بحثی پیرامون تعداد سیلندر و حجم موتور و دوام

توی این تاپیک سعی بر این هست که به اتفاق دوستان درمورد تعداد سیلندر و حجم های مختلف بدست امده ازاون و ارتباط ان با دوام و ماندگاری موتور صحبت کنیم.
اینکه چه تفاوتی مابین انجینهایی مشابه از نظر ارایش سیلندر و حجم های مختلف بدست امده از اون از نظر دوام و فرسایش و طول عمر ان وجود دارد.
البته تنوع ارایش و تعداد سیلندر گستردگی بحث رو زیاد میکنه ولی برای رسیدن به یک جمع بندی با یک مثال بحث رو شروع میکنم.
مثلا انجین rb20 با 2000 سی سی حجم عمر مفیدش با انجین rb30 که 3000 سی سی حجم داره در شرایط استفاده یکسان چقدر تفاوت داره؟
نزدیکتر شدن فواصل bore در بلوک سیلندر چه معایبی میتونه دربر داشته باشه؟ و خیلی سوالات پیرامونی.

اینجا دوتا بحثه:
1- رابطه تعداد سیلندر با حجم
2- رابطه آرایش سیلندر با دوام

در مورد اول با دور موتور کار دارن و ve یعنی راندمان حجمی بیشتر دخیل هست
یعنی واقعا تو دور 2000 جقدر از حجم سیلندر میتونه پر بشه
تو. دور پایین میشه حجم سیلندر ها رو زیاد گرفت و تو موتورهای دیزل کامل مشخه و حجم سیلندرها کلا بالای 500 سی سی هست
حجم بالای سیلندر رو دور پایین موتور میتونه پر کنه، بماند که عموما توربو هم دارن
ولی تو ماشینهای بنزینی معمولا اون قانون 500 سی سی رو رعایت میکنن
چون احتراق بنزین سریعتره و معمولا دور بالاتری دارن و مثلا یک لیتر سیلندر!! نمیتونه در فاطله زمانی کوتاه پر بشه
البته موتورهای دیزلی که رو ماشینهای سواری هم استفاده میشن دور بالاتری دارن(تا 4000 تا دیدم که میتونن دور بگیرن) و اونها هم حجم سیلندر کمی باید داشته باشن

حالا میریم سر دوام:
اگر موتور تورک رو تو دور بالا بده معمولا کمتر از 500 سی سی هست(مثل پراید و پژو و....) و اگر بحث رو تورک دادن تو دور پایین باشه بیشتر از 500 سی سی میشه( موتور های بنزهای دهه 80 90)

این تورک تو دور پایین معمولا باعث دوام میشه

تو مورد دوم آرایش سیلندر ها دخیله که بالانسینگ موتور خیلی تاثیر داره

من رو همون مثال خودتون 1 مقدار دقیق میشم.
RB20: 1998 cc, bore: 78.0 mm, stroke: 69.7 mm
RB30: 2962 cc, bore: 86.0 mm, stroke: 85.0 mm

تو RB20 به دلیل اینکه Bore کمتر هستش، پس ضخامت دیواره سیلندرها بیشتر هستش. ممکن هست این ضخامت بیشتر در استفاده ملایم روزانه مساله سرنوشت سازی نباشه، اما در سالهای طولانی این ضخامت بیشتر به دوام کمک کنه چون بلاخره استرس ناشی از انفجارات سیلندر طی زمان باعث ترک خوردن دیواره میشه.

بعدش مساله Stroke هست. Stroke بلند RB30 به شما گشتاور به مراتب بیشتری اونهم در دور پایین میده در صورتی که RB20 با Stroke کوتاههش گشتاور کمتری در دور پایین تولید می کنه اما به راحتی دور بر میداره. این بـُعد، کاملا بستگی به سبک رانندگی داره. RB30 با گشتاور بیشتر در دور پایین نیاز کمتر به دور موتور بالا داره، اما اگر از این انجین با دورهای بالا استفاده شود فشار به مراتب بیشتری به انجین میاد در مقایسه با RB20 و در نتیجه دوام کاهش پیدا می کنه. *

* 1 نکته ای در رابطه با این صحبت هام بگم. شاید 1 عده ای بپرسن که معلوم هست که RB30 گشتاور بیشتری تولید می کنه چون حجمش بیشتره. در جواب باید بگم که اگه دو تا انجین 2000CC داشته باشیم، 1 دونه مثلا با Bore: 86 و Stroke: 80 میلیمتر، و دیگری با Bore: 96 و Stroke: 70 میلیمتر. انجین اولی گشتاوری که تولید می کنه در دورهای پایین بیشتر از گشتاوری هستش که انجین دومی تولید می کنه.
اصولا در بحث Bore و Stroke، نقش Bore دنباله رونده هستش. شما می تونید Bore رو کم یا زیاد بکنید، اما رفتار انجین ثابت می مونه. اما اگه Stroke رو بلند یا کوتاه بکنیم، رفتار انجین از تنبل دور پایین پر گشتاور به سرحال دور بالا بی گشتاور تغییر می کنه.



نظر کلی من ( که فقط بر پایه حلاجی ذهنم هستش، اگه غلط هست می بخشید ) در رابطه سوال پیرامون راندمان مطرح شده در تاپیک، این هست که میزان حجم در سیلندر، باید حدودا 500CC در هر سیلندر باشه. چرا؟ چون مثلا اگر بخواهیم انجینی با حجم 4 لیتر بسازیم، اگر از 6 سیلندر استفاده کنیم، به دلیل اینکه حجم اختصاص داده شده به هر سیلندر زیاد هست، پر شدن و خالی شدن سیلندر زمانبر هستش. اگه از 10 سیلندر استفاده کنیم، مشکل قبلی برطرف میشه اما مشکل جدیدی به وجود میاد و اون هم وزن قطعات جدید هست. مساله ای که این وزن ایجاد می کنه، بیشتر در قطعات محرک اصلی خصوصا میل لنگ هستش که از راندمان می کاهه. در حالی که ساختار 8 سیلندر در این کیس نه افراط هست نه تفریط.

توی بحث نحوه طراحی و حجم موتور خیلی موارد وجود داره که هر کدام مزایا و معایب خودشو داره
1.هر چقدر قطر سیلندر رو بیشتر بگیرن طبق قوانین ترمودینامیکی تلفات حرارتی موتور بیشتر میشه
2.هر چقدر کورس رو بیشتر بگیرن از لحاظ تلفات اصتکاکی بیشتر میشه که رابطه مستقیم با قوانین استاتیک و دینامیک داره
3.هر چقدر حجم رو کاهش بدن مجبورن دور رو ببرن بالا تا بتونن توان مورد نیاز رو بدست بیارن که توی این مورد هم خیلی مسایل دخیله ولی اینجا هست که نیروهای باز دارنده اصتکاک خودشونو بیشتر نشون میدن و از طرف دیگه هم توی دور های خیلی بالا مشکل عدم پر شدن سیلندر از هوا به طور کامل یا به زبان ساده تنفس ناقص و کاهش راندمان حجمی رو میبینیم که گاهی اوقات این مشکل با توربو حل میشه ولی همچنان نیروهای مضر اصتکاک سر جای خودش باقی میمونه که مجبورن از الیاز های سخت تر و مقاوم تر استفاده کنن که بحث هزینه بالا میره
4.اگر هم قطر زیاد بشه هم تلفات حرارتی بالا میره و هم مجبورن تعداد رینگ های کمپرسی رو افزایش بدن که مجدد موضوع تلفات اصتکاکی پیش میاد
بهترین راه حلی که تا حالا پیدا شده موتور های مربعی هستن که کورس و قطر یکسان هست توشون .(مثل موتور اسپرو ) .توی عمل ثابت شده که این موتور ها نرم تر کار میکنن و راندمان مطلوبی دارن .مطلب خیلی گسترده و وسیعه و جای بحث توش زیاده که ایشالا عمری باشه در خدمتیم . این بحث توی دانشگاه تحت عنوان 1 درس به عنوان طراحی موتور های احتراق داخلی به ما داده شد که خودش بحث بسیار مفصلی داره در خاتمه این بحث 3تا کتاب معرفی میکنم که مطالعه اون جهت علاقه مندان خالی از لطف نیست.تاپیک بسیار خوبی میشه این تاپیک و بنده حقیر افتخار میکنم که اطلاعات ناچیز خودمو در اختیار دوستان قرار بدم در حد این سواد ناقصمون
1.ترمودینامیک ون وایلن فصل 11
2.مبانی مهندسی موتورهای احتراق داخلی ترجمه دکتر سپهر صنایع
3.آموزش موتور های احتراق داخلی به روش حل مساله تالیف جان بنیامین هیوود