آشنایی با قطعات موتورهای احتراق داخلی

 میل بادامک

 محور دواری است که در چرخه کارکرد موتور برای فشار آوردن و باز کردن سوپاپها، بطور مستتقیم یا از طریق اتصالات مکانیکی و هیدرولیکی ، اسب ها را در زمان مناسب تحت فشار قرار می دهد.

اغلب خودرو های سواری مدرن دارای یک یا دو میل اسبک هستند که در سرسیلندر موتور  قرار میگیرند. میل بادامک ها عموما از چدن ساخته میشوند و حرکت خود را به وسیله یک تسمه یا زنجیر(تسمه تایمینگ) از میل لنگ میگیرند.

برای کاهش وزن آنها میل بدامک ها را عموما توخالی ی سازند و برجستگی های بادامکی شکل بر ر.وی میل بادامک پرس شده و جای میگیرند.در  موتور با چرخه 4 زمانه میل بادامک با سرعت معادل نصف سرعت موتور دوران میکند.

 سیلندرها

 استوانه هائی با مقطع دایره ای در بلوک سیلندر قرار دارند که پیستون ها با حرکت رفت و برگشتی در داخل آنها به عقب و جلو حرکت میکنند. دیواره ای سیلندر دارای سطوح سخت با پرداخت دقیق می باشند. سیلندر ها می توانند مستقیما در داخل بلوک ماشینکاری شوند یا اینکه یک غلاف فلزی سخت (فولاد کششی) می تواند در داخل بلوک فلزی نرمتر پرس شود.

سیلندرها

 چرخ طیار یا فلایویل جرمدواری با ممان اینریب بالاست که به میل لنگ موتور متصل میشود. هدف از بکارگیری این چرخ، ذخیره انرژی و دادن ممنتوم زاویه ای بزرگی است که موتور را در بین مراحل مختلف قدرت در حال دوران نگه می دارد و کارکرد موتور را نرم تر و یکنواخت تر می کند.

 واشر سر سیلندر

 واشری است که برای آب بندی بین بدنه موتور و سزسیلندر در محلی که آندو به هم پیچ می شوند قرار میگیرد. این واشرها معمولا دارای ساختمان لایه ای شامل مواد فلزی و مواد مرکب می باشند.

 سینی روغن (کارتل)

 مخزن روغنی است که که معمولا به پایین بدنه موتور پیچ می شود وبخشی از محفظه لنگ را تشکیل میدهد.در اکثر موتور ها نقش مخزن روغن را بازی می کند.

 سوپاپ ها

 در چرخه کاری یک موتور برای ورود جریان به سیلندر و خروج آن در زمان مناسب از سوپاپ ها استفاده می شود. اکثر موتور ها از سوپاپ های فنر دار استفاده می کنند که در حالت عادی توسط فنر بسته نگه داشته میشوند و با عمل میل بادامک فشار بر انتهای آنها وارد شده و باز میشوند.سوپاپ ها اکثرا از فولاد ساخته می شوند. سطوحی که سوپاپ ها بر روی آنها قرار گرفته و بسته می شوند را نشیمنگاه سوپاپ می نامند و آنرا از فولاد سخت کاری شده یا سرامیک میسازند.

 انژکتور

 یک افزاینده سرعت جریان تحت فشار است که در موتور های SI سوخت را به داخل هوای ورودی و در موتور های CI  سوخت را به داخل محفظه احتراق می افشاند.در موتور های SI سوخت پاشها برای سیستم های پاشش دریچه ای چند نقطه ای (بطور مجزا برای هر سیلندر ) در مجرای سوپاپ ورودی و برای سیستم های پاشش در بدنه محل ذریچه گاز (برای همه سیلندر ها) در بالادست چند راهه ورودی قرار داده میشوند.در تعداد کمی از موتور های SI  (موتورهای GDI  ) انژکتور مستقیما سوخت را به داخل محفظه احتراق می افشاند.

  پمپ سوخت

 پمپی با محرک الکتریکی ی مکانیکی برای تغذیه سوخت از مخزن سوخت به موتور می باشد.بسیاری از خودرو های سواری جدید دارای پمپ سوخت الکتریکی جدید هستند که در مخزن سوخت غوطه ور می باشند.

سیستم سوخت رسانی در یک نگاه:

 ریل سوخت

 وظیفه این بخش کنترل فشار سوخت خروجی از پمپ و ورودی به انژکتورها میباشد.

 کنیستر

 وظیفه این قطعه جمع آوری بخارات بنزینی است که پس از خاموشی موتور در قسمت های مختلف سیستم سوخت رسانی باقی مانده است. این بخش نقش مهمی در کاهش آلایندگی های هیدروکربنی دارد.

 رادیاتور

 رادیاتور در حقیقت یک مبدل حرارتی است که آب گرم خروجی از اطراف موتور را خنک می کند. آب گرم خروجی از اطراف موتور در لوله های باریک رادیاتور که با پره های بسیار زیاد با هوای دمیده شده توسط فن در ارتباط هستند عبور کرده و خنک میشود.

 پروانه (فن):

 اکثر موتور ها، دارای پروانه برای افزایش جریان هوا از میان رادیاتور و موتور می باشند که توسط موتور به حرکت در می آید و حرارت تلف شده از موتور را دفع می کند. پروانه ها می توانند به صورت مکانیکی یا الکتریکی به حرکت در آیند. بصورت پیوسته کار کنند یا فقط در زمانی که نیاز باشد استفاده شوند.

 پمپ آب

 پمپی است که مایع خنک کننده موتور را در داخل مسیر های خنک کاری موتور و رادیاتور به جریان می اندازد. این پمپ معمولا به صورت مکانیکی توسط موتور به حرکت در می آید.

 مسیر های خنک کاری(ژاکت آب):

 سیستم مسیر های جریان مایع است که سیلندر ها را احاطه کرده ومعمولا بصورت بخشی از سرسیلندر و بدنه موتور ساخته می شود. مایع خنک کننده موتور از طریق این مسیر ها جریان می یابد و یواره های سیلندر را از گرمایش بیش از حد محفظت میکند. مایع خنک کننده معمولا مخلوط آب و اتیلن گلیکول است.

 ترموستات

 ترموستات در حقیق یک شیر حرارتی یک طرفه است که با توجه به طراح یآن در دمای خاصی باز شده و اجازه خروج مایع خنک کننده را از اطراف موتور می دهد. این قطعه نقش تعیین کننده ای در افزایش راندمان حرارتی موتور دارد. زیرا اگر مایع خنک کننده در هر دمائی از ژاکت آبی اطراف موتور خارج شود دمای بلوک که باید همواره بین 450 تا 500 درجه ثابت بماند پائئی آمده و راندمان حرارتی موتور کاهش می یابد.

 گژن پین

 گژن پین رابط پیستون و شاتون می باشد و این دو بخش را به هم متصل می کند.گژن پین به شکل استوانه بوده و معمولا دو عدد پین یا کلیپ در ابتدا و انتهای ان وجود دارد. گژن پین با پرس در سوراخ پیستون و شاتون قرار گرفته و به وسیله دو عدد کلیپ یا پین در جای خود قفل میشود. قرار گرفن گژن پین در بین پیستون و شاتون باید به گونه ای باشد که اگر مجموعه را از سمت پیستون بگیریم شاتون براحتی حول محور گژن پین بچرخد. قطعه شماره6 گژن پین است.

 رینگ روغن پیستون:

 وظیفه این قطعه جلوگیری کردن از ورود روغن موتور به داخل محفظه احتراق میباشد. اگراین بخش کار خود را به درستی انجام ندهد و روغن به داخل محفظه احتراق راه پیدا کند اصطلاحا گفته میشود موتور روغن سوزی دارد. قطعه شماره 10 رینگ روغن میباشد.

 رینگ کمپرس بالا و پائین

 وظیفه این دو قطعه نیز جلوگیری کردن از خروج گازهای محفظه احتراق و نشت آن به خارج میباشد. این وظیفه بسیار حساس است زیرا اگر این دو رینگ کار خود را به درستیانجام ندهند و گازها به خارج از محفظه احتراق نشت کند باعث 1- افت توان موتور 2- افزایش آلایندگی های هیدروکربنی  میشود. قطعات 8 و9 رینگهای کمپرس می باشند.

 فیلتر هوا

 وظیفه این قسمت تصفیه هوای ورودی به موتور میباشد. این فیلتر معمولا از جنس کاغذ بوده و بسته به نوع استفاده باید هر چند وقت یک بار با هوای فشرده پاک شده و یا تعوی گردد.

 تسمه تایمینگ

 این قطعه نقش بسیار مهمی را در موتور بر عهده دارد. در حقیقت زمان بندی سوپاپ ها در زمان کارکرد موتور بر عهده این بخش است. تسمه تایمینگ پولی میل لنگ و میل بادامک را به هم متصلمی کند.

 اسبک و میل اسبک

 اسبک ها در حقیقت منتقل کنده نیرو به سوپاپ ها در زمان مناسب هستند. اسبک ها دارای انواع متفاوتی هستند مانند اسبک های ساده و اسبک های هیدرولیکی و ...

میل اسبک هم میله توخالی میباشد که روی حامل اسبک ها CAM CARRIER  قرار گرفته و اسبک ها روی آن سوار می شوند.

واحد كنترل الكترونيك، سنسورها و عملگرها

ECU, Sensors and Actuators))

 واحد كنترل الكترونيك    (Electronic Control Unit)

 عملكرد سيستم مديريت موتور در سيستم انژكتوري زيمنس توسط واحد كنترل الكترونيك (ECM) كنترل مي‌گردد. واحد كنترل الكترونيك با استفاده از اطلاعات دريافت شده از سنسورهاي مختلف سيستم که در ذيل به آن اشاره می شود، زمان و طول مدت پاشش سوخت توسط انژكتورها، زمان و طول مدت زمان جرقه‌زني، وضعيت دور آرام موتور, ميزان کوبش موجود در موتور و نيز عملكرد تجهيزات مربوط به آلودگي ناشي از بخارات بنزين را كنترل مي‌نمايد. علاوه بر اين عملكرد پمپ بنزين برقي و سيستم عيب‌يابي (Diagnostic System) نيز توسط واحد كنترل الكترونيك كنترل مي‌گردد. واحد كنترل الكترونيك براساس يك برنامه مشخص كه توسط كارخانه سازنده براساس مشخصات موتور و خودرو طراحي شده و اصطلاحاً برنامه كاليبراسيون نام دارد، عمل مي‌نمايد. پارامترهای به کار گرفته شده توسط واحد کنترل الکترونيک عبارتند از:

دور موتور

فشار منيفولد و دمای هوای ورودی

            وضعيت دريچه گاز

            دمای مايع خنک کننده موتور

            سرعت خودرو

            موقعيت ميل سوپاپ

            ميزان نسبت هوا به سوخت

            ميزان کوبش موجود در موتور

            عملکرد سيستم تهويه

            ولتاژ باطری

ECU از اطلاعات فوق الذکر برای کنترل مقادير زير استفاده می کند:

            ميزان و زمان پاشش سوخت بنزین

            ميزان و زمان پاشش سوخت گاز

            زمان جرقه زنی و طول مدت زمان داول

            دور آرام موتور

            عملکرد پمپ بنزين

            عملکرد شير برقی کنيستر

            قطع تزريق سوخت برای جلوگيری از افزايش دور موتور (Cut-off)

            عملکرد فنی کندانسور

            سيستم عيب يابی (MIL Lamp)

علاوه بر اين از اطلاعات ارسال شده به ECU برای نمايش اطلاعات زير استفاده می شود:

            دور موتور

            دمای مايع سيستم خنک کننده

            سرعت خودرو

مشخصات کلی واحد كنترل الكترونيك ECU

            سيستم سوخت رساني در حالت CNG: با استفاده از Modular injector

            سيستم پاشش سوخت بنزيني: MPFI (Full Sequential)

            نوع ECU: SIM2K-48

            ‌سيستم جرقه زني:   400V clamped logic driven 14A IGBT

            سيستم عيب يابي قابل نصب: K-line و OBD-II   

            سيستم پردازش:  Bits16 

            سيستم ارتباطي با ساير واحدهاي كنترل الكترونيك: Can, LEV و CCP interface

            ساعت (Clock): MHz 16 

            حافظه: Flash Memory = 4 Mbit جهت برنامه و داده های کاليبراسيون و                 SRAM = 64 Kbit

  نحوه عملکرد ECU در شرايط مختلف

  در زمان استارت موتور

 در زمان استارت زدن, ECU فرمان فعال شدن انژکتورها را بصورت پالس (موج های پله ای) با عرض ثابت صادر می کند, بدين معنی که انژکتورها بصورت متناوب شروع به پاشش يکنواخت سوخت          می نمايند.

مقدار سوخت تزريق شده با توجه به دور موتور, دمای مايع سيستم خنک کننده و همچنين دما و فشار هوای ورودی تنظيم می شود, در عين حال مقدار هوای اضافی, توسط موتور پله ای دور آرام و با توجه به پارامترهای عملکردی موتور تعيين می گردد. پس از استارت زدن و روشن شدن موتور, دور آرام با توجه به دمای مايع خنک کننده موتور تعيين می گردد.

 عملکرد در دورهای مختلف

 در زمان تغييرات لحظه ای موتور (شتاب گيری و کاهش سرعت), مدت زمان تزريق سوخت توسط انژکتورها بر اساس تغيير در مقادير پارامترهای زير تعيين می شود:

            دور موتور (بوسيله سنسور دور موتور)

            وضعيت دريچه گاز (بوسيله سنسور موقعيت زاويه ای دريچه گاز)

            فشار هوای ورودی (بوسيله سنسور فشار هوای مانيفولد ورودی)

            دمای مايع خنک کننده (بوسيله سنسور دمای مايع خنک کننده موتور)

           قطع پاشش سوخت انژکتورها

 الف) در زمان کاهش سرعت خودرو, زمانيکه بطور ناگهانی راننده پای خود را از روی پدال گازبر می دارد, ECU پاشش سوخت انژکتورها را بدلايل زير قطع می کند:

            کاهش مصرف سوخت

            کاهش گازهای آلاينده خروجی اگزوز 

ب) برای جلوگيری از افزايش بيش از حد دور موتور تقريباً در دور موتور rpm 5500, پاشش سوخت توسط انژکتورها قطع می شود.

      شروع مجدد پاشش انژکتورها
 بعد از قطع پاشش سوخت, هنگامی که دور موتور به مقدار مشخصی می رسد عمل پاشش سوخت مجدداً آغاز شده تا از خاموش شدن موتور جلوگيری شود.

      حافظه ECU

در داخل ECU دو نوع حافظه قرار دارد:

الف) حافظه دائم                ب) حافظه موقت

الف) حافظه دائم ECU با قطع باطری از بين نمی رود و در واقع محل قرار گيری جداول عملکردی بهينه موتور است که توسط آنها ECU اطلاعات دريافتی از سنسورهای مختلف سيستم را پردازش      می نمايد.

ب) حافظه موقت ECU که با برداشتن کابل باطری پس از مدت زمان معينی از بين می رود.
             سنسورها  (Sensors)
در سيستم جديد انژکتوری پرايد به جهت اندازه گيری پارامترهای عملکردی موتور و خودرو سنسورهای زير به کار گرفته شده اند:

            سنسور دور موتور و موقعيت ميل لنگ    (Engine Speed Sensor)

اين سنسور در خودرو پرايد انژکتوری بر روی پوسته کلاچ نصب شده و اطلاعات مربوط به ميزان دور موتور و موقعيت TDC (نقطه مرگ بالای سيلندر يک و چهار) را اندازه گيری و به واحد کنترل الکترونيک  ارسال می نمايد.  نحوه عملکرد اين سنسور بدين صورت است که فلايويل دندانه دار متصل به ميل لنگ, از مقابل سنسور  مغناطيسی عبور می کند و  با  عبور اين  دندانه ها  از  مقابل  سنسور, ميدان  مغناطيسی  آن تغيير کرده و ولتاژهای متناسبی را ايجاد می کند. اطلاعات اين سنسور  توسط ECU برای محاسبه پارامترهای گوناگونی نظير پاشش سوخت, زمان جرقه زنی و ... مورد استفاده قرار می گيرد

             سنسور موقعيت ميل سوپاپ   (Camshaft Sensor)

وظيفه اين سنسور تعيين موقعيت TDC و يا نقطه مرگ بالای سيلندر يک و تفکيک آن از موقعيت  اندازه گيری شده توسط سنسور دور موتور است.

            سنسور فشار منيفولد و دمای هوای ورودی

(Manifold Pressure and Intake Air Temperature Sensor)

اين سنسور در بالای مخزن آرامش منيفولد هوای ورودی نصب شده و اطلاعات مربوط به دمای هوای ورودی و فشار هوای داخل منيفولد را بطور پيوسته اندازه گيری و به واحد کنترل الکترونيک ارسال می نمايد. ولتاژ تغذيه اين سنسور 5 ولتی بوده و توسط ECU تامين می شود.

ولتاژ بازگشتی از سنسور متناسب با فشار اندازه گيری شده توسط پيزوالکتريک موجود در اين سنسور (مقاومت متغير با فشار) تغيير می کند. ECU از اين اطلاعات برای محاسبه موارد زير استفاده می کند:

            اندازه گيری جرم هوای ورودی به موتور

            تغيير نسبت سوخت به هوا متناسب با بار وارده به موتور و فشار هوای محيط

            آوانس جرقه

مقاومت بکار رفته در سنسور دمای هوا از نوع NTC (مقاومت آن با افزايش دما کاهش می يابد) و محدوده کارکرد آن بين c400- تا c1500 می باشد. ECU برای محاسبه جرم هوای ورودی به موتور از اطلاعات اين سنسور استفاده می کند.

         سنسور دمای مايع خنک کننده (Water Temperature Sensor)

اين سنسور دمای مايع سيستم خنک کاری را اندازه گيری و به واحد کنترل الکترونيک ارسال می نمايد. اين سنسور از نوع مقاومت NTC  بوده و دارای کانکتور دو پايه است.

            سنسور سرعت خودرو (Vehicle Speed Sensor)

اين سنسور بر روی دنده کيلومتر شمار گيربکس پرايد نصب شده و يک سيگنال با فرکانسی متناسب با سرعت شفت خروجی گيربکس توليد می نمايد و در نتيجه سرعت حرکت خودرو اندازه گيری می شود.

             سنسور اکسيژن (Oxygen Sensor)

 سنسور اکسيژن بر روی منيفولد اگزوز در مسير گازهای خروجی اگزوز بين موتور و مبدل کاتاليست نصب می گردد. اين سنسور اطلاعات مربوط به ميزان غنی و يا رقيق بودن مخلوط سوخت و هوای ورودی به موتور را اندازه گيری نموده و به صورت پيوسته به واحد کنترل الکترونيک ارسال می نمايد. ECU از اطلاعات دريافتی از سنسور اکسيژن برای موارد زير استفاده می نمايد:

            محاسبه نسبت مخلوط سوخت و هوا

            تنظيم نسبت مخلوط سوخت و هوا جهت عملکرد بهينه موتور

توابع مربوط به مقادير بهينه نسبت مخلوط سوخت و هوا جهت کارکرد مناسب مبدل کاتاليست به طور دائمی در ECU ذخيره شده است. ECU با استفاده از اطلاعات مربوط به غنی بودن يا رقيق بودن مخلوط سوخت و هوا که به شکل ولتاژی بين صفر تا يک ولت از سنسور اکسيژن دريافت می کند و با استفاده از توابع موجود در حافظه ECU نسبت به تنظيم مقادير سوخت و هوای ورودی به موتور جهت عملکرد بهينه مبدل کاتاليست اقدام می نمايد.

مخلوط رقيق: ولتاژ ارسالی از سنسور اکسيژن =  V1/0

مخلوط غنی: ولتاژ ارسالی از سنسور اکسيژن =  V1/0

             سنسور ناك (كوبش) (Knock Sensor)

اطلاعات مربوط به ميزان ناك در داخل موتور توسط سنسور ناک (کوبش) اندازه‌گيري و به واحد كنترل الكترونيك انتقال می يابد. ناك پديده‌اي ارتعاشي است كه در اثر احتراق زود هنگام مخلوط سوخت و هوا در داخل سيلندر موتور ايجاد مي‌گردد. در صورت ايجاد اين پديده در داخل سيلندر موتور واحد كنترل الكترونيك با استفاده از اطلاعات دريافتي از سنسور ناك، ميزان آوانس موتور را كاهش داده و همزمان با آن نسبت سوخت به هوا را افزايش مي‌دهد.

 عملگرها (Actuators)

در سيستم جديد انژکتوری پرايد عملگرهای بکار رفته به جهت کنترل شرايط عملکردی موتور عبارتند از:       رله دوبل (Double Relay)

اين رله وظيفه تغذيه جريان الكتريكي به سيستم انژكتوري را  در شرايط مختلف كاركرد موتور همانند وضعيت سوئيچ باز، سوئيچ بسته و زمان روشن بودن موتور بر عهده دارد.

رله دوبل توسط يک کانکتور 15 راهه به دسته سيم اصلی متصل شده است و دارای سه مرحله عملکرد می باشد:

الف) سوييچ بسته: در حالت سوئيچ بسته يک ولتاژ 12 ولت از پايه 10 رله دوبل برای نگهداری اطلاعات موجود در حافظه ECU به واحد کنترل الکترونيک ارسال می شود.

ب) سوئيچ باز: در حالت سوئيچ باز ECU به مدت 2 تا 3 ثانيه برای اجزای زير ولتاژ 12 ولت را ارسال می کند:

ECU

پمپ بنزين

انژکتورها

کويل دوبل

شير برقي كنيستر

مقاومت گرمکن سنسور اکسيژن

ج) موتور روشن: در اين حالت بطور دائم برای اجزا سيستم ولتاژ ارسال می شود.

 شيربرقی كنيستر (Canister Purge Valve)

با استفاده از شير برقي كنيستر كه بوسيله واحد كنترل الكترونيك، كنترل مي‌شود امكان بازيافت بخارات بنزين جذب شده از باك در داخل كنيستر، فراهم مي‌گردد. بدين‌ترتيب در زمان باز شدن اين شير بخارات بنزين موجود دركنيستر از طريق مسير هواي ورودي به موتور, وارد موتور شده و در داخل سيلندر مصرف مي‌شوند.

 لامپ عيب يابی سيستم (MIL)

اين لامپ که در داخل اتاق و روی داشبورد نصب گرديده است، هنگام بروز اشکال در سيستم انژکتوری توسط واحد کنترل الکترونيک روشن شده و توسط آن راننده متوجه وجود عيب در سيستم انژکتوری خودرو می شود.