سیستم احتراق در خودرو بهصورت احتراق داخلی طراحی میشود. محفظه احتراق قلب هر سیستم یا موتور احتراق داخلی است. کیفیت عملکرد محفظه احتراق موتور به صورت مستقیم روی راندمان پیشرانه، میزان مصرف سوخت و شتابگیری خودرو تأثیرگذار است. هر چند به عنوان راننده نیازی به آشنایی تخصصی با محفظه احتراق خودرو ندارید؛ اما بد نیست شناخت ابتدایی از عملکرد سیستم احتراق خودرو داشته باشید. موضوعی که در ادامه بهطور مفصل درباره آن بحث خواهیم کرد.
محفظه احتراق خودرو چیست؟
محفظه احتراق (Combustion Chamber) به فضای محدودی در سیستم احتراق داخلی ماشین گفته میشود که فرآیند احتراق ترکیب سوخت و هوا در آن اتفاق میافتد. منظور از محفظه احتراق خودرو نیز فضای محدود داخل بلوکه سیلندر است که ترکیب سوخت و هوا به آن وارد میشود و با استفاده از جرقه شمعها، فرآیند احتراق در آن صورت میگیرد. در اثر این فرآیند، انرژی مکانیکی مورد نیاز برای حرکت خودرو تولید میشود. در تصویر زیر، عکس محفظه احتراق ماشین را مشاهده میکنید.
محفظه احتراق خودرو کجاست؟
محفظه احتراق خودرو درون بلوکه سیلندر قرار دارد. محفظه احتراق یک قطعه مشخص مانند پیستون در پیشرانه ماشین نیست؛ بلکه فضایی محدود بین قطعات متحرک و ثابت بلوکه سیلندر را تحت عنوان محفظه احتراق موتور خودرو میشناسند. اگر بخواهیم دقیقتر توضیح دهیم، محدوده بین سطح روی پیستون (وقتی که پیستون در نقطه مرگ بالا قرار دارد)، دیوارههای سیلندر و سرسیلندر محفظه احتراق را تشکیل میدهند. شکل طراحی محفظه احتراق خودرو ممکن است بهصورت گنبدی، نیمکرهای، مسطح یا غیره باشد و این موضوع تأثیر مستقیمی روی راندمان احتراق در موتور دارد.
دمای محفظه احتراق خودرو چقدر است؟
باتوجه به توضیح ارائهشده، وقتی صحبت از دمای محفظه احتراق خودرو میکنیم، هم باید دمای محصولات احتراق (گازهای آلاینده) را در نظر بگیریم و هم به دمای قطعات داخل بلوکه سیلندر توجه داشته باشیم.
تجربه نشان میدهد دمای گازهای آلاینده در حال انفجار به بالاترین سطح خود میرسد و بین 2200 تا 2700 درجه سلسیوس قرار میگیرد. البته دمای قطعات داخلی موتور بهمراتب پایینتر است و بسته به موقعیت آنها بین 80 تا 300 درجه سلسیوس نوسان میکنند.
موارد زیر در افزایش دمای محفظه احتراق خودرو نقش دارند:
- افزایش میزان دور موتور خودرو
- وارد شدن فشار زیاد به موتور هنگام رانندگی در سربالایی یا حمل بار سنگین
- افزایش نسبت تراکم سوخت و هوا در موتور
- عملکرد ضعیف سیستم خنککاری موتور خودرو
- بالا بودن عدد اکتان سوخت
در حالت کلی باید توجه داشته باشید دمای عملیاتی محفظه احتراق موتورهای توربوشارژ نسبت به موتورهای تنفس طبیعی بیشتر است. این موضوع به دلیل وجود هوای متراکم و فشرده در سیستم احتراق موتورهای توربوشارژ است که باعث افزایش فشار و حرارت در محفظه احتراق میشود.
انواع محفظه احتراق خودرو
انواع محفظه احتراق خودرو را میتوان براساس شکل هندسی یا نحوه طراحی طبقهبندی کرد که در ادامه به معرفی آنها میپردازیم.
1. محفظه احتراق با سوپاپ جانبی (Side Valve)
این نوع طراحی ساختار ساده و ارزانقیمتی دارد و البته به دلیل راندمان احتراق پایین تقریبا منسوخ شده است. در این طراحی، سوپاپهای ورودی و خروجی در کنار پیستون در بلوکه سیلندر تعبیه میشوند. تجربه نشان میدهد این نوع طراحی باعث احتراق ناقص در محفظه احتراق میشود. به همین دلیل، نهتنها مصرف سوخت افزایش مییابد؛ بلکه آلایندگی زیادی ایجاد میشود.
2. محفظه احتراق با سوپاپ رو (Overhead Valve)
محفظه احتراق پراید و بسیاری دیگر از خودروها از این نوع هستند. در این طراحی، سوپاپ روی سرسیلندر موتور تعبیه میشود. این موضوع بخش قابل توجهی از مشکلات طراحی قبلی را برطرف میکند. البته ساختمان محفظههای احتراق این دسته نیز به چند گروه تقسیم میشوند.
- محفظه احتراق نیمکرهای
شکل این محفظه شبیه به نیمکره است و سوپاپهای ورودی و خروجی در دو سمت مقابل یکدیگر با زاویه مشخص تعبیه میشوند. این طراحی علیرغم نقش مثبت قابل توجه در راندمان احتراق، نسبتا پیچیده است و هزینه بالایی را به همراه دارد.
- محطفه احتراق گنبدی
طراحی قسمت فوقانی محفظه احتراق گنبدی مانند سقف شیروانی است و از به هم پیوستن دو یا چند سطح شیبدار به دست میآید. سوپاپها روی این سطوح شیبدار تعبیه میشوند. در هر سیلندر میتوان 4 سوپاپ را جانمایی کرد و این موضوع کمک میکند تا امکان طراحی سیلندر با ظرفیت سوخت و هوای بیشتر فراهم شود. بسیاری از موتورهای مدرن صنعت خودرو، محفظه احتراق گنبدی دارند.
راندمان سیستم احتراق خودرو چقدر است؟
برای اندازهگیری راندمان سیستم احتراق خودرو از دو شاخص زیر استفاده میشود:
- راندمان احتراق (Combustion Efficiency)
- راندمان حرارتی (Thermal Efficiency)
راندمان احتراق نشان میدهد چه میزان از سوخت ورودی به سیلندر به طور کامل در فرآیند احتراق میسوزد. در یک موتور بنزینی سالم، راندمان احتراق بین 95 تا 99 درصد است.
همچنین راندمان حرارتی نشان میدهد که چه میزان از انرژی شیمیایی سوخت به کار مکانیکی در خودرو تبدیل میشود. در موتورهای تنفس طبیعی معمولی این عدد معمولا بین محدوده 25 تا 35 درصد است. در موتورهای توربوشارژ بسته به نوع تکنولوژی بهکار رفته، راندمان حرارتی به 40 تا 45 درصد ارتقا پیدا میکند.
علائم خرابی سیستم احتراق خودرو
وقتی صحبت از خرابی سیستم احتراق خودرو به میان میآید، باید توجه داشته باشید که مجموعهای از قطعات مانند پیستون، سوپاپ، شمع، وایر و … مد نظر هستند. در همین راستا، برخی از مهمترین علائم خرابی سیستم احتراق موتور خودرو عبارتاند از:
- دیر روشن شدن ماشین و نیاز به چند بار استارت زدن
- روشن نشدن ماشین
- لرزش موتور در حالت درجا
- تغییر نامنظم دور موتور خودرو
- خروج آلایندههای بیش از حد از اگروز ماشین
- افت قدرت خودرو نسبت به حالت عادی
- ضعف در شتابگیری
- افزایش مصرف سوخت ماشین
- به گوش رسیدن صدای غیرعادی از ناحیه اگزوز
- به گوش رسیدن صدای برخورد قطعات در موتور
کلام پایانی
در این مطلب بررسی کردیم سیستم احتراق خودرو چیست و انواع آن به چند دسته تقسیم میشود. تجربه نشان میدهد مهمترین عامل در کیفیت عملکرد محفظه احتراق خودرو، شکل هندسی آن است. این موضوع به صورت مستقیم در ایجاد اختلاط کامل سوخت و هوا و جلوگیری از احتراق ناقص نقش ایفا میکند. تعویض به موقع قطعات مصرفی سیستم احتراق خودرو نیز در حفظ راندمان آن در بلند مدت اهمیت زیادی دارد.
