عوامل تاثیر گذار بر دمای موتور خودرو

به گزارش سایت خبری ساعد نیوز، هر سیستمی در جهان محدودیت های خاص خود را دارد و موتور خودرو نیز از این قاعده مستثنی نیست. موتور خودرو در طول عملکرد خود داغ می شود که تا حد مشخصی از آن طبیعی است اما در برخی مواقع این میزان داغی از حد استاندارد آن فراتر می رود. هر موتوری ظرفیت مشخصی برای گرم شدن دارد و صاحب خودرو باید این ظرفیت را بشناسد و همیشه نسبت به دمای موتور خودروی خود آگاه باشد.

هوا با دمای محیط یعنی چیزی نزدیک به ۳۰ درجه سانتی گراد وارد مسیر هوای موتور شده و حین عبور از فیلتر و کانال های هوا تا ۷۰ درجه گرم می شود، پیش از رسیدن به موتور، بنزین به داخل این هوا اسپری می شود (توسط انژکتور) و دمای هوا تا نزدیک به ۴۰ درجه پایین آمده و ۶۰ درصد از بنزین پاشیده شده نیز تبخیر می شود. سوپاپ هوا که دمایی حدود ۱۷۰ درجه سانتی گراد دارد باز شده و ترکیب هوا ، بخار بنزین و پودر بنزین با سرعت بسیار زیادی به موتور وارد می شوند. 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 می شود و بخشی از دمای دیواره و پیستون را به خود می گیرد.

تراکم آغاز می شود و دمای مخلوط هوا و بخار بنزین تا ۱۶۰ درجه سانتی گراد بالا می رود. در اوج تراکم (تقریبا در اوج تراکم) جرقه ی شمع بخار بنزین را مشتعل می کند. شعله با سرعت زیاد(نزدیک به سرعت صوت) و دمایی حدود ۲۰۰۰ ال ۲۵۰۰ درجه تمام گاز داخل سیلندر را مشتعل می کند. پیستون رو به پایین حرکت می کند و گاز داغ داخل سیلندر حین منبسط شدن تا دمای ۸۵۰ درجه خنک می شود. و در نهایت با باز شدن سوپاپ دود این گاز گرم و پر فشار با سرعت صوت از کنار سوپاپ خارج می شود 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 می شوند.

چه عواملی بر این اعداد تاثیرگذارند؟؟

تقریبا تمام عوامل و پارامترهایی که یک مهندس خودرو می تواند 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 می مانند کاهش پیدا می کند در نتیجه دمای گاز های داغ افزایش می یابد. در حالت عادی این گازها توسط دیواره و پیستون و سرسیلندر تا حدی خنک می شوند. با بالا رفتن دمای گاز احتراق ، بازده حرارتی بالا می رود که یک پدیده ی مطلوب است اما در مقابل دمای سوپاپ دود نیز بالا می رود 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 می شود.

تاثیر بار موتور بر دمای موتور

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

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 زاویه ی MBT وجود دارد. در این زاویه ، جرقه بیشترین گشتاور ممکن را ایجاد می کند ولی این بیشترین گشتاور به معنی بیشترین دمای شعله است که گاها تا ۲۷۰۰ درجه می رسد. هر چه زاویه جرقه زنی از این مقدار فاصله بگیرد دما موتور کاهش پیدا می کند.

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 می سوزد در نتیجه بیشترین حرارت تولید می شود. اما این نتیجه گیری درست نیست. مخلوط بنزین و هوا وقتی که ۱۰ درصد از این عدد غلیظ تر 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 می کند. فاصله گرفتن از این مقدار می تواند دما شعله را کاهش دهد.

آیا دمای هوای ورودی مهم است؟

هر چه هوای ورودی گرم تر باشد به همان نسبت، دمای کلی مجموعه بالا می رود. به طور خطی با دمای ۱۰۰ درجه ، ۱۳ درصد کل حرارت مجموعه را بالا می رود. 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 می کند البته توجه داشته باشید که دمای هوا نباید آنقدر پایین باشد که از تبخیر سوخت جلوگیری کند.

آیا هوا در داخل سیلندر گردش می کند؟ 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، کانال های هوا به گونه ای طراحی می شوند 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.

نسبت تراکم چه تاثیر بر دمای اجزا دارد؟

با افزایش نسبت تراکم تا ۱۰ میزان حرارتی که به آب منتقل می شود کم شده و بیشتر از آن به آرامی افزاش پیدا می کند. با افزایش نسبت تراکم، بازده حرارتی موتور افزایش پیدا می کند و در نتیجه بخش بیشتری از انرژی سوخت به توان تبدیل می شود و دما گازهای اگزوز کاهش پیدا می کند اما به دلیل افزایش دمای حداکثری که به هنگام احتراق ظاهر می شود 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 می دهد. هوای فشرده شده توسط کمپرسور توربوشارژر دچار افزایش دما شده در نتیجه با استفاده از یک اینترکولر تلاش به کنترل این دمای افزایش یافته می کنند اما در نهایت به دلیل افزایش حجم هوا و سوخت ورودی، دمای هوای متراکم شده در سیلندر و دمای احتراق بالا می رود که نتیجه ی نهایی افزایش دمای موتور است.