش فرمانی) است)

 

• معایب fwd :
  • بصورت کلی در این خودرو ها جلوی خودرو سنگین تر است و باعث می شود understeer (کم فرمانی) زیادی ایجاد شود.
  • پایداری کمتر در هنگام شتاب گیری سریع: به دلیل اینکه در هنگام شتاب گیری خودرو به سمت عقب متمایل می شود اصطکاک چرخ های جلو با زمین کمتر شده و می تواند باعث هرزگردی شود، به همین دلیل در اکثر خودرو های با توان بالا از rwd و یا awd استفاده می شود.
  • به دلیل وجود تعلیق و جعبه فرمان و سیستم انتقال قدرت در فضای محدود شعاع گردش بیشتر شده و حداکثر زاویه چرخ ها در زمان پیچیدن محدود می شود
  • در زمان ترمز گیری به علت سنگین تر بودن جلوی خودرو اصطکاک روی ترمز های جلو بیشتر می شود.

• مزایای rwd :
  • توزیع وزن تقریبا برابر بین محور های عقب و جلو و بهینه بودن اصطکاک در هنگام پیچیدن و ترمز گیری و شتاب گیری
  • اصطکاک بیشتر محور محرک در هنگام شتابگیری به علت انتقال وزن
  • شعاع گردش بهتر نسبت به fwd و ۴wd
  • تعمیر و سرویس راحت تر به علت فشردگی کمتر انتقال قدرت
  • مقاومت بیشتر در برابر ضربه به علت سادگی ساختار
• معایب rwd :
  • وزن بیشتر
  • راندمان کمتر انتقال قدرت نسبت به fwd
  • فضای داخلی کمتر به علت وجود گیربکس و تونل برای گاردان در زیر خودرو
  • در شرایط لغزنده oversteer (بیش فرمانی) ایجاد می شود و کنترل آن سخت است.
• مزایای awd
  • پایداری تقریبا ۲ برابر نسبت به دو حالت قبلی
  • امکان ایجاد torque vectoring که شرایط ایده آلی برای هندلینگ خودرو ایجاد می کند.
• معایب awd
  • پیچیدگی بیشتر و تعمیر سخت تر
  • وزن بیشتر
  • هزینه بیشتر ساخت
• مزایای ۴wd
  • پایداری بیشتر برای شرایط ناهموار
• معایب ۴wd
  • سنگینی سیستم و عدم کاربرد در شرایط عادی
  • مصرف سوخت بیشتر به دلیل وزن بیشتر

آموزش گام به گام مکانیک خودرو (سیستم جرقه زنی)

موتور اتومبيل (قسمت بیست وهفتم)

سیستم جرقه زنی اتومبیل چگونه کار می کند؟

 

 سیستم جرقه زنی اتومبیل چگونه کار می کند؟

نمای کلی از سیستم جرقه زنی

تایمینگ (تنظیم زمانی جرقه زنی)

سیستم جرقه زنی که روی خودرو قرار دارد، باید با هماهنگی کامل با سایر اجزای موتور کار کند. هدف از مشتعل کردن سوخت در یک زمان معین این است که گازها به حداکثر انبساط برسند و به هنگام انفجار، بیشترین بازدهی را داشته باشند. اگر سیستم جرقه زنی در زمان نامناسب عمل کند، قدرت موتور پایین می آید و باعث اتلاف سوخت و آلایندگی بیشتر می شود.

شمع داخل موتور درست پیش از اینکه پیستون به نقطه مرگ بالا برسد، باید جرقه بزند. وقتی که مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر مشتعل می شود، دما افزایش می یابد و سوخت تبدیل به گاز خروجی می شود. این تغییر شکل موجب می شود که فشار داخل سیلندر بطور شگفت انگیزی افزایش یابد و نیرویی رو به پایین به پیستون وارد کند. هدف از افزایش فشار داخل سیلندر طی مرحله تراکم و انفجار این است که بیشترین گشتاور و قدرت را از موتور بگیریم. تنظیم زمانی سیستم جرقه زنی یک موفقیت بحرانی است. همانطور که می دانید بین زمان جرقه زدن شمع و مشتعل شدن سوخت و ایجاد فشار داخل سیلندر، تاخیرهای زمانی کوچکی وجود دارد. اگر جرقه زنی شمع ها درست زمانی اتفاق بیفتد که پیستون به نقطه مرگ بالا رسیده است، قبل از اینکه گازها در داخل سیلندر به حداکثر فشار برسند، پیستون شروع به پایین آمدن می کند، به همین دلیل به منظور استفاده بهتر از سوخت، جرقه باید قبل از اینکه پیستون به نقطه مرگ بالا برسد اتفاق بیفتد. در این حالت پیستون شروع به پایین آمدن می کند و فشار به اندازه کافی بالا است که بتواند میل لنگ را بچرخاند. بعد از اینکه سوخت داخل سیلندرها متراکم شد، نوبت به کار شمع ها می رسد. شمع ها با ایجاد جرقه در سیلندر، باعث انفجار و احتراق سوخت می شوند. اگر موتور اتومبیل چهار سیلندر باشد، ۴ شمع هم نیاز دارد که باید بطور متناوب برق به آنها برسد. برای اینکار ولتاژ ۱۲ ولت باتری یا دینام در مبدل ولتاژ پایین به وسیله سیم پیچ های کوئل تبدیل به ولتاژ بسیار زیاد می شوند. ولتاژ تقویت شده سپس از طریق وایر به دلکو و از آنجا با چرخش چکش برق، به نوبت به سر شمع ها منتقل می شود. لحظه جرقه زدن شمع ها باید دقیقاً در اواخر زمان تراکم سوخت داخل سیلندر صورت گیرد تا بیشترین بازدهی را داشته باشد. درست کار نکردن موتور و مصرف سوخت بالای اتومبیل اغلب به خاطر اشکال در سیستم جرقه است. خراب شدن شمع ها و کثیف بودن پلاتین دلکو از عمده ترین دلایل خوب کار نکردن موتور است. شمع ها به مرور فرسوده می شوند و چند ماه یکبار باید تعویض شوند.

شمع در مرکز چهار دریچه در هر سیلندر قرار دارد.

شمع

شمع در تئوری، وسیله کاملاً ساده ای است. این وسیله باید الکتریسته را در دهانه خود تبدیل به جرقه کند. (تقریباً شبیه به یک آذرخش) به این منظور جریان الکتریسیته باید در یک ولتاژ بسیار بالایی به منظور عبور از میان فاصله دهانه شمع و تولید جرقه خوب وجود داشته باشد. ولتاژ در شمع می تواند بین ۴۰ تا ۱۰۰ هزار ولت برسد. در اغلب موتورهای سیلندری، شمع ها را بین سوپاپ های ورود سوخت و خروج دود قرار می دهند. شمع باید یک مسیر عایق برای عبور ولتاژ بالا به سمت پایین الکترود داشته باشد تا از یک فاصله (دهانه شمع) بتواند بجهد و به سمت بدنه موتور (الکترود اتصال به زمین) هدایت شود. همچنین شمع باید گرمای زیاد و فشار داخل سیلندر را تحمل کند و طوری طراحی شود که رسوبات حاصل از افزودنی های سوخت روی آن جمع نشود.

نمای کلی از شمع

شمع ها از یک قطعه الحاقی سرامیکی برای عایق کردن ولتاژ بالای الکترود استفاده می کنند. این قطعه الحاقی باعث می شود که جرقه تنها در نوک شمع ایجاد شود. سرامیک ها، هادی گرمایی نسبتاً ضعیفی هستند، بنابراین گرمای نوک شمع ها را به خارج منتقل نمی کنند و همین موضوع باعث سوختن و از بین رفتن رسوبات روی الکترودها می شود.

سازندگان شمع های مخصوصی برای انواع خودرو انتخاب می کنند. بعضی خودروها با عملکرد بالای موتور بطور طبیعی گرمای زیادی تولید می کنند، بنابراین آنها به شمع سرد نیاز دارند. اگر شمع زیاد گرم شود می تواند سوخت را قبل از اینکه جرقه بزند، مشتعل کند. بنابراین مهم است که شمع مناسبی بر روی خودرو نصب شود.

 

تفاوت شمع سرد و گرم در شکل سرامیک است.

کوئل

کوئل وسیله ساده ای است و اساس کار آن تبدیل جریان ولتاژ ضعیف باتری به ولتاژ زیاد می باشد. ساختمان کوئل از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده است. سیم پیچ ثانویه بطور معمول صدها دور بیشتر از سیم پیچ اولیه است. وقتی جریان از باتری به سمت سیم پیچ اولیه کوئل جاری می شود، در یک لحظه معین، پلاتین دلکو یا سیستم کامپیوتری جریان آن را قطع می کنند. با قطع ناگهانی جریان، میدان مغناطیسی سیم پیچ اولیه به سرعت فرو می پاشد و به این ترتیب یک شار (میدان مغناطیسی متغیر) دور سیم پیچ ثانویه ایجاد می شود.

نمای کلی از کوئل

تغییر میدان مغناطیسی باعث ایجاد جریان در مدار نزدیک آن می شود. به این ترتیب، تغییر میدان شَدید کوئل، جریانی با ولتاژ بسیار بالا در سیم پیچ ثانویه ایجاد می کند. این ولتاژ بالا از طریق وایر (سیم)، به دلکو و از آنجا به شمع ها منتقل می شود.

دلکو

دلکو چند کار را مدیریت می کند. اولین کار دلکو، توزیع صحیح ولتاژ بالای کوئل به سیلندرها است. این کار را چکش برقی انجام می دهد. کوئل به چکش برقی متصل شده است که در داخل سرپوش می چرخد. چکش برقی روی کنتاکت ها می چرخد. هر سیلندر یک کنتاکت دارد. نوک چکش برقی با عبور از هر کنتاکت، یک پالس ولتاژ بالا را از کوئل به کنتاکت می دهد. پالس های جرقه سپس توسط وایر به شمع مخصوص هر سیلندر می رسند.

موقعی که شما اتومبیل خود را برای تنظیم موتور می برید، یکی از وسائلی که باید تعویض شود، چکش برقی و درپوش آن است. همچنین سیم ها (وایرها) نیز کهنه می شوند و عایق شان از بین می رود. این موضوع می تواند دلیل بعضی از مشکلات مبهم موتور باشد.

دلکوهای قدیمی، بخشی در نیمه پایینی دارند که وظیفه قطع کردن جریان کوئل را انجام می دهد. بادامکی که در مرکز دلکو قرار دارد، اهرم متصل به پلاتین را فشار می دهد و باعث می شود که مدار جریانی کوئل (اتصال به زمین) بطور ناگهانی قطع می شود و به این ترتیب یک پالس ولتاژ بالا تولید می شود. پلاتین دلکو همچنین تایمینگ جرقه زنی را متناسب با سرعت و بار موتور تنظیم می کند.

تنظیم زمانی جرقه زنی به قدری برای عملکرد موتور بحرانی است که بیشتر خودروها از پلاتین استفاده نمی کنند و به جای آن، از یک سنسور که موقعیت دقیق پیستون را به واحد کنترلی موتور (ECU) می فرستد، کمک می گیرند. در این موتورهای پیشرفته، کامپیوتر (کامپیوتر اتومبیل) واحد کنترلی قطع و وصل جریان کوئل را کنترل می کند.

سیستم های جرقه زنی بدون دلکو

سیستم های جرقه زنی بدون دلکو، یکی از تکنولوژی هایی است که زمان تنظیم موتور را به تعویق می اندازند. سیستم های بدون دلکو به جای یک کوئل اصلی، برای هر شمع یک کوئل دارند که مستقیماً روی شمع قرار دارد. کوئل این سیستم ها همانند سیستم های دارای کوئل مرکزی کار می کند، با این تفاوت که به جای استفاده از دلکو، واحد کنترلی موتور از یک ترانزیستور برای قطع و وصل کردن جریان آنها و تولید جرقه کمک می گیرد. سامانه واحد کنترل موتور ECU کنترل تمام زمان های جرقه زنی را بر عهده دارد.

سیستم جرقه زنی مستقیم

این سیستم ها مزایای قابل توجهی دارند. اولاً دلکو ندارند و در نتیجه مشکل کهنه شدن آن وجود ندارد. همچنین وایرهای ولتاژ بالای شمع وجود ندارند که از بین بروند و سرانجام اینکه کنترل تایمینگ منظمی را فراهم می کنند که می توانند بازده و آلایندگی را بهبود بخشد و بطورکلی قدرت موتور را افزایش دهد.

آموزش گام به گام مکانیک خودرو (طرز کار سیستم روغن کاری موتور)

موتور اتومبيل (قسمت بیست و ششم)

طرز کار سیستم روغن کاری موتور

 سیستم روغن کاری روغن را به همهٔ قطعات متحرک موتور می رساند. در شکل (1) سیستم روغنکاری یک موتور چهارسیلندر راست میل سوپاپ رو نشان داده شده است.پمپ روغن،را از سینی کارتر دریافت می کند.این پمپ روغن را از طریق لوله به یاتاقانهای ثابت میل لنگ می رساند و میل لنگ روی این یاتاقانها تکیه دارد.مقداری روغن از یاتاقانهای ثابت،از طریق سوراخهایی که در داخل میل لنگ تعبیه شده،به یاتاقانهای متحرک می رسد روغن از خلاصی یاتاقان عبور می کند و سپس از قطعات متحرک فرو می چکد.

شکل 1 - سیستم روغن کاری یک موتور شمع دار چهارسیلندر میل سوپاپ رو که توربوشارژ کن و روغن سرد کن دارد

در عین حال،روغن از طریق لوله به سر سیلندر می رسد(شکل 1 ) در سر سیلندر روغن از شاه لولهٔ روغن می گذرد و یاتاقانهای میل سوپاپ و اجزای سیستم محرک سوپاپ را روغن کاری می کند.پس از آنکه روغن به همهٔ قطعات موتور رسید،دوباره به درون سینی کارتر می چکد.

در شکل(2)سیستم روغنکاری یک موتور راست سوپاپ رو نشان داده شده است.روغن از طریق میل تایپیتهای توخالی جریان می یابد و انگشتیها و ساقهای سوپاپ را روغن  کاری می کند.مقداری از روغنی که از یاتاقانهای متحرک میل لنگ می ریزد،روی جدارهٔ سیلندرها می ریزد.در موتور خورجینی،روغن از یاتاقان متحرک مربوط به هر سیلندر،روی جدارهٔ سیلندر مقابل می ریزد (شکل 3 ).بدین ترتیب پیستون،رینگهای پیستون و گژن پین روغن کاری می شود.

شکل 2 - سیستم روغن کاری موتور راست سوپاپ رو.پیکانها مسیر روغن را تا قطعات متحرک موتور نشان می دهند.

شکل 3 - در بسیاری از موتورهای خورجینی،جداره های سیلندر به وسیلهٔ روغنی که از یاتاقانهای متحرک سیلندر مقابل پاشیده می شود.روغنکاری می شوند.

 در بسیاری از موتورها روی هر شاتون شیارها یا سوراخهای کوچک فوران روغن وجود دارد.به کمک این شیارها یا سوراخها پیستون و جدارهٔ سیلندر بهتر روغن کاری می شود.وقتی سوراخ شاتون،در هر دور چرخش میل لنگ،یک بار با سوراخ روغن یاتاقان گرد ثابت جفت می شود،روغن از آن فوران می کند.

روغن موتور

هدف از مصرف روغن برای روغن کاری

روغن در موتور چندین کار انجام می دهد.

1.روغن قطعات متحرک را روغن کاری می کند تا کمتر ساییده شوند:خلاصی بین قطعات متحرک(مثلاً یاتاقانها و محورها) با روغن پر می شود.قطعات روی لایه ای از روغن حرکت می کنند.اتلاف  توان در موتور کاهش می یابد.

2.روغن با گردش در موتورگرمای آن را جذب می کند:روغن داغ به سینی کارتر باز می گردد و گرمای خود را پس می دهد.مقداری از این گرما از طریق جدارهٔ سینی کارتر،در هوای اطراف دفع می شود.موتور ممکن است روغن پاشهایی داشته باشد که روغن را به زیر پیستونها بپاشند.بدین ترتیب گرمای کف پیستونها کاهش می یابد و پیستونها خنکتر کار می کنند.در موتور،روغن به صورت عامل خنک کننده عمل می کند.

3.روغن،خلاصی بین یاتاقانها و یاتاقان گردهای چرخان را پر می کند:وقتی بارهای سنگین به طور ناگهانی بر یاتاقانها وارد می شود،روغن به ضربه گیری کمک می کند.در نتیجه یاتاقان کمتر ساییده می شود.

4.روغن به درزبندی رینگهای پیستون با جداره های سیلندر کمک می کند: روغن علاوه بر روغن کاری پیستون و رینگها کمپرس رد کردن را نیز کاهش می دهد.

5.روغن به صورت پاک کننده عمل می کند:روغن،یاتاقانها و سایر اجزای موتور را می شوید و تمیز می کند.روغن،ذرات گرد وغبار را جذب می کند و آنها را به سینی کارتر می برد.ذرات درشت در ته سینی ته نشین می شوند.وقتی روغن دوباره به موتور فرستاده می شود از فیلتر روغن می گذرد و فیلتر روغن ذرات کوچک را از آن جدا می کند.

ویژگیهای روغن موتور

 روغن موتور باید ویژگیهایی به شرح زیر داشته باشد:

1.ویسکوزیتهٔ مناسب: ویسکوزیته (گرانروی) نشان دهندهٔ مقاومت روغن در برابر حرکت است.روغنی که ویسکوزیتهٔ آن کم باشد رقیق است و با آسانی جاری می شود.روغنی که ویسکوزیتهٔ آن زیاد باشد غلیظ است.این روغن آهسته تر حرکت می کند.

روغن موتور باید ویسکوزیتهٔ مناسب داشته باشد تا بتواند به آسانی به همهٔ قطعات متحرک موتور برسد.روغن نباید خیلی رقیق باشد.روغنی که ویسکوزیتهٔ کمی داشته باشد نمی توان بین قطعات متحرک موتور پایداری کند.اگر روغن خیلی رقیق باشد(ویسکوزیته اش کم باشد)،از بین قطعات متحرک بیرون رانده می شود و این قطعات به سرعت ساییده می شوند.

روغنی که خیلی غلیظ باشد(ویسکوزیتهٔ آن زیاد باشد)،به خصوص وقتی موتور و روغن سرد باشند،خیلی آهسته به قطعات موتور می رسد.این کندی حرکت هم سبب سایش سریع موتور می شود.در صورت غلیظ بودن روغن،وقتی موتور را روشن می کنیم،در لحظه های اول روغن کافی به قطعات متحرک موتور نمی رسد.همچنین  در هوای سرد روغنی که ویسکوزیتهٔ آن زیاد است،ممکن است چنان غلیظ باشد که  مانع استارت خوردن و روشن شدن موتور شود. روغن موتور معمولی در هوای سرد غلیظ و در هوای گرم رقیق می شود.

2.ضریب ویسکوزیتهٔ روغن: این ضریب شاخص تغییرات ویسکوزیتهٔ روغن با تغییر دماست.روغن موتور معمولی در دمای پایین خیلی غلیظ و در دمای بالا خیلی رقیق می شود.موادی به روغن اضافه می کنند تا ویسکوزیتهٔ آن،در سرما و گرما،تقریباً ثابت بماند.

3.عدد ویسکوزیته: چندین نوع روغن معمولی وجود دارد.این روغنها را به  دو دستهٔ زمستانی و تابستانی تقسیم بندی می کنند.روغنهای زمستانی عبارت اند ازSAE0W،SAE5W، SAE10 W، 

, SAE25 W, SAE20 W, SAE15 W .50 SAEصورت اختصاری انجمن مهندسان خودرو است که این رده بندی را ابداع کرده است.W نشانهٔ زمستانی است.روغنهای تابستانی عبارت اند از SAE20و SAE30و    ,SAE50, SAE40هرچه این عدد بزرگتر باشد،روغن غلیظتر است.

4.روغن موتور چهارفصل: به بسیاری از روغنها موادی می افزایند تا ویسکوزیتهٔ آنها،در گرما و سرما،تقریباً ثابت بماند.روغن چهار فصلSAE5W-30 در سرما ویسکوزیتهٔ معادل روغن SAE5W و در گرماویسکوزیتهٔ معادل SAE30 دارد.خودرو سازان استفاده از روغن موتور چهارفصل را در بیشتر شرایط توصیه می کنند.(شکل 4)

 

شکل 4 - ویسکوزیتهٔ توصیه شده برای روغن موتور در شرایط دمایی مختلف.

 

5.مقاومت در برابر تشکیل کربن و اکسایش روغن: در هنگام پالایش روغن،مواد شیمیایی خاصی به آن اضافه می کنند که مانع از تشکیل کربن و اکسایش می شود. تشکیل کربن و اکسایش روغن در دمای بالا در داخل موتور رخ می دهد.

6.بازدارنده های خوردگی و زنگ زدگی: مواد شیمیایی دیگری هم به روغن اضافه می کنند که مانع خوردگی و زنگ زدن قطعات موتور می شود.این مواد آب را از روی سطوح فلزی کنار می زنند،در نتیجه روغن می تواند این سطوح را بپوشاند.این مواد اسیدها را هم خنثی می کنند.

7.مقاومت در برابر کف کردن: روغن بر اثر چرخش میل لنگ هم زده می شود و در نتیجه هوا می گیرد یا کف می کند.در نتیجه کارایی روغنکاری کاهش می یابد.کف کردن می تواند سبب سرریز روغن و جاری شدن آن از طریق سیستم تهویهٔ کارتر به منیفولد بنزین و هواکش شود.با افزودن موادشیمیایی خاص،مانع کف کردن روغن می شوند.با تعبیهٔ یک موجگیر بین سینی کارتر و بدنهٔ موتور نیز می توان کف کردن را کاهش داد.

8.پاک کننده-پخش کننده: نقش این مواد شبیه نقش صابون است.این  مواد ذرات دوده و گردوغبار را از قطعات موتور جدا می کنند.روغن این ذرات را به سینی کارتر می برد.

9.مقاومت در برابر فشار شدید: مواد شیمیایی که به روغن اضافه می کنند،مقاومت لایهٔ روغن را در برابر نفوذ افزایش می دهند.روغن موتور در یاتاقانها و در سیستم محرک سوپاپ در معرض فشار بسیار زیاد قرار می گیرد.مواد شیمیایی مقاوم در برابر فشار شدید با سطوح فلزی وارد واکنش می شوند.در نتیجهٔ افزودن این مواد به روغن،لایه ای محکم و لغزنده تشکیل می شود که در برابر نفوذ و بیرون رانده شدن از بین قطعات متحرک مقاومت می کند.

10.روغنهای به صرفه: بعضی از روغنها را به عنوان روغن اصلاح شده یا روغن به صرفه می شناسند.

(شکل 5).این روغنها مکملهای خاصی دارند(مواد کاهش دهندهٔ اصطکاک)که بعضی از مشخصه های روغن را تغییر می دهند.اصلاح کننده های روغن بر دو نوع اند.یک نوع از آنها ماده ای شیمیایی است که کاملاً در روغن حل می شود.در دومی از پودر گرافیت یا مولیبدن معلق در روغن استفاده می کنند.موتوری که روغن به صرفه دارد،در مقایسه با موتوری که با روغن آزمایشی مشخص شده کار می کند،کمتر سوخت مصرف می کند.روغنهای به صرفه بر دو نوع اند:EC I وEC II.روغن  EC II بیشتر از روغن EC I سبب صرفه جویی در مصرف سوخت می شود.

 

شکل 5 -  نشان مؤسسهٔ نفت امریکا(API)که روی قوطیها و ظرفهای روغن مشاهده می شود.

11.روغنهای ترکیبی: این روغنها با استفاده از فرایندهای شیمیایی تولید می شوند و لزوماً از نفت خام به دست نمی آیند.متداولترین آنها از ترکیبات کربن و الکل ساخته می شود.روغن دیگری از این نوع از زغال سنگ و نفت خام ساخته می شود.روغن ترکیبی بهتر از روغن معمولی گرما را تحمل می کند و در عین حال لجن(15) و رسوبات کربنی کمتری تولید می کند.شرکتهای تولیدکنندهٔ روغن ادعا می کنند که روغنهای ترکیبی را می توان دیرتر عوض کرد،بدون اینکه موتور در معرض آسیب دیدن قرار بگیرد.خودروسازان برای چند تا از موتورهای جدید،استفاده از روغن ترکیبی را توصیه کرده اند.

درجه بندی کاری روغن موتور

 روغن موتور را بر اساس ویسکوزیته و بر اساس درجه بندی کاری آن درجه بندی می کنند.این سیستم درجه بندی که مؤسسهٔ نفت امریکا(API)  آن را ابداع کرده است،نشان می دهد که هر روغنی برای چه کاری مناسب است.روغنهای مصرفی موتورهای شمع دار هشت درجه دارند:SH,SG,SF.SD,SC,SB,SA .روغنهای مصرفی موتورهای دیزل شش درجه دارند:CF,CE,CD,CC,CB,CA .مصرف روغنهای SA تا SF در موتورهای جدید توصیه نمی شود. در شکل 6 (روغنهای توصیه شده برای موتورهای شمع دار) توصیه های خودرو سازان در مورد روغن مصرفی موتورهای شمع دار(سری S)آمده است.بیشتر خودروهای امروزی روغن SG یاSH مصرف می کنند.

 

شکل 6 - روغن های توصیه شده برای موتور های شمع دار 

 

1.روغن SF این روغن در سال 1980 به بازار آمد.این روغن،در مقایسه با روغنهای قدیمی،در مقابل تولید ورنی،سایش، گرفتگی توری پمپ روغن،و رسوبگذاری در موتور مقاومت بیشتری دارد.با ورود روغنهای SG به بازار،روغن SF از رده خارج شد.روغن SF دیگر کاربرد گسترده ای نداد.

2.روغن SG این روغن در سال 1989 به باز آمد.این روغن،از لحاظ رسوبگذاری در موتور،اکسایش،سایش موتور و زنگ زدن و خوردگی موتور،از روغن SF بهتر است.هر موتور  شمع دار قدیمی می تواند روغن SG یا روغن جدیدتر SH را مصرف کند.

توجه کنید که درجه بندی کاری روغن محدودیتی ندارد.وقتی به روغنی با ویژگیهای اضافی نیاز هست می توان از روغنهایSH یا SI استفاده کرد.

روغن موتورهای دیزل(سری c) باید ویژگیهایی متفاوت با روغن موتورهای شمع دار داشته باشد.درجه های CC,CB,CAمنسوخ شده اند.روغنهای CF,CE,CD روغنهایی هستند که در شرایط سخت به کار می روند.بهترین توصیه این است که از روغن مشخص شده در راهنمای دارندگان خودرو استفاده  کنید.روغن توصیه شده در این راهنما ممکن است درجه بندی مرکب داشته باشد،مانند SG/CE یا SG/CF .روغنی که مشخصه های مرکب توصیه شده را نداشته باشد ممکن است به موتور صدمه بزند.

برچسب قوطی روغن

 ویسکوزیته و درجه بندی کاری روغن یکی نیست.روغنی که ویسکوزیتهٔ آن زیاد است،الزاماً روغنی(( سنگین کار)) نیست.ویسکوزیته نشان دهندهٔ غلظت روغن است و به کیفیت((سنگین کاری))آن ربط ندارد.روغنی با درجه بندی ویسکوزیتهٔ SAE 5 W-30 ممکن است از لحاظ درجه بندی کاری از دریجهٔSG یا SH باشد یا درجهٔ مرکبی مانند SG/CF داشته باشد.به همین ترتیب،روغنی با هر درجهٔ ویسکوزیتهٔ دیگر می تواند هر یک از درجه های کاری متداول را داشته باشد.

قوطیها و ظرفهای روغن نشان API(شکل 5)را دارند.در این نشان نوع،ویسکوزیته و درجهٔ کاری روغن ذکر می شود.همیشه باید روغنی را در موتور ریخت که نشان آن با توصیه های ارائه شده در راهنمای دارندگان خودرو در توافق باشد.

 

اجزای سیستم روغنکاری

 سینی کارتر

سینی کارتر(شکلهای 7  و 8) از پلاستیک یا فلز ساخته می شود.این سینی را چنان شکل می دهند که با زیر بدنهٔ موتور جفت شود.بین سینی کارتر و بدنهٔ موتور واشری قرار می دهند تا اتصال این دو را درزبندی کند و مانع نشت روغن شود.سینی کارتر،همراه با ته بدنهٔ موتور،کارتر را تشکیل می دهند.کارتر میل لنگ را در بر می گیرد و به عبارتی محفظهٔ میل لنگ است.

 

 

شکل 7 -  سینی کارتر چند لایه که در آن از لایه های پلاستیکی برای جذب صدا و لرزش موتور استفاده می شود.

 

 

شکل 8 - سینی کارتر آلومینیمی ریختگی

 

بعضی از سینیهای کارتر چندلایه اند(شکل 7)لایه ها یا قطعاتی از مواد پلاستیکی لرزه گیر و مغزیهای فولادی پرسی را به سطوح صاف داخل سینی کارتر متصل می کنند.وقتی سروصدای موتور سبب لرزش سینی فولادی می شود،این لایه های پلاستیکی مانع رسیدن سروصدا و لرزش به سرنشینان خودرو می شوند.انواع دیگر سینی کارتر را از آلومینیم می ریزند.(شکل 8 ).

در سینیهای کارتر،بسته به موتورمورد نظر،معمولاً3 تا 8 لیتر روغن جا می گیرد.پمپ روغن(7 ) روغن را از سینی کارتر به قطعات متحرک موتور می رساند.

پمپ روغن

 در شکلهای9 و10 دونوع پمپ روغن مورد استفاده در موتورهای خودرو نشان داده شده است:دنده ای و دوار.پمپ دنده ای یک جفت چرخدندهٔ درگیر شونده دارد.وقتی چرخدنده ها درگیر نیستند،فضای بین دندانه ها با روغنی که از ورودی پمپ می آید پر می شود.چرخدنده ها با هم درگیر می شوند و روغن را با فشار از خروجی پمپ بیرون  می رانند.

در پمپ دوار(شکل 10) از دو روتور،یکی داخلی و دیگری خارجی استفاده می شود.روتور داخلی متحرک است و روتور خارجی را به چرخش در می آورد.وقتی روتورها می چرخند،فضای بین برجستگیهای آنها پر از روغن می شود.وقتی برجستگیهای موتور داخلی به داخل فضاهای خالی روتور خارجی می روند،روغن با فشار از خروجی پمپ بیرون رانده می شود.

 

شکل 9 - اجزای پمپ روغن دنده ای

 

شکل 10 - (اجزای پمپ روغن دوار)

 برای به حرکت درآوردن پمپ روغن از روشهای مختلفی استفاده می شود.در موتورهای سوپاپ رو،معمولاً چرخدندهٔ مارپیچی میل سوپاپ که به دلکو توان می رساند،پمپ روغن را هم به کار می اندازد.در بعضی موتورها دلکو مستقیماً از سر میل سوپاپ رو توان می گیرد در این موتورها پمپ روغن با استفاده از محور محرک جداگانه یا میل دندهٔ واسطه به کار می افتد.در سایر موتورها،از جمله در بسیاری از موتورهای بی دلکو پمپ روغن را میل لنگ به کار می اندازد(شکل 1 ).پمپ روغن مورد استفاده در این نوع موتورها می تواند دنده ای یا دوار باشد.

 شیر فشار شکن

 برای جلوگیری از افزایش بیش از اندازهٔ فشار روغن،سیستم روغن کاری به یک شیر تنظیم فشار یا شیر فشار شکن مجهز است.این شیر از یک ساچمه یا پیستون فنر سوار تشکیل می شود(شکلهای 1 و 10).وقتی فشار به مقداری از پیش تعیین شده می رسد،ساچمه یا پیستون فنر را فشار می دهند.در نتیجه دریچه ای باز می شود که روغن را به سینی کارتر باز می گرداند و به اندازه ای روغن از شیر فشار شکن عبور می کند که مانع افزایش بیش از اندازهٔ فشار روغن شود.پمپ روغن در حالت عادی می تواند بیش از نیاز موتور،روغن تلمبه کند.

 روغن سرد کن

 بعضی از موتورها روغن سردکن دارند(شکل 1 ).این دستگاه مانع داغ شدن روغن می شود.در روغن سرد کن،آب از اطراف لوله های حاوی روغن داغ می گذرد و گرمای اضافی آنها را می گیرد و در رادیاتور پس می دهد.هوای بیرون که از اطراف رادیاتور می گذرد این گرما را با خود می برد.

در شکل 11 سیستم دیگری برای انتقال گرمای روغن به آب نشان داده شده است.شیلنگی که از فیلتر روغن منشعب می شود روغن موتور را به لولهٔ روغن سرد کن در منبع بغلی رادیاتور می رساند.وقتی روغن در این لوله پایین می رود،گرمای خود را به آب رادیاتورمی دهد.سپس روغن خنک به فیلتر روغن و از آنجا به موتور باز می گردد.در جعبه دنده های خودکار از سیستم مشابهی برای خنک کردن سیال استفاده می شود.

در موتورهایی که در شرایط سخت کار می کنند،مانند موتور تاکسیها و موتور اتومبیلهای پلیس از روغن سرد کن رادیاتور مانندی به نام رادیاتور روغن استفاده می شود که آن را جلو رادیاتور موتور نصب می کنند.گرمای اضافی روغن به هوایی که از میان پره های روغن سرد کن می گذرد انتقال می یابد.

 

 

شکل 11 - جریان روغن بین موتور و لولهٔ روغن سرد کن در منبع بغل رادیاتور

 فیلتر روغن

همهٔ سیستمهای روغن کاری موتور،فیلتر روغن دارند(شکلهای 1و 2 و 12) روغنی که از پمپ می آید،پیش از رسیدن به یاتاقانهای موتور از فیلتر روغن عبور می کند.این فیلتر یک صافی کاغذی چین خورده دارد.صافی کاغذی روغن را از خود عبور می دهد،اما ذرات گرد وغبار و کربن موجود در آن را نگه می دارد.

 

شکل 12 -  جریان روغن در فیلتری که شیر کنار گذار دارد.

 این فیلتر یک شیر کنارگذر فنر سوار دارد(شکل 12).اگر فیلتر بگیرد،این شیر باز می شود تا موتور بی روغن نماند.در این حالت روغن،بدون عبور از فیلتر،مستقیماً وارد موتور می شود.اما پیش از بروز  چنین وضعیتی باید فیلتر را عوض کرد .

بعضی از فیلتر های روغن،شیر مانع تخلیهٔ روغن دارند.این شیر از تخلیهٔ روغن فیلتر در هنگام خاموش شدن موتور جلوگیری می کند.وقتی فیلتر روغن پر باشد،بلافاصله پس از استارت زدن روغن به موتور می رسد.در نتیجه سایش و احتمال آسیب دیدن موتور کاهش می یابد.

در شکلهای (1و 12) یک فیلتر روغن خارجی نشان داده شده است.این فیلتر از بیرون روی موتور بسته می شود.

بعضی از موتورها فیلتر روغن داخلی دارند(شکل 13).این نوع فیلترها داخل سینی کارتر نصب می شوند و مستقیماً به پمپ روغن متصل اند.با باز کردن پیچ تخلیهٔ بزرگ کارتر می توان به فیلتر روغن دسترسی پیدا کرد.

 

 

شکل 13 - فیلتر روغن داخلی که به پمپ روغن واقع در سینی کارتر متصل است

 شاخصهای سیستم روغن کاری

 شاخصهای فشار روغن

 شاخص فشار روی داشبورد،راننده را از کم بودن فشار روغن آگاه می کند.شاخصهای فشار روغن بر چهار نوع اند:

1.چراغ فشار روغن: این چراغ با باتری،مغزی سوئیچ و کلید فشار روغن، که روی موتور نصب می شود،اتصال متوالی دارد( شکل 14 ) وقتی موتور کار نمی کند کلید فشار روغن بسته است.وقتی سوئیچ باز می شود،چراغ فشار روشن می شود.به محض روشن شدن موتور،در سیستم روغن کاری فشار ایجاد می شود.ایجاد فشار سبب باز شدن کلید فشار روغن می شود و چراغ روغن خاموش می شود،هرگاه فشار روغن از میزان معینی کمتر شود،کلید فشار روغن بسته می شود و چراغ روشن می شود.

 

شکل 14 - مدار برق چراغ فشار روغن 

 2.درجهٔ روغن برقی: در شکل 15یک درجهٔ قیاسی فشار روغن نشان داده است.طرز کار این درجه شبیه درجهٔ بنزین است.درجهٔ فشار روغن ممکن است مغناطیسی یا گرمایی باشد.در درجهٔ روغن مغناطیسی،که در شکل 15 نشان داده شده است،واحد فرستندهٔ درون موتور دیافراگمی دارد که به یک کنتاکت لغزشی متصل است.فشار روغن موتور دیافراگم را به سوی بالا می راند.در نتیجه کنتاکت لغزشی در طول مقاومت حرکت می کند.افزایش فشار روغن سبب می شود که اتصال لغزشی مقاومت مدار را افزایش دهد.در نتیجه مقدار جریانی که از مدار می گذرد کاهش می یابد.بدین ترتیب پیچک سمت راست می تواند عقربه را به طرف راست بکشاند و افزایش فشار روغن را نشان دهد.

 

شکل 15 - مدار برقی درجهٔ فشار روغن مغناطیسی

 

3.درجهٔ روغن الکترونیکی: بسیاری از خودروها خوشهٔ ادوات الکترونیکی جلو داشبورد دارند در این سیستم شاخص فشار روغن،چراغ یا درجه ای الکترونیکی است.این درجه معمولاً نمایشگری به صورت نمودارمیله ای دارد که از تعدادی بند،شبیه دماسنج نشان داده شده تشکیل می شود.هرچه بندهای بیشتری نمایان شود فشار روغن بیشتر است.بالا یا پایین بودن فشار روغن سبب چشمک زدن نمودار میله ای می شود.

4.درجهٔ رقمی: بعضی از خودروهایی که خوشهٔ ادوات الکترونیکی جلو داشبورت دارند به درجهٔ فشار روغن رقمی مجهزند.عددی که این درجه نشان می دهد فشار روغن بر حسب پوند بر اینچ مربع یا کیلو پاسکال است.

 شاخصهای تراز روغن

 از شاخص تراز روغن که آن را گیج روغن یا میل روغن نما(شکل 2 )می نامند،برای نشان دادن تراز روغن در کارتر استفاده می شود.میل روغن نما کاملاً در روغن فرو می رود.برای اطلاع از تراز روغن باید میل را بیرون بکشید و ببینید که روغن تا کجای میل می رسد.نشانه های روی میل معمولاً «پر» یا «روغن بریز» را نشان می دهند.وقتی میل روغن نما را در محل خود قرار می دهیم،مجرا درزبندی می شود و از ورود روغن صاف نشده به کارتر و خروج گاز از کارتر جلوگیری می کند.

بعضی از خودروها چراغ کمبود روغن دارند.حسگر تراز روغن (شکلهای 1 و 16 )که در سینی کارتر قرار دارد به چراغ«تراز روغن را وارسی کن»متصل است.وقتی سوئیچ را باز می کنیم تا استارت بزنیم،حسگر تراز روغن در کارتر  را وارسی می کند.اگر سطح روغن خیلی پایین نباشد،وقتی موتور روشن می شود،چراغ روغن خاموش می شود.اگر موتور به یک لیتر یا بیشتر روغن نیاز داشته باشد،حسگر چراغ«تراز روغن را وارسی کن»را روشن می کند.در خودروهایی که خوشهٔ ادوات الکترونیکی جلو داشبورد دارند به جای روشن کردن چراغ روغن،عبارت«روغن را وارسی کن»نمایان می شود.

 

 

 شکل 16 - حسگر تراز روغن در سینی کارتل

 شاخص تعویض روغن

 روی داشبورد بعضی از خودروها پایشگر عمر روغن یا چراغ تعویض روغن وجود دارد.این چراغ راننده را از زمان تعویض روغن مطلع می کند.این چراغ را مدول کنترل بدنه یا مدول کنترل سیستم انتقال توان کنترل می کند.

این مدول مدت کارکرد موتور،دمای آب،دور موتور و سایر متغیرها را می پاید.در نتیجه مدول می تواند زمان تعویض روغن را بر اساس شرایط واقعی رانندگی خودرو محاسبه کند.سپس مدول چراغ«روغن را فوراً عوض کن» را روشن می کند.این چراغ،هر بار که موتور روشن می شود،ممکن است تا 60 ثانیه روشن بماند.خودروهایی که خوشهٔ ادوات الکترونیکی جلو داشبورد دارند می توانند پیام«روغن را عوض کن»را نمایش دهند.

 تهویه و آلودگی

 تهویهٔ کارتر

وقتی موتور روشن است هوا باید در کارتر جریان داشته باشد.بدین ترتیب،آب،بنزین و گازهایی که بر اثر کمپرس رد کردن وارد کارتر شده اند از کارتر بیرون می روند.تهویهٔ کارتر از تشکیل لجن هم جلوگیری می کند.در بیشتر موتورها تهویهٔ کارتر به وسیلهٔ سیستم تهویهٔ مثبت کارتر انجام می شوند.

 تشکیل لجن

 لجن ماده ای غلیظ ، کرم مانند و سیاه است که در موتور تشکیل می شود.این ماده با بستن منفذهای توری،مجراها و لوله های روغن از گردش روغن جلوگیری می کند.

1.طرز تشکیل لجن: آب به دو طریق در کارتر جمع می شود.اول اینکه آب به صورت یکی از محصولات جنبی احتراق تشکیل می شود و در نتیجهٔ کمپرس رد کردن به کارتر می رسد.دوم اینکه سیستم تهویهٔ کارتر هوا را از کارتر عبور می دهد.رطوبت هوا روی قطعات سرد موتور چگالش می یابد و به آب تبدیل می شود.میل لنگ مانند همزنی بزرگ عمل می کند و آب و روغن را هم می زند و لجن تولید می کند.این لجن از ذرات گرد وغباروکربن تشکیل می شود.

2.چرا لجن تشکیل می شود: هر بار که موتور روشن می شود،اگر خودرو مسافتی طولانی را بپیماید آب موجود در کارتر تبخیر می شود.سیستم تهویهٔ کارتر بخار آب را خارج می کند و لجن تشکیل نمی شود.اما وقتی موتور اغلب اوقات سرد کار کند لجن تشکیل می شود.مثلاً اگر هر بار که موتور را روشن می کنیم مسافتی کمتر از 3 کیلومتر را بپیماییم،لجن آب تشکیل می شود.در این سفرهای کوتاه موتور فرصت گرم شدن  و رسیدن به دمای کاری عادی را پیدا نمی کند.در نتیجه آب در روغن باقی می ماند و لجن تشکیل می شود.وقتی موتور بدون ترموستات کار کند،یا ترموستات آن در دمای پایین باز شود،باز هم لجن تشکیل می شود.

3.جلوگیری از تشکیل لجن: برای جلوگیری از تشکیل لجن خودرو را باید به طور مرتب،به مدت طولانی راند تا موتور به دمای عادی کاری برسد.در این صورت آب درون کارتر تبخیر می شود.مسافت لازم برای رسیدن موتور به دمای عادی کاری در زمستان 16 کیلومتر و در تابستان 6 کیلومتر است.در غیر این صورت بهتر است روغن را زودتر عوض کنید.

 عیب یابی سیستم روغن کاری

 مشکلات سیستم روغن کاری

دوتا از متداولترین شکایتهایی که به سیستم روغنکاری مربوط می شوند عبارت اند از:

1.موتور زیاد روغن مصرف می کند

2.چراغ یا درجهٔ فشار روغن کمبود روغن را نشان می دهد

 مصرف روغن

 موتور از طریق سوزاندن ونشت،روغن کم می کند(شکل 17 محلهای احتمالی نشت روغن از موتور)سه عامل بر مصرف روغن مؤثرند.این عاملها عبارت اند از دور موتور،ساییدگی موتور و درزبندی موتور.

1.دور موتور: دور بالا سبب افزایش دما و کاهش ویسکوزیتهٔ روغن می شود.در این حالت روغن آسانتر از رینگهای پیستون می گذرد و به محفظهٔ احتراق می رسد تا بسوزد.دور بالا نیروی گریز از مرکزی را که میل لنگ بر روغن وارد می کند و آن را به طرف یاتاقانهای متحرک می راند نیز افزایش می دهد. در نتیجه روغن بیشتری به جدارهٔ سیلندرها پاشیده می شود.دور بالا سبب می شود که رینگهای روغن بلرزد یا شناور شود.در نتیجه روغن بیشتری  از رینگها عبور می کند و به محفظهٔ احتراق می رسد.هوای تهویهٔ کارتر با چنان سرعتی از کارترعبور می کند که مقداری از روغن را به صورت مه با خود می برد.این مه روغن به محفظه های احتراق می رسد و در آنجا می سوزد.

2.سایش موتور: وقتی قطعات موتور ساییده می شوند،مصرف روغن افزایش می یابد.یاتاقانها،در نتیجهٔ ساییدگی،روغن بیشتری به جدارهٔ سیلندرها می پاشند.سیلندرهای ساییده و مخروطی شده مانع عمل صحیح رینگهای روغن می شوند.شکل واندازهٔ آنها طوری تغییر نمی کند که بتوانند روغن اضافی را از جدارهٔ سیلندر پاک کنند.در نتیجه مقدار بیشتری روغن وارد محفظه های احتراق می شود. روغن می سوزد و رسوب کربنی به جا می گذارد که در محفظه های احتراق و روی سوپاپها وسر پیستونها می نشیند و بیشتر باعث انفجار سوخت می شود این رسوب شمعها را نیز کثیف می کند و سبب می شود رینگها به شیارهای خود بچسبند.وقتی رینگها ساییده می شوند و اندکی کوچکتر می شوند،در عین حال سیلندرها هم گشادتر می شوند،وضعیت بدتر می شود.در نتیجه نیروی درزبندی که رینگها بر جدارهٔ سیلندر وارد می کنند کاهش می یابد. سایش راهنمای(گیت) سوپاپهای بنزین نیز مصرف روغن را افزایش می دهد.روغن نشت می کند و از ساق سوپاپ می گذرد.مکش سبب می شود که هر بار که سوپاپهای بنزین باز می شوند،روغن همراه با مخلوط هوا-سوخت وارد محفظه های احتراق شود.سایش راهنمای(گیت) سوپاپهای دود نیز سبب روغن سوزی می شود.روغن از این طریق وارد منیفولد دود می شود و بر اثر تماس با گازهای داغ حاصل از احتراق می سوزد.نصب راهنماهای جدید،برقو زدن آنها و استفاده از سوپاپهایی با ساقهای قطورتر،و به کارگیری کاسه نمد ساق سوپاپ به کاهش مصرف روغن کمک می کند.به علاوه می توان  راهنماهای سوپاپ به کاهش مصرف راهنماهای سوپاپ را آج زد وبرقو زد تا خلاصی مناسب ایجاد شود.

3.درزبندی موتور: در شکل 17 محلهای احتمالی نشت روغن از موتور نشان داده شده است.یکی از دلایل اتلاف روغن خرابی کاسه نمدهای موتور است.در نتیجهٔ خرابی کاسه نمدها روغن به بیرون از موتور نشت می کند و روی زمین لکه هایی به جا می گذارد.روغن ممکن است در نتیجهٔ شل بودن اتصال یا فیلتر،یا از کاسه نمد یا واشر خراب نشت کند.گاهی با افزودن رنگ به روغن و سپس روشن کردن ناحیه ای که روغن از آن نشت می کند با استفاده از نور فرابنفش می توان منبع نشت روغن را مشخص کرد.

شکل 17 - محلهای احتمالی نشت روغن از موتور

 شاخص فشار روغن،فشار را کم نشان می دهد

 گاهی چراغ روغن چشمک می زند یا روشن می شود،یا درجهٔ روغن فشار روغن را کم نشان می دهد.احتمالاً تراز روغن در کارتر پایین است.پمپ همیشه نمی تواند از کارتر روغن بگیرد.ممکن است روغن گیر (شکلهای 1 سیستم روغنکاری یک موتور شمع دار چهارسیلندر میل سوپاپ رو که توربوشارژ کن و روغن سرد کن دارد و شکل 2 سیستم روغنکاری موتور راست سوپاپ رو.پیکانها مسیر روغن را تا قطعات متحرک موتور نشان می دهند.).افتاده باشد یا بر اثر کج و معوج شدن سینی کارتر،به طرف بالا رانده شده باشد.برخورد با جدول یا برآمدگی دیگری در سطح جاده یا خیابان می تواند سبب  قُر شدن کارتر شود.علت دیگر ممکن است گرفتگی لولهٔ روغن،بر اثر مصرف اضافی مادهٔ درزگیر یا تولید لجن باشد. 

تراز روغن در سینی کارتر را وارسی کنید.اگر روغن کافی در کارتر هست،ممکن است کلید فشار روغن خراب باشد.کلید سالم به جای آن نصب کنید یا فشار سنج ببندید(شکل 18 )سپس موتور را روشن کنید و ببینید که آیا چراغ یا فشار سنج وضعیت صحیح را نشان می دهند یا نه.سروصدای تایپیتها و یاتاقانها هم ممکن است از کم بودن فشار روغن ناشی شود.

 

شکل 18 - فشار سنجی که برای اندازه گیری فشار روغن در حین کار موتور به آن بسته اند.

 اگر فشار روغن واقعاً کم باشد،احتمالاً مشکلی برای موتور ایجاد شده است.موتوری که با فشار روغن کم کار کند به سرعت آسیب می بیند.

علل کم بودن فشار روغن عبارت اند از:

1.شکستن یا ضعیف بودن فنر شیر فشار شکن(شکل 10 شکل اجزای پمپ روغن دوار)

2.فرسودگی پمپ روغن.

3.شکستگی یا ترک خوردگی لولهٔ روغن.

4.وجود مانع در لولهٔ روغن.

5.کافی نبودن یا رقیق بودن روغن.

6.ساییدگی یاتاقانهای موتور.

7.نشت روغن از فیلتر،واشر فیلتر یا کلید فشار روغن(شکل 17 محلهای احتمالی نشت روغن از موتور)

علل زیاد بودن فشار روغن عبارت اند از:

1.چسبیدن شیر فشار شکن(شکل  10 شکل اجزای پمپ روغن دوار)

2.استفاده از فنر نامناسب در شیر فشارشکن.

3.گرفتگی لولهٔ روغن.

4.غلیظ بودن روغن.