وقتی از نوع موتور خودرو صحبت می کنیم، شاید متوجه نباشیم که این کلمه نسبتا آشنا و بسیار ساده می تواند دنیایی عجیب و بسیار پیچیده از نظر مهندسی و تاریخی را با خود به همراه داشته باشد. موتور خودرو از نظر طراحی مهندسی و فنی و البته نوع کاربرد، طیف گسترده ای از سیستم های احتراق، تنوع در نوع سوخت مصرفی، ساختار هندسی و نوع کاربری را در بر می گیرد که تعداد و تنوع آنها در عمل به آن ها می رسد. تا آنجا که می تو،د تصور کنید.
تعداد و تنوع حیرت انگیز موتورهای خودرو ما را بر آن داشت تا انواع موتورهای مورد استفاده در صنعت خودرو در جهان را دسته بندی و به اختصار معرفی کنیم.
انواع موتور خودرو
باید در نظر داشته باشید که موتورهای مورد استفاده در انواع خودروها بر اساس نوع سوخت رس،، طراحی فنی یا سیکل ترمودینامیکی مورد استفاده به دسته های مختلفی ت،یم می شوند. اما برای درک ساده تر، در این مقاله فقط به طبقه بندی کلی موتورها بر اساس ،اصر فنی اولیه می پردازیم.
بنابراین به طور کلی موتور یک خودرو را به سه گروه موتور احتراق داخلی (ICE)، برقی (EV) و هیب، (Hybrid) طبقه بندی می کنیم و بر اساس همین طبقه بندی ساده، زیر مجموعه هایی را برای هر یک از این موتورها معرفی می کنیم.
موتور احتراق داخلی (ICE)
موتور احتراق داخلی و انواع آن همانطور که از نام آنها مشخص است بر اساس احتراق مخلوط سوخت و هوا در یک محفظه کاملا بسته (محفظه احتراق) است و به همین دلیل به موتورهای احتراق داخلی این گروه از خودروها معروف هستند ممکن است بسته به نوع طراحی و کاربرد از چرخه احتراق کارنو، اتکینسون یا اتو استفاده کند، اما این تمایز در ظاهر و عملکرد نهایی موتور خودرو برای راننده و سرنشینان به وضوح دیده نمی شود.
در نتیجه می توان این دسته از موتورها را بر اساس نوع سوخت رس،، آرایش هندسی و سیستم خنک کننده ت،یم بندی کرد.
نوع تامین سوخت
موتورهای احتراق داخلی برای کار بر روی انواع مختلفی از سوخت های فسیلی و طبیعی ساخته می شوند. سوخت های رایج عبارتند از بنزین، گازوئیل، گاز طبیعی فشرده، سوخت زیستی و هیدروژن.
بنزین، گازوئیل و گاز طبیعی فشرده سه مشتق مستقیم نفت خام هستند که از چاه های نفت است،اج و برای استفاده در میادین انحصاری پالایش می شوند.
سوخت زیستی یا سوخت طبیعی برای موتورهای احتراق داخلی پیستونی یا توربوشارژ (موتورهای جت) طراحی شده است که منحصراً برای کار با سوخت‌های روغن طبیعی و خالص (روغن‌های طبیعی مانند روغن ذرت، روغن سرخ ،ی و غیره) طراحی شده‌اند.
هیدروژن یک ،صر گاز طبیعی است که در طبیعت یافت می شود و برای به دست آوردن آن در مقادیر زیاد و خلوص به انرژی زیادی نیاز دارد. بنابراین است،اج آن فقط در نیروگاه های بزرگ صورت می گیرد و فراگیر نیست.
متداول ترین خانواده موتورهای احتراق داخلی بنزینی و دیزلی (دیزل) هستند که در صنعت خودروهای تجاری و سواری کاربرد فراو، دارند. تفاوت اصلی این دو سوخت این است که در گازوئیل زنجیره های کربنی بیشتری نسبت به بنزین وجود دارد. به عبارت دیگر، گازوئیل کندتر از بنزین می سوزد، اما مدت زمان بیشتری می سوزد. در نتیجه موتورهای دیزلی دارای گشتاور بسیار بالاتر اما قدرت نسبتاً کمتری هستند. به همین دلیل، بنزین با احتراق آنی و توانایی تولید قدرت بیشتر (و گشتاور کمتر)، بیشتر در خودروهای سواری که وزن کمتری دارند و به شتاب و سرعت بالاتری نیاز دارند، استفاده می شود.
سیستم خنک کننده
به طور کلی دو نمونه رایج از سیستم خنک کننده برای موتورهای احتراق داخلی در نظر گرفته می شود. خنک کننده هوا یا خنک کننده آب.
همانطور که از نام آن پیداست، موتورهای هوا خنک با جریان هوای طبیعی یا مصنوعی (با کمک فن مک،کی یا الکتریکی) خنک می شوند تا از گرم شدن بیش از حد قطعات داخلی جلوگیری شود. این نوع موتور خودرو در صنعت خودروسازی رها شده است زیرا امروزه نقش من،ی در خنک سازی موتورهای بسیار داغ ندارد و تنها در صنعت موتورسیکلت استفاده می شود.
مدل خنک‌کننده با آب که رایج‌ترین نوع سیستم خنک‌کننده در ا،ر موتورهای تولیدی جهان است، با کمک گردش مایع خنک‌کننده (نام اصلی مایع خنک‌کننده) توسط یک پمپ آب در بلوک موتور و سیلندر خنک می‌شود و اگرچه بسیار زیاد است. در مقایسه با مدل هوا خنک پیچیده تر است و به دلیل بازدهی بسیار بالا، در صنعت خودروسازی بسیار محبوب است.
آرایش هندسی
هندسه موتورهای احتراق داخلی کاملاً به نوع کاربرد و سوخت مصرفی بستگی دارد. رایج ترین موتورهای احتراق داخلی امروزه موتورهای پیستونی رفت و برگشتی هستند که در خودروهای بنزینی و دیزلی استفاده می شوند. این نوع موتور خودرو می تواند دارای پیکربندی های مختلف درون خطی، V شکل، W شکل یا تخت (با،ر) باشد.
در عین حال، نمونه‌های نادری از موتورهای دوار (دوار یا وانکل) و جت (توربین) وجود دارد که ساختار طراحی آنها مبتنی بر رفت و برگشت نیست، بلکه بر اساس چرخش با سرعت بالاتر در اطراف محور مرکزی است. این گروه از موتورها از سال 2010 به دلیل هزینه های بالای تولید و نگهداری و همچنین برخی مشکلات غیرقابل حل مک،کی و فنی، با صنعت خودروسازی جهان به تولید انبوه خداحافظی ،د.
موتور الکتریکی (EV)
خودروهایی که از موتور استفاده می کنند یا بهتر است از موتور الکتریکی استفاده کنند، اصلا جدید نیستند. موتورهای الکتریکی در طراحی و تولید بسیار ساده‌تر و از نظر عملکرد بسیار کارآمد هستند و ساخت آنها در واقع به ابتدای قرن بیستم (اوایل قرن بیستم) برمی‌گردد. عدم دسترسی به فناوری و مواد مورد نیاز برای ساخت باتری های بسیار کارآمد منجر به ت،یر مداوم خودروهای الکتریکی در بازار جه، در قرن بیست و یکم (2000 به بعد) شده است.
با پیشرفتی که امروزه در تولید انواع باتری های بسیار کارآمد شاهد هستیم، تولید گسترده تر خودروهای برقی حاصل شده است. این موتورها بسته به نوع طراحی شامل یک تا چهار موتور الکتریکی معمولاً از نوع براشلس (BLDC یا براشلس) می باشند که به دلیل توانایی در تولید گشتاور لحظه ای (تولید گشتاور از دور صفر در دقیقه) از طول عمر چشمگیر و دوام فنی بالایی برخوردارند. دقیقه). ) راندمان بسیار بالایی در تبدیل الکتریسیته به انرژی جنبشی دارد. بنابراین راندمان کاری این نوع موتور خودرو در مقایسه با موتورهای سوخت فسیلی احتراق داخلی بسیار بیشتر (بیش از 3 برابر) است.
با توجه به توانایی موتور این خودرو در تولید حدا،ر گشتاور با شروع از دور صفر، بسیاری از آنها برای انتقال گشتاور به چرخ های خودرو نیازی به گیرب، ندارند. اما این بدان م،ا نیست که یک خودروی برقی گیرب، ندارد، بلکه معمولاً از جعبه دنده هایی استفاده می کند که سرعت را کاهش داده و گشتاور را از 1 به 3 سرعت افزایش می دهد.
همچنین لازم به ذکر است که موتورهای الکتریکی به ویژه باتری های به کار رفته در آنها اغلب با آب خنک می شوند. ی،ی درست مانند موتورهای احتراق داخلی با آب خنک برای کنترل دمای نهایی باتری و موتور خودرو از خنک کننده مخصوصی نیز برای کنترل دمای کار و افزایش راندمان و عمر نهایی سیستم الکتریکی خودروی برقی استفاده می شود.
بزرگترین مانع موتورهای الکتریکی تامین برق جهان است که توسط نیروگاه هایی تولید می شود که ا،ر آنها از انواع سوخت های فسیلی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می کنند. در نتیجه تمیزی و کارایی این نوع موتور خودروها با اختلاف نظرهای بسیاری در بین دانشمندان و مهندسان دنیا مواجه است. رایج ترین نظر در این جامعه صنعتی و علمی امروزه عدم آمادگی کامل جهان امروز برای استفاده گسترده و فراگیر از خودروهای برقی است.
درایو هیب،
طبق تعریف، سیستم انتقال قدرت هیب، سیستمی است که از بیش از یک منبع نیروی محرکه در یک مجموعه واحد استفاده می کند. به این ترتیب خودرویی که بیش از یک موتور داشته باشد خودروی هیب، محسوب می شود.
متداول ترین خودروهای مجهز به موتور هیب، نوع بنزینی-برقی و پس از آن نوع بنزینی-دیزلی هستند. این گروه از خودروها از یک موتور سوخت فسیلی (معمولاً بنزینی) و یک سیستم الکتریکی مستقل استفاده می کنند که به صورت سری، موازی یا سری-موازی (سنکرون) عمل می کند.
ابعاد پک باتری سیستم الکتریکی، نحوه اتصال موتور بنزینی به سیستم الکتریکی و نحوه اتصال و اتصال ،وجی موتور بنزینی و الکتروموتور به چرخ ها همگی بر اساس تعیین و طراحی شده اند. نوع، طراحی و کاربری وسیله نقلیه مورد نظر و بر اساس فاکتورهای مهندسی صنایع. در نتیجه بسته فنی نهایی از طراحی و تعداد موتورها گرفته تا نوع اتصال آنها با موتورهای احتراق داخلی، در بین خودروهای هیب، بسیار متنوع و پیچیده است.
هدف اصلی طراحی و تولید خودروهای هیب، استفاده از انرژی پاک الکتریسیته و گشتاور لحظه ای موتورهای الکتریکی به منظور کاهش میزان مصرف سوخت و آلایندگی است که با بازیابی از دست رفته می توان به بالاترین سطح بازدهی رسید. انرژی وسیله نقلیه (ی،ی اتلاف انرژی، به ویژه انرژی جنبشی). اما بسیاری دیگر از خودروهای اسپرت عملکرد محور مانند مک لارن P1، پورشه 918 اسپایدر، فراری لافراری، بوگاتی توربیلون و سایرین از این سیستم هیب، به ،وان پکیج تقویت کننده قدرت استفاده می کنند و هدف آنها کاهش مصرف سوخت نیست، بلکه افزایش قدرت است. . قابلیت های خودرو
موتور هیب، که در سال های پس از سال 2000 رایج شد، راه حل ایده آلی برای حفظ قدرت نهایی خودرو و در عین حال کاهش مصرف سوخت و آلایندگی ها محسوب می شود. بسیاری از مهندسان، کارشناسان و دانشمندان حوزه خودرو بر این باورند که آینده نزدیک متعلق به خودروهای هیب، خواهد بود نه خودروهای تمام الکتریکی.
انواع دیگر موتورهای خودرو
توجه داشته باشید که موتور خودرو، چه با سوخت فسیلی داخلی کار کند، چه برقی یا هیب،، بسته به زاویه دید و نوع بررسی، می‌تواند در ده‌ها روش و زاویه مختلف طبقه‌بندی شود.
به ،وان مثال می توان موتورهای احتراق داخلی را از نظر نوع سیستم سوخت، تعداد سیلندرها، آرایش سیلندرها، نوع تنفس و سیستم سوپاپ و موتورهای الکتریکی را از نظر سبک طراحی (با یا بدون برس) در نظر گرفت. و نحوه اتصال آنها به چرخ ها (با گیرب، و بدون گیرب،) و دسته بندی موتورهای هیب، بر اساس نوع اتصال (سری-موازی یا سری-موازی).
آنچه در این مقاله ارائه شده است ساده ترین شکل ممکن از طبقه بندی کلی موتورهای مورد استفاده در انواع خودروهای تولید انبوه امروزی است. بنابراین خبری از موتورهای احتراق داخلی کمیاب جدید یا نمونه های آزمایشی و تحقیقاتی نیست.
آینده موتور خودرو
پیش بینی آینده صنعت خودرو از نقطه نظر موتورهای به کار رفته در آن آسان تر نبوده بلکه دشوارتر شده است. موتورهای احتراق داخلی بیش از یک قرن قدمت دارند. کارایی فنی آن به مرور زمان بیشتر و بیشتر شده و میزان آلاینده ها و مصرف سوخت نیز به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. اما مهندسان همچنان به دنبال استفاده از فناوری و دانش مدرن هستند تا به نوعی این موتورهای نسبتا کم بازده (در مقایسه با هیب، و به خصوص الکتریکی) را با موتورهای بهتر، کم مصرف، تمیزتر و کارآمدتر جایگزین کنند.
تا سال 2030، صنعت خودروسازی جهان قرار بود به روشی بسیار جامع به استفاده از موتورهای الکتریکی به جای موتورهای سوخت فسیلی روی بیاورد. با کندوکاو بیشتر در داستان طراحی و تولید انبوه خودروهای الکتریکی، مشخص می‌شود که تقریباً هیچ کشوری در جهان ظرفیت ارائه چنین برق شگفت‌انگیزی به اندازه چند میلیون خودروی برقی را ندارد. تنها کشورهایی که ممکن است توانایی تامین این میزان انرژی را داشته باشند، به شدت به استفاده از نیروگاه های هسته ای متکی هستند که به تنهایی یک خطر بالقوه برای سلامت بشریت و پاکیزگی کره زمین محسوب می شود.
مجموعه این تضادها و عدم توافق بین خودروسازان و مشتریان نهایی منجر به ظهور طیف خودروهای هیب، در سال های اخیر شده است. خودروهایی که برخی از مزایای موتورهای احتراق داخلی و تمام الکتریکی را با هم ،یب کرده و به تعادل قابل قبولی بین قدرت و کارایی دست می یابند.
در چند سال گذشته، بسیاری از خودروسازان مطرح جهان از جمله جنرال موتورز، هیوندای، فول، واگن و رنو نیسان اعلام کرده‌اند که هنوز آمادگی صددرصدی برای جایگزینی کامل خودروهای سوخت فسیلی با خودروهای تمام الکتریکی را ندارند. وسایل نقلیه بنابراین، چنین تغییر بزرگ و گسترده ای در صنعت خودروسازی جهان در سال 2030 ممکن است کمی دیرتر در سال 2050 با پیشرفت بیشتر در علم و فناوری محقق شود.
نویسنده: شهاب ،سی
منبع: https://k،dro45.com/car-engine/