سیستم‌های مولد و انتقال نیرو در خودرو

سیستم‌های مولد و انتقال نیرو رکن‌های اصلی حرکت هر خودرویی هستند. این سیستم‌ها درمجموع وظیفه تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی مکانیکی و انتقال آن به چرخ‌ها را بر عهده دارند و از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند که هر کدام نقش مهمی در عملکرد خودرو ایفا می‌کنند. در ادامه به بررسی دقیق این اجزا می‌پردازیم.

سیستم مولد نیرو (پیشرانه)

سیستم مولد نیرو یا پیشرانه عملکردی مانند میتوکندری در سلول بدن دارد و انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. اجزای اصلی و زیر شاخه‌های آن در سیستم مولد نیرو عبارتند از:

موتور:

قلب تپنده خودرو است و نیروی محرکه مورد نیاز برای حرکت خودرو را تولید می‌کند. موتورها در انواع مختلفی مانند بنزینی، دیزلی، هیبریدی و برقی تولید می‌شوند. قطعات مختلف در موتور(بنزینی و دیزلی) به اختصار شامل موارد زیر می‌باشد:

بلوک سیلندر: بدنه اصلی موتور که سیلندرها در آن تعبیه شده‌اند.

سیلندر: حفره‌ای استوانه‌ای شکل که پیستون در داخل آن حرکت می‌کند.

پیستون: قطعه‌ای متحرک که در داخل سیلندر بالا و پایین می‌رود.

میل‌لنگ: شافتی که حرکت خطی پیستون‌ها را به حرکت دورانی تبدیل می‌کند.

میل‌بادامک: شافتی که سوپاپ‌ها را باز و بسته می‌کند.

سوپاپ‌ها: قطعاتی که جریان سوخت و هوا را به داخل سیلندر و گازهای خروجی را از سیلندر خارج می‌کنند.

سرسیلندر: قطعه‌ای که روی بلوک سیلندر قرار دارد و سوپاپ‌ها، شمع‌ها و سایر اجزای مرتبط را در خود جای می‌دهد.

سیستم سوخت‌رسانی:

وظیفه تامین سوخت مورد نیاز موتور را بر عهده دارد. به طور کلی به دو سیستم کاربراتوری و انژکتوری تقسیم می‌گردد. اجزای اصلی این سیستم شامل:

مخزن سوخت: محل ذخیره سوخت خودرو است که به آن باک خودرو نیز می‌گویند.

پمپ سوخت: سوخت را از مخزن به سمت موتور پمپاژ می‌کند.

فیلتر سوخت: ناخالصی‌های موجود در سوخت را جدا می‌کند.

لوله‌های سوخت: مسیر انتقال سوخت از مخزن به موتور را فراهم می‌کنند.

رگولاتور فشار سوخت: فشار سوخت را در سیستم ثابت نگه می‌دارد.

انژکتورها یا کاربراتور: وظیفه پاشش سوخت به داخل سیلندرها را بر عهده دارند.

سیستم احتراق:

در موتورهای بنزینی، این سیستم وظیفه ایجاد جرقه برای احتراق مخلوط سوخت و هوا داخل سیلندرها را بر عهده دارد. ااجزای اصلی ین سیستم شامل:

باتری: منبع تامین انرژی الکتریکی برای سیستم احتراق است.

انژکتور سوخت: تزریق دقیق و کنترل شده سوخت به داخل سیلندرهای موتور

کوئل یا سیم‌پیچ اشتعال: ولتاژ پایین باتری را به ولتاژ بالای مورد نیاز برای ایجاد جرقه تبدیل می‌کند.

دلکو (در خودروهای قدیمی‌تر): قطعه‌ای مکانیکی که ولتاژ بالا را به ترتیب به شمع‌ها می‌رساند.

شمع: قطعه‌ای که در داخل سیلندر قرار دارد و با ایجاد جرقه، مخلوط سوخت و هوا را مشتعل می‌کند.

سیم‌های شمع: ولتاژ بالا را از کوئل به شمع‌ها منتقل می‌کنند.

سنسورهای مختلف: اطلاعاتی مانند سرعت موتور، دمای موتور و … را به ECU ارسال می‌کنند.

ECU (واحد کنترل الکترونیکی): مغز متفکر سیستم احتراق است و زمان‌بندی جرقه‌زنی را کنترل می‌کند.

سیستم خنک‌کننده:

وظیفه کنترل دمای موتور را بر عهده دارد تا از آسیب دیدن موتور جلوگیری شود. اجزای اصلی این سیستم شامل:

مایع خنک‌کننده: معمولاً ترکیبی از آب و ضد یخ است که وظیفه جذب گرما از موتور و انتقال آن به رادیاتور را بر عهده دارد.

پمپ آب(واتر پمپ): مایع خنک‌کننده را در مدار سیستم به گردش در می‌آورد.

رادیاتور: قطعه‌ای است که مایع خنک‌کننده را با هوای بیرون تبادل حرارت می‌دهد و باعث خنک شدن آن می‌شود.

ترموستات: یک شیر خودکار است که جریان مایع خنک‌کننده را در سیستم کنترل می‌کند.

فن: با ایجاد جریان هوا، به خنک شدن رادیاتور کمک می‌کند.

شیلنگ‌ها: مایع خنک‌کننده را بین اجزای مختلف سیستم منتقل می‌کنند.

سیستم روغن‌کاری:

با ایجاد یک لایه روغنی بین قطعات، اصطکاک را کاهش داده، سایش را به حداقل می‌رساند و از گرم شدن بیش از حد موتور جلوگیری می‌کند. اجزای اصلی این سیستم عبارتند از:

کارتر (کارتل): محفظه‌ای که روغن موتور در آن ذخیره می‌شود.

پمپ روغن: روغن را از کارتر مکیده و با فشار به نقاط مختلف موتور می‌رساند.

فیلتر روغن: ناخالصی‌ها و ذرات معلق در روغن را جدا می‌کند.

مجاری روغن: کانال‌هایی که روغن را به تمام نقاط موتور می‌رساند.

شیر اطمینان: از افزایش بیش از حد فشار روغن جلوگیری می‌کند.

سیستم انتقال نیرو

سیستم انتقال نیرو، نیروی تولید شده توسط موتور را به چرخ‌ها منتقل می‌کند و به راننده امکان کنترل سرعت و جهت حرکت خودرو را می‌دهد. اجزای اصلی سیستم انتقال نیرو عبارتند از:

کلاچ:

وظیفه قطع و وصل ارتباط بین موتور و گیربکس را در خودروهای تعویض دنده دستی بر عهده دارد. در خودروهای اتوماتیک، این وظیفه توسط مبدل گشتاور انجام می‌شود. اجزای اصلی و مرتبط با کلاچ عبارتند از:

صفحه فشار (Pressure Plate): این صفحه به فلایویل متصل است و با فشار بر روی دیسک کلاچ، آن را به فلایویل می‌چسباند و باعث انتقال قدرت می‌شود.

دیسک کلاچ: بین فلایویل و صفحه فشار قرار دارد و دارای مواد اصطکاکی در دو طرف خود است. این دیسک، نیروی موتور را به گیربکس منتقل می‌کند.

بلبرینگ کلاچ: این بلبرینگ به شفت ورودی گیربکس متصل است و با فشار دادن پدال کلاچ، صفحه فشار را از دیسک کلاچ جدا می‌کند.

پدال کلاچ: با فشار دادن این پدال، بلبرینگ کلاچ فعال شده و صفحه فشار از دیسک کلاچ جدا می‌شود.

سیستم هیدرولیک یا مکانیکی: این سیستم، نیروی فشردن پدال کلاچ را به صفحه فشار منتقل می‌کند.

گیربکس:

وظیفه تغییر نسبت دنده و گشتاور خروجی موتور را بر عهده دارد تا خودرو بتواند با سرعت‌های مختلف حرکت کند. گیربکس‌ها در انواع مختلفی مانند دستی، اتوماتیک، CVT و دو کلاچه تولید می‌شوند. اجزا و قطعات مرتبط با گیربکس یا جعبه دنده عبارتند از:

پوسته گیربکس: محفظه‌ای است که تمام اجزای گیربکس را در خود جای می‌دهد.

شفت ورودی: نیروی موتور را از کلاچ دریافت می‌کند.

میله یا شفت واسط: نیروی را از شفت ورودی دریافت کرده و به شفت خروجی منتقل می‌کند.

شفت خروجی: نیروی را به دیفرانسیل و در نهایت به چرخ‌ها منتقل می‌کند.

چرخ‌دنده‌ها: اجزای اصلی گیربکس هستند که با تغییر نسبت دندانه‌ها، سرعت و گشتاور را تغییر می‌دهند.

سنکرونیزورها: به هماهنگ شدن سرعت چرخ‌دنده‌ها قبل از درگیر شدن کمک می‌کنند تا تعویض دنده نرم و روان انجام شود.

میل ماهک و ماهک‌ها: برای انتخاب دنده مورد نظر استفاده می‌شوند.

میل گاردان:

نیروی خروجی از گیربکس را به دیفرانسیل منتقل می‌کند. اجزا و قطعات مرتبط با میل گاردان عبارتند از:

شفت اصلی: بدنه اصلی میل گاردان است که معمولاً از جنس فولاد ساخته می‌شود.

چهارشاخه گاردان: به میل گاردان اجازه می‌دهد تا زاویه خود را تغییر دهد.

فلانچ‌ها: دو سر میل گاردان را به شفت خروجی گیربکس و شفت ورودی دیفرانسیل متصل می‌کنند.

کشویی: برای جبران تغییرات طول میل گاردان در اثر نوسانات محور عقب استفاده می‌شود.

یاتاقان‌ها: برای کاهش اصطکاک و روان‌کاری میل گاردان استفاده می‌شوند.

دیفرانسیل:

انتقال نیرو به چرخ‌های متحرک و امکان چرخش آنها با سرعت‌های متفاوت را در شرایط مختلف مانند دور زدن خودرو فراهم می‌کند. اجزا و قطعات مرتبط با دیفرانسیل عبارتند از:

هوزینگ: محفظه‌ای که تمام اجزای دیفرانسیل را در خود جای می‌دهد.

کرانویل: دنده‌ای بزرگ که به شفت ورودی دیفرانسیل متصل است و نیروی را از میل گاردان دریافت می‌کند.

پینیون: دنده کوچکی که به کرانویل متصل است و با آن درگیر می‌شود.

دنده‌های هرزگرد: به دنده‌های کناری متصل هستند و امکان چرخش آزادانه آن‌ها را فراهم می‌کنند.

دنده‌های کناری: به محورهای چرخ متصل هستند و نیروی را به چرخ‌ها منتقل می‌کنند.

بلبرینگ‌ها: برای کاهش اصطکاک و روان‌کاری قطعات استفاده می‌شوند.

پلوس‌ها:

نیروی خروجی از دیفرانسیل به چرخ‌ها منتقل می‌کنند. پلوس‌ها دارای دو نوع هم محور و زاویه دار است. اجزا و قطعات مرتبط با دیفرانسیل عبارتند از:

شفت اصلی: بدنه اصلی پلوس است که معمولاً از جنس فولاد ساخته می‌شود.

مفصل داخلی: این مفصل به دیفرانسیل متصل است و به پلوس اجازه می‌دهد تا با زاویه‌های مختلف بچرخد.

مفصل خارجی: این مفصل به چرخ متصل است و به پلوس اجازه می‌دهد تا با حرکت‌های عمودی چرخ سازگار شود.

یاتاقان‌ها: برای کاهش اصطکاک و روان‌کاری قطعات استفاده می‌شوند.

روکش محافظ: از پلوس در برابر ضربه و خوردگی محافظت می‌کند.

نکات فنی مهم

• انواع سیستم انتقال قدرت: سیستم انتقال قدرت می‌تواند محرک جلو (FWD)، محرک عقب (RWD) یا چهار چرخ محرک (4WD) باشد.
• سیستم‌های کمک‌راننده: سیستم‌هایی مانند کنترل کشش، کنترل پایداری و سیستم ترمز ضد قفل (ABS) به بهبود عملکرد و ایمنی خودرو کمک می‌کنند.
• تکنولوژی‌های جدید: فناوری‌های جدید مانند هیبریدی و برقی به طور فزاینده‌ای در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند و تغییراتی در سیستم انتقال نیرو ایجاد می‌کنند. برای نمونه در خودروهای هیبریدی و برقی، اجزای دیگری مانند موتور الکتریکی، باتری و کنترل‌کننده الکترونیکی نیز به سیستم اضافه می‌شوند

اجزای تکمیلی

• کاتالیزور: گازهای خروجی از موتور را تصفیه می‌کند تا آلودگی کمتری به محیط زیست وارد شود.
• سنسورها: اطلاعات مختلفی مانند سرعت خودرو، دمای موتور، میزان اکسیژن و… را به ECU ارسال می‌کنند.
• ECU (واحد کنترل الکترونیکی): کلیه عملکردهای موتور و سیستم انتقال نیرو را کنترل می‌کند.

اجزای جانبی

• سیستم اگزوز: گازهای حاصل از احتراق را از موتور خارج می‌کند و آلودگی صوتی و زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد.
• سیستم شارژ: شامل دینام است که انرژی مکانیکی موتور را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و باتری را شارژ می‌کند.
• سیستم استارت: شامل استارت، باتری و سوئیچ است که برای روشن کردن موتور استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد سیستم

1. تولید نیرو: موتور با سوزاندن سوخت، انرژی مکانیکی تولید می‌کند.
2. انتقال نیرو: نیروی تولید شده توسط موتور از طریق کلاچ به گیربکس منتقل می‌شود.
3. تغییر گشتاور و سرعت: گیربکس با تغییر دنده، گشتاور و سرعت خروجی را متناسب با شرایط رانندگی تغییر می‌دهد.
4. انتقال به چرخ‌ها: نیروی خروجی از گیربکس از طریق میل گاردان، دیفرانسیل و پلوس‌ها به چرخ‌ها منتقل می‌شود و خودرو را به حرکت در می‌آورد.

نکته: در خودروهای هیبریدی و برقی، برخی از این اجزا متفاوت بوده و یا حذف شده‌اند. به عنوان مثال، خودروهای برقی فاقد موتور احتراقی و سیستم سوخت‌رسانی هستند و از موتورهای الکتریکی استفاده می‌کنند.

توجه: این مقاله یک دید کلی از اجزای سیستم مولد نیرو و انتقال نیرو ارائه می‌دهد. هر یک از این اجزا دارای زیر سیستم‌ها و قطعات دیگری هستند که برای درک کامل عملکرد آن‌ها به دانش فنی بیشتری نیاز است.

در پایان

سیستم مولد نیرو و انتقال نیرو یک سیستم پیچیده و مهم در خودرو است که عملکرد صحیح خودرو به آن وابسته است. آشنایی با اجزای این سیستم و عملکرد هر یک به شما کمک می‌کند تا درک بهتری از نحوه کار خودرو داشته باشید و در صورت بروز مشکل، بهتر بتوانید آن را تشخیص دهید.

شاسی و بدنه خودرو

اجزای اصلی خودرو