صفحه اصلی    تازه ها    ادبیات    تاریخ و سیاست    روانشناسی و جامعه شناسی    علوم    کودک و نوجوان    متفرقه

ناشر:سبزان
تاريخ چاپ: 1390
نوبت چاپ:اول
تيراژ:2000 نسخه
قيمت:3800 تومان
شابک: 4-016-117-600-978

 

وسایل چگونه کار می‌کنند

(جلد دوم: اتومبیل، هوا فضا و تسلیحات نظامی)

نویسنده: مارشال برین ترجمه: بهنام زاده

فهرست

عنوان                             صفحه

  مقدمه .............................  5
  اتومبیل ...........................  7
-  موتور اتومبیل چگونه کار می‌کند؟
-  سیستم جرقه‌زنی چگونه کار می‌کند؟
-  سیستم کلاچ چگونه کار می‌کند؟
-  سیستم انتقال دستی (دنده) چگونه کار می‌کند؟
-  سیستم ترمز چگونه کار می‌کند؟
-  موتور دیزل چگونه کار می‌کند؟
-  موتور دو زمانه چگونه کار می‌کند؟
-  موتور دورانی چگونه کار می‌کند؟
-  توربو شارژر چگونه کار می‌کند؟
-  سخودرو هیبریدی چگونه کار می‌کند؟
-  کیسه هوای اتومبیل چگونه کار می‌کند؟
  هوا فضا ...........................  67
-  هواپیما چگونه کار می‌کند؟
-  هلیکوپتر (بالگرد) چگونه کار می‌کند؟
-  کنکورد چگونه کار می‌کند؟
-  موشک چگونه کار می‌کند؟
-  شاتل چگونه کار می‌کند؟
-  ماهواره چگونه کار می‌کند؟
-  سیستم مکان‌یاب جهانی GPS چگونه کار می‌کند؟
  تسلیحات نظامی ....................  109
-  نارنجک چگونه کار می‌کند؟
-  راکت انداز ضد زره RPG7 چگونه کار می‌کند؟
-  موشک انداز دوش پرتاب استینگر چگونه کار می‌کند؟
-  موشک کروز چگونه کار می‌کند؟
-  سامانة پدافند هوایی پاتریوت چگونه کار می‌کند؟

 مقدمه

مجموعه کتاب‌های سری How Stuff Works (وسایل چگونه کار می‌کنند) از منابع علمی و موثق، بی‌طرف و قابل فهم تهیه شده است که بیان می‌کند ابزار و وسایل پیرامون ما چگونه کار می‌کنند. این کتاب و سایت طراحی شده برای آن توانسته تاکنون میلیون‌ها نفر را در سنین مختلف جذب خود کند.
مطالب این کتاب‌ها از موتور ماشین گرفته تا موتورهای جستجوگر اینترنتی، از تلفن‌های سلولی گرفته تا سلول ساقة گیاهان و هزاران موضوع را پوشش می‌دهند. و موضوعی نیست که کارشناسان و نویسندگان این کتاب‌ها پرده از رازهای آن برنداشته باشند. این مطالب به گونه‌ای تلخیص شده‌اند تا جوانان دبیرستانی نیز به راحتی آنها را بفهمند.
مندرجات این کتاب‌ها به چند موضوع اصلی و کلی مانند خودرو، تجارت و پول، ارتباطات، کامپیوتر، الکترونیک، سرگرمی، غذا و دارو، سلامتی، خانه و باغ، مردم و حتی دانش سفر تقسیم شده‌اند.
آیا برای شما هم جالب است بدانید هلیکوپتر، دستگاه ام آر آی (MRI ) و یا حتی ستارگان مرده چگونه کار می‌کنند؟ برف‌ساز چگونه کار می‌کند؟، افشانه (اسپری) و یا رعد و برق و طوفان چگونه کار می‌کنند؟ شاید هم با توجه به سن و علایق شما ممکن است برایتان جالب باشد بدانید بیل مکانیکی چگونه کار می‌کند؟
بسیاری از ابزار، وسایل و یا پدیده‌های بزرگ در دنیا متکی بر یک قانون یا پدیده فیزیک کوچک هستند. سرعت یک ماشین مسابقه‌ای از یک جرقة ریز در سیلندر موتور شروع می‌شود و یا قدرت پردازش سریع‌ترین ابرکامپیوتر جهان از جابجایی یک الکترون کوچک آغاز می‌شود.
 How Stuff Works نیز، همین راه را طی کرده است. بنیانگذار این مجموعه که مارشال برین نام داشت، در سال 1998 میلادی تنها با نوشتن چند مقاله آغاز به کار کرد. او در مورد موضوعات مورد علاقه‌اش می‌نوشت. با این هدف که اطلاعاتش در دسترس همه قرار گیرد و به‌صورتی که نه برای نوجوانان پیچیده و نه برای بزرگسالان خیلی ساده باشد. او به سرعت مشهور شد و جوایز متعددی دریافت کرد. اما همان‌گونه که پیش‌بینی می‌شد، کسب درآمد کار سختی بود. مارشال برین با ساخت یک صفحة اینترنتی و تبلیغ کتابش آغاز کرد و پس از مدتی بنرهای تبلیغاتی را امتحان کرد و حتی فروشگاه اسباب بازی اینترنتی را به کارهایش افزود.
او اکنون در دفتری بر روی برج بلند آتلانتا، نشسته است و هنوز هدف اصلی خود را دنبال می‌کند. ویراستاران و نویسندگان او مقاله‌های مفیدی را می‌نویسند و به مجموعة کتاب یا سایت اینترنتی می‌افزایند. آن‌ها روش اصلی برین را با شکستن مطالب پیچیده به چند مطلب قابل فهم به کار می‌گیرند. مقالات این مجموعه به صورت حرفه‌ای نوشته شده و همراه تصاویری با کیفیت و غالباً جذاب ارائه شده‌اند. امروزه How Stuff Works میلیون‌ها خواننده از سراسر جهان دارد.

انتشارات سبزان افتخار دارد با ترجمة سری کتاب‌های « ابزار چگونه کار می‌کنند»، گامی در جهت ارائه دانش روز برای عموم مشتاقان علم و فنون برداشته باشد. به خصوص برای نوجوانانی که با مطالعة کتاب‌های درسی اقناع نشده و با بهره‌مندی از ذهنی پویا ضرورت تحقیق و بررسی هر چه بیش‌تر را در خود احساس می‌کنند و بزرگسالانی که علاقه‌مندند از

چگونگی کار دستگاه‌ها و سیستم‌های مختلفی که روزانه با آن‌ها سروکار دارند، آگاه شوند. و حتی سالمندانی که مطالعه و یا مشاهدة برنامه‌های علمی و رسانه‌ها جوابگوی سؤالاتشان نیست.
در واقع، مراجعه به این سری از کتاب‌ها به سن و جنس و صنف خاصی تعلق ندارد و پاسخگوی همة کسانی است که حس کنجکاوی، کاوشگری، تجربه و دانش اندوزی سرشاری دارند.
امید است این سری از کتاب‌ها، همراه با دیگر کتاب‌های انتشارات سبزان که در زمینه‌های مختلف علمی و تاریخی است، گوشه‌ای هر چند اندک از ابهامات ذهنی ما را بگشاید.

مبحث اتومبیل
موتور اتومبیل چگونه کار می‌کند؟
سیستم جرقه‌زنی چگونه کار می‌کند؟
سیستم کلاچ چگونه کار می‌کند؟
سیستم انتقال دستی (دنده) چگونه کار می‌کند؟
سیستم ترمز چگونه کار می‌کند؟
موتور دیزل چگونه کار می‌کند؟
موتور دو زمانه چگونه کار می‌کند؟
موتور دورانی چگونه کار می‌کند؟
توربو شارژر چگونه کار می‌کند؟
خودروی هیبریدی چگونه کار می‌کند؟
کیسة هوای اتومبیل چگونه کار می‌کند؟



موتور اتومبیل چگونه کار می‌کند؟
آیا تا به حال کاپوت ماشین را باز کرده‌اید و از چیزهایی که در داخل آن وجود دارد، متعجب شده‌اید؟ موتور ماشین می‌تواند شبیه یک سیستم بزرگ گیج‌کننده از فلزات، لوله‌ها و سیم‌ها باشد. شما ممکن است بخواهید از روی کنجکاوی بدانید که آن‌جا چه می‌گذرد یا بدانید که وظیفة هر کدام از این قطعات چیست؟ اگر شما می‌خواهید از موتور اتومبیل‌‌تان سر در بیاورید، بهتر است این مقاله را بخوانید. ما در این بخش دربارة ایدة اساسی یک موتور بحث خواهیم کرد، سپس به جزئیات، نحوة اتصال و کارکرد قطعات موتور وارد خواهیم شد.
هدف از یک موتور بنزینی تبدیل بنزین به حرکت است و ساده‌ترین راه برای ایجاد حرکت، مشتعل ساختن بنزین در داخل موتور است. موتورهای خودرو، از نوع احتراق داخلی هستند؛ یعنی احتراق در آن‌ها به صورت داخلی اتفاق می‌افتد. ما انواع مختلفی از موتورهای احتراق داخلی را می‌شناسیم که از میان آن‌ها می‌توان به موتورهای دیزلی، موتورهای توربینی-گازی، موتور‌های وانکل و موتورهای دو زمانه اشاره کرد. البته هر یک از این موتورها، مزایا و معایبی دارند. موتورهای دیگری نیز که احتراق آن‌ها خارجی است، وجود دارد. موتور بخار در قطارهای قدیمی بهترین مثال از یک موتور احتراق خارجی است. در این موتور، سوخت‌ (زغال سنگ، چوب یا روغن) در موتور خارجی می‌سوزد و بخار تولید می‌کند. این بخار سپس وارد موتور داخلی می‌شود و ایجاد حرکت می‌کند. موتورهای احتراق داخلی نسبت به موتورهای احتراق خارجی پر بازده‌تر هستند.

احتراق درونی

جهت پی بردن به نحوة كاركرد موتورهای احتراق درونی، تصور ذهنی شما مؤثر خواهد بود. یك مثال خوب در این راستا، توپ‌های جنگی قدیمی هستند كه شما احتمالاً آن‌ها را در فیلم‌ها یا موزه‌ها دیده‌اید. در آن‌جا سربازها درون لولة توپ را با باروت پر می‌کردند، سپس یك گوی فلزی (همان توپ) را درون آن قرار می‌دادند و با روشن كردن فیتیله‌ای كه به باروت متصل بود، عمل شلیك صورت می‌گرفت. به این عمل احتراق درونی می‌گویند. شاید تجسم این‌كه این موضوع چه ارتباطی با موتور خودرو دارد، كمی مشكل باشد.
بیایید مثال دیگری بزنیم. فرض كنید كه شما یك تكة لوله پلیكا با قطر حدوداً هفت سانتی‌متر و طول یك متر در اختیار دارید. اگر شما یك سر آن را كاملاً ببندید و یك قطره بنزین درون لوله بریزید، سپس یك سیب‌زمینی را با فشار به درون لوله بفرستید (البته من پیشنهاد میكنم كه چنین كاری را انجام ندهید و فقط فرض آن كافی می‌باشد) چیزی كه به دست خواهیم آورد، وسیله‌ای است كه به آن توپ سیب‌زمینی می‌گویند. وقتی سوخت درون لوله را با جرقه‌ای مشتعل کنید، اتفاق جالبی روی می‌دهد. با انفجار همین یک قطره بنزین، انفجاری داخل لوله صورت می‌گیرد و سیب‌زمینی تا ارتفاع 150 متر به هوا پرتاب می‌شود!
موتورهای درون سوز نیز از همین ایدة توپ سیب‌زمینی استفاده می‌کنند. اگر شما مقدار خیلی ناچیزی از یك سوخت با انرژی بالا ( مانند بنزین ) را در یك محوطة بسته كوچك قرار دهید و آن را مشتعل سازید، مقدار قابل توجهی انرژی آزاد خواهد شد. البته شما می‌توانید از این انرژی به جای پرتاب سیب‌زمینی، جهت مصارف جالب‌تری استفاده نمایید. برای مثال، اگر بتوانید چرخه‌ای به وجود آورید كه بتواند این انفجارها را صد بار در دقیقه پشت سر هم انجام دهد و همچنین بتوانید انرژی تولیدی را جهت كارهای مفید مهار نمایید، چیزی كه به دست خواهد آمد، موتور یك ماشین خواهد بود.
تقریباً تمامی خودروهای امروزی جهت تبدیل بنزین به حركت از موتورهایی كه به آن‌ها چهار زمانه می‌گویند، استفاده می‌کنند. به این سیستم چهار زمانه، چرخة اتو نیز می‌گویند. این نام برای یادبود نیكولای اتو؛ مخترع سیستم موتور خودرو در سال 1867 میلادی می‌باشد.
مراحل سیکل موتور چهار زمانه عبارتند از: مکش، تراکم، احتراق و تخلیه. شما در شکل صفحة بعد قطعه‌ای را می‌بینید که پیستون نامیده می‌شود. این قطعه جایگزین سیب‌زمینی در توپ سیب‌زمینی ما شده است. پیستون توسط شاتون به میل‌لنگ وصل شده است، با چرخش میل‌لنگ حالت دوباره مسلح‌شدن توپ به وجود می‌آید. وقتی پیستون شروع به پایین آمدن می‌کند، سوپاپ ورود سوخت باز می‌شود و سیلندر پر از مخلوط بنزین و هوا می‌شود. در مرحلة بعد پیستون بر می‌گردد تا مخلوط سوخت و هوا را متراکم کند. وقتی پیستون به نقطة بالا رسید، سوخت به شدت متراکم می‌شود و در این لحظه، شمع از خود جرقه‌ای تولید می‌کند و سوخت را مشتعل می‌کند. با منفجر شدن سوخت موجود در سیلندر، پیستون در اثر فشار انفجار به سمت پایین حرکت می‌کند. با پایین آمدن پیستون، سوپاپ‌های تخلیه باز می‌شوند تا گاز خروجی از سیلندر خارج شود و به سمت اگزوز برود.
اکنون موتور، آمادة انجام سیکل جدید می‌شود و دوباره مخلوط سوخت و هوا وارد سیلندر می‌شود. توجه کنید حرکتی که در یک موتور احتراق داخلی تولید می‌شود، یک حرکت دورانی است، در حالی که حرکت تولید شده توسط توپ سیب‌زمینی یک حرکت خطی است. در موتور اتومبیل، حرکت خطی پیستون توسط میل‌لنگ به حرکت دورانی تبدیل می‌شود. حرکت دورانی حرکت جالبی است، زیرا ما برای به حرکت در آوردن خودرو به حرکت دورانی چرخ‌ها نیاز داریم.

قطعات تشکیل دهندة موتور چهار زمانة بنزینی

چهار حالت موتور چهار زمانة بنزینی

برای به کار افتادن موتور، نیرویی نیاز است تا میل‌لنگ را به چرخش در بیاورد. در موتورهای چهار زمانه، لازم است که پیستون چهار حالت تنفس (مکش)، تراکم، انفجار (احتراق) و تخلیه را با دو بار گردش میل‌لنگ انجام دهند تا موتور به کار بیفتد.

1- مرحلة مکش سوخت در این مرحله، بر اثر گردش میل‌لنگ، پیستون از نقطة مرگ بالا به طرف پایین حرکت می‌کند. چرخ‌دندة سر میل‌لنگ نیز با چرخ‌دندة سر سوپاپ طوری تنظیم می‌شود که همزمان با پایین آمدن پیستون، میل بادامک، سوپاپ ورودی را باز می‌کند و عمل مکش با داخل شدن مقدار معینی سوخت (مخلوط هوا و بنزین) به محفظة سیلندر انجام می‌پذیرد. وقتی پیستون به پایین‌ترین نقطه (نقطة مرگ پایین) برسد، عمل مکش

تمام می‌شود. در این لحظه سوپاپ ورودی بسته می‌شود و مخلوط هوا و بنزین داخل سیلندر حبس می‌شوند. دقت داشته باشید که طی این مرحله، سوپاپ ورود سوخت باز و سوپاپ خروج دود بسته است.

2- مرحلة تراکم

پس از مرحلة تنفس یا مکش، نوبت به مرحلة تراکم می‌رسد. در این حالت، با چرخش میل‌لنگ، پیستون به طرف نقطة مرگ بالا می‌رود تا مخلوط هوا و بنزین را متراکم کند. از آن‌جا که سوپاپ‌های ورودی و خروجی، بسته شده‌اند، هرچه پیستون بالاتر می‌رود، مولکول‌های گاز فشرده‌تر و برای حالت بعدی آماده‌تر می‌شوند. در این‌جا بین حجم سیلندر و محفظة احتراق نسبت تراکمی وجود دارد. هرچه حجم محفظة احتراق به حجم واقعی سیلندر کمتر باشد، تراکم بیش‌تری صورت می‌گیرد و در نتیجه موتورِ بهتر و قوی‌تری خواهیم داشت. این نسبت در موتور‌های بنزینی بین یک به شش تا یک به یازده است.

البته این نکته را هم در نظر داشته باشید که طبق قوانین فیزیکی، اگر این نسبت از آخرین حد خود یعنی یک به یازده تجاوز کند، به دلیل تراکم زیاد، سوخت گازی بیش از حد داغ می‌شود و قبل از جرقه زدن شمع، خود به‌خود منفجر می‌شود. این موضوع در بعضی از ماشین‌های تقویتی غیر استاندارد باعث تاب برداشتن میل‌لنگ می‌شود. طی مرحلة تراکم، سوپاپ ورود سوخت و سوپاپ خروج دود هر دوبسته می‌مانند.

 

 



1- مرحلة مکش سوخت  2- مرحلة تراکم و انفجار

3- مرحلة انفجار

مرحلة سوم، انفجار یا احتراق است. در آخرین مرحلة تراکم که پیستون می‌خواهد به نقطة مرگ بالا برسد، اوج تراکم روی می‌دهد. در این زمان، شمع جرقه می‌زند و سوخت منفجر می‌شود. بر اثر انفجار، ازدیاد حجم به وجود می‌آید و چون تمام سوپاپ‌ها بسته هستند و منبسط شده، راه خروجی ندارد، در نتیجه نیرو به سر پیستون فشار می‌آورد و آن را به طرف پایین هل می‌دهد. شاتون نیز نیروی وارده به سر پیستون را به میل‌لنگ انتقال می‌دهد و باعث حرکت دورانی آن می‌شود. این حرکت دورانی میل‌لنگ به کمک صفحة فلایول به کلاچ و از آن‌جا به سیستم انتقال نیرو منتقل می‌شود.

4- مرحلة تخلیة دود

در این حالت، سیلندر پر از دود است و پیستون در اثر چرخش میل‌لنگ در حال بالا آمدن است. در این لحظه، سوپاپ دود باز می‌شود و گاز سوخته شده از طریق آن خارج می‌گردد. زمانی که پیستون به نقطة مرگ بالا می‌رسد، عمل تخلیه تمام می‌شود و پیستون دوباره شروع به پایین آمدن می‌کند و به این ترتیب، مرحلة اول (مکش سوخت) از سر گرفته می‌شود.



1- لحظة پس از انفجار    2- مرحلة خروج دود

اجزای داخلی موتور

سیلندر : قسمت اصلی موتور است. جنس آن از چدن و گرافیت است و به همین دلیل خاصیت سایش آن کم می‌باشد. پیستون در داخل سیلندر بالا و پایین می‌رود. همچنین کانال‌هایی جهت گردش آب دور سیلندر طراحی شده است. سیستم خنك‌كننده، آب را در این مجراها به گردش درمی‌آورد و باعث خنك شدن‌ محفظة احتراق می‌شود. محفظة احتراق محوطه‌ای است كه عمل فشرده‌سازی و احتراق در آن صورت می‌گیرد. با بالا و پایین رفتن پیستون، محفظة احتراق تغییر اندازه می‌د‌هد. نقطة مرگ پایین و بالای سیلندر، حداكثر و حداقل حجم محفظه را مشخص می‌کنند. اختلاف این دو حجم را حجم موتور می‌نامند و با مقیاس لیتر یا سی‌سی (‌سانتیمتر مكعب) می‌سنجند. حجم موتور نمایانگر قدرت موتور است. یك سیلندر با حجم 500 سی‌سی می‌تواند دو برابر یك سیلندر با حجم 250 سی‌سی مخلوط هوا و سوخت در خود جای دهد. در موتورهای 4 سیلندر، پیستون‌‌ها طوری تنظیم می‌شوند كه هر كدام در یك مرحله از مراحل احتراق باشند. مثلاً اگر یك سیلندر در مرحلة ورود سوخت باشد، 3 سیلندر بعدی به ترتیب در مراحل تراكم، احتراق و خروج دود قرار دارند.
پیستون : فلز استوانه‌ای شکل است که درون سیلندر بالا و پایین حرکت می‌کند و ضربات حاصل از انفجار سوخت را توسط شاتون به میل‌لنگ منتقل می‌كند. میلة گژن‌پین (انگشتی پیستون)، پیستون را به شاتون متصل می‌كند. رینگ(حلقه)های دور پیستون برای جلوگیری از نفوذ روغن موتور به محفظة احتراق طراحی شده‌اند. یاتاقان‌ها هم ضربات و ارتعاشات حاصل از انفجار را تحمل كرده و از ساییدگی میل‌لنگ جلوگیری می‌كنند. حركت خطی (بالا و پایین) پیستون به حركت چرخشی میل‌لنگ تبدیل می‌شود.
محفظة روغن موتور : این محفظه زیر بدنة موتور قرار دارد. روغن موتور برای كم كردن اصطكاك در حین چرخش میل‌لنگ و حركت پیستون داخل سیلندر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شمع : شمع‌ها باعث ایجاد جرقه و آتش زدن سوخت متراکم محفظة احتراق می‌شوند. سیستم برق‌رسانی به شمع‌ها باید آن‌قدر دقیق باشد که در زمان مناسب (آخرین لحظة تراکم)، جرقه بزند.

سوپاپ‌ : سوپاپ‌ها توسط گردش میل بادامک در زمان‌های مناسب، بالا و پایین می‌روند و دریچه‌های ورود سوخت و خروج دود را باز و بسته می‌کنند.

میل‌لنگ : حرکت بالا و پایین پیستون باعث چرخش

میل‌لنگ حول محور خود می‌شود. این چرخش سپس از طریق صفحه کلاچ به جعبه دنده و از آن‌جا به میل گاردان و دیفرانسیل منتقل می‌شود و چرخ‌ها را به حركت در‌می‌آورد. یك سر میل‌لنگ، صفحة فلایویل و سر دیگر آن پولی قرار دارد.

فلایویل : صفحة گرد دندانه‌دار بزرگی است كه به انتهای میل‌لنگ متصل است و حرکت چرخشی میل‌لنگ را به گیربکس و از آن‌جا به چرخ‌ها منتقل می‌کند. وظیفة دیگر فلایول در هنگام روشن شدن اتومبیل است. در زمان‌های قدیم این كار توسط هندل انجام می‌شد، ولی در اتومبیل‌های جدید این کار بر عهدة استارت گذاشته شده است. استارت نیروی خود را از باطری ماشین تأمین می‌كند. به این ترتیب كه به هنگام استارت زدن، دندانه‌های استارت با دندانه‌های فلایویل درگیر می‌شوند و میل‌لنگ متصل به آن را به چرخش وا می‌دارند. با چرخش میل‌لنگ و آغاز عمل احتراق در موتور، چرخ‌دندة استارت از فلایویل جدا می‌شود.

پولی : صفحة گرد دیگری است که به سمت دیگر میل‌لنگ متصل می‌شود. پولی با تسمه‌ای به نام تسمة پروانه به دینام و واتر پمپ ( پمپ آب ) متصل است و با چرخش خود، آن‌ها را نیز می‌چرخاند. دینام یك موتور الكتریكی است كه با چرخش خود، برق تولید می‌كند. این برق در سیستم جرقه، چراغ‌ها، كولر و سیستم‌های دیگر اتومبیل مصرف می‌شود و مازاد جریان الكتریسیتة آن صرف شارژ كردن باطری می‌شود. با چرخش واتر پمپ، آب داخل موتور به گردش در‌می‌آید. این آب با عبور از کناره‌های محفظة احتراق گرم می‌شود. آب گرم شده سپس به رادیاتور‌ جلو منتقل می‌شود تا خنک شده و دوباره به موتور برگردد. جزئیات این مطالب هم در بخش سیستم خنك كننده توضیح داده شده است.

میل بادامک : چرخش میل‌لنگ توسط زنجیر یا میل رابط به میل بادامک منتقل می‌شود و آن را نیز به چرخش درمی‌آورد. با چرخش میل بادامک، اسبك‌ها بالا و پایین می‌روند و در نتیجه سوپاپ‌های سرسیلندر به طور متناوب باز و بسته می‌شوند. در ضمن چرخش، میل بادامك، نیروی لازم جهت مكش بنزین از باك و نیز چرخاندن پمپ روغن را تأمین می‌كند.

سیستم سوخت‌رسانی

در اتومبیل‌ها با چرخش میل‌لنگ، میل بادامک هم می‌چرخد و با تسمه‌ای که به پمپ بنزین متصل است، نیروی لازم جهت مکش بنزین از باک به کاربوراتور را تأمین می‌کند. کاربوراتور هم بنزین را با هوایی که فیلتر هوا تصفیه کرده است، مخلوط می‌کند. خلاء حاصل از پایین رفتن پیستون در مرحلة مکش، باعث مکش سوخت از كاربوراتور به داخل محفظه احتراق سیلندر می‌شود. این سوخت از طریق مانیفولد ورودی به دریچة ورود سوخت سیلندرها هدایت می‌شود.
میزان ورود سوخت به سیلندرها توسط اهرم تنظیم سوخت که به پدال گاز متصل است کم و زیاد می‌شود. با فشار دادن به پدال گاز، سوخت بیش‌تری به سیلندرها وارد می‌شود و انرژی بیش‌تری به هنگام انفجار تولید می‌شود و به این ترتیب، اتومبیل سریعتر حرکت می‌کند.

در اتومبیل‌های قدیمی هم برای روشن كردن اتومبیل

در هوای سرد از ساسات استفاده می‌کردند. در این اتومبیل‌ها اهرمی وجود داشد که با کشیدن آن، سوخت غنی‌تری (مخلوط بیش‌تری از بنزین) به موتور سرد می‌رسید و آن را روشن می‌کرد. پس از عمل احتراق، دود حاصل از انفجار سوخت سیلندرها از طریق دریچة خروجی به مانیفولد خروجی و از آن‌جا به اگزوز هدایت می‌شود.

نحوة کار سیستم سوخت‌رسانی موتورهای کاربوراتوری ؛ وقتی پیستون در سیلندر پایین می‌رود، فشار هوای محفظة احتراق افت می‌کند و با باز شدن دریچة ورود سوخت، هوا به سرعت وارد محفظه می‌شود. جریان هوا به هنگام عبور از گلوگاه ونتوری، باعث افت فشار در این ناحیه می‌شود. با این کار، ملکول‌های بنزین در شرایط افت فشار به شکل قطرات ریز پودر مکیده شده و همراه هوا وارد محفظة احتراق می‌شوند. سیستم خنک کنندة موتور احتراق داخل و نیز حرکت پیستون‌ها باعث تولید حرارت زیادی در سیلندرهای اتومبیل می‌شود. به این منظور، سیستم خنک‌کننده‌ای در اتومبیل‌ها تعبیه شده است که توسط گردش آب به دور سیلندرها،‌ موتور را خنک می‌کند. نحوة کار این سیستم به این ترتیب است : در اثر حرکت پیستون‌ها و چرخش میل‌لنگ، پولی سر میل‌لنگ هم می‌چرخد. پروانة خنک‌کننده و واتر پمپ

(پمپ آب) توسط تسمه‌ای به نام تسمة پروانه نیروی چرخش خود را از پولی می‌گیرند. با چرخش واتر پمپ، آب در منفذهای ریز تعبیه شده دور سیلندرها جریان می‌یابد و آن را خنک می‌سازد.

نحوة کار سیستم خنک کنددة اتومبیل ترموستات در هوای سرد زمستان و تا وقتی كه موتور گرم نشده، ترموستات راه خروج آب از موتور را می‌بندد تا ابتدا با گردش محدود آب در منفذهای سیلندر، موتور گرم شود. وقتی موتور به اندازة كافی گرم شد، ترموستات راه خروج آب را باز می‌كند تا آب گرم شدة موتور به رادیاتور برسد. با چرخش پروانه و عبور هوا از لابلای پنجره‌های رادیاتور، آب خنك می‌شود. آب سرد شده دوباره با چرخش واتر پمپ به داخل موتور مكش می‌شود تا موتور را خنك نگه دارد.

سیستم جرقه‌زنی اتومبیل چگونه کار می‌کند؟
موتورهای احتراق داخلی، ماشین‌هایی شگفت‌انگیزی هستند که در طی بیش از 100 سال تکامل یافته‌اند. این تکامل توسط سازندگان خودرو برای افزایش بازدهی و کاهش آلودگی با گذشت هر سال ادامه دارد. ما در ادامة بحث به مکانیزم موتور و زیر مجموعه‌های آن خواهیم پرداخت. شما در این بخش با سیستم جرقه‌زنی و این‌که سیستم جرقه‌زنی کجا قرار گرفته و چگونه کار می‌کند، آشنا خواهید شد.
بحث را با نحوة تنظیم زمانی (تایمینگ) جرقه شروع می‌کنیم. سپس تمام اجزایی که جرقه ایجاد می‌کنند از قبیل شمع‌ها، کویل و دلکو را خواهیم دید و سرانجام دربارة بعضی از سیستم‌های جدید که از حالت جامد اجزا به جای دلکو استفاده می‌کنند، صحبت خواهیم کرد.

تایمینگ ( تنظیم زمانی جرقه‌زنی )

سیستم جرقه‌زنی که روی خودرو قرار دارد، باید با هماهنگی کامل با بقیه اجزای موتور کار کند. هدف از مشتعل کردن سوخت در یک زمان معین این است که گازها به حداکثر انبساط برسند و به هنگام انفجار، بیش‌ترین بازدهی را داشته باشند. اگر سیستم جرقه‌زنی در زمان نامناسب عمل کند، قدرت موتور پایین می‌آید و باعث اتلاف سوخت و آلایندگی بیش‌تر می‌شود.
شمع داخل موتور درست پیش از این‌که پیستون به نقطة مرگ بالا برسد، می‌بایست جرقه بزند. وقتی که مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر مشتعل می‌شود، دما افزایش می‌یابد و سوخت تبدیل به گاز خروجی می‌شود. این تغییر شکل موجب می‌شود که فشار داخل سیلندر به طور شگفت‌انگیزی افزایش ‌یابد و نیرویی رو به پایین به پیستون وارد کند. هدف از افزایش فشار داخل سیلندر طی مرحلة تراکم و انفجار این است که بیش‌ترین گشتاور و قدرت را از موتور بگیریم.
تنظیم زمانی سیستم جرقه‌زنی یک موفقیت بحرانی است. همان طور که می‌دانید بین زمان جرقه زدن شمع و مشتعل شدن سوخت و ایجاد فشار داخل سیلندر، تأخیرهای زمانی کوچکی وجود دارد. اگر جرقه‌زنی شمع‌ها درست زمانی اتفاق بیفتد که پیستون به نقطه مرگ بالا رسیده است، قبل از این که گازها در داخل سیلندر به حداکثر فشار برسند، پیستون شروع به پایین آمدن می‌کند. به همین دلیل به منظور استفاده بهتر از سوخت، جرقه باید قبل از این که پیستون به نقطة مرگ بالا برسد اتفاق بیفتد. در این حالت پیستون شروع به پایین آمدن می‌کند و فشار به اندازة کافی بالا است که بتواند میل‌لنگ را بچرخاند.

بعد از این‌که سوخت داخل سیلندرها متراکم شد، نوبت به کار شمع‌ها می‌رسد. شمع‌ها با ایجاد جرقه در سیلندر، باعث انفجار و احتراق سوخت می‌شوند. اگر موتور اتومبیل 4 سیلندره باشد ، 4 شمع هم نیاز دارد که باید به طور متناوب برق به آن‌ها برسد. برای این کار ولتاژ 12 ولت باطری یا دینام در مبدُل ولتاژ پایین به بالای سیم‌پیچ‌های کویل تبدیل به ولتاژ بسیار زیاد می‌شوند. ولتاژ تقویت شده سپس از طریق وایر به دلكو و از آن‌جا با چرخش چكش برق، به نوبت به سر شمع ها منتقل می‌شود. لحظة جرقه زدن شمع‌ها باید دقیقاً در اواخر زمان تراكم سوخت داخل سیلندر صورت گیرد تا بیش‌ترین بازدهی را داشته باشد. درست كار نكردن موتور و مصرف سوخت بالای اتومبیل اغلب به خاطر اشكال در سیستم جرقه است. خراب شدن شمع‌ها و كثیف بودن پلاتین دلكو از عمده‌ترین دلایل خوب كار نكردن موتور است. شمع‌ها به مرور فرسوده می‌شوند و چندماه یكبار باید تعویض شوند شمع

شمع در تئوری، وسیلة کاملاً ساده‌ای است. این وسیله می‌بایست الکتریسیته را در دهانة خود تبدیل به جرقه کند. (تقریباً شبیه به یک آذرخش). به این منظور جریان الکتریسیته باید در یک ولتاژ بسیار بالایی به منظور عبور از میان فاصلة دهانه شمع و تولید جرقة خوب وجود داشته باشد. ولتاژ در شمع می‌تواند بین 40 تا 100 هزار ولت برسد. در اغلب موتورهای سیلندری، شمع‌ها را بین سوپاپ‌های ورود سوخت و خروج دود قرار می‌دهند. شمع باید یک مسیر عایق برای عبور ولتاژ بالا به سمت پایین الکترود داشته باشد تا از یک فاصله (دهانة شمع) بتواند بجهد و به سمت بدنة موتور (الکترود اتصال به زمین) هدایت شود. همچنین شمع باید گرمای زیاد و فشار داخل سیلندر را تحمل کند و طوری طراحی شود که رسوبات حاصل از افزودنی‌های سوخت روی آن جمع نشود.
شمع‌ها از یک قطعة الحاقی سرامیکی برای عایق کردن ولتاژ بالای الکترود استفاده می‌کنند. این قطعه الحاقی باعث می‌شود که جرقه تنها در نوک شمع ایجاد ‌شود. سرامیک‌ها، هادی گرمایی نسبتاً ضعیفی هستند، بنابراین گرمای نوک شمع‌ها را به خارج منتقل نمی‌کنند و همین موضوع باعث سوختن و از بین رفتن رسوبات روی الکترود‌ها می‌شود. سازندگان شمع‌های مخصوصی برای انواع خودرو انتخاب می‌کنند. بعضی خودروها با عملکرد بالای موتور به طور طبیعی گرمای زیادی تولید می‌کنند، بنابراین آن‌ها به شمع سرد نیاز دارند. اگر شمع زیاد گرم شود می‌تواند سوخت را قبل از این که جرقه بزند، مشتعل کند. بنابراین مهم است که شمع مناسبی بر روی خودرو نصب شود. در ادامه خواهیم آموخت که کویل چگونه ولتاژ بالای مورد نیاز را برای ایجاد جرقه تولید می‌کند.

کویل

کویل وسیلة ساده‌ای است و اساس کار آن تبدیل جریان ولتاژ ضعیف باطری به ولتاژ زیاد می‌باشد. ساختمان کویل از دو سیم‌پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده است. سیم‌پیچ ثانویه به طور معمول صدها دور بیش‌تر از سیم‌پیچ اولیه است. وقتی جریان از باتری به سمت سیم‌پیچ اولیة کویل جاری می‌شود، در یک لحظة معین، پلاتین دلکو یا سیستم کامپیوتری جریان آن را قطع می‌کنند. با قطع ناگهانی جریان، میدان مغناطیسی سیم‌پیچ اولیه به سرعت فرو می‌پاشد و به این ترتیب یک شار (میدان مغناطیسی متغیر) دور سیم‌پیچ ثانویه ایجاد می‌شود.
همان طور که در بخش الکترومغناطیس آموختید، تغییر میدان مغناطیسی باعث ایجاد جریان در مدار نزدیک آن می‌شود. به این ترتیب، تغییر میدان شدید کویل، جریانی با ولتاژ بسیار بالا در سیم‌پیچ ثانویه ایجاد می‌کند. این ولتاژ بالا از طریق وایر (سیم)، به دلکو و از آن‌جا به شمع‌ها منتقل می‌شود.

 


نحوة ارتباط کویل، دلکو و شمع

دلکو

دلکو چند کار را مدیریت می‌کند. اولین کار دلکو، توزیع صحیح ولتاژ بالای کویل به سیلندرها است. این کار را چکش برقی انجام می‌دهد. کویل به چکش برقی متصل شده است که در داخل درپوش می‌چـرخد. چکش برقـی بـر روی کنتاکت‌ها می‌چرخد. هر سیلندر یک کنتاکت دارد. نوک چکش برقی با عبور از هر کنتاکت، یک پالس ولتاژ بالا را از کویل را به کنتاکت می‌دهد. پالس‌های جرقه سپس توسط وایر به شمع مخصوص هر سیلندر می‌رسند. موقعی که شما اتومبیل خود را برای تنظیم موتور می‌برید، یکی از وسایلی که باید تعویض شود، چکش برقی و درپوش آن است. همچنین سیم‌ها ( وایرها) نیز کهنه می‌شوند و عایق‌شان از بین می‌رود. این موضوع می‌تواند دلیل بعضی از مشکلات مبهم موتور باشد.
دلکوهای قدیمی، بخشی در نیمة پایینی دارند که وظیفة قطع کردن جریان کویل را انجام می‌دهد. بادامکی که در مرکز دلکو قرار دارد، اهرم متصل به پلاتین را فشار می‌دهد و باعث می‌شود که مدار جریانی کویل (اتصال به زمین) به طور ناگهانی قطع شود و به این ترتیب یک پالس ولتاژ بالا تولید می‌شود. پلاتین دلکو همچنین تایمینگ جرقه‌زنی را متناسب با سرعت و بار موتور تنظیم می‌کند.
تنظیم زمانی جرقه‌زنی به قدری برای عملکرد موتور بحرانی است که بیش‌تر خودروها از پلاتین استفاده نمی‌کنند و به جای آن، از یک سنسور که موقعیت دقیق پیستون را به واحد کنترلی موتور (ECU ) می‌فرستد‌، کمک می‌گیرند. در این موتورهای پیشرفته، کامپیوتر (کامپیوتر اتومبیل) واحد کنترلی قطع و وصل جریان کویل را کنترل می‌کند.

سیستم‌های جرقه‌زنی بدون دلکو

احتمالاً شما هم دربارة خودروهایی جدید که نیاز به تنظیم اولیه پس از پیمودن صد هزار مایل دارند، شنیده‌اید. سیستم‌های جرقه‌زنی بدون دلکو، یکی از تکنولوژی‌هایی است که زمان تنظیم موتور را به تعویق می‌اندازند. سیستم‌های بدون دلکو به جای یک کویل اصلی، برای هر شمع یک کویل دارند که مستقیماً روی شمع قرار دارد. کویل این سیستم‌ها همانند سیستم‌های دارای کویل مرکزی کار می‌کند، با این تفاوت که به جای استفاده از دلکو، واحد کنترلی موتور از یک ترانزیستور برای قطع و وصل کردن جریان آن‌ها و تولید جرقه کمک می‌گیرد. سامانة واحد کنترل موتورECU کنترل تمام زمان‌های جرقه‌زنی را برعهده دارد.
این سیستم‌ها مزایای قابل توجهی دارند. اولاً دلکو ندارند و در نتیجه مشکل کهنه شدن آن وجود ندارد. همچنین وایرهای ولتاژ بالای شمع وجود ندارند که از بین بروند و سرانجام این‌که کنترل تایمینگ منظمی را فراهم می‌کنند که می‌تواند بازده و آلایندگی را بهبود بخشد و به طور کلی قدرت موتور را افزایش دهد.


سیستم کلاچ اتومبیل چگونه کار می‌کند؟
اگر شما رانندة یك اتومبیل با دندة دستی باشید، ممكن است از درك این‌كه كلاچ چگونه کار می‌کند، تعجب كنید. در واقع كلاچ‌ها در بسیاری از چیزهایی كه همه روزه می‌بینید یا استفاده می‌كنید، وجود دارد: بسیاری از مته‌های بدون محور یك كلاچ دارند، ارّه‌های زنجیر و حتی اسباب‌بازی‌های یویو دارای كلاچ هستند. شما در این بخش، یاد خواهید گرفت كه چگونه كلاچ اتومبیل كار می‌کند و بعضی مطالب جالب و شاید تعجب‌آور را در مورد كلاچ‌ها درك كنید.
كلاچ‌ها اغلب، در ابزارهایی كه دو میله (شَفت) غلتنده دارند، استفاده می‌شوند. در این ابزارها، یكی از میله‌ها (شفت‌ها) با کمک یك موتور یا كِشنده حركت می‌كند و شفت دیگر، ابزار دیگری را به حركت وامی‌دارد. مثلاً در یك مته، یك شفت را موتور می‌چرخاند و دیگری گیرة مته را به حركت می‌آورد. وظیفة اصلی کلاچ این است که این دو شفت را در زمان‌های لازم به یکدیگر متصل یا از هم جدا کند.

 
كلاچ اولیه

در یك اتومبیل نیاز به یك كلاچ دارید، زیرا موتور همیشه می‌چرخد، اما چرخ‌های اتومبیل این طور نیستند. برای این‌كه یك اتومبیل بدون خاموش كردن موتور بایستد، چرخ‌ها نیاز دارند تا از موتور به نحوی جدا شوند. برای درك این‌كه كلاچ‌ها چطور كار می‌كنند، بهتر است كمی دربارة اصطكاك بدانیم. اصطكاك توسط پستی و بلندی‌هایی بین سطوح به وجود می‌آید. حتی سطوح بسیار نرم نیز پستی و بلندی‌های میكروسكوپی دارند. هر قدر این پستی بلندی‌ها بزرگ باشند، لغزیدن شیء روی آن‌ها سخت‌تر خواهد شد. یك كلاچ به دلیل اصطكاك بین صفحه كلاچ و چرخ طیار فلایویل كار می‌كند.

سیستم کلاچ :

در اتومبیل، صفحة فلایویل به موتور متصل می‌شود و صفحه كلاچ نیز به محور انتقال متصل می‌شود. وقتی شما پای خود را از كلاچ بر می‌دارید، فنرها فشار دیسک را به صفحه كلاچ و از آن‌جا به فلایویل منتقل می‌کنند. به این ترتیب، با اتصال صفحه کلاچ به صفحه فلایول، محور(شفت) انتقال به نوعی با میل‌لنگ موتور ارتباط برقرار می‌کند. به این ترتیب، با چرخش میل‌لنگ، محور انتقال نیز می‌چرخد و در ادامه، نیروی موتور از طریق میل‌گاردان و دیفرانسیل به چرخ‌ها منتقل می‌شود.
اگر شما تا به حال اتومبیل نرانده‌اید، حتماً این را دیده‌اید که راننده‌ها به هنگام تعویض دنده، ابتدا پدال کلاچ را فشار می‌دهند و سپس دنده را تعویض می‌کنند. سیستم کلاچ، واسط ارتباطی موتور با چرخ دنده (گیربکس) است.

سیستم کلاچ در هنگاه درگیر شدن با فلایول                                                       سیستم کلاچ در حالت خلاصی اجزاء اصلی سیستم کلاچ، صفحه و دیسک کلاچ می‌باشند. صفحة کلاچ با فشار دیسک به فلایویل می‌چسبد و با چرخش میل‌لنگ و فلایویل، صفحة کلاچ هم می‌چرخد و میله (شفت) داخلی را می‌چرخاند. این میله وظیفة انتقال چرخش میل‌لنگ به جعبه دنده را بر عهده

دارد. وقتی ما پدال کلاچ را فشار می‌دهیم، صفحة کلاچ از فلایول جدا می‌شود و به این ترتیب، چرخش میله متوقف شده و انتقال نیرو از موتور به جعبه دنده و چرخ‌ها قطع می‌شود و ماشین اصطلاحا" خلاص می‌شود.

كلاچ چگونه آزاد می‌شود؟

با فشار به پدال کلاچ، روغن كلاچ توسط پمپ بالایی تحت فشار و از طریق لوله‌ای به پمپ پایینی منتقل می‌شود. با حركت پیستون داخلی پمپ پایینی به جلو، اهرم دوشاخة كلاچ به زغال كلاچ فشار می‌آورد. زغال كلاچ هم به خورشیدی فشار می‌آورد و آنرا جلو می‌برد. از آن‌جا كه خورشیدی با پیچ‌هایی به سرپوش وصل شده است، قسمت خارجی آن خم شده و دیسك كلاچ را به عقب می‌كشد. با عقب رفتن دیسك، فشار آن به صفحه قطع شده و صفحه کلاچ آزاد می‌شود. در این حالت میل‌لنگ و فلایویل می‌چرخند، ولی چون فشار دیسك، لنت صفحه كلاچ را به فلایویل نچسبانده است، صفحه کلاچ دیگر نمی‌چرخد و از همین جا انتقال نیرو به جعبه‌دنده قطع می‌شود. دراین حالت راننده می‌تواند، به راحتی دنده عوض کند. با قطع فشار، دیسک کلاچ به حالت اولیه خود بر می‌گردد و لنت صفحه کلاچ با فلایویل درگیر شده و انتقال نیرو دوباره برقرار می‌شود.


دیسک و خورشیدی کلاچ                                                               

صفحه کلاچ

مشكلات متداول

متداول‌ترین مشكل كلاچ‌ها این است كه بعد از مدتی در اثر اصطکاک، مادة اصطكاكی روی دیسک پاك می‌شود. با پاک شدن این ماده، صفحه كلاچ شروع به لغزیدن روی فلایول می‌کند و نمی‌تواند نیروی موتور را به چرخ‌ها منتقل کند. البته گاهی اوقات مشكل با لغزش نیست، بلکه با چسبیدن است. اگر كلاچ شما به خوبی آزاد نشود، چرخش شفت ورودی ادامه خواهد یافت. این موضوع می‌تواند باعث خوردگی یا جا نخوردن دندة اتومبیل‌تان شود. دیگر مشكل كلاچ‌ها مربوط به صفحة خورشیدی آن است. اگر یکی از پره‌های این صفحه به هر دلیلی شکسته شوند، نمی‌توانند نیروی متعادل به صفحه وارد بیاورند. اگر صدای ترسناكی را هنگام چسبیدن كلاچ بشنوید، ممكن است مربوط به شکستگی این پره‌ها باشد.

سیستم انتقال دستی (دنده) چگونه کار می‌کند؟
آیا تا به حال پشت فرمان ماشین نشسته‌اید؟ پیش دست راننده چطور؟ همیشه اولین سؤالی که برای بچه‌ها در این موقعیت پیش می‌آید این است که چرا راننده مجبور است مدام دنده عوض کند؟ چرا نمی‌شود فقط با بیش‌تر گاز دادن، تندتر رفت؟ اگر کمی‌ دربارة دنده بدانید، سؤال‌ها‌یتان هم کمی‌ پیشرفته‌تر می‌شود. ممکن است از خودتان بپرسید وقتی در دنده عوض کردن اشتباه می‌کنید، آیا ممکن است دنده‌ها خرد شوند یا این‌که وقتی کلاچ را زود رها می‌کنید یا دیر کلاچ می‌گیرید، سر و صدایی که می‌شنوید از کجا می‌آید. آیا ممکن است در اثر رانندگی اشتباه، دنده‌ها خراب شوند؟ می‌توانید پاسخ همة این سوال ها را خودتان پیدا کنید. فقط کافی است کمی همت و حوصله به خرج دهید!
همان طور که قبلاً خواندید با احتراق سوخت در سیلندر، پیستون‌ها بالا و پایین می‌روند. این حرکت خطی توسط شاتون‌ها به حركت چرخشی میل‌لنگ حول محور خود تبدیل می‌شود. در انتهای میل‌لنگ هم فلایویل قرار دارد. صفحه کلاچ در تماس با صفحه فلایویل، نیرو را با کمک میله (شفت) به چرخ‌دنده‌ها (گیربکس) منتقل

می‌کند. چرخ‌دنده‌ها به وسیلة مکانیزمی، سرعت چرخش چرخ‌ها را براساس خواست راننده (تعویض دنده) تنظیم می‌کنند. در آن سوی جعبه‌دنده، میله‌ای به نام میل گاردان، توسط «چهار شاخ» نیرو را به عقب اتومبیل منتقل می‌کند. در آن‌جا دیفرانسیل، چرخش میل گاردان را عمود بر محور میل گاردان به چرخ‌های عقب منتقل می‌کند و باعث چرخیدن آن‌ها می‌شود. سیستم انتقال قدرت این امکان را ایجاد می‌کند که با کم و زیاد شدن سرعت خودرو، نسبت دنده بین موتور و چرخ‌های خودرو تغییر کند. به طور ایده‌آل، جعبه دنده باید آن‌قدر در نسبت دنده‌ها قابلیت تغییر داشته باشد که موتور بتواند همیشه با تعداد دور مناسب در بهترین شرایط عملکردی موتور بچرخد.

دنده چه کار می‌کند؟

برای این‌که دور موتور از حد معین بالاتر نرود، موتور نیاز به دنده دارد. اگر دقت کرده باشید در کنار سرعت‌سنج ماشین‌ها عقربة دیگری وجود دارد که دور موتور را نشان می‌دهد. در قسمت انتهایی این عقربه ناحیه‌ا‌ی وجود دارد که با رنگ قرمز مشخص شده است. اگر موتور ماشین مدتی در این محدوده کار کند، احتمال دارد صدمه دیده و از کار بیافتد. اگر سرعت کار موتور از حد معینی تجاوز کند حتی ممکن است باعث انفجار آن شود!
علاوه بر این، بیش‌ترین توان و گشتاور موتور در یک محدودة خاص از دور موتور به دست می‌آید و هرچه از این محدوده دور شویم، توان موتور افت می‌کند. کاری که دنده می‌کند، این است که بدون تغییر دور موتور، امکان رسیدن به سرعت‌های مختلف را فراهم می‌نماید. با دنده عوض کردن، موتور را در بهترین وضعیت خود حفظ می‌کنید، اما در عین حال می‌توانید در سرعت‌های مختلف برانید.
دنده از یک طرف با کلاچ به موتور وصل می‌شود و از طرف دیگر با یک محور به دیفرانسیل متصل است. حرکت از موتور می‌آید، سرعت و قدرت آن در دنده تنظیم می‌شود و توسط محور و دیفرانسیل به چرخ ها منتقل می‌شود. در یک ماشین پنج دندة معمولی، پنج جفت چرخ دنده با نسبت‌های مختلف وجود دارد که پنج سرعت مختلف را در خروجی ایجاد می‌کنند. در جدول صفحة بعد تعدادی از این نسبت‌ها برای مثال آورده شده است.

 

جعبه دنده‌ها معمولاً از طریق کلاچ به موتور وصل می‌شوند. بنابراین محور ورودی جعبه دنده، همان محور خروجی کلاچ است که دقیقاً با دورهای میل‌لنگ موتور می‌چرخد. یک جعبه دندة ۵ سرعته یکی از ۵ نسبت دنده را برای محور ورودی به کار می‌گیرد تا تعداد دورهای متفاوتی در محور خروجی ایجاد کند.

 

دنده

نسبت چرخ‌دنده‌ها

سرعت چرخش محور خروجی (دور در دقیقه)

1

1:2315

1295

2

1:1568

1913

3

1:1195

2510

4

1:1100

3000

5

1:0.915

3278

در جدول بالا فرض شده است که دور موتور در ٣٠٠٠ دور در دقیقه ثابت باقی بماند.

برای این‌که با نحوة کار دندة ماشین آشنا شوید، در شکل صفحة بعد، جعبه‌دندة یک ماشین فرضی نشان داده شده است. ما در این تصویر فرض کرده‌ایم که دندة ماشین خلاص است، یعنی هیچ نیرویی از موتور به چرخ‌ها منتقل نمی‌شود. بیایید با هم نگاهی به قسمت‌های مختلف شکل بیندازیم تا وظیفة هر یک را برای شما شرح دهیم: محور سمت راستی به کلاچ متصل است. این محور و چرخ دنده با هم کار می‌کنند. کلاچ ابزاری است که انتقال نیروی موتور به جعبه دنده را کنترل می‌کند.

وقتی پایتان را روی کلاچ فشار می‌دهید، ارتباط

موتور و جعبه دنده قطع می‌شود؛ پس موتور می‌تواند کار کند در حالی که ماشین ثابت است. اگر پدال را رها کنید، محور به موتور متصل می‌شود و چرخ‌دنده با همان سرعت موتور شروع به چرخش می‌کند. محور زیرین و چرخ‌دنده‌های سوار بر آن، محور کمکی نامیده می‌شوند. کل این مجموعه به هم متصل است، پس تمام چرخ‌دنده‌های روی آن با هم حرکت می‌کنند. محور سمت راست و محور زیرین توسط دو چرخ دنده مستقیماً به هم متصلند و اگر محور راست(متصل به کلاچ) حرکت کند، محور کمکی زیرین نیز می‌چرخد.
به این ترتیب هر وقت که پای شما روی کلاچ نباشد، قدرت از موتور به محور کمکی می‌رسد. محور بالایی یک محور دندانه‌دار است که محور محرّک نامیده می‌شود. محور محرک نیز از طریق دیفرانسیل به چرخ‌های ماشین متصل می‌شود و آن‌ها را به حرکت در می‌آورد. هر زمان که چرخ‌های ماشین بچرخند، محور محرّک هم در حال چرخش است.
چرخ‌دنده‌های این محور روی بلبرینگ قرار گرفته‌اند، پس می‌توانند مستقل از محور محرّک بچرخند. اگر موتور خاموش باشد، ولی ماشین حرکت کند، محور محرّک می‌تواند در درون این چرخ‌دنده‌ها بچرخد، در حالی که چرخ‌دنده‌های آن و نیز محور کمکی بی‌حرکت باشند. وظیفه حلقة دندانه‌دار این است که یکی از چرخ‌دنده‌های بالایی را به محور محرّک متصل کند. این حلقه به محور متصل است و همراه آن می‌چرخد.


حلقة دندانه‌دار همچنین به کمک دستة دنده می‌تواند به چپ و راست حرکت کند تا با یکی از چرخ‌دنده‌ها درگیر شود. روی حلقه برآمدگی‌هایی است که با سوراخ‌هایی که روی چرخ‌دنده‌های بالایی تعبیه شده است، جفت می‌شود. اگر حلقه بین دو دنده باشد، می‌گوییم دنده خلاص است. در این حالت همة چرخ‌دنده‌های فوقانی روی بلبرینگ‌های خود می‌چرخند، اما محور محرک آن‌ها ثابت است.
حالا که نحوة کار هر یک از این قسمت‌ها را فهمیدید، فرض می‌کنیم که ماشین با دندة یک حرکت کند. همان طور که در شکل زیر می‌بینید، وقتی دنده را جا می‌زنید، حلقة دندانه‌دار به چرخ‌دندة شمارة 1 می‌چسبد. در این حالت، نیز محور سمت راست که به موتور متصل است، محور کمکی را می‌چرخاند. هر سه چرخ‌دندة بالایی همراه محور کمکی به حرکت درمی‌آیند، اما چون حلقة دندانه‌دار فقط به چرخ‌دندة سمت راستی متصل است، محور محرّک فقط با سرعتی برابر آن حرکت می‌کند. چرخ‌دنده‌های سمت چپ هم روی بلبرینگ خود، هرز می‌چرخند.

همگام‌ساز، قطعه‌ای کوچک با کارآیی بالا

اگر بخواهید از این دنده در یک ماشین واقعی استفاده کنید، برای دنده عوض کردن باید دو بار کلاچ بگیرید. تمام ماشین‌های قدیمی همین طور بودند، هنوز هم تعدادی از ماشین‌های مسابقه‌ای با این سیستم کار می‌کنند.
فکر می‌کنید چرا می‌بایست دوبار کلاچ بگیرید؟ بار اول که کلاچ می‌گیرید، ارتباط موتور با جعبه دنده قطع می‌شود. پس فشار از روی برآمدگی‌های روی حلقه برداشته می‌شود تا شما بتوانید حلقه را به حالت خلاص منتقل کنید. بعد کلاچ را رها می‌کنید و موتور را به سرعت مناسب می‌رسانید. منظور از سرعت مناسب، دور موتوری است که با دندة بعدی تناسب دارد؛ یعنی کاری می‌کنید که برآمدگی‌های روی حلقه و چرخ‌دنده‌ای که مربوط به دندة بعدی است با سرعت یکسانی بچرخند تا برآمدگی‌های روی حلقه بتوانند در چرخ‌دنده جفت شود. حالا مجبورید یک بار دیگر کلاچ را فشار دهید تا حلقه و دندة جدید با هم درگیر شوند. برای حل این مشکل، روی ماشین‌های جدید از سینکرونایزر (Synchronizer ) یا همگام‌ساز استفاده می‌شود. همگام‌ساز این امکان را ایجاد می‌کند که حلقه و دنده، قبل از جفت شدن برآمدگی‌های روی حلقه، با هم تماس برقرار کنند. بنابراین حلقه و دنده می‌توانند قبل از این‌که چرخ دنده با برآمدگی‌های روی حلقه درگیر شود، سرعتشان را با هم وفق دهند.

به شکل زیر دقت کنید. مخروط روی چرخ دنده در حفرة مخروطی حلقه قرار می‌گیرد و اصطکاک آن با حلقه باعث همگام شدن حرکت حلقه و دنده می‌شود. سپس بخش بیرونی حلقه طوری می‌لغزد که برآمدگی‌های روی حلقه بتواند با دنده درگیر شود.