15.4 C
Tehran
چهارشنبه ۱۰ آذر ۱۴۰۰

8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ، مسئله این است

از دست ندهید

مرسدس بنز خودرو فرمول یک ۲۰۲۱ را رونمایی کرد + مقررات جدید فرمول یک

تیم فرمول یک مرسدس بنز از خودرو فرمول یک ۲۰۲۱ با نام W12 رونمایی کرده است. در ادامه علاوه...

در کدام بازار سرمایه گذاری کنیم ؛ بورس یا خودرو / پیش بینی قیمت خودرو

در کدام بازار سرمایه گذاری کنیم ؛ بورس یا خودرو ؟ یک تحلیلگر اقتصاد از پیش بینی قیمت خودرو،...

دیسک ترمز خنک شونده چیست و چگونه به عملکرد بهتر ترمزگیری کمک می کند؟

مکانیزم دیسک ترمز خنک شونده طوری طراحی شده است که با بهره‌گیری از جریان هوا، سیستم ترمز را خنک...

یکی از راه های بهبود بازدهی موتور خودرو، افزایش تعداد سوپاپ است، آیا یک موتور 8 سوپاپ می تواند بهتر از موتور 16 سوپاپ باشد؟

بیت ران – امیرحسین اسماعیل بیگی: در موتورهای احتراق داخلی، تنفس یکی از بحث های بسیار با اهمیت است.

اگر هوا به خوبی وارد سیلندر نشود، حتی قطره ای از با کیفیت ترین سوخت را با قوی ترین سیستم جرقه نمی توان سوزاند.

در واقع اگر بهترین موتور دنیا را از هر نظر طراحی کنید اما در تنفس و مکش هوا مشکل داشته باشد، مطمئنا در نهایت توان مطلوبی را ارائه نخواهد داد.

زمانی که پیستون می خواهد هوا را مکش کند اولین عامل که جلوی راه آن قرار گرفته است، سوپاپ ها هستند.

سپس مانیفولد ورودی، دریچه گاز، مسیر و لوله های ورودی و درنهایت فیلتر هوا در برابر ورود هوا مقاومت ایجاد کردند.

برای خروج دود نیز همین موانع وجود دارد با این اختلاف که به جای دریچه گاز، کاتالیست و به جای فیلتر هوا، مافلر یا همان منبع عقب، جلوی خروج دود مقاومت ایجاد می کنند.

موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ

بازده تنفسی(Volumetric efficiency)

قبل از شروع نیاز است که مفهوم بازده تنفسی در موتورهای احتراق داخلی را توضیح دهیم تا بهتر بتوانیم باقی مطلب را منتقل کنیم.

به زبانی ساده به نسبت حجم مخلوط سوخت و هوای وارد شده به سیلندر نسبت به بیشترین حجم خود سیلندر بازده تنفسی می گویند.

در موتورهای تنفس طبیعی، مقدار معمولی بازده تنفسی همیشه زیر 100 درصد و معمولا بین 60 تا 80 درصد است.

یعنی اگر حجم یک سیلندر 400 سی سی باشد، در بهترین حالت 320 سی سی، مخلوط سوخت و هوا از سوپاپ ها وارد آن می شود.

بازده تنفسی در موتورهای توربوشارژر یا سوپر شارژر متفاوت است و بالای 100 درصد است.

زیرا توربو، هوا را با فشار زیادی داخل سیلندر پمپ می کند.

بازده تنفسی موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ

بازده تنفسی یکی از مهم ترین چالش ها در سال های اخیر در صنایع خودروسازی بوده است.

تحقیقات بسیار زیادی روی این موضوع انجام شده و در نهایت سیستم های متنوعی برای رفع چالش های این موضوع به وجود آمده است.

در ابتدا افزایش تعداد سوپاپ ها یا تغییر سایز آنها مطرح بوده است.

سپس سیستم های تایم متغییر سوپاپ، لیفت متغییر سوپاپ، تغییر طول مانیفولد، توربو شارژ و… برای افزایش راندمان موتور طراحی و تولید شدند.

تفاوت موتور 8 سوپاپ با 16 سوپاپ

اما ما در این مقاله می خواهیم به مهم ترین و اولین عامل که همان سیستم سوپاپ است بپردازیم.

برای هر سیلندر حداقل دو سوپاپ، یکی برای ورود هوا و دیگری برای خروج دود نیاز است.

سال ها با این دو سوپاپ به شکل های مختلف، موتور تولید شد.

متخصصان بطور مدام درحال تغییر جای قرار گیری سوپاپ و سایز آن بودند تا به نتیجه مطلوب برسند.

تقریبا حد مشخصی برای سایز و جای سوپاپ مشخص شد.

به صورتی که درحال حاضر شرکتی را پیدا نمی کنید که سوپاپ ها را به شکل T HEAD به کار ببرد.

موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟

پس از آن کمپانی ها به دنبال افزایش تعداد سوپاپ ها رفتند.

اولین بار سال 1912 شرکت پژو از چهار سوپاپ برای هر سیلندر در ماشین مسابقه ای خود استفاده کرد.

پس از آن چندین شرکت این کار را تکرار کردند.

تا سال 1975 شرکت شورولت از چهار سوپاپ برای ماشین های خود استفاده کرد.

یک پارامتر بسیار مهم در افزایش بازده تنفسی، افزایش جرم هوای ورودی در ثانیه است.

که این پارامتر متاثر از نسبت مساحت کف سوپاپ های یک سیلندر، به مساحت سطح مقطع خود سیلندر است.

یعنی هرچه مساحت سوپاپ ها بیشتر شود، نسبت به سطح مقطع سیلندر، هوای بیشتری وارد سیلندر می شود.

در تصویر زیر سمت راست مشاهده می کنید که نسبت مساحت سوپاپ ها به سطح مقطع سیلندر، 100 درصد با 16 سوپاپ کردن افزایش یافته است.

موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟
موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟

تفاوت توان و گشتاور

توان و گشتاور موتورهای 8 سوپاپ در دور موتورهای میانی، مقداری افت و در دور موتورهای بالا به شدت افت می کند.

چون هوا اینرسی یا لختی دارد و مقداری زمان می برد تا وارد سیلندر شود.

در دور موتورهای پایین، چون سرعت پیستون کم است زمان کافی وجود دارد تا هوا وارد سیلندر شود.

اما در دور موتورهای بالا، سرعت پیستون بسیار افزایش پیدا می کند.

به همین دلیل زمان کافی برای وارد شدن هوا وجود ندارد؛ پس شاهد افت توان موتور هستیم.

دنیا به راه حل های متفاوتی برای حل این مشکل رسیده است، اما ساده ترین و اولین راه حل افزایش تعداد سوپاپ ها برای راحت تر وارد شدن هوا است.

گشتاور

توان و گشتاور موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ

همان طور که در تصویر بالا مشاهده می کنید، در دور پایین تفاوت بسیار اندکی (بین 1 تا 5 اسب بخار ) در اسب بخار وجود دارد.

اما گشتاور از همان دورهای پایین نیز تفاوت دارد.

البته این نمودار کاملا کلی است و ممکن است این مقدارها در موتورهای متعدد متفاوت باشد.

دومین اتفاقاتی که با افزایش تعداد سوپاپ رخ می دهد، کم شدن لیفت سوپاپ است.

به میزان ارتفاعی که سوپاپ باز می شود، یا پایین می آید، لیفت می گویند.

زمانی که مساحت کل سوپاپ در یک سیلندر افزایش پیدا می کند، با لیفت کمتر، هوای بیشتری نیز وارد می شود.

مثلا اگر در موتور هشت سوپاپ نیاز به 10 میلیمتر لیفت است تا موتور بازده تنفسی خوبی داشته باشد، در موتورهای 16 سوپاپ به 7 میلیمتر نیاز است.

این کاهش لیفت، باعث می شود پیستون بتواند بدون برخورد با سوپاپ ها بیشتر هوا را مترکم کند.

درواقع در موتورهای 16 سوپاپ می توان نسبت تراکم بالاتری را برای موتور در نظر گرفت.

 

View this post on Instagram

 

A post shared by bitrun،بیت ران (@bitrun.ir)

اهمیت مکان قرار گرفتن شمع ها 

سومین مزیت 16 سوپاپ شدن یک موتور مکان قرارگیری شمع های آن است.

در موتورهای هشت سوپاپ، شمع در وسط محفظه احتراق قرار نمی گیرد.

که همین عامل باعث می شود احتراق به طور کامل انجام نشود.

اما در موتورهای 16 سوپاپ به علت تقارن سوپاپ ها می توان شمع را دقیقا وسط سیلندر قرار داد که باعث بهبود احتراق شود که این بهبود منجر به کاهش آلایندگی و مصرف سوخت نیز می شود.

سر سیلندر موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟

در نهایت نیز می توان به کاهش وزن هر سوپاپ با افزایش تعداد سوپاپ ها اشاره کرد.

که این مورد منجر به کاهش جرم متحرک و باعث کم شدن لرزش و صدا می شود.

آیا سوپاپ بیشتر منجر به اصکاک بیشتر می شود؟

ممکن است بگویید افزایش تعداد سوپاپ باعث افزایش تعداد قطعات محرک مکانیکی و افزایش تلفات اصطکاکی می شود.

اما واقعیت این است که این تلفات بسیار ناچیز است و در برابر بهبود بازدهی موتور اصلا قابل بحث نیست.

به صورت کلی در مقاله های مختلف میزان تلفات مکانیکی 2 تا 10 درصد اعلام شده است.

در تصویر زیر که توسط شرکت FEV المان تهیه شده است می توانید مقدار تلفات یک موتور را به صورت حدودی ببینید.

تلفات موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟

نمودار بالا برای یک موتور در PART LOAD یا نیم بار تهیه شده است.

به طور کلی تلفات مکانیکی در نیمه بار برای یک موتور حدود 9 درصد اعلام شده است.

تلفات مکانیکی شامل تلفات اصطکاکی کلیه قطعات متحرک موتور می شود.

که اگر بخواهیم به صورت دقیق بررسی کنیم به جدول زیر می رسیم:

تلفات موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟

یعنی کل تلفات مجموعه سوپاپ ها و میل سوپاپ و…(Valve Train) حدود 17 درصد از آن 9 درصد تلفات مکانیکی است.

حالا شما حساب کنید اضافه کردن یا نکردن یک میل سوپاپ و هشت سوپاپ که در واقع نصف مجموعه (Valve Train) است چه مقدار به تلفات موتور اضافه می کند؟

 

نمودار

از جمله دلایل کاهش تلفات مکانیکی

در این نمودار نیز همان تلفات مکانیکی را می بینیم، اما در زمانی که دریچه گاز کاملا باز است و موتور در فشار کامل است.

به علت کاهش اینرسی قطعات و روغن کاری بهتر در دور موتورهای بالاتر، تلفات مکانیکی بسیار کاهش پیدا می کند.

به صورتی که در اینجا حدود 3 درصد شده است.

تلفات موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟

تصویر بالا نیز یک نمودار دیگر برای یکی از موتورهای شش سیلندر و 24 سوپاپ شرکت تویوتا است که کل تلفات (Valve Train) را 18 درصد از 9 درصد تلفات مکانیکی اعلام کرده است.

همچنین برای دور موتورهای زیر 1000RPM که دور آرام معرفی می شود، بازدهی موتور صفر است و کل کار موتور به عنوان تلفات معرفی می شود.

چون تمام انرژی که مصرف می کند، فقط صرف روشن نگه داشتن موتور می شود.

در این حالت تلفات (Valve Train) تا حدود 40 درصد نیز اعلام شده است.

موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟
موتور 8 سوپاپ یا 16 سوپاپ ؟

بیشتر بخوانید:

مزایا و معایب خانواده موتورهای جدید ایران خودرو

شتاب خودروهای سه سیلندر چقدر است؟

موتور سه سیلندر یک لیتری ایران خودرو چیست؟ 

مشکلات موتور EF7 / مقایسه موتور EF7 با TU5

5 دیدگاه

  1. چقد خوب و قشنگ توضیح دادین
    موتور های هشت سوپاپ نباید زیر فشار زیار قرار بگیرن
    اینجور که برداشت کردم تو دور موتور های پایین عملا هشت سوپاپ اصطکاک کم تری داره

  2. آیا نصب توربو شارژ باعث بهبود عملکرد یا رفع این نواقصی که در موتورهای 8 سوپاپ هست می شود؟

  3. عالی. البته آخر متن جمع بندی نشد و یک نکته هم بنظرم بود اون هم علت سه درصد شدن نه بخاطر روغنکاری بهتر بلکه به این خاطر بود که در حالت های میان بار یا دور درجا ناچار مقدار سوپاپی داره استفاده میشه که نیاز نیست ولی در خالت فول لود تمام مقدار بکار میاد. مثال باز شدن یک درب برای یک بچه کوچک و باز شدن درب برای آمدن اتومبیل به داخل

پاسخ دادن

دیدگاه خود را وارد کنید
لطفا نام خود را وارد کنید

آخرین اخبار

گریپ چیست؟ و چه کمکی به ایمنی خودرو می کند؟

گریپ چیست و چه کمکی به کیفیت رانندگی و ایمنی می کند؟ بیت ران - الهام زهره وند: گریپ ضریب...

آشنایی با هواپیمای جنگنده جگوار ؛ توانایی ها و...

هواپیمای جگوار یک جنگنده دو موتوره تهاجمی است که در دهه ۱۹۶۰ میلادی به طور مشترک توسط Breguet فرانسه (که امروز زیر مجموعه‌ای از...

قیمت روز محصولات بهمن ، ایران خودرو، سایپا، مدیران...

جدول قیمت روز محصولات بهمن ، ایران خودرو، سایپا، مدیران خودرو، سیف خودرو، پارس خودرو، مکس خودرو، سروش دیزل، ایلیا موتورز و کرمان موتور...
۲۲۱۲ دستگاه کامیون دست دوم وارداتی ترخیص شد

اعلام اقداماتی که واردکنندگان برای ترخیص کامیون‌ دست دوم...

معاون وزیر راه و شهرسازی اقدامات لازم برای ترخیص کامیون‌ دست دوم که باید از سوی بخش خصوصی انجام شود را اعلام کرد. بیت ران...

ایران خودروی تبریز تعطیل شد + دلایل

شرکت ایران خودروی تبریز از دو شب گذشته - هفتم آذرماه - به دلیل مسائل کارگری تعطیل شد. بیت ران -  شرکت ایران خودروی تبریز...

پست‌های مرتبط