انواع ساختار بلوک سیلندرها

انواع ساختار بلوک سیلندرها

ساختار بلوک سیلندر موتور خودروها از نظر آرایش و حجم کانال ها و مجراهای خنک کاری به سه دسته تقسیم می شوند که هر کدام از آن آرایش ها ویژگی های خاص خود را دارند و طراحان موتور با توجه به نوع و کاربرد موتوری که طراحی می کنند یک آرایش را برمی گزینند.

موتورهای احتراق داخلی از چند بخش اصلی بلوک سیلندر، سرسیلندر، شاتون، پیستون و میل لنگ تشکیل شده است که هر کدام از این بخش ها نیز دارای زیرمجموعه هایی هستند و در نهایت، همه آن ها به علاوه سیستم های برقی و الکترونیکی، یک مجموعه به نام موتور را تشکیل می دهند.

در این متن انواع بلوک سیلندر از نظر آرایش و حجم کانال های خنک کاری مورد بررسی قرار می گیرد و ویژگی های هر کدام از این آرایش ها گفته می شود.

بلوک سیلندر (Cylinder Block) چیست؟

یکی از بخش های اصلی موتورهای احتراق داخلی بلوک سیلندر است که درون آن مجراهایی برای خنک کاری سیلندر وجود دارد و از طرفی دیگر، بوش سیلندر یا Liner نیز درون آن نصب می شود. در زیر بلوک سیلندر، میل لنگ (Crank Shaft) قرار می گیرد تا بتواند حرکت خطی پیستون را از طریق شاتون به حرکت دورانی تبدیل کند.

کف بلوک سیلندر (Engine Block Deck) چیست؟

با نگاه کردن به ساختار بلوک سیلندرها متوجه می شوید که سطح بالای آن ها دارای الگوی خاصی است که با الگوی سطح سرسیلندر (Cylinder Head) همان موتور همخوانی دارد. به الگویی که بر روی سطح بلوک سیلندر وجود دارد و متشکل از حفره ها، فضاهای خالی و قسمت های پرشده است، عرشه یا Deck بلوک سیلندر می گویند.

وظیفه Engine Block Deck چیست؟

این بخش از بلوک سیلندر به این علت طراحی شده است تا با نری و مادگی هایی که بر روی آن و سرسیلندر وجود دارد این دو بخش با هم چفت شوند. از طرفی دیگر، حفره ها و فضاهای خالی‌ای نیز بین بوش سیلندر و پوسته بلوک وجود دارند که در آن فضاها مخلوط آب و ضد یخ جریان دارند تا بتوانند از دمای بلوک سیلندر و خود سیلندر بکاهند.

علت وجود تفاوت بین کف بلوک سیلندرهای مختلف چیست؟

شاید کمی عجیب به نظر برسد اما یکی از مهم ترین بخش های طراحی ساختار بلوک سیلندر طراحی کف آن است، زیرا این قسمت در میزان تحمل فشار موتور نقش بسیار مهمی دارد. همان طور که می دانید بیش ترین فشار تولیدشده توسط احتراق در زمانی است که پیستون در موقعیت مرگ بالا (Top Dead Center) قرار دارد، یعنی زمانی که پیستون در نزدیک ترین حالت به کف بلوک سیلندر واقع است.

به دنبال این قضیه می دانیم در موقعیتی که بیش ترین فشار به وجود می آید، بیش ترین دما نیز وجود دارد و با توجه به فشار و دمای بالایی که در این ناحیه وجود دارد، کف بلوک سیلندر باید هم از نظر خنک کاری خوب عمل کند و هم از نظر تحمل فشار وارده بر روی دیواره سیلندر.

بنابراین با توجه به وجود ماکسیمم دماها و فشارهای مختلف در موتورها، طراحی های متفاوتی از کف بلوک سیلندر وجود دارد و طراح با توجه به نیاز موتور یکی از آن ها را برای طراحی برمی گزیند.

چند نوع طراحی برای ساختار کف بلوک سیلندر وجود دارد و ویژگی های هر کدام چیست؟

۱. ساختار کف بلوک سیلندر با طراحی باز (Open Deck)

با نگاه به سطح این بلوک ها متوجه می شوید که دور بوش سیلندرها باز است و در فضای خالی به وجودآمده مخلوط خنک کننده قرار می گیرد و خنک کاری را انجام می دهد. همان طور که شکل نشان می دهد، در این طراحی بوش سیلندرها در یک ناحیه کوچک به هم متصل می شوند و میان همه آن ها با پوسته بلوک یک فضای خالی وجود دارد که آن فضای خالی محل قرار گیری مخلوط خنک کننده است تا بتواند به خوبی خنک کاری سیلندر ها را انجام دهد.

از این نوع طراحی در گذشته استفاده نمی شد، زیرا بوش سیلندرهای قدیمی توان تحمل فشار و دمای بالا را نداشتند و می بایست برای تقویت آن ها فضای بین بوش و پوسته بلوک پر می شد، اما امروز با پیشرفت تکنولوژی در ساخت و طراحی بوش های مستحکم، به کارگیری الگوی باز امکان پذیر است و اکثر آن ها از جنس آلومینیوم اند.

مزایا

۱. خنک کاری بهتر

به علت وجود کانال های باز در این نوع طراحی، مخلوط خنک کاری ارتباط بهتری با سیلندرها دارد و به همین دلیل خنک کاری بهتر صورت می گیرد و بازده حرارتی موتور بالاتر می رود.

۲. هزینه ساخت کم تر

به دلیل این که در طراحی به صورت باز، جنس کم تری مصرف می شود، هزینه ساخت نیز پایین می آید و قطعه نسبت به دیگر طراحی ها ارزان تر ساخته می شود.

معایب

۱. پشتیبانی کم از سیلندرها

به دلیل خالی بودن اطراف بوش سیلندرها، در این نوع طراحی پشتیبانی کمی از بوش ها صورت می گیرد.

۲. عدم تحمل موتور تقویت شده

با در نظر گرفتن این که هر قطعه ضریب اطمینانی دارد و می تواند تا چند برابر فشار طراحی را تحمل کند، اما در صورت تقویت شدن موتورهای با طراحی باز احتمال شکستن سیلندر زیاد است.

۲. ساختار کف بلوک سیلندر با طراحی بسته (Closed Deck)

در این طراحی فضای بین بوش سیلندر و پوسته بلوک تقریباً بسته است و فقط شاهد چند مجرا با قطر کم برای عبور مخلوط خنک کننده هستیم. از این نوع طراحی در گذشته زیاد استفاده می شد و به دلیل پر بودن فضای بین بوش و پوسته بلوک پشتیبانی بهتری از سیلندرها به عمل می آمد و موتورهایی با این الگو در بلوک سیلندر توان زیادی تولید می کردند.

مزایا

۱. پشتیبانی نسبتاً زیاد از سیلندرها

به دلیل پر بودن فضای بین بوش و پوسته بلوک، به خوبی از سیلندر حمایت می شود و به این دلیل موتورهایی با این الگوی طراحی در بلوک توانایی ارتقایافتن تا توان های بالا را دارند.

معایب

۱. خنک کاری ضعیف

به علت کوچک بودن فضای عبوری مخلوط خنک کننده در بلوک سیلندر، مساحت تماسی بین خنک کننده و سیلندر کم می شود و به همین دلیل خنک کاری سیلندرها ضعیف تر از طراحی باز است.

۲. هزینه ساخت بالا

به دلیل به کارگیری مواد اولیه بیش تر برای تولید این بلوک ها هزینه ساخت آن ها بالا می رود.

۳. ساختار کف بلوک سیلندر با طراحی نیمه باز (Semi-Open Deck)

این نوع از بلوک سیلندرها به گونه ای طراحی شده اند که بیش تر حجم بین بوش سیلندر و پوسته بلوک را فضای خالی تشکیل می دهد و فقط بخش های کوچکی توسط فلز سازنده بلوک پر شده است تا بوش را به پوسته بلوک متصل کند. این اتصال ها برای هر سیلندر استحکام خوبی فراهم می کند و طراحی نیمه باز به این دلیل صورت گرفته تا مزایای هر دو نوع باز و بسته را داشته باشد.

میزان پشتیبانی از سیلندر در این نوع از طراحی از نوع باز بیش تر است، اما به اندازه طراحی بسته نیست، از طرفی دیگر، بازده حرارتی در طراحی نیمه باز از طراحی بسته بیش تر است و از طراحی باز کم تر. به این دلیل است که می گوییم ویژگی های طراحی نیمه باز بین طراحی بسته و باز است.

نتیجه گیری

در پایان باید گفته شود که موتورهای با طراحی بلوک باز (Open Deck) این روزها بسیار کاربرد دارند، زیرا بازده حرارتی آن ها نسبت به دیگر طراحی ها بیش تر است و از طرفی، طراحی های جدید این دسته از بلوک ها به گونه ای تغییر پیدا کرده است که می توانند فشارهای بالا را بدون این که آسیبی به آن ها برسد تحمل کنند.

برای مثال، موتور لندکروزر سری ۳۰۰ که جزو موتورهای داینامیک فورس تویوتا محسوب می شود نیز از این طراحی برخوردار است و می تواند حدود ۴۰۰ تعمیرات آنلاین توان تولید کند.

حتماً بخوانید: موتورهای داینامیک فورس تویوتا چه ویژگی هایی دارند؟

محمد جبارزاده شیاده

پایگاه خبری تعمیرات آنلاین