همه‌چیز در مورد قطر سیلندر (Bore) و کورس پیستون (Stroke)

اگر مشخصات پیشرانهٔ خودروها را نگاه کرده باشید، قطعاً تاکنون با کلمات قطر سیلندر یا Bore و کورس پیستون یا Stroke مواجه شده‌اید.

قطر سیلندر یا Bore چیست؟

میدانیم که پیشرانه‌های درون‌سوز از یک یا چند سیلندر تشکل شده‌اند که فرایند احتراق در داخل آن صورت می‌گیرد. این سیلندرها به شکل استوانه هستند و به قطر دایرهٔ هر سیلندر از موتور، Bore گفته می‌شود. به‌عنوان‌مثال، در موتور TU5 قطر سیلندر ۷۸.۵ میلی‌متر است.

کورس پیستون یا Stroke چیست؟

داخل سیلندر موتور، پیستون توسط نیروی حاصل از احتراق، به بالا و پایین حرکت می‌کند. به فاصلهٔ بین بالاترین نقطهٔ حرکت پیستون در داخل سیلندر (نقطهٔ مرگ بالا) تا پایین‌ترین نقطهٔ حرکت پیستون (نقطهٔ مرگ پایین) کورس پیستون یا Stroke گفته می‌شود. به‌عنوان‌مثال، در موتور TU5 کورس پیستون ۸۲ میلی‌متر است.

نسبت قطر سیلندر به کورس پیستون

اگر پیشرانه‌ای قطر سیلندر و کورس پیستون یکسانی داشته باشد، اصطلاحاً به آن موتور مربعی گفته می‌شود اما اگر قطر سیلندر بزرگ‌تر از کورس پیستون باشد، موتور کورس کوتاه خواهد بود. از سوی دیگر، موتوری که کورس پیستون بیشتری نسبت به قطر سیلندر داشته باشد، موتور کورس بلند محسوب می‌شود.

موتور مربعی

نسبت قطر سیلندر و کورس پیستون ۱ به ۱

همان‌طور که گفته شد، پیشرانه‌هایی که کورس پیستون و قطر سیلندر برابر یا نزدیک به هم دارند، موتورهای مربعی یا Square نامیده می‌شوند. اعداد محبوب برای کورس پیستون و قطر سیلندر این موتورها، ۸۶ در ۸۶ میلی‌متر است. با این اعداد، هر سیلندر حدود نیم لیتر حجم دارد و بنابراین، حجم موتور در نمونهٔ چهار سیلندر، ۲ لیتر و در نمونهٔ شش سیلندر، ۳ لیتر خواهد بود. موتورهای مربعی معمولاً ترکیب خوبی از ویژگی‌های هردو نوع موتور کورس بلند و کورس کوتاه را ارائه می‌کنند. از پیشرانه‌های مربعی امکان ساخت نسخه‌هایی با حجم بیشتر یا کمتر به‌صورت کورس کوتاه یا کورس بلند هم وجود خواهد داشت زیرا حجم موتور با تغییر قطر سیلندر یا کورس پیستون قابل‌افزایش یا کاهش است. موتور M52 ب‌ام‌و که از سال ۱۹۹۴ تا ۲۰۰۰ در خودروهایی مثل سری ۳ نسل E46 استفاده می‌شد، با قطر سیلندر و کورس پیستون ۸۴ میلی‌متر، یک موتور مربعی بود.

موتور کورس بلند

نسبت قطر سیلندر و کورس پیستون کمتر از ۱ به ۱

در موتورهای کورس بلند که به آن‌ها Undersquare هم گفته می‌شود، کورس پیستون بیشتر از قطر سیلندر است. هرچه کورس پیستون بیشتر باشد، پیستون باید مسافت طولانی‌تری را طی کند و درنتیجه سرعت بیشتری خواهد داشت. این موضوع فشار بیشتری به میل‌لنگ وارد می‌کند و درنتیجه، معمولاً حداکثر دور این موتورها محدود خواهد بود. همچنین موتورهای کورس بلند در دورهای بالا معمولاً خشن‌تر کار می‌کنند. موتورهای کورس بلند عمدتاً گشتاور دور پایین بیشتری تولید می‌کنند که یکی از دلایل این موضوع، نیروی بیشتری است که پیستون‌ها به میل‌لنگ وارد می‌کنند. علاوه بر این، پیشرانه‌های کورس بلند، قطر سیلندر کوچک‌تری دارند و درنتیجه از سوپاپ‌های کوچک‌تری استفاده می‌کنند که در دورهای پایین جریان بهتری را در محفظهٔ احتراق ایجاد می‌کند و منجر به افزایش گشتاور می‌شود. در حال حاضر، اکثر پیشرانه‌های امروزی از نوع کورس بلند هستند. به‌عنوان‌مثال، موتور TU5 با قطر سیلندر ۷۸.۵ میلی‌متر و کورس پیستون ۸۲ میلی‌متر، یک موتور کورس بلند محسوب می‌شود. مثال دیگر برای موتور کورس بلند، پیشرانهٔ ۲.۵ لیتری A25 تویوتا با قطر سیلندر ۸۷.۵ میلی‌متر و کورس پیستون ۱۰۳.۴ میلی‌متر است که هم‌اکنون در خودروهایی مثل کمری و راوفور استفاده می‌شود.

مزایا

• محفظه احتراق جمع‌وجور و یکنواخت
• احتراق کامل‌تر
• راندمان بالاتر و مصرف سوخت کمتر
• طول کمتر موتور

معایب

• محدودیت دور موتور
• کارکرد خشن در دورهای بالا
• جریان محدود در دورهای بالا که قدرت را محدود می‌کند

موتور کورس کوتاه

نسبت قطر سیلندر و کورس پیستون بیشتر از ۱ به ۱

موتورهای کورس کوتاه یا Oversquare، قطر سیلندر بیشتری نسبت به کورس پیستون دارند. این موتورها برای کاربردهای دور بالا مناسب‌تر هستند زیرا پیستون‌ها فاصلهٔ کمتری را طی می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، در پیشرانه‌های فرمول یک، قطر سیلندر بیش از دو برابر بیشتر از کورس پیستون است که امکان رسیدن به دورهایی تا ۱۵ هزار rpm را فراهم می‌کند. قطر سیلندر بزرگ همچنین امکان استفاده از سوپاپ‌های بزرگی را فراهم می‌کند که جریان فراوانی را در داخل محفظهٔ احتراق ایجاد می‌کند و باعث تولید قدرت زیاد در دورهای بالا می‌شود. موتورهای کورس کوتاه هنوز در خودروهای اسپرت محبوب هستند یعنی خودروهایی که قدرت را نسبت به مصرف سوخت در اولویت قرار می‌دهند. همچنین قطر سیلندر بیشتر تنها راه برای استخراج قدرت بالا از پیشرانه‌های تنفس طبیعی است.

مزایا

• امکان دستیابی به دورهای بالاتر
• سوپاپ‌های بزرگ‌تر که جریان بهتری ایجاد می‌کند
• تولید قدرت بیشتر به شکل تنفس طبیعی
• ارتفاع کمتر موتور

معایب

• باقی ماندن بنزین نسوخته در محفظهٔ احتراق عریض
• گشتاور کمتر در دورهای پایین
• افزایش طول موتور

چرا موتورهای کورس بلند فراگیرتر هستند؟

ازآنجایی‌که استفاده از چهار سوپاپ در هر سیلندر و همین‌طور توربوشارژر، محدودیت جریان در موتورهای کورس بلند را تا حد زیادی برطرف کرده، اکنون خودروسازان این نوع موتور را ترجیح می‌دهند. همچنین با استفاده از توربوشارژر، قدرت‌های زیاد بدون نیاز به دور موتور بالا تولید می‌شود. علاوه بر این، محفظهٔ احتراق جمع‌وجور، راندمان حرارتی را بهبود می‌بخشد و آلایندگی و مصرف سوخت را کاهش می‌دهد. از سوی دیگر، پیشرانه‌های کورس کوتاه در خودروهای اسپرت و قدرتمندی که به دور موتور بالا نیاز دارند همچنان استفاده می‌شوند زیرا در این خودروها، مصرف سوخت چندان مهم نیست ولی برای خودروهای معمولی که به‌طور روزمره استفاده می‌کنیم، کورس بلند از لحاظ بازدهی کلی و آلایندگی بسیار بهتر است.