کمپرس موتور چیست؟ راه های عیب یابی موتور با کمپرس

تراکم ( کمپرس ) یکی از مراحل کاری تمام موتورهای احتراق داخلی است که هم در طراحی موتور بسیار مهم است و هم در خرابی موتور موثر است؛ نشت تراکم ایراد های زیادی برای موتور می تواند ایجاد کند.

بیت ران – امیرحسین اسماعیل بیگی: تمامی موتورهای احتراق داخلی با هر دسته بندی و هر نوع سوختی، برای کار کردن دارای مرحله ای به نام تراکم یا کمپرس هستند.

برای بررسی دقیق تر کمپرس یکی از متداول ترین نمونه موتور احتراق داخلی را انتخاب کردیم و روی آن توضیح می دهیم.

در موتور چهار زمانه، یک سیکل کاری موتور شامل چهار مرحله است.

یعنی برای انجام کار مکانیکی در هر سیکل، چهار مرتبه پیستون به طرف بالا و پایین حرکت می کند (دو حرکت به بالا و دو حرکت به پایین).

انجام چهار عمل در موتورهای چهار زمانه بنزینی:

۱-مرحله مکش

زمانی که پیستون از نقطه مرگ بالا (بالاترین نقطه قرار گیری پیستون) به سمت نقطه مرگ پایین (پایین ترین نقطه قرار گیری پیستون) حرکت می کند.

در این حالت سوپاپ ورودی هوا باز و سوپاپ خروجی (دود) بسته می شود.

به دنبال پایین رفتن پیستون داخل سیلندر و افزایش حجم، فشار کم می شود.

به این ترتیب حالت مکش در سیلندر به وجود می آید.

مخلوط هوا و سوخت از راه سوپاپ هوا وارد سیلندر می شود.

در این مرحله میل لنگ نیم دور یا ۱۸۰ درجه گردش کرده است.

۲- مرحله تراکم (کمپرس)

در ادامه پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف نقطه مرگ بالا حرکت می کند.

در زمان بالا رفتن پیستون هر دو سوپاپ دود و هوا بسته است.

این حرکت باعث متراکم و فشرده شدن مخلوط سوخت و هوا شده که باعث بالا رفتن درجه حرارت و فشار داخل سیلندر می شود.

باید توجه داشت که در این حالت وزن مخلوط هیچ گونه تغییری نمی کند.

میزان فشار تراکم به ۸ تا ۱۶ اتمسفر می رسد.

اندازه فشار نهایی گاز در پایان تراکم به عوامل گوناگونی بستگی دارد.

عواملی همچون: فضای اطاق احتراق، حجم کل سیلندر، درجه حرارت موتور، فشار هوا، راندمان حجمی موتور.

در این مرحله نیز میل لنگ نیم دور یا ۱۸۰ درجه گردش می کند.

۳-مرحله احتراق (قدرت)

در انتهای زمان تراکم، یعنی چند درجه از دوران میل لنگ مانده که پیستون به نقطه مرگ بالا برسد، شمع جرقه زده و باعث احتراق مخلوط سوخت و هوا می شود.

احتراق مخلوط بسیار سریع انجام شده و انرژی حرارتی سوخت آزاد می شود.

افزایش ناگهانی دما موجب انبساط مولکول ها می شود.

این انبساط باعث فشار زیاد در محفظه احتراق می شود گاهی این فشار به ۴۰ اتمسفر می رسد.

فشار گاز پیستون را به طرف پایین می راند.

این فشار در حین پایین آمدن پیستون به شدت افت پیدا می کند.

مرحله احتراق یا قدرت، کار مفید سیکل است. که تولید انرژی و حرکت میل لنگ را به وجود می آورد.

حرکت رفت و برگشتی پیستون با کمک شاتون به میل لنگ منتقل شده و تبدیل به حرکت دورانی می شود.

لازم به توضیح است که هر دو سوپاپ در این مرحله بسته است.

میل لنگ هم برای این مرحله نیم دور یا ۱۸۰ درجه گردش می کند.

۴-مرحله تخلیه

زمانی که پیستون از نقطه مرگ پایین به سمت نقطه مرگ بالا حرکت می کند، سوپاپ دود باز و سوپاپ هوا بسته است.

فشار تراکم باعث خروج دود و مواد باقی مانده حاصل از احتراق از طریق منیفولد دود می شود.

در این مرحله هم میل لنگ نیم دور یا ۱۸۰ درجه گردش می کند.

جمعا در موتورهای چهار زمانه برای انجام چهار مرحله، میل لنگ به دو دور یا ۷۲۰ درجه گردش نیاز دارد.

کمپرس مرحله مهمی در موتور به حساب می آید. با افزایش کمپرس و نسبت تراکم، همگام با افزایش توان کاهش مصرف سوخت را نیز شاهد باشیم.

اکثر سازندگان تمایل به استفاده از تکنولوژی های متفاوتی دارند که بتوانند با کاهش حجم موتور و مصرف سوخت، توان بیشتری از موتور بگیرند.

مهندسان خودرو می توانند با طراحی موتورهایی با نسبت تراکم بالا، راندمان را افزایش و مصرف سوخت را کاهش دهند.

هرچقد هوا بیشتر متراکم شود، انفجار قوی تری از مخلوط سوخت هوا ایجاد می شود.

و این یعنی درصد بیشتری از سوخت تبدیل به انرژی جنبشی می شود.

علت کاهش مصرف سوخت این است که موتورهایی با نسبت تراکم بالا، از یک مقدار سوخت ثابت انرژی و قدرت بیشتری آزاد می کنند.

در صورتی که موتورهایی با نسبت تراکم پایین از همان مقدار سوخت انرژی کمتری تولید می کنند.

برای این که به اندازه موتورهای تراکم بالا تولید کنند به حجم بیشتری از سوخت نیاز دارند.

علاوه بر این به دلیل این که موتور های تراکم بالا احتراق کامل تری دارند آلایندگی کمتری نیز تولید می کنند.

نسبت تراکم (Compression Ratio) در موتور به چه معناست؟

نسبت حجم سیلندر در زمانیکه پیستون در پایین ترین نقطه خود قرار دارد، به حجم این محفظه در زمانیکه پیستون در بالاترین سطح خود است را، نسبت تراکم می‏ گویند.

به طور مثال نسبت تراکم موتور EF7 تنفس طبیعی ۱۱ به ۱ است و حجم هر سیلندر آن ۴۱۲ سی سی است.

نسبت تراکم ۱۱ به ۱ در موتور EF7 بدین معناست که حجم مخلوط سوخت و هوای موجود در هر سیلندر در انتهای مکش ۴۵۳ سی سی و در لحظه انفجار (حداکثر تراکم) ۴۱ سی سی است.

یعنی یازده برابر فشرده و کوچک شده است.

از نظر تئوری هرچه نسبت تراکم بیشتر باشد مطلوب تر است.

زیرا به موتور اجازه استخراج انرژی مکانیکی بیشتر از حجم مخلوط سوخت و هوا به دلیل افزایش راندمان می‌دهد.

اما در واقعیت پدیده هایی وجود دارند که اجازه افزایش نسبت تراکم را از مقداری بیشتر نمی دهند.

مثلا در موتورهای بنزینی در اثر افزایش بیش از حد نسبت تراکم یا استفاده بنزین با اکتان نامناسب، پدیده خودسوزی یا همان ناک رخ می دهد که می تواند بسیار مخرب باشد.

نسبت‌ تراکم انواع موتورها

موتورهای بنزینی

در این موتورها نسبت تراکم معمولاً به دلیل پدیده خودسوزی و کیفیت بنزین بین ۶ به ۱ تا ۱۲ به ۱ محدود شده است.

این نسبت با مرور زمان و پیشرفت تکنولوژی طراحی موتور و بهبود کیفیت سوخت ها اندک اندک افزایش یافته است.

در حال حاضر اکثر نسبت تراکم موتورهای موجود در بازه ۹ به ۱ تا ۱۱ به ۱ طراحی می شوند.

موتور های دارای توربو شارژر یا سوپر شارژر دارای نسبت تراکم پایین تری نسبت به نسخه های تنفس طبیعی هستند.

زیرا توربو هوا را تا حدودی فشرده و گرم می کند و در سیلندر نیاز به فشرده سازی زیاد مانند موتور تنفس طبیعی نیست.

در موتور EF7 توربو نسبت تراکم ۹.۶ به ۱ است.

البته موارد استثنایی هم وجود دارد که با طراحی های خاص مانند موتورهای GDI (پاشش مستقیم) توانسته اند به مقادیر بالاتری دست یابند.

مانند سری های جدید موتور های اسکای اکتیو مزدا که نسبت تراکم های ۱۳ به ۱ تا ۱۴ به ۱ دارند.

موتورهای دیزلی

در یک موتور دیزلی چون ابتدا هوا به تنهایی فشرده می شود و سپس سوخت به هوای فشرده اضافه می شود، پس از پدیده مخرب خودسوزی خبری نیست.

به همین علت می توان هوا را بسیار بیشتر از موتورهای بنزینی فشرده کرد.

نسبت تراکم موتور دیزل معمولاً بین ۱۴ به ۱ تا ۲۴ به ۱ رایج است.

موتورهای مخصوص مسابقه

موتورسیکلت ‌های مسابقات با نسبت‌ ۱۴ به ۱ طراحی می‌ شوند.

اتومبیل‌های شرکت ‌کننده در مسابقات F1 معمولاً نسبتی نزدیک به ۱۷ به ۱ دارند.

موتورهای سوخت گازی یا دوگانه سوز

به دلیل بالاتر بودن نرخ اوکتان سوخت های گازی (CNG یا LPG) و پایین تر بودن راندمان حجمی این سوخت‌ها، می توانند نسبت تراکم بالاتری داشته باشند.

در موتور EF7 تمام گازسوز که به تازگی نسخه سورن آن رونمایی شد، نسبت تراکم ۱۲.۵ به ۱ است.

دلایل فرار کمپرس از سیلندر و عیب یابی موتور

یکی از بیشترین مشکلاتی که عامل خرابی در موتور است، از ناحیه کمپرس است.

همان قدر که مرحله تراکم و نسبت تراکم در طراحی و صحت کارکرد موتور اهمیت دارد، در خرابی و عیب یابی موتور نیز می تواند اهمیت پبدا کند.

هر چه نسبت تراکم بیشتر باشد فشار مخلوط سوخت و هوا در انتهای مرحله تراکم بیشتر است.

برای حفظ این فشار تا زمان احتراق باید محفظه سیلندر کاملا آّب بندی باشد.

اگر هر کدام از سیلندرها نتواند کمپرس مناسب را ایجاد کند، باعث کاهش توان و کشش خودرو می شود.

در این حالت راننده مجبور است بیشتر گاز بدهد تا بتواند همان توان قبلی را از خودرو بگیرد و مصرف سوخت افزایش چشمگیری پیدا می کند.

سیلندر و محفظه احتراق به علت های متفاوتی به مرور زمان می تواند از آب بندی خارج شود.

خروج از آب بندی باعث می شود توانایی نگه داشتن کمپرس را نداشته باشد.

برخی از دلایل فرار کمپرس را در زیر بررسی می کنیم

اگر فشار کمپرس از محلی به بیرون راه یابد، گفته می‌ شود که در آن ناحیه موتور نشتی کمپرس دارد.

افت فشار کمپرس موجب می‌ شود تا احتراق به خوبی صورت نگیرد و از توان تولیدی موتور کاسته شود و هم به خاطر نشتی کمپرس به محلی نامناسب، در آن ناحیه جدید مشکلاتی به وجود آید.

ابعاد سرسیلندر و شکل مجاری آب و روغن کاملاً تابع شکل سیلندر است و در روی سیلندر قرار می گیرد.

بین آنها واشر مخصوص نسوز به نام واشر سرسیلندر قرار دارد.

واشر سرسیلندر از خارج شدن کمپرس و قاطی شدن آب و روغن جلوگیری می کند.

سوپاپ ها و متعلقات آن و مجاری آب و روغن در سرسیلندر قرار دارند و تمامی این موارد نسبت به یکدیگر آب بندی هستند.

حال از بین رفتن واشر سرسیلندر می تواند کانال های آب یا روغن را به محفظه سیلندر وصل کند و دیگر آب بندی بین آن ها برقرار نباشد.

نشت کمپرس سیلندر به کانال آب

همان‌ طور که گفتیم، با سوختن واشر سر‌سیلندر یا نیم ‌سوز شدن آن، ممکن است مجاری آب در محل قرار گفتن آنها‌ روی هم، یعنی بین سیلندر و سر‌سیلندر دچار نشتی شوند.

این نشتی می‌ تواند باعث ورود آب به داخل سیلندر شود که با سوختن آب، دود غلیظ سفیدی از اگزوز خارج خواهد شد.

همچنین نشتی می تواند کمپرس را وارد سیستم خنک‌ کاری خودرو کند.

کمپرس موتور وارد لوله ‌های آب سیستم خنک‌ کاری و همچنین رادیاتور می‌ شود.

لوله ‌های اتصال رادیاتور به بلوک موتور و سر‌سیلندر، دچار تورم و باد کردگی خواهند شد.

در نتیجه دمای آب به شکل سریعی بالا می ‌رود و فن‌ ها مدام کار می کنند.

نشت کمپرس سیلندر به سیلندر کنار

این اتفاق نیز در اثر سوختن واشر سرسیلندر رخ می ‌دهد.

واشر سرسیلندر علاوه بر آب بندی مجاری آب و روغن، سیلندرها را نسبت به یکدیگر آب ‌بندی می کند.

کمپرس موتور به میزان کمی در مرحله تراکم، و چند برابر آن در زمان انفجار، از واشر سر‌سیلندر رد می شوند.

معمولا سوختگی واشر سر‌سیلندر در اطراف مجاری آب و روغن رخ می دهد.

اما اگر این سوختگی در بین دو سیلندر باشد، موجب می ‌شود تا کمپرس و هوای فشرده موتور از یک سیلندر که در آن انفجار رخ داده است، به سیلندر کناری که در حال مکش یا تخلیه دود است، وارد شود.

این اتفاق باعث کاهش توان موتور و همچنین افزایش صدای کارکرد آن می شود.

نشت کمپرس از سوپاپ ها

ردشدن کمپرس از ناحیه سوپاپ‌ها، اتفاقی است که کمتر رخ می‌دهد.

چراکه معمولا تا خراب شدن سوپاپ ‌ها و بروز این عیب، عیوبی در سرسیلندر رخ می‌دهد که منجر به باز کردن آن و بازدید بقیه قسمت‌ها از جمله سوپاپ ‌ها می ‌شود.

با آب بندی نبودن سوپاپ ها، در صورتی که سوپاپ ها نو باشند و یا به علت دوده و جرم گرفتن در تکیه گاه خود قرار نگیرند، کمپرس خارج می شود.

یکی دیگر از خرابی های قسمت سوپاپ که موجب نشت کمپرس می شود، شکستن فنر سوپاپ ها است.

همچنین اگر فنر، قابلیت و حالت فنریت را از دست داده باشد و نتواند سوپاپ ها را به موقع باز و بسته کند، سوپاپ خراب می شود.

نشت کمپرس از بغل رینگ

کمپرس موتور وقتی از بغل رینگ به سمت محفظه کارتل نشت کند، منجر به افت توان خودرو خواهد شد.

این عیب دلایل متفاوتی دارد که معمولا خارج شدن از سایز استاندارد یا شکستن رینگ، از بقیه شایع ‌تر است.

رینگ از جنس نرم‌ تری نسبت به جداره سیلندر ساخته می‌ شود.

چون عوض کردن و یا تغییر در دیواره سیلندر مشکل ‌تر و هزینه‌ بر است، اگر رینگ پیستون خراب شود، تعویض آن بسیار راحت ‌تر و کم ‌هزینه ‌تر خواهد بود.

نشت کمپرس از رینگ، معمولا موجب بروز روغن ‌سوزی نیز می ‌شود.

چرا که وقتی رینگ نتواند آب‌ بندی مناسبی در دیواره سیلندر انجام دهد، نمی ‌تواند روغن چسبیده به دیواره سیلندر را نیز به خوبی جمع آوری کند.

همچنین کمپرس و هوای گرم رد شده به سمت پایین و کارتل روغن نیز باعث آلودگی و بخار شدن روغن می ‌شود.

بیشتر بخوانید:

هر آنچه درباره انواع روغن موتور باید بدانید

سدان و کراس اوور محصولات آینده ایران خودرو بر پایه پژو ۳۰۱

کیفیت بنزین ایران / تفاوت اکتان بنزین در تهران و شهرستان ها

موتور EF7 گازسوز توربو ؛ قوی ترین موتور ملی ایران چه ویژگی هایی دارد؟