آشنایی با سیستم احتراق خودرو، نحوه عملکرد و اجزای آن

فهرست محتوا

یکی از اجزای مهم موتورهای درون سوز، سیستم احتراق خودرو می باشد. وظیفه این سیستم تبدیل انرژی شیمیایی موجود در سوخت به انرژی مکانیکی می باشد که نتیجه آن حرکت خودرو می باشد. احتراق به عنوان یک فرآیند در محفظه احتراق صورت می گیرد به این صورت که از ترکیب دقیق سوخت و هوا و ایجاد جرقه، انفجاری کنترل شده اتفاق می افتد که باعث حرکت پیستون ها و سپس چرخش چرخ ها می گردد. برای درک صحیح از نحوه عملکرد سیستم احتراق و نحوه فعالیت اجزای آن، پیشنهاد می کنیم که با این مطلب همراه باشید.

سیستم احتراق خودرو چیست؟

سیستم احتراق خودرو شامل مجموعه ای از قطعات است که طی فرآیندهایی باعث ایجاد جرقه و اشتعال مخلوط سوخت و هوا در داخل سیلندر موتور می گردند. برای عملکرد صحیح موتور، وجود این سیستم ضروری می باشد.

سیستم احتراق، انرژی مورد نیاز برای حرکت خودرو را تأمین می کند. به عبارت دیگر، این سیستم قلب تپنده موتور محسوب می گردد و عملکرد صحیح آن سبب کارایی بهتر موتور، مصرف بهینه سوخت، طول عمر موتور و کاهش آلایندگی می شود.

لازم به ذکر است که در خودروهای بنزینی، احتراق به وسیله جرقه زنی توسط شمع صورت می گیرد، ولی در خودروهای دیزلی احتراق به صورت فشاری بوده و نیاز به جرقه نمی باشد. البته این نوع احتراق در طراحی اجزای سیستم احتراق نقش اساسی دارد.

اجزای تشکیل دهنده سیستم احتراق

اجزای تشکیل دهنده سیستم احتراق شامل شمع، انژکتور سوخت، دلکو، باتری، سوئیچ احتراق، کوئل و پیستون می باشد. هر یک از این اجزا در فرآیند احتراق مسئولیت خاصی دارند و هماهنگی دقیق میان آن ها، برای عملکرد صحیح موتور الزامی است. البته شناخت اجزای سیستم احتراق به تعمیرکاران و رانندگان کمک می کند تا در صورت بروز مشکل، علت را سریعا تشخیص داده و نسبت به رفع آن اقدام کنند. در ادامه مطلب پیرامون هر کدام از اجزای سیستم احتراق توضیحاتی ارائه می گردد.

شمع

تولید جرقه برای اشتعال مخلوط سوخت و هوا بر عهده شمع می باشد. لازم است که جرقه در زمان مناسب و با شدت کافی صورت گیرد تا احتراق کامل رخ دهد.

انژکتور سوخت

این قطعه، سوخت را با فشار بالا و به صورت پودری وارد محفظه احتراق نموده و نقش مهمی در کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی ایفا می کند.

دلکو

این قطعه جریان برق را از کوئل می گیرد و به شمع ها انتقال می دهد. به عبارت دیگر، زمان بندی جرقه زنی به وسیله دلکو تنظیم می گردد. البته این قطعه در خودروهای قدیمی و برای توزیع جریان برق استفاده می شد.

باتری

باتری، برق لازم برای فعال سازی سیستم احتراق خودرو را فراهم می کند و منبع اصلی انرژی الکتریکی خودرو محسوب می گردد.

سوئیچ احتراق

با چرخاندن کلید خودرو، مدار الکتریکی فعال می گردد و فرآیند احتراق انجام می شود.

کوئل

تقویت ولتاژ باتری را بر عهده دارد و آن را به ولتاژ بالا تبدیل می کند تا جرقه قوی تری ایجاد گردد.

پیستون

پیستون انرژی حاصل از احتراق را دریافت می کند و سپس آن را به حرکت مکانیکی تبدیل می نماید و در نهایت به چرخ ها انتقال پیدا می کند.

انواع احتراق اتومبیل

احتراق در خودروها به دو نوع؛ احتراق داخلی و احتراق خارجی تقسیم می شود. البته هر کدام از این روش ها از مکانیزم خاصی برای تولید انرژی بهره می برند. همین موضوع بر طراحی موتور و سیستم های جانبی هم تأثیرگذار می باشد. به این صورت که در خودروهای سبک و سواری اغلب از موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود که خود به دو دسته جرقه زنی و فشاری تقسیم می گردد.

احتراق داخلی

در این نوع احتراق، سوخت و هوا در داخل محفظه احتراق ترکیب می شوند و سپس با جرقه یا فشار مشتعل می گردند. همچنین در این فرآیند، انرژی حاصل از انفجار به صورت کاملا مستقیم به پیستون انتقال پیدا کرده و باعث حرکت آن می گردد. البته این روش در اکثر خودروهای دیزلی و بنزینی استفاده می شود.

احتراق خارجی

در این نوع احتراق، سوخت در خارج از موتور مشتعل می گردد و انرژی حاصل از آن به موتور انتقال می گردد. موتور بخار یک نمونه بارز از احتراق خارجی محسوب می شود. همچنین این نوع سیستم در خودروهای مدرن به کار نمی رود ولی در برخی ماشین آلات صنعتی و قدیمی کاربرد دارد.

احتراق جرقه زنی

احتراق جرقه زنی در خودروهای بنزینی کاربرد دارد به این صورت که در آن شمع با ایجاد جرقه، مخلوط سوخت و هوا را مشتعل می کند. همچنین این نوع سیستم احتراق به تنظیم دقیق زمان جرقه زنی و کیفیت مناسب سوخت نیاز دارد.

احتراق فشاری

از این نوع احتراق در خودروهای دیزلی استفاده می شود. در این سیستم، هوا ابتدا فشرده می گردد و سپس سوخت تزریق می شود. همچنین در احتراق فشاری، بدون نیاز به شمع، فشار بالا سبب احتراق خودبه خودی سوخت می گردد.

نقش موتور در سیستم احتراق چیست؟

موتور خودرو به عنوان قلب سیستم احتراق محسوب می شود چون تمامی فرآیندهای تولید انرژی درون آن صورت می گیرد. همچنین احتراق سوخت در محفظه داخلی موتور سبب حرکت پیستون ها می شود و همین حرکت توسط میل لنگ به چرخ ها انتقال پیدا می کند. لازم به ذکر است که اگر موتور عملکرد صحیحی نداشته باشد، بهترین سیستم احتراق هم نخواهد توانست نیروی محرکه لازم را تولید نماید. برای اینکه به شناخت بهتری از نقش موتور در این چرخه پی ببرید بهتر است به توضیحاتی پیرامون اجزای دخیل در تبدیل انرژی شیمیایی به مکانیکی بپردازیم.

محفظه احتراق

در محفظه احتراق واکنش شیمیایی میان سوخت و هوا انجام می گیرد. طراحی محفظه به گونه ای انجام شده تا احتراق کامل و به صورت یکنواخت باشد. همچنین شکل، حجم و جنس محفظه تأثیر مستقیمی بر عملکرد موتور دارد.

پیستون

پیستون با حرکت رفت و برگشتی، انرژی حاصل از انفجار سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. حرکت پیستون ها سبب تولید نیرو در موتور می شود.

میل لنگ

میل لنگ حرکت خطی پیستون ها را به حرکت چرخشی تبدیل می کند و این حرکت به وسیله گیربکس به چرخ ها منتقل می شود.

سوپاپ ها

سوپاپ ها وظیفه کنترل ورود هوا و سوخت به محفظه احتراق و خروج گازهای حاصل از احتراق را بر عهده دارد. البته زمان بندی دقیق باز و بسته شدن سوپاپ ها برای عملکرد صحیح موتور الزامی می باشد.

بلوک موتور

تمامی اجزای فوق درون بلوک موتور قرار دارند. به عبارت دیگر، بلوک موتور ساختار اصلی موتور محسوب می شود. همچنین طراحی و جنس بلوک موتور در تحمل فشار و دمای بالا نقش مهمی دارد.

انواع سیستم احتراق خودرو

سیستم احتراق مکانیکی
سیستم احتراق الکترونیکی
سیستم احتراق مستقیم
سیستم احتراق غیرمستقیم
سیستم CDI و TCI

سیستم احتراق مکانیکی

در این نوع سیستم اجزای مکانیکی همچون دلکو و شمع ها بدون کنترل الکترونیکی عمل می کنند. از این نوع سیستم در خودروهای قدیمی استفاده می شود چون این سیستم ساده تر است و دقت پایینی در زمان بندی جرقه زنی دارد.

سیستم احتراق الکترونیکی

در این سیستم واحد کنترل الکترونیکی زمان جرقه زنی را تعیین می کند. همچنین عملکرد شمع ها، کوئل و انژکتورها تحت نظارت ECU می باشد که باعث افزایش راندمان و کاهش آلایندگی می باشد.

سیستم احتراق مستقیم

در این نوع سیستم، سوخت به صورت مستقیم به داخل محفظه تزریق می گردد. همین موضوع سبب مصرف سوخت کمتر، احتراق سریع تر و قدرت بیشتر موتور می گردد. البته این سیستم در موتورهای دیزلی و بنزینی کاربرد دارد.

سیستم احتراق غیرمستقیم

در این سیستم، سوخت ابتدا وارد محفظه پیش احتراق می شود و در ادامه به محفظه اصلی انتقال پیدا می کند. البته سیستم احتراق غیرمستقیم در موتورهای دیزلی قدیمی به کار می رود و سبب احتراق نرم تر می شود.

سیستم CDI و TCI

این دو نوع سیستم الکترونیکی در موتور سیکلت ها و خودروهای سبک کاربرد دارند. با این وجود، عملکرد سیستم CDI سریع تر است در حالی که TCI کنترل دقیق تری روی زمان جرقه زنی دارد.

نحوه عملکرد سیستم احتراق خودرو

عملکرد سیستم احتراق خودرو براساس یک چرخه هماهنگ می باشد که توسط اجزای مختلف کنترل می گردد. البته این فرآیند از لحظه ورود سوخت و هوا به موتور آغاز می شود و تا تولید انرژی مکانیکی ادامه پیدا می کند.

در این چرخه ابتدا سوخت به وسیله انژکتور و هوا به وسیله دریچه ورودی وارد محفظه احتراق می گردد. البته نسبت ترکیب سوخت و هوا تأثیر مستقیمی بر کیفیت احتراق دارد.

سپس پیستون ها با حرکت به سمت بالا، مخلوط سوخت و هوا را فشرده می کنند. همین فشرده سازی سبب افزایش دما و آمادگی برای احتراق می گردد.

در موتورهای بنزینی، شمع با ایجاد جرقه، مخلوط سوخت و هوا را مشتعل می کند ولی در موتورهای دیزلی، فشار بالا سبب احتراق خودبه خودی سوخت می گردد. در ادامه احتراق سبب انفجار کنترل شده ای در محفظه می گردد که باعث حرکت پیستون به سمت پایین می شود. طی این حرکت انرژی مکانیکی مورد نیاز تولید می گردد. در پایان این چرخه، سوپاپ خروجی باز می شود تا گازهای حاصل از احتراق از محفظه خارج شوند و فضا برای چرخه بعدی آماده گردد.

علائم خراب شدن سیستم احتراق

در ادامه مطلب به رایج ترین نشانه های خرابی سیستم احتراق و راه حل های پیشنهادی برای رفع آن می پردازیم.

روشن نشدن خودرو

روشن نشدن خودرو معمولا بیانگر خرابی شمع، باتری ضعیف یا قطع مدار الکتریکی می باشد. برای عیب یابی و رفع این مشکل ابتدا باید به بررسی ولتاژ باتری و تست شمع ها بپردازید.

لرزش موتور در حالت یستاده

لرزش یا نوسان موتور در حالت ایستاده می تواند احتمال خرابی سیستم جرقه زنی خودرو یا سیستم سوخت رسانی را بالا ببرد. برای رفع این مشکل معمولا انژکتور بررسی و شمع ها تعویض می گردد.

افزایش مصرف سوخت

احتراق اگر به صورت ناقص انجام شود، مصرف سوخت افزایش پیدا می کند. البته این مشکل به خاطر تنظیم نبودن زمان جرقه زنی یا گرفتگی انژکتور رخ می دهد. برای بررسی و عیب یابی از دستگاه دیاگ استفاده می شود.

کاهش قدرت موتور

یکی از دلایلی که خودرو در شتاب گیری ضعیف عمل می کند، این است که احتراق به درستی انجام نمی گیرد. برای رفع این مشکل معمولا به بررسی دلکو، کوئل و شمع ها پرداخته می شود.

دلایل خرابی سیستم احتراق

ضعف باتری
فرسوده شدن شمع ها و وایرها
خرابی یا گرفتگی انژکتور
تنظیم نبودن زمان جرقه زنی
استفاده از سوخت بی کیفیت

در خرابی سیستم احتراق عوامل متعددی می توانند دخالت داشته باشند. البته این عوامل گاهی به تنهایی و گاهی در ترکیب با یکدیگر، عملکرد موتور را مختل می نمایند. در ادامه به بررسی رایج ترین دلایل خرابی سیستم احتراق می پردازیم.

ضعف باتری

اگر باتری ضعیف شده باشد یا اتصالات الکتریکی شل یا زنگ زده باشند، توان الکتریکی سیستم احتراق کاهش پیدا می کند. برای جلوگیری از بروز چنین مشکلی، بررسی منظم وضعیت باتری و تمیز کردن اتصالات توصیه می شود.

فرسوده شدن شمع ها و وایرها

شمع های آسیب دیده یا قدیمی نمی توانند جرقه مناسب تولید کنند. همچنین وایرهای فرسوده هم سبب کاهش ولتاژ و اختلال در انتقال برق می شوند. برای جلوگیری از این مشکل تعویض دوره ای این قطعات توصیه می گردد.

خرابی یا گرفتگی انژکتور

انژکتورهای کثیف یا خراب نمی توانند سوخت را به درستی تزریق کنند، در نتیجه احتراق ناقص انجام می گیرد. برای رفع مشکل معمولا از شوینده های مخصوص استفاده می شود. البته تعویض انژکتور هم راه حل مناسبی محسوب می شود.

تنظیم نبودن زمان جرقه زنی

اگر دلکو یا ECU زمان جرقه زنی را به درستی تنظیم نکند، احتراق در زمان نامناسب رخ می دهد و این موضوع باعث لرزش موتور و کاهش راندمان می شود.

استفاده از سوخت بی کیفیت

سوخت های بی کیفیت و ناخالص منجر به احتراق ناقص، تولید دوده و آسیب به اجزای داخلی موتور می شوند. استفاده از سوخت مناسب و استاندارد باید در اولویت باشد.

جمع بندی

سیستم احتراق خودرو انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و در عملکرد صحیح موتور نقش اساسی دارد. همچنین نگهداری و عیب یابی دقیق سیستم احتراق خودرو سبب بهینه سازی سوخت و کاهش آلایندگی می گردد. البته با آگاهی از اجزا و عملکرد سیستم احتراق، می توان از مشکلات احتمالی جلوگیری کرد.