علیرضا جبلی
۱۷ مرداد ۱۴۰۵ | ۱۸:۰۰
مقالات فنی
تفاوت ناک، پیشاشتعالی و LSPI چیست؟
در موتور بنزینی، چند درجه اختلاف در زمان آغاز احتراق میتواند مرز میان کارکرد عادی و آسیبدیدن پیستون باشد. ناک، پیشاشتعالی و LSPI اغلب بهجای یکدیگر استفاده میشوند، درحالیکه ناک پس از جرقه رخ میدهد، پیشاشتعالی قبل از آن آغاز میشود و LSPI نوع خاصی از پیشاشتعالی در دور پایین و بار زیاد است. سوپرناک و دتونیشن نیز با وجود ارتباط نزدیک، دو نام برای یک پدیده نیستند.
احتراق عادی چگونه انجام میشود؟
احتراق در موتور بنزینی سالم، انفجار یکباره تمام مخلوط سوخت و هوا نیست. شمع معمولاً کمی پیش از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا جرقه میزند و شعله از اطراف شمع بهتدریج در محفظه احتراق گسترش پیدا میکند. به بیان ساده، مخلوط سوخت و هوا لایهبهلایه میسوزد تا فشار سیلندر بهشکلی کنترلشده افزایش یابد و بیشترین نیرو کمی پس از عبور پیستون از نقطه مرگ بالا تولید شود.
اگر احتراق زودتر از زمان طراحیشده آغاز شود یا بخش نسوخته مخلوط پیش از رسیدن شعله خودبهخود مشتعل شود، افزایش فشار دیگر تحت کنترل کامل موتور نخواهد بود. تفاوت ناک، پیشاشتعالی و LSPI نیز از همینجا آغاز میشود؛ اینکه اشتعال غیرعادی قبل از جرقه اتفاق افتاده یا پس از آن.
ناک؛ جرقه درست است اما ادامه احتراق نه
در ناک معمولی، شمع در زمان تعیینشده جرقه میزند و احتراق نیز از اطراف آن آغاز میشود. با گسترش شعله، بخش هنوز نسوخته مخلوط در قسمتهای دیگر محفظه تحت فشار و دمای بیشتری قرار میگیرد. اگر فشار و دمای این بخش بیش از حد بالا برود، ممکن است پیش از رسیدن شعله، در یک یا چند نقطه خودبهخود مشتعل شود.
این سوختن ناگهانی، نوسانهای شدیدی در فشار سیلندر ایجاد میکند. برخورد این امواج فشاری با دیواره محفظه احتراق و انتقال ارتعاش آنها به بدنه موتور، همان صدای فلزی تقتق یا ناک را به وجود میآورد. بنابراین ناک از «برخورد دو شعله» ایجاد نمیشود؛ علت اصلی آن اشتعال خودبهخودی بخش نسوخته مخلوط پس از جرقه شمع است.
بنزین با اکتان نامناسب، دمای زیاد هوای ورودی، داغشدن موتور، فشار بوست بالا، آوانس بیش از حد جرقه و رسوبات محفظه احتراق میتوانند احتمال ناک را افزایش دهند. حسگر ناک نیز با تشخیص ارتعاش موتور به ECU امکان میدهد زمان جرقه را عقب ببرد، اما این اقدام همیشه نمیتواند شرایطی را که از محدوده طراحی موتور خارج شده است جبران کند.
پیشاشتعالی؛ احتراق پیش از فرمان شمع
در پیشاشتعالی، مخلوط سوخت و هوا پیش از آنکه شمع جرقه بزند روشن میشود. یک شمع بیش از حد داغ، سوپاپ دود داغشده، رسوبات گداخته یا ذرات و قطرات موجود در محفظه احتراق میتوانند نقش منبع اشتعال را بازی کنند.
در این وضعیت، پیستون ممکن است هنوز در حال بالا آمدن و فشردهکردن مخلوط باشد، اما احتراق از قبل آغاز شده است. در نتیجه فشار سیلندر زودتر از زمان مناسب افزایش مییابد و نیروی حاصل از احتراق در برابر حرکت پیستون قرار میگیرد. این شرایط بار حرارتی و مکانیکی شدیدی به پیستون، رینگها، شاتون، یاتاقانها و شمع وارد میکند.
پیشاشتعالی میتواند پس از آغاز احتراق، بخش باقیمانده مخلوط را نیز به ناک بیندازد. به همین دلیل ممکن است یک چرخه مخرب پیش از جرقه شروع شود، اما نوسان فشار و صدای ناک پس از آن شکل بگیرد. در چنین چرخهای، اتفاق اولیه پیشاشتعالی و پیامد بعدی آن ناک است؛ این دو را نباید یکی دانست.
LSPI؛ پیشاشتعالی در دور پایین و بار زیاد
LSPI مخفف Low-Speed Pre-Ignition و بهمعنای پیشاشتعالی در دور پایین است. این پدیده بیشتر در موتورهای بنزینی توربوشارژ تزریق مستقیم، بهویژه موتورهای کمحجم با توان ویژه بالا، دیده میشود.
یکی از موقعیتهای مستعد LSPI زمانی است که خودرو با دنده بالا و دور موتور پایین حرکت میکند و راننده ناگهان پدال گاز را تا انتها فشار میدهد. در این وضعیت، موتور باید در دور پایین گشتاور زیادی تولید کند و فشار داخل سیلندر بهسرعت افزایش مییابد. بسته به طراحی موتور، قطرات روغن یا مخلوط سوخت و روغن، ذرات رسوب، نحوه پاشش انژکتور و شرایط حرارتی محفظه میتوانند مخلوط را پیش از جرقه شمع مشتعل کنند.
LSPI معمولاً ماهیتی پراکنده و پیشبینیناپذیر دارد و ممکن است در میان هزاران چرخه عادی فقط در چند چرخه رخ دهد. ترکیب روغن موتور، کیفیت سوخت، طراحی پیستون و محفظه احتراق، کالیبراسیون ECU و مدیریت بوست همگی بر احتمال وقوع آن اثر میگذارند. به همین دلیل LSPI صرفاً «ناک در دور پایین» نیست و با عقببردن زمان جرقه نیز بهطور کامل مهار نمیشود؛ زیرا احتراق پیش از صدور فرمان جرقه آغاز شده است.
سوپرناک چه ارتباطی با دتونیشن دارد؟
سوپرناک نامی برای یک چرخه احتراقی با فشار بسیار زیاد و آهنگ افزایش فشار غیرعادی است. این اتفاق اغلب پس از پیشاشتعالی یاLSPI رخ میدهد، اما هر بار وقوع LSPI الزاماً به سوپرناک منتهی نمیشود. سوپرناک میتواند در یک چرخه، فشاری چند برابر ناک معمولی ایجاد کند و به شکست لبه پیستون، ترکخوردن محل رینگها، آسیب یاتاقان یا صدمهدیدن شمع بینجامد.
دتونیشن روش متفاوتی برای گسترش احتراق است. در احتراق عادی، شعله بهتدریج پیش میرود و هر قسمت در حال سوختن، قسمت بعدی مخلوط را گرم و مشتعل میکند. در دتونیشن، ابتدا یک موج فشاری بسیار شدید با مخلوط نسوخته برخورد میکند. این موج، مخلوط را ناگهان فشرده و داغ میکند و سوخت تقریباً بلافاصله پشت همان موج میسوزد. انرژی آزادشده از احتراق نیز موج فشاری را تقویت میکند و این مجموعه با سرعتی بالاتر از سرعت صوت در مخلوط نسوخته حرکت میکند.
بنابراین هر ناکی دتونیشن نیست. ناک معمولی میتواند به اشتعال خودبهخودی بخش نسوخته و نوسان فشار محدود بماند، بدون آنکه یک موج دتونیشن کامل تشکیل شود. بااینحال، در برخی چرخههای بسیار شدید سوپرناک، امواج فشاری آنقدر تقویت میشوند که احتراق به شرایط دتونیشن یا حالتی نزدیک به آن میرسد. دتونیشن نام یک سازوکار مشخص برای گسترش احتراق است، اما سوپرناک شدت ویرانگر یک رویداد احتراقی را توصیف میکند؛ این دو ممکن است همزمان رخ دهند، ولی مترادف نیستند.
اشتعال سطحی نیز پدیده مستقلی در کنار پیشاشتعالی نیست، بلکه یکی از علتهای آن است. اگر یک سطح داغ پیش از جرقه شمع مخلوط را روشن کند، نتیجه پیشاشتعالی خواهد بود. ادامه کار موتور پس از بستن سوئیچ، احتراق در منیفولد ورودی یا اگزوز و میسفایر نیز پدیدههای دیگری هستند و نباید با ناک یا LSPI اشتباه گرفته شوند.
چگونه میتوان احتمال این پدیدهها را کاهش داد؟
استفاده از بنزین با عدد اکتان توصیهشده، انتخاب روغن موتور دقیقاً مطابق استاندارد سازنده، نصب شمع با درجه حرارتی صحیح و سالم نگهداشتن سامانه خنککاری و انژکتورها، احتمال احتراق غیرعادی را کاهش میدهد. در موتورهای توربوشارژ نیز بهتر است راننده برای شتابگیری شدید در دور پایین، بهجای فشردن کامل پدال گاز در دنده بالا، ابتدا دنده را کاهش دهد.
افزایش غیراصولی فشار بوست، ریمپ تهاجمی ECU و استفاده از قطعات نامتناسب میتواند حاشیه ایمنی موتور در برابر ناک و پیشاشتعالی را از بین ببرد. صدای مداوم تقتق زیر بار، میسفایر، آسیب غیرعادی شمع یا کاهش کمپرس نیز باید جدی گرفته شود. همه این مشکلات با بنزین اکتان بالاتر یا عقببردن زمان جرقه حل نمیشوند؛ راهحل درست به این بستگی دارد که احتراق غیرعادی پیش از جرقه آغاز شده است یا پس از آن.
تازه ترین اخبار و ویدیوهای خودرویی را در کانال
تلگرام
و
اینستاگرام
اسب بخار دنبال کنید.
پیش اشتعالی ناک ناک زدن موتور
دیدگاه ها