به گزارش تارک خودرو: قوانین کنترل آلودگی هوا در استاندارهای ملی و اروپایی، در خصوص میزان آلودگی موتور خودروها دارای سختگیری های متعددی می باشند.
از سوی دیگر، کارخانجات تولید کننده خودرو می بایستی خواسته مشتریان خود را در خصوص میزان مصرف سوخت حداقل، گشتاور و قدرت موتور و همچنین قدرت مانور پذیری زیاد را برآورد نمایند.
بنابراین، موتور خودرو می بایستی در تمام شرایط دارای مناسب ترین نسبت مقدار قدرت خروجی به مصرف سوخت و آلودگی هوا باشد.
در نتیجه مدار الکترونیکی کنترل یونیت موتور می بایستی به دقت طراحی گردد.
لازم به ذکر است که قدرت – گشتاور – مقدار مصرف سوخت – میزان آلودگی و عملکرد موتور بعنوان اساسی ترین مشخصه های خودرو، به موارد زیر وابسته می باشند:
– وضعیت مکانیکی موتور مانند سیستم توزیع نیرو ( گیربکس و … )، کمپرس موتور و عیق بندی آن
– وضعیت سیستم اگزوز
– وضعیت مدار سوخت و هوا
– کیفیت سوخت
بطور خلاصه:
– مشخصات فوق بطور مستقیم برتوان خروجی موتور تاثیرگذار هستند.
– در صورت بروز ایراد می بایستی قبل از بررسی مدارهای الکتریکی کنترل یونیت موتور، موارد فوق را بررسی نمود.
– بنابراین قبل از بررسی کنترل کننده های الکترونیکی موتور، عوامل موثر بر احتراق موتور را بررسی می کنیم.
گشتاور:
گشتاور عبارتست از حاصلضرب نیروی وارد شده ( F ) در طول باز ( P ). نتیجه گشتاور بصورت دوران جسمی که به آن نیرو وارد شده است ظاهر می شود.
برای موتور، حداکثر گشتاور در حالت احتراق کامل رخ می دهد. که در آن تمام سوخت، منفجر شده و حداکثر مقدار انرژی، آزاد می شود. در این صورت حداکثر نیروی ممکن به تاج پیستون وارد شده و پس از ارسال به میل لنگ از طریق شاتون، حداکثر گشتاور موتور حاصل می شود.
شرایط مذکور فقط در حالتی مهیا می گردد که نسبت مخلوط سوخت به هوا مناسب باشد.
لازم به ذکر است که حصول حداکثر گشتاور و قدرت موتور به شدت به نحوه ی طراحی و مشخصات فنی آن وابسته است ( مانند نسبت تراکم، مقدار تایمینگ و فیلر سوپاپ ها و نحوه ی تنظیم فیلر سوپاپ، استفاده از سیستم توربوشارژ و …)
توان
مثالی از نمودارهای توان و گشتاور:
همانطور که در نمودارها مشخص است، در یک موتور با:
- مشخصات ثابت
- کیفیت بنزین و هوای ثابت
مقادیر متفاوتی از توان و گشتاور خروجی بر حسب دور موتور بدست می آید. این تغییرات بدلیل تغییر سرعت پر و خالی شدن سیلندر از مخلوط سوخت و هوا می باشد.
احتراق
احتراق در واقع انجام فعل و انفعالات شیمیایی بین ماده سوختنی ( بنزین ) و اکسیژن می باشد. در این فرایند طی عمل اکسیداسیون، مقداری انرژی آزاد می شود که در واقع نیروی محرکه موتور می باشد.
اکسیژن:
موتورها از اکسیژن موجود در هوا استفاده می کنند. هوا از ۷۹ درصد نیتروژن ( N2 ) 20 درصد اکسیژن ( O2 ) و یک درصد گازهای نادر تشکیل شده است.
سوخت:
سوخت ( بنزین ) از عناصر هیدروژن ( H ) و کربن ( C ) تشکیل شده است.
فرمول شیمیایی بنزین ( هپتان ) : C7H16
بنزین دارای درجات ( عدد اکتان ) مختلفی می باشد.
عدد اکتان:
این عدد بیانگر قابلیت خودسوزی بنزین می باشد. اندازه گیری این عدد، در شرایط آزمایشگاه و بر اساس مقایسه احتراق در یک موتور یک سیلندر استاندارد و با بنزین های زیر انجام می شود:
- هپتان که دارای عدد اکتان صفر است و پدیده خودسوزی آن بسیار آسان می باشد.
- ایزو اکتان که دارای عدد اکتان ۱۰۰ است و دارای بیشترین مقاومت در برابر خودسوزی می باشد.
بعنوان مثال، بنزین بدون سرب با عدد اکتان ۹۵ دارای ۹۵ درصد ایزو اکتان و ۵ درصد هپتان می باشد.
لازم به ذکر است در صورتیکه بنزین برای مدت طولانی در مکانی قرار گیرد، بدلیل تبخیر مواد سبک آن، عدد اکتان پایین آمده و خودسوزی سریعتر انجام می شود.
اعداد اکتان RON و MON:
RON: بیانگر عملکرد بنزین در دور های پایین موتور و هنگام شتابگیری خودرو می باشد.
MON: بیانگر نحوه ی عملکرد بنزین در دور های بالا و بار زیاد موتور می باشد. ( به ندرت استفاده می شود )
برای بالا بردن عدد اکتان، قبلا تترا اتیل سرب و اخیرا ترکیبات پتاسیم را به بنزین می افزایند.
برای بالا بردن عدد اکتان در بنزین بدون سرب از مواد افزودنی دیگر مانند الکل، بنزین ( C6H6 ) و … استفاده می شود.
مخلوط بنزین و هوا:
کیفیت مخلوط:
کیفیت این مخلوط که شامل بنزین و هوا می باشد، تاثیر مستقیمی بر نحوه ی کارکرد موتور دارد.
به منظور احتراق بهتر این مخلوط باید دارای شرایط زیر باشد:
- بصورت گاز باشد
- مقدار هر کدام مناسب باشد
- به درستی مخلوط شده باشند
مخلوط گازی شکل:
بنزین مایع قابلیت اشتعال خوبی ندارد و برعکس بنزین تبخیر شده به راحتی مشتعل می شود. بنابراین بنزین را باید بصورت پودر به گاز تبدیل کرد.
مقدار ترکیب بنزین و هوا:
نسبت وزن هوا به بنزین دارای اهمیت زیادی است و بایستی به درستی تنظیم شود. در شرایط ایده آل موتور جهت احتراق از لحاظ دما و فشار، مقدار مناسب عبارتست از یک گرم بنزین برای ۱۴/۸ گرم هوا.
نحوه مخلوط شدن:
برای احتراق بهتر، بنزین و هوا باید بطور کامل با هم مخلوط شوند.
چگونگی مخلوط شدن بنزین و هوا تاثیر مستقیمی بر کیفیت احتراق و در نتیجه توان موتور دارد.
اصول احتراق سوخت داخل موتور
احتراق مخلوط سوخت و هوا باعث افزایش ناگهانی دما و فشار داخل محفظه احتراق موتور می شود. این پدیده باعث انتقال نیرو به تاج ( قسمت بالایی ) پیستون می شود. و از آنجا و از طریق پیستون و شاتون به میل لنگ منتقل شده و باعث ایجاد گشتاور موتور می گردد.
بهترین نوع احتراق، احتراق سریع می باشد که طی دو میلی ثانیه انجام می گردد. سرعت احتراق به عوامل زیر بستگی دارد:
- دما و زمان محرک بروز احتراق
- دمای مخلوط سوخت و هوا و محیط اطراف آن
- چگونگی مخلوط سوخت و هوا
شروع احتراق:
برای اینکه مخلوط سوخت و هوا شروع به سوختن نماید، باید به اندازه کافی گرم شود. به حداقل دمای لازم برای آغاز احتراق، دمای احتراق گفته می شود.
انتشار احتراق:
با رسیدن دمای مخلوط به دمای احتراق، شعله به صورت موج داخل مخلوط پیشروی می کند. نحوه ی پیشروی شعله داخل مخلوط بصورت منظم می باشد و به این عمل، احتراق انفجاری گفته می شود.
احتراق و انفجار دو پدیده متفاوت هستند:
انفجار: انفجار در واقع احتراق بسیار سریع است. شعله با سرعت بیشتر از ۱۰۰۰ متر در ثانیه به داخل مخلوط و هوا پیشروی می کند. ( در بعضی از موتورهای انفجاری سرعت پیشروی شعله ۴۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ متر بر ثانیه می باشد. )
احتراق: این عمل بصورت لحظه ای نمی باشد بلکه با سرعت تقریبی ۳۰ متر در ثانیه به داخل مخلوط سوخت و هوا پیشروی می کند.
احتراق مناسب:
در این مبحث، فقط اصول احتراق بررسی می شود. نکته قابل توجه این است که عمل احتراق داخل موتور باید با دستورات مختلفی در ارتباط باشد:
قوانین: تولید کمترین آلودگی توسط موتور خودرو
دستورات راننده:
- گشتاور موتور بر حسب شتاب خودرو، سربالایی، بار موتور و …
- قدرت موتور بر حسب شرایط رانندگی مثل شتابگیری
- کاهش مصرف سوخت
- سرعت عمل بالا برای تغییر دور موتور
عمل احتراق بطور لحظه ای انجام نمی گیرد بلکه بین آغاز و پایان آن حدود ۲ میلی ثانیه می باشد. چگونه احتراق به عوامل متعددی به شرح زیر بستگی دارد:
- دور موتور
- فشار داخل منیفولد
- دمای هوای ورودی و موتور
بطور خلاصه:
- مناسب ترین احتراق، سریع ترین احتراق است.
- احتراق کامل باعث تولید کمترین آلودگی می شود.
تنظیم موتور:
عملکرد موتور به دو عامل وابسته به هم بستگی دارد:
- سیستم سوخت رسانی
- قطعات مکانیکی موتور به این دلیل است که قبل از تست سیستم سوخت رسانی توسط دستگاه عیب یاب باید قطعات مکانیکی موتور بررسی شوند.
تاثیرات تنظیم نبودن موتور:
۱- عدم تنظیم فیلر سوپاپ ها
بر روی کمپرس موتور تاثیر می گذارد و باعث بروز موارد زیر می شود:
- صدمه دیدن سوپاپها
- ممکن است موتور روشن نشود ( در صورت کاهش بیش از حد کمپرس موتور )
- موتور در حالت سرد و یا گرم به سختی روشن می شود
- موتور بد کار می کند
- مصرف سوخت و تولید گازهای آلاینده افزایش می یابد
- لرزش موتور زیاد می شود
- کنترل یونیت موتور محاسبات درستی نمی تواند داشته باشد
۲- عدم تنظیم تایم:
- موتور روشن نمی شود ( در صورت رد کردن تسمه تایم )
- موتور بد کار می کند ( در صورت رد کردن تسمه تایم )
- محاسبات کنترل یونیت مختل می شود.
۳- کثیف بودن فیلتر هوا:
- موتور ابتدا روشن شده و سپس خاموش می شود.
- موتور نسبت به فشردن پدال گاز به درستی جواب نمی دهد.
- دود سیاه از اگزوز خارج می شود.
- موتور بد کار می کند.
- مصرف سوخت افزایش می یابد.
۴- ایراد در مسیر هوای ورودی به موتور:
- موتور در حالت گرم و یا سرد به سختی روشن می شود.
- در صورت ایراد در واشر منیفولد، موتور روشن شده و سپس خاموش می شود.
- دور آرام موتور خود به خود تغییر می کند ( استپر موتور تعریف نشده است ).
- موتور نسبت به فشردن پدال گاز به درستی جواب نمی دهد.
- دور آرام موتور بیش از حد مجاز می شود.
۵- مسدود شدن مسیر دود اگزوز:
- موتور به سختی روشن می شود.
- موتور بدکار می کند.
- موتور روشن نمی شود ( در بدترین شرایط ).
