قلب هر خودرویی در میانه موتور آن می‌تپد و به همان میزان که نوع موتور در عملکرد و بازده خودرو تاثیر دارد، سلامتش نیز در سلامت قطعات دیگر خودرو و به طور کلی بخش فنی موثر است. موتور خودرو از بخش‌های مختلفی تشکیل شده و یک سیستم پیچیده و حرفه‌ای محسوب می‌شود. سیستمی که هر قطعه از آن نقشی حیاتی در سلامت موتور و نحوه کارکردش دارد. برخی قطعات موتور و کیفیت‌شان در سلامت و عملکرد دیگر قطعات و سیستم‌های خودرو نیز موثر هستند و هر خرابی در آن‌ها می‌تواند به سیستم‌های دیگری علاوه بر خود موتور آسیب بزند.
سرسیلندر چیست و چه وظایفی دارد؟
سرسیلندر همانطور که از اسمش مشخص است بخشی از بلوک سیلندر است. اگر به بلوک سیلندر بدون قطعات جانبی دقت کنید متوجه خواهید شد که سطح فوقانی آن، باز است. سرسیلندر این سطح را پوشانده و درون سیلندرها محفظه احتراق را تشکیل می‌دهد. این قطعه فلزی که از اجزای ثابت موتور است و روی بلوک سیلندر پیچ می‌شود علاوه بر عایق‌بندی سیلندر وظیفه ممانعت از خروج گازها از سیلندرها به منظور احتراق مناسب مخلوط سوخت و گاز را برعهده دارد. همچنین سرسیلندر امکان تزریق موقت سوخت را در زمان مناسب به درون سیلندر و خروج دود از محفظه احتراق را فراهم می‌کند. به این ترتیب سرسیلندر دارای مجاری مختلف به منظور تزریق سوخت و آب، خروج دود و ورود هوا است. این قطعه بخش‌های مختلفی دارد که عبارتند از:
– محل بسته شدن و قرار گرفتن شمع‌ها، این قسمت بسته به نوع سرسیلندر در سطوح جانبی یا فوقانی آن تعبیه می‌شود.
– اسبک‌ها، گیت‌های سوپاپ‌ها، سیت سوپاپ‌ها، میل سوپاپ و فنرها که به منظور سوار شدن سوپاپ‌ها روی سرسیلندر در محل مخصوص خود تعبیه می‌شوند.
– مجاری آب و روغن.
– مانیفولد‌ها که شامل پنجه اگزوز و لوله‌های ورود سوخت به داخل سیلندر می‌شوند.
– محل بستن ترموستات.
بنابراین ارتباط قطعات زیادی با موتور از طریق سرسیلندر برقرار می‌شود. قطعاتی که در عملکرد موتور و کیفیت این عملکرد نقش مهمی دارند. این قطعات عبارتند از سوپاپ‌ها، بادامک‌ها، میل سوپاپ و میل بادامک‌ها، کارتر و شمع‌ها و متعلقات آن‌ها.
جنس سرسیلندر
این قطعه فلزی مانند بلوک سیلندر باید مقاومت حرارتی بالایی داشته باشد تا بتواند دمای بالای محفظه احتراق و اشتعال درون آن را تحمل کند. معمولا این قطعه را از جنس بلوک سیلندر می‌سازند تا توان حرارتی به همان مقدار را داشته باشد. بنابراین سرسیلندر معمولا از آلیاژهای آهن مانند چدن دانه ریز یا چدن خاکستری ساخته می‌شود. گاهی نیز سرسیلندر را به دلیل کاهش وزن تمام شده موتور از آلومینیوم ریخته‌گری یا تزریقی می‌سازند که در این صورت احتمالا جنس بلوک سیلندر نیز از آلیاژهای آلومینیوم است. مزیت آلومینیوم، ضریب انبساط حرارتی بالاتر یعنی توانایی بیشتر از چدن، در هدایت حرارت است. البته سرسیلندرهای آلومینیومی توانایی بالایی در برابر تغییر شکل‌های ناشی از تنش‌های حاصل از جرقه‌زنی و انفجار درون اتاقک احتراق ندارند.
سرسیلندر معمولا به شکل یک تکه ساخته می‌شود مگر اینکه طول موتور زیاد باشد. در این صورت پس از ساخت، تراشیده و صیقل داده می‌شود و عمل پرداخت روی آن صورت می‌گیرد.
تعداد و شکل سرسیلندر در موتورهای مختلف
سر سیلندرها براساس ترتیب قرار گرفتن سوپاپ‌ها و سیلندرها انواع مختلفی دارند. همچنین تعداد خروجی‌های روی آن‌ها براساس تعداد شمع‌ها در موتور تغییر می‌کند. برای مثال در برخی موتورها برای هر سیلندر از دو شمع استفاده می‌شود و در برخی دیگر از یک شمع برای تمام سیلندرها. گاهی هم ممکن است برای هر سیلندر از یک شمع استفاده شود. تعداد خروجی‌های مربوط به شمع‌ها روی سرسیلندر بر این اساس تغییر می‌کند. بنابراین هر موتوری سرسیلندر مخصوص به خود را در این نوع دسته بندی دارد. همچنین بر اساس شکل بلوک سیلندر و فرم خروجی سیلندرها تعداد سرسیلندر در یک موتور مشخص می‌شود. برای مثال در موتورهای خطی معمولا از یک سرسیلندر استفاده می‌شود و در موتورهای V شکل یا خورجینی برای هر سمت خروجی سیلندر یک سرسیلندر مجزا تعبیه می‌شود.
انواع سیلندر بر اساس آرایش سوپاپ‌ها
سرسیلندرهای آی هد (I HEADE)
در موتورهای آی هد محفظه احتراق به کوچک‌ترین حالت ممکن طراحی می‌شود و از این طریق تراکم لازم مخلوط گاز و سوخت تامین می‌گردد. تا جایی که روی پیستون گودی‌هایی برای نفوذ و باز و بسته شدن سوپاپ‌ها در نظر گرفته می‌شود. این فرورفتگی‌ها برای ممانعت از برخورد سوپاپ‌هایی که درون سرسیلندر و به صورت آویخته از آن قرار دارند روی پیستون تعبیه می‌شوند. سرسیلندرهای آی هد دارای یک یا دو ردیف (براساس تعداد سوپاپ‌ها) منفذ قرارگیری سوپاپ هستند. همچنین سوپاپ‌های ورود و خروج گاز و دود در کنار هم و در یک آرایش خطی قرار دارند.
سرسیلندرهای تی هد (T HEADE)
در موتورهای تی هد سوپاپ‌های دود و گاز در دو سمت مجزا و دو طرف سیلندر قرار دارند. این سوپاپ‌ها که دربدنه سیلندر جای می‌گیرند از سر سیلندر عبور نمی‌کنند و با آن ارتباطی برقرار نمی‌سازند. بر همین اساس سرسیلندرهای تی هد که در این موتورها به کار می‌روند خروجی مخصوص سوپاپ ندارند.
سرسیلندرهای ال هد (L HEADE)
سوپاپ‌های دود و گاز در این نوع موتور در یک طرف سیلندر قرار دارند. این سوپاپ‌ها نیز که روی بدنه سیلندر سوار می‌شوند مانند سوپاپ‌های موتور تی هد ارتباطی با سرسیلندر برقرار نمی‌کنند. بنابراین سرسیلندرهای ال هد نیز دارای خروجی یا منفذی مربوط به سوپاپ‌ها نیستند.
سرسیلندرهای اف هد (F HEADE)
در این نوع موتور سوپاپ‌های دود روی بدنه سیلندر سوار می‌شوند اما سوپاپ‌های گاز روی سرسیلندر قرار دارند. بنابراین در این نوع موتور، سرسیلندرهای اف هد که تنها برای سوپاپ‌های گاز خروجی و منفذ دارند استفاده می‌شود.
انواع سرسیلندر براساس نوع خنک‌کننده موتور
موتور به دلیل حرارت بالای ناشی از کارکردش نیاز به خنک کننده‌ای فعال دارد. این نیاز در تمام بخش‌ها و قطعات موتور نیز احساس می‌شود و هر قطعه برای بهره بردن از سیستم خنک کننده ویژگی‌‌های خاص خود را دارد. موتورها از نظر نوع خنک کننده به دو دسته هوا خنک و آب خنک تقسیم می‌شوند که قطعات آن‌ها نیز براساس نوع خنک کننده موتور طراحی‌ها متفاوتی دارند. سرسیلندر نیز از این قاعده مستثنا نیست و با توجه به نوع خنک کننده موتور به دو دسته تقسیم می‌شود. از آنجا که سرسیلندر نیز مانند بلوک در مجاورت دمای بالای محفظه احتراق قرار دارد و نیاز آن به سیستم خنک کننده بسیار ضروری است این تقسیم بندی و نوع طراحی سرسیلندر بر این اساس اهمیت ویژه‌ای دارد. انواع سرسیلندر در این دسته‌بندی عبارتند از:
سرسیلندرهای هوا خنک
سر سیلندرهای هوا خنک از طریق عبور هوا از سطح‌شان خنک می‌شوند. بنابراین سطح این نوع سرسیلندر به صورت پره‌های موازی طراحی می‌شود تا نهایت تماس با خنک کننده (هوا) و تبادل گرمایی با آن صورت گیرد. از آنجا که موتورهای هوا خنک در خودروها چندان کارایی ندارند، امروزه از این نوع سرسیلندر نیز در موتور خودروها استفاده نمی‌شود.
سرسیلندرهای آب خنک
این نوع سرسیلندر که در اثر عبور جریان آب خنک می‌شود با شیارهایی طراحی می‌گردد که عبور آب و تماس با آن را به بهترین شکل ممکن سازد. این شیارها که درون سرسیلندر هستند به گونه‌ای ساخته و آب‌بندی می‌شوند که از نفوذ آب و ضد یخ به داخل سیلندر و محفظه احتراق جلوگیری شود. مایع خنک کننده در این نوع سرسیلندر که از باتری تامین می‌گردد علاوه بر کاهش دمای این قطعه مانع از خوردگی آن نیز می‌شود.
خرابی‌ها و مشکلات احتمالی سرسیلندر
از آنجا که سرسیلندر با آلیاژی مقاوم به گرما و فشار و ضربه ساخته می‌شود بنابراین استهلاک چندانی ندارد و به ندرت دچار خرابی و مشکل می‌شود. البته سلامت آن تا حد زیادی وابسته به سلامت و عملکرد بی‌نقص سیستم روغن‌کاری و سیستم خنک‌کاری خودرو مانند واتر پمپ، رادیاتور و اویل پمپ است. مشکل هر یک از این قطعات می‌تواند منجر به تغییر شکل سرسیلندر و تاب برداشتن آن نسبت به بلوک سیلندر شود که این اتفاق نیز در عایق‌بندی سیلندرها از نفوذ آب و روغن ایجاد اختلال می‌کند. به طور کلی مشکلات سرسیلندر را می‌توان به چهار مورد خلاصه کرد. این موارد را به همراه دلایل ایجادشان بررسی می‌کنیم:
کربن گرفتن سرسیلندر
کربن گرفتن سرسیلندر و محفظه احتراق امری طبیعی و اجتناب ناپذیر است که بعد از گذشت مدت زمان معینی از کارکرد موتور اتفاق می‌افتد و برای رفع آن باید سیلندرها و سرسیلندر سرویس شود. این مدت زمان البته چندان کوتاه نیست. کربن گرفتن سرسیلندر موجب گرفتگی سوپاپ‌های دود و گاز می‌شود و کانال‌ها آب و روغن را نیز تا حدی مسدود می‌کند که هر یک از این موارد می‌تواند در عملکرد سرسیلندر ایجاد اخلال کند. اما به غیر از کارکرد طولانی مدت موتور، عوامل دیگری هم موجب کربن گرفتن سرسیلندر می‌شوند. عواملی مانند روغن سوزی، گرفتگی لوله اگزوز، گرفتگی در هواکش کارتر، عدم تنظیم صحیح کاربراتور، ضعف در سیستم جرقه‌زنی و زمان بندی اشتباه آن، کاهش کمپرس موتور و جا انداختن اشتباه میل سوپاپ. همچنین گشاد شدن گیت‌های سوپاپ‌ها و یا خرابی سیت سوپاپ که به دلیل نقص عملکرد سوپاپ‌ها ایجاد می‌شود می‌تواند از مشکلات سرسیلندر محسوب شود.
ترک خوردگی
محتمل‌ترین علت این اتفاق بی‌دقتی هنگام باز کردن سرسیلندر برای تعمیرات موتور و اجزای درونی سیلندرها است. همچنین یخ زدن آب خنک کننده سرسیلندر که به دلایل مختلف اتفاق می‌افتد نیز می‌تواند منجر به این مشکل شود.
تاب پیدا کردن
بی‌دقتی هنگام باز کردن یا بستن سرسیلندر، باز کردن سرسیلندر در زمانی که دمای آن بالا است و پیش از خنک شدن آن (زمان جوش آوردن موتور)، تنظیم نادرست و اشتباه بستن پیچ‌های اتصال سرسیلندر به سیلندر، نقص و سوختگی واشر سرسیلندر و بالا رفتن بیش از حد دمای موتور به هر دلیلی که ایجاد شود می‌تواند سرسیلندر را دچار تاب دیدگی می‌کند.