چه عواملی بر دمای موتور تاثیر می گذارد؟

دسته بندی مطلب: نکات فنی خودرو
نویسنده : محمدرضا سعیدپور
  • ۱۸ تیر ۱۳۹۹
  • 440
  • 0
  • مدت مطالعه :8 دقیقه

موتورهای بنزینی که امروزه با آنها سر و کار داریم، در واقع نتیجه‌ی سال‌های سال ، تجربه و پیشرفت است . امروز ما به مقوله‌ی دما در این موتورها می‌پردازیم. ابتدا اعدادی واقعی از مقادیر دمای موجود در موتور ارائه می‌کنیم و سپس عوامل تاثیرگذار بر این اعداد را به اختصار بررسی می‌کنیم. با این مقاله از توربومگ همراه شوید.

چه دماهایی در موتور ظاهر می‌شوند؟

هوا با دمای محیط یعنی چیزی نزدیک به ۳۰ درجه سانتی گراد وارد مسیر هوای موتور شده و حین عبور از فیلتر و کانال‌های هوا تا ۷۰ درجه گرم می‌شود، پیش از رسیدن به موتور، بنزین به داخل این هوا اسپری می‌شود (توسط انژکتور) و دمای هوا تا نزدیک به ۴۰ درجه پایین آمده و ۶۰ درصد از بنزین پاشیده شده نیز تبخیر می‌شود. سوپاپ هوا که دمایی حدود ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد دارد باز شده و ترکیب هوا ، بخار بنزین و پودر بنزین با سرعت بسیار زیادی به موتور وارد می‌شوند. دمای سطح پیستون (اگر موتور به اندازه کافی گرم شده باشد) در حدود ۳۰۰ درجه و دیواره سیلندر دمایی در حدود ۱۵۰ درجه دارد. تا بسته شدن سوپاپ هوا مابقی بنزین تبخیر می‌شود و بخشی از دمای دیواره و پیستون را به خود می‌گیرد. تراکم آغاز می‌شود و دمای مخلوط هوا و بخار بنزین  تا ۱۶۰ درجه سانتی گراد بالا می‌رود. در اوج تراکم (تقریبا در اوج تراکم) جرقه‌ی شمع بخار بنزین را مشتعل می‌کند. شعله‌ با سرعت زیاد(نزدیک به سرعت صوت) و دمایی حدود ۲۰۰۰ ال ۲۵۰۰ درجه تمام گاز داخل سیلندر را مشتعل می‌کند. پیستون رو به پایین حرکت می‌کند و گاز داغ داخل سیلندر حین منبسط شدن تا دمای ۸۵۰ درجه خنک می‌شود. و در نهایت با باز شدن سوپاپ دود این گاز گرم و پر فشار با سرعت صوت از کنار سوپاپ خارج می‌شود سوپاپ دود دمایی حدود ۷۰۰ درجه دارد و با بالا آمدن پیستون آخرین ذرات گاز که تا دمای ۳۵۰ درجه خنک شده اند به بیرون رانده می‌شوند.

مسیر حرارت در موتور

چه عواملی بر این اعداد تاثیرگذارند؟؟

تقریبا تمام عوامل و پارامترهایی که یک مهندس خودرو می‌تواند از موتور یاد کند بر این اعداد تاثیرگذار است اما مهمترین آنها:

  1. دور موتور
  2. بار موتور(فشار وارده به موتور)
  3. زمان جرقه زنی
  4. نسبت سوخت و هوا
  5. دمای هوای ورودی
  6. سرعت چرخش هوا داخل سیلندر
  7. نسبت تراکم سیلندر
  8. وجود و یا عدم وجود توربوشارژر

همان طور که گفته شد عوامل بسیار دیگری بر این اعداد تاثیر گذارند اما این عوامل مستقیما تاثیرگذارند.

تاثیر دور موتور بر دمای اجزای موتور؟

با بالا رفتن دور موتور مدت زمانی که گازهای داغ حاصل از احتراق داخل سیلندر می‌مانند کاهش پیدا می‌کند در نتیجه دمای گاز‌های داغ افزایش می‌یابد. در حالت عادی این گازها توسط دیواره و پیستون و سرسیلندر تا حدی خنک می‌شوند. با بالا رفتن دمای گاز احتراق ، بازده حرارتی بالا می‌رود که یک پدیده ی مطلوب است اما در مقابل دمای سوپاپ دود نیز بالا می‌رود که احتمال سوختگی ، شکستن و یا ترک خوردن سوپاپ دود را به همراه دارد. از طرفی ورود گازهای دما بالا به سرسیلندر موجب سوخن واشر سرسیلندر می‌شود.

تاثیر بار موتور بر دمای موتور

افزایش بار موتور در واقع به معنی بیشتر فشار دادن پدال گاز است. با باز شدن دریچه‌ی گاز، هوا و سوخت بیشتری وارد موتور می‌شود، دمای ترکیب سوخت و هوا پیش از تراکم کاهش می‌یابد اما به دلیل وجود سوخت بیشتر احتراق با دمای بالا تر و در نتیجه دمای موتور و دود اگزوز افزایش می‌یابد.

تنظیمات زمان جرقه زنی چه تاثیری بر دمای موتور دارد؟

در موتور با توجه به دور موتور و دیگر مشخصات هندسی ، یک زاویه برای جرقه زنی به نام زاویه‌ی MBT وجود دارد. در این زاویه ، جرقه بیشترین گشتاور ممکن را ایجاد می‌کند ولی این بیشترین گشتاور به معنی بیشترین دمای شعله است که گاها تا ۲۷۰۰ درجه می‌رسد. هر چه زاویه جرقه زنی از این مقدار فاصله بگیرد دما موتور کاهش پیدا می‌کند.

برای خرید آنلاین شمع موتور کلیک کنید!

دمای موتور

نسبت سوخت و هوا

بنزین استاندارد برای احتراق کامل ، برای هر واحد بنزین نیاز به ۱۴٫۷ واحد هوا دارد و این یعنی در این وضعیت تمام بنزین به صورت کامل می‌سوزد در نتیجه بیشترین حرارت تولید می‌شود. اما این نتیجه گیری درست نیست. مخلوط بنزین و هوا وقتی که ۱۰ درصد از این عدد غلیظ‌تر باشد یعنی به ازای هر واحد بنزین چیزی در حدود ۱۳٫۲ واحد هوا در اختیار داشته باشد. شدیدترین احتراق و در نتیجه بیشترین دما را ایجاد می‌کند. فاصله گرفتن از این مقدار می‌تواند دما شعله را کاهش دهد.

آیا دمای هوای ورودی مهم است؟

هر چه هوای ورودی گرم‌تر باشد به همان نسبت، دمای کلی مجموعه بالا می‌رود. به طور خطی با دمای ۱۰۰ درجه ، ۱۳ درصد کل حرارت مجموعه را بالا می‌رود. دمای شعله تا ۲۸۵۰ درجه بالا می رود که بسیار آسیب زننده است. هر چه هوای ورودی خنک تر باشد موتور عملکرد موتور بهبود پیدا می‌کند البته توجه داشته باشید که دمای هوا نباید آنقدر پایین باشد که از تبخیر سوخت جلوگیری کند.

آیا هوا در داخل سیلندر گردش می‌کند؟ این گردش چه تاثیری دارد؟

در تمام موتورها به منظور بهتر کردن اختلاط بنزین و هوا ، انتقال پودر بنزین به تمام نقاط سیلندر و همچنین برای تبخیر و خنک کاری بهتر، کانال‌های هوا به گونه‌ای طراحی می‌شوند که مخلوط هوا و سوخت داخل سیلندر شروع به گردش کند. افزایش سرعت چرخش ، انتقال حرارت گازهای داغ به دیواره را بیشتر کرده در نتیجه دمای آب موتور افزایش می یابد ، اما در مقابل دمای گازهای اگزوز کاهش پیدا می کند.

حرارت و فشار داخل موتور

نسبت تراکم چه تاثیر بر دمای اجزا دارد؟

با افزایش نسبت تراکم تا ۱۰ میزان حرارتی که به آب منتقل می‌شود کم شده و بیشتر از آن به آرامی افزاش پیدا می‌کند. با افزایش نسبت تراکم، بازده حرارتی موتور افزایش پیدا می‌کند و در نتیجه بخش بیشتری از انرژی سوخت به توان تبدیل می‌شود و دما گازهای اگزوز کاهش پیدا می‌کند اما به دلیل افزایش دمای حداکثری که به هنگام احتراق ظاهر می‌شود حرارت و دمای سرسیلندر و پیستون بالا رفته و حتی احتمال آسیب دیدگی نیز وجود دارد.

 

آیا توربوشارژر تاثیری بر دمای موتور دارد؟

توربین توربوشارژر در مقابل دود خروجی از سیلندر قرار دارد در نتیجه همین وجود توربین دمای دود خروجی از سیلندر را افزایش می‌دهد. هوای فشرده شده توسط کمپرسور توربوشارژر دچار افزایش دما شده در نتیجه با استفاده از یک اینترکولر تلاش به کنترل این دمای افزایش یافته می‌کنند اما در نهایت به دلیل افزایش حجم هوا و سوخت ورودی، دمای هوای متراکم شده در سیلندر و دمای احتراق بالا می‌رود که نتیجه‌ی نهایی افزایش دمای موتور است.

برای خرید آنلاین انواع سرسیلندر کلیک کنید!

جوش آوردن ماشین

حرف آخر

این نکات و بسیاری عوامل دیگر همگی توسط طراحان خودرو در نظر گرفته می‌شود و در نتیجه ایجاد تغییر در یکی از این متغیرها بدون در نظر گرفتن تاثیرات جانبی آن می‌تواند آسیب زننده باشد. در نظر داشته باشید عوامل بسیار مشهودی مثل دمای ترموستات، دمای فن و اندازه رادیاتور در چنین مقالات تخصصی مورد بررسی قرار نمی گیرد و در دیگر مقالات مورد بحث قرار گرفته‌اند. منتظر نظرات شما هستیم؟

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *