چرا پیشرانه‌ها ضربه‌ (ناک) می‌زنند؟ Knock

[operator]

فرقی نمی‌کند که فراری داشته باشی یا ژیان، اگر خودروی شما برقی نیست، پس حتما پیشرانه آن‌ از نوع چهارزمانه‌ی درون‌سوز است. در صورت انجام به موقع سرویس‌ها به شکل توصیه شده‌ی کارخانه و استفاده از سوخت با اکتان مناسب، مجموعه‌ی پیشرانه وظایف خود را به درستی و سروقت انجام خواهد داد، ولی در غیر این صورت موتور خودرویِ شما شروع به لجبازی می‌کند که ظهورِ پدیده‌ی ناک یکی از آنهاست.



Knock چیست؟

Knock یا pinging یا detonation زمانی که مراحل سوخت و ساز موتور درست نباشد بوجود می‌آید، پیشرانه‌ی چهارزمانه همانطور که از اسمش پیداست، کار خود را در چهارمرحله انجام می‌دهد. آن چهار مرحله، مکش و تراکم و انفجار و تخلیه هستند. در مرحله‌ی انفجار یا توان، پیستون به بالاترین حد خود رسیده است و با کمکِ شمع، مخلوط سوخت و هوا در محفظه‌ی احتراق (فضایِ بالای پیستون) منفجر می‌شود و توسط نیروی حاصله، پیستون به سمت پایین رانده می‌شود. حال در صورت ظهور پدیده Knock قبل از رسیدن پیستون به بالاترین وضعیت، انفجار به صورتِ زودهنگام (بدون جرقه شمع‌ها) صورت می‌گیرد و فشار بسیار زیادی بر روی پیستون اعمال می‌شود که در نتیجه پیستون به دیواره‌ی سیلندر ضربه می‌زند و باعث تولید آوایی نامطلوب می‌شود.



تشخیص Knock زدن

تشخیص آن زیاد مشکل نیست، زمانی که پای خود را بر روی پدال گاز می‌فشارید و خودرو در حال حرکت است، صدایی شبیه به سالن غذاخوری (پالس‌هایی کوتاه از صدای برخورد قاشق با چنگال یا دو قطعه فلزی با هم) از پیشرانه شنیده می‌شود که عموما در دورهای پایین‌تر به گوش می‌رسد. گاهی دلیل این صدا را به اشتباه برخورد سوپاپ‌ها می‌نامند.

Knock چه مشکلاتی ایجاد می کند؟

این پدیده باعث کاهش قدرت، افزایش آلودگی موتور، صدمه به موتور شامل: تابدیدگی شاتون‌ها، از بین رفتن پیستون‌ها و در مواردی سوراخ شدن آن‌ها، معیوب شدن سیلندر و فشار نامتناسب به میل‌لنگ و مجموعه یاتاقان‌ها می‌شود.

تمهیدات کارخانه برای مقابله با این پدیده چیست؟

۱. سنسور Knock: این سنسور بر روی پیشرانه‌ی بعضی از خودروها قرار گرفته است و ضربات ناشی از خودسوزی (احتراق زودرس) را که کوبش ایجاد می‌کند به ECU اطلاع می‌دهد و ECU هم بسته به مقدار آن، جرقه زدن شمع‌ها را به تعویق می‌اندازد و تا حدودی باعث کمرنگ شدن این پدیده می‌شود، در نظر داشته باشید که ریتارد کردن جرقه باعث کاهش قدرت خواهد شد.

۲. سیستم APC: سیستم Automatic Performance Control فقط برای خودروهای توربوشارژ شده کاربرد دارد و اولین بار توسط ساب معرفی و استفاده شد. این سیستم به اختصار، باعث کاهش فشار ایجاد شده توسط توربو در زمان ‌Knock زدن می‌شود.

با خودرویی که Knock می‌زند چگونه رفتار کنیم؟

در این شرایط فشار را از روی پیشرانه کم کنید. از تجهیزات برقی و کولر خودرو کمترین استفاده را داشته باشید، در دور موتورهای پایین کمترین فشار را بر روی پدال گاز وارد کنید و در سربالایی‌ها با دور موتور بالاتر حرکت کنید.


ساییدگی در دیواره‌ی سیلندر در اثر Knock زدن


چرا پیشرانه‌ها Knock می‌زنند؟

۱. بنزین با کیفیت پایین: امروزه بیشتر کارخانه‌های خودروسازی برای گرفتن بیشترین قدرت، پیشرانه‌ها را با تراکم بالا می‌سازند و در این‌صورت سازوکار بهینه‌ی موتور فقط با سوزاندن سوخت با کیفیت بالا میسر می‌شود. کیفیت بنزین با عدد اکتان آن سنجیده می‌شود. در کشور ما بنزین با دو کیفیت عرضه می‌شود. یکی اصطلاحا معمولی و دیگری سوپر نامیده شده است. برای انتخاب سوخت مناسبِ خودروی خود، به دفترچه آن مراجعه کنید. معمولا تمام خودروهای جدید نیازمند سوخت‌ با اکتان بالا (سوپر) می‌باشند. هر چه نسبت تراکم سوخت به هوا در پیشرانه، عدد بالاتری باشد حرارت ایجاد شده در محفظه احتراق بیشتر است و هر چه اکتان بنزین پایین‌تر باشد مقاومت آن در برابر حرارت کمتر است، به این معنا که بنزین دچار خودسوزی می‌شود و باعث بوجود آمدن Knock می‌شود.

۲. اتاق احتراق: اگر اتاق احتراق از لایه‌های کربن انباشته شده باشد یا در گوشه‌ کنار‌‌ه‌های آن زائده‌های فلزی وجود داشته باشند، در دمای کارکرد موتور، ذوب خواهند شد و باعث فزایش دما در محفظه احتراق خواهند شد.

۳. وایر و شمع : در صورت استفاده از وایر و شمع نامرغوب و یا محکم نبودن وایرها در جای خود یا جابه‌جا وصل کردن آن‌ها

۴. دلکو: در خودروهای کاربراتوری و بعضی از نمونه‌های قدیمی با سوخت رسانی انژکتور، برای تقسیم برق از دلکو استفاده می‌شود. نامیزان بودنِ تایم دلکو علاوه بر بدکارکردن پیشرانه، Knock زدن را به دنبال خواهد داشت.

۵. دمای موتور: زمانی که دمای کارکرد موتور بالاتر از حد نرمال باشد، در ظهور این پدیده بی‌تاثیر نیست.

۶. رقیق بودن سوخت: منظور از رقیق بودن، کاهش نسبت سوخت به هوا از حالت استاندارد است. این مورد باعث بالا رفتن دما در محفظه احتراق می‌شود و در حالت وخیم پیستون را ذوب خواهد کرد!

۷. روغن موتور: استفاده از روغن موتور با درجه ویسکوزیته‌یِ متفاوت با نمونه توصیه شده‌ی کارخانه و یا کم بودن میزان روغن موتور باعث ایجاد خوردگی و افزایش حرارت در موتور خواهد شد.

۸. فیلر سوپاپ: صحیح نبودن فیلرسوپاپ‌ها باعث کاهش عمر موتور و افزایش احتمال وقوع Knock می‌شود.


ظهور این پدیده در اتومبیل‌های توربو، در مواردی باعث سوراخ شدن پیستون می شود.

چگونه Knock را از بین ببریم؟

۱. از بنزین را با درجه اکتان توصیه شده کارخانه استفاده کنید، برای بعضی از خودروها در ایران علاوه بر سوخت‌گیری با بنزین‌سوپر باید از مکمل‌های مناسب جهت افزایش اکتان بهره‌مند شد.

۲. برای کربن‌گیری، بهترین نتیجه با باز کردن سرسیلندر و شستشوی محفظه احتراق و سر‌پیستون حادث می‌شود، در غیر اینصورت از محلول‌های پاک‌کننده استفاده کنید. توجه داشته باشید که ضعیف شدن فنرهای سوپاپ یا آببندی نبودن سوپاپ‌ها با نشیمنگاه سوپاپ، باعث ایجاد فاصله بین آن‌دو می‌شود و در نتیجه، کربن آن فاصله را پر خواهد کرد که علاوه بر ایجاد پدیده‌ی Knock، به سوپاپ و سیت سوپاپ لطمه وارد خواهد کرد و در نهایت باعث سوختن سوپاپ خواهد شد.

۳. وایر و شمع‌ها را با نمونه شرکتی و در زمان توصیه شده تعویض کنید، همچنین ولتاژ باتری را امتحان کنید و از کارکرد صحیح آن اطمینان حاصل کنید.

۴. زمان‌بندی دلکو را با تجهیزات مربوطه بررسی و اصلاح کنید.

۵. اگر خودرو در دمای صحیح کار نمی‌کند، سطح مایع خنک کننده و کارکرد درست فن‌ها و سنسور دمای آب و سایر اجزای سیستم خنک‌کننده بررسی شود. برای مایع خنک کننده از درصد آب مقطر / ضدیخ توصیه شده‌ی کارخانه استفاده کنید و توجه داشته باشید که ضدیخ علاوه بر خاصیت رسوب‌زدایی، ضدجوش نیز می‌باشد.

۶. برهم خوردن نسبت سوخت به هوا کمتر دیده می‌شود، برای برطرف کردن آن ECU خودرو و رگلاتور سوخت و انژکتورها آزمایش می‌شوند.

۷. میزان روغن موتور را همیشه چک کنید و در زمان مناسب و فقط با درجه گرانروی توصیه شده تعویض کنید.

۸. برای گرفتن فیلر سوپاپ‌ها، آن‌ها را طبق اعداد اعلامی از سوی کارخانه فیلرگیری کنید.

و در پایان از سواریِ خودرو‌ی خود، بدون صدای قاشق و چنگال لذت ببرید!

[operator]

برای جلوگیری از ناک راه های زیادی هست
عواملی که میشه درستکاری کرد تا ناک کم بشه رو میگم
اینتک و پورت پولیش و گلف بال افکت (ترکیب بهتر هوا و سخت)
طراحی محفظه احتراق
دمای اتاق احتراق
تمیز بودن پیستون و اتاق احتراق
کم کردن دمای اتاق احتراق (واتر متانول اینجکشن)

دوستمون موارد اصلی رو گفتن

ولی هیچی به اندازه تراکم تاثیر گذار نیست

[operator]

این تعاریف کلی هستند. اگر بخواهیم کمی تخصصی تر بررسی کنیم؛

ما در موتور یک احتراق عادی داریم و یک احتراق غیر عادی. حالا احتراق غیر عادی از منظر های مختلفی بررسی میشه که در اینجا اشاره کوتاهی میکنم.

- از نظر زمان : احتراق غیر عادی یا قبل از جرقه شمع رخ میده یا بعد از جرقع شمع.
*دقت داشته باشید تقریباً همه احتراق های غیر عادی که ما بصورت روتین با آنها سر و کار داریم بعد از جرقه شمع اتفاق می افتند.!

- از نظر علت : بدلیل اشتعال سطحی، به دلیل گازهای انتهایی ، ...

- از نظر فرکانس

حالا هرکدوم از عباراتی که بکار برده میشه معانی خاصی دارن ولی در حالت عمومی بجای هم بکار برده میشن.

برای مثال کلمه Knock که معرف حضور همه دوستان است اکثراً با Ping با هم بکار گرفته میشوند ،منظور احتراق غیر عادی با "ضربه" و "صدا" هستش که در محدوده شنوایی گوش ما قرار داره.

یا Detonation وقتی بکار گرفته میشه که سرعت جبهه احتراق فراصوت بشه ،یعنی تقریباً احتراق تبدیل به انفجار بشه .

مسئله دیگه ای که در مورد بدسوزی یا احتراق غیر عادی مهمه تشکیل شدن موج های ایستاده درون سیلندر هستش که باعث تشدید یا تضعیف بدسوزی میشه .

بسته به مشخصات بدسوزی از راهکارهای مختلفی برای پیشگیری یا از بین بردن اون استفاده میشه. اگه فرصت کنم کمی بحث رو بیشتر باز میکنم. البته تاپیک دیگه ای در همین موضوع موجوده که سالیان پیش با دوستان کمی بحث رو باز کردیم.

[operator]

احتراق مخلوط بنزین و هوا درون موتور در یک لحظه رخ نمیده و در واقع یک آغاز و یک پایان داره . در حالت کارکرد عادی موتور ، ecu برای بالا بردن کارایی و توان موتور همیشه کمی زودتر از نقطه مرگ بالا دستور جرقه زدن شمع رو صادر میکنه تا وقتی پیستون به نقطه مرگ بالا رسید ، احتراق در بهترین حالت خودش قرار داشته باشه . به این جلوتر جرقه زدن advance جرقه میگن . ولی وقتی Ecu تشخیص ناک میده این میزان آدوانس جرقه رو کمتر میکنه و به اصطلاح جرقه رو کمی به تاخیر میندازه و ریتارد میکنه . در واقع ریتارد شدن موتور در مقابل حالت ادوانس هست .
اکتان پایین سوخت دلیل اصلی ناک زدن موتور هست . وجود نقاط داغ درون موتور مثل شمع بی کیفیت که نتونه حرارت رو به خوبی دفع کنه و همچنین کربن های نسوخته داخل سیلندر باعث افزایش احتمال ناک خواهند شد . در وضعیتی که موتور به شدت تحت فشار قرار میگیره و در واقع راننده در دنده ای که سبک هست پدال گاز رو زیادی فشار میده ، به علت افزایش میزان خلاء در مانیفولد، ابتدا موتور سعی میکنه که با ادوانس کردن جرقه به درخواست راننده جواب بده ولی وقتی که به علت نداشتن گشتاور کافی ، موتور نتونه بر بار مخالف غلبه کنه این ادوانس شدن فقط باعث بروز ناک میشه و صدای چق چق معروف شنیده میشه . در موتورهای پیشرفته تر که ecu سعی در جلوگیری از ناک داره ، همیشه میزان ادوانس جرقه در مرز ناک زدن قرار داره و ecu به طور مداوم به کمک اطلاعاتی که از سنسور میل سوپاپ و سنسور ناک میگیره ، میزان ریتارد جرقه رو تغییر میده تا هم از ناک فرار کنه و هم موتور رو در بالاترین کارایی خودش نگه داره . در این موتورها اگر در دنده سبک اقدام به فشار دادن زیادی پدال گاز بکنید ، ecu به درخواست شما زیاد اهمیت نمیده و میزان پاشش سوخت و میزان ادوانس جرقه رو چندان بیشتر نمیکنه و درنتیجه راننده حس میکنه که ماشین به فشار پدال هیچ واکنشی نشون نمیده . بهترین راه برای کم کردن میزان ناک و بالا بردن کارایی موتور و جلوگیری از ریتارد شدن جرقه در ماشین های دارای ecu ، استفاده ار بنزین با اکتان بالا هست . اکتان مناسب بنزین میزان کشش و شتاب خودرو رو به طرز قابل توجهی نسبت به بنزین بی کیفیت ، افزایش میده . مکمل های معتبر اکتان بوستر میتونه به بالا رفتن میزان اکتان بنزین کمک کنه . هر چه نسبت تراکم موتور بیشتر باشه میزان حساسیت موتور به بنزین و افت عملکردش در اثر اکتان کم بنزین ، چشمگیر تر خواهد بود . موتورهای xu7 و tu5 و Ef7 دارای نسبت تراکم بالای 9 هستند و همگی به بنزین با اکتان بالاتر از 95 نیاز دارند .

[operator]

یه موردی رو توضیح بدم با اجازه دوستان . ناک یا پینگ صدای ناشی از از احتراق مخرب هست نه خود اون اتفاق . احتراق مخرب تقریبا میشه گفت دو جور اتفاق میافته .
یکی Preignition هست یعنی همونی که دوستان گفتن و بنزین قبل از جرقه زدن شمع منفجر میشه و این چیزی نیست که شما بیش از یک بار بتونین تجربش کنین و صداشو بشنوین چون به محض اینکه اتفاق بیافته موتور نابود و خاموش میشه . خلاص .
مورد دوم همونی هست که شما صداشو میشنوین زیاد هم اتفاق میافته و اون اسمش detonation هست که معمولا به این صورته که وقتی شمع جرقه میزنه و از یک طرف محفظه احتراق مخلوط بنزین و هوا شروع به سوختن میکنه به صورت ناگهانی مخلوط بنزین و هوا به دلایل مختلف از طرف دیگه محفظه احتراق شروع به سوختن میکنه و حالا دوتا موج انفجار داریم که هم از برخورد این امواج به هم اون صدای ناک بوجود میاد و هم نیروی همدیگه رو خنثی میکنن و هم با عث پیستون اسلپ میشه و .....

[operator]

درود بر شما ، ببخشید یه سوال آماتوری دارم:
موقع رانندگی با پرشیا و 405 با پیشرانه های xu7 ، گاه اتفاق می افته که حواسم نیست با دنده 3 و با دور پایین(به صورت دنده مرده) رانندگی می کنم و بعد که ناگهان احساس می کنم شتاب لازم دارم ، به جای اینکه به دنده سنگین تر 2 برم پدال گاز را می فشارم. در این موقع ماشین چند لحظه یه صدای جر جر قشنگی می کنه که معمولا میگن صدای سوپاپه بعد که شتاب لازم را گرفت اون صدا قطع میشه. راستش تا حالا بهش اهمیتی نمی دادم و فکر میکرده م طبیعیه. حالا دو تا سوال دارم:
1) میخوام بدونم اون صدا ، همون صدای ناکه ؟
2) اگر درست دنده کشی کنم ، فرصت بدم خودرو خودش شتاب بگیره و فشار به موتور نیارم که اون صدا را نده ، میشه گفت جلو اثرات ناک را گرفته م ؟
با تشکر . لطفا نظرتون را بگین .

[operator]

درود بر شما ، ببخشید یه سوال آماتوری دارم:
موقع رانندگی با پرشیا و 405 با پیشرانه های xu7 ، گاه اتفاق می افته که حواسم نیست با دنده 3 و با دور پایین(به صورت دنده مرده) رانندگی می کنم و بعد که ناگهان احساس می کنم شتاب لازم دارم ، به جای اینکه به دنده سنگین تر 2 برم پدال گاز را می فشارم. در این موقع ماشین چند لحظه یه صدای جر جر قشنگی می کنه که معمولا میگن صدای سوپاپه بعد که شتاب لازم را گرفت اون صدا قطع میشه. راستش تا حالا بهش اهمیتی نمی دادم و فکر میکرده م طبیعیه. حالا دو تا سوال دارم:
1) میخوام بدونم اون صدا ، همون صدای ناکه ؟
2) اگر درست دنده کشی کنم ، فرصت بدم خودرو خودش شتاب بگیره و فشار به موتور نیارم که اون صدا را نده ، میشه گفت جلو اثرات ناک را گرفته م ؟
با تشکر . لطفا نظرتون را بگین .

این صدای چق چق که در اصطلاح بهش میگن والف زدن در واقع صدای کوبیده شدن جداره پیستون به دیواره سیلندر هست . xu7 خیلی کم ناک میزنه چون گشتاور دور پایینش عالی هست ولی دیگه اگر خیلی بد دنده بدید ناک زدن اجتناب ناپذیر هست . سعی کنید همیشه برای شتاب گیری های شدید از دنده معکوس استفاده کنید چون هم به موتور کمتر فشار میاد و هم مصرف سوخت کمتر میشه .