موضوع: برداشت اشتباه از احتراق مخرب

امروز داشتم کتاب مبانی مهندسی موتورهای احتراق داخلی را مطالعه می کردم.
که متوجه نکته ظریف جالبی شدم.
بارها در انجمن راجب احتراق مخرب صحبت شده .
اگر تا دیروز از من می پرسیدید احتراق مخرب چیست.
مثال زیر را برای شما مطرح می کردم.
تصور کنید. نسبت تراکم یک موتور را با کف تراشی سرسیلندر افزایش داده ایم. حال وقتی پیستون جهت متراکم کردن مخلوط سوخت و هوا از نقطه مرگ پائین به سمت نقطه مرگ بالا حرکت می کند. مخلوط سوخت و هوا شروع به متراکم شدن می کند. اگر کیفیت سوخت پائین باشد و یا نسبت تراکم افزایش پیدا کرده باشد مخلوط سوخت به خودی خود منفجر می شود. و این انفجار قبل از جرقه زدن شمع صورت می گیرد.
ولی امروز دیگر این نظرات را تائید نمی کنم.

در واقع مهندسان این نظریه را کشف کردند.

اگر دمای مخلوط سوخت وهوا به اندزه خاصی افزایش یابد مخلوط بدون نیاز به جرقه شمع مشتعل می شود
دمای که در بالاتر از آن این اتفاق رخ می دهد. دمای خود اشتعال و در زبان مهندسی موتور SIT نامیده می شود
این پدیده اساس اشتعال در یک موتور اشتعال تراکمی دیزل است.
در یک موتور دیزل در طی مرحله تراکم فشار هوای خالص موجود در سیلندر به بالاتر از SIT افزایش می یابد.
حال هنگامیکه سوخت به داخل محفظه احتراق تزریق شد خود اشتعالی رخ می دهد.

اما در یک موتور بنزینی این پدیده در انتهای احتراق رخ می دهد. یعنی بعد از جرقه زدن شمع .
برای روشن شدن موضوع به تصویر زیز دقت کنید.

ع1

در این تصویر احتراق یک سیلندر طی سه مرحله به تصویر کشیده شده.
در تصویر اول مخلوط سوخت و هوا با رنگ آبی مشخص شده پیستون مخلوط را متراکم کرده . ولی هنوز احتراقی صورت نگرفته .
در یک موتور بنزینی نسبت تراکم چیزی در حدود 11:1 است.
اگر این نسبت افزایش با انجام کف تراشی افزایش یابد در بدترین شرایط بازهم سوخت قبل از جرقه شمع منفجر نمی شود.
شاید در اینجا این موضوع را قبول نکنید.ولی در ادامه متوجه می شوید.
احتراق با جرقه زدن شمع واقع در بالای سیلندر شروع می شود پیشانی یا جبهه شعله از بالا به سمت پاین حرکت می کند.با احتراق دمای گازهای سوخته تا مقدار زیادی افزایش می یابد. توجه داشته باشید که هنوز همه سوخت موجود نسوخته و فقط مخلوطی که در اطراف شمع قرار داشته مشتعل شده.
با افزایش دمای گازهای سوخته شده فشار گازهای سوخته شده بالا می رود.
این موضوع در تصویر دوم به خوبی مشخص شده . ملاحظه می کنید که مخلوط سوخت مشتعل نشده بین پیستون و گازهای مشتعل شده ای که در حال افزایش حجم هستند قرار می گیرد.

این افزایش آنقدر بالا می رود که مخلوط سوخت و هوا نسوخته متراکم می شوند در واقع یک محفظه احتراق دوم در انتهای مرحله احتراق به وجود آمده و منتظر یک احتراق و کوبش خطر ناک هستند.
فشار و دمای این مخلوط نسوخته به واسطه حرکت پیشانی شعله از میان مخلوط نسوخته فشرده باعث احتراق این مخلوط می شود . در اینجا احتراق مخرب یا خود اشتعالی به وجود می آید. که برای موتور بسیار خطر ناک است.
این مرحله در بعضی از موتورها چندین مرحله در طبقات مختلف سیلندر تکرار می شود.
برای جلو گیری از این اتفاق شعله باید قبل از متراکم شدن مخلوط سوخت و هوا نسوخته از میان آن بگذرد و آن را مشتعل کند. در واقع باید کل حجم سیلندر به صورت یکنواخت مشتعل شود.
اینکار با ترکیبی از کنترل خواص سوخت و طراحی هندسه محفظه احتراق انجام می شود.
البته این پدیده به نوعی با نسبت تراکم سیلندر هم مربوط است.
هرچه نسبت تراکم بیشتر باشد. دمای که در مرحله اول احتراق در نزدیکی شمع ایجاد می شود بالا می رود حال اگر ما با استفاده از کم کردن نسبت تراکم این دما را کم کنیم دما در کل فرایند احتراق کم می شود . این کم شدن دما در کل فرایند از متراکم شدن سوخت نسوخته در انتهای مرحله احتراق جلو گیری می کند.
با افزایش نسبت تراکم دمای احتراق در شروع احتراق بالا می رود. این افزایش باعث بالا رفتن دما در کل چرخه احتراق می شود. و در آخر ما را با پدیده متراکم شدن مخلوط سوخت و هوا نسوخته روبرو می کند.
این موضع با محاسبات دقیق و نرم افزاری پیشرفته سابت شده.
در تصویر زیر نمودار احتراق مشخص شده در احتراق بدون کوبش ضربه نرم و یکنواختی به پیستون وارد شده .
ولی در نمودار احتراق خفیف و شدید این تغییرات مشخص شده.

در این جا من از معرفی روش ها و فرمول های که برای بدست آوردن اکتان سوخت استفاده می شوند صرف نظر می کنم. و به نکته ساده و اساسی می پردازم.

هرچه سرعت شعله در یک مخلوط سوخت و هوا بیشتر باشد عدد اکتاین بزرگتر است. این بدان دلیل است که هرچه سرعت شعله بیشتر باشد زمانی که جرقه توسط شمع زده می شود کل سوخت به سرعت مشتعل می شود و دیگر مخلوط سوخت و هوا نسوخته باقی نمی ماند. و احتراق دومی در انتهای مرحله احتراق صورت نمی گیرد.

اما اگر اکتان سوخت پائین باشد سرعت شعله هم کمتر است. و زمانی که مخلوط منفجر می شود. کل مخلوط سوخت و هوا مشتعل نمی شود. و باقی مانده سوخت در محفظه احتراق دوم فرضی منفجر می شود و احتراق مخرب پدیدار می شود.
برای بالا بردن اکتان سوخت اطلاعات کاملی دارم. که بسیار طولانی است.

البته تفکری که ما در کذشته داشتیم هم درست است اما نام دیگری دارد . منضورم مشتعل شدن خود به خودی مخلوط سوخت و هوا قبل از جرقه شمع است.
به ین پدیده در زبان مهندسی موتور اشتعال سطحی یا pressure pulses گفته می شود.
اگر نقطه ای داغ در دیواره محفظه احتراق وجود داشته باشد می تواند مخلوط هوا و سوخت را مشتعل کند.و موجب نوعی از کاهش و یا عدم کنترل احتراق چرخه گردد.
در واقع ما در گذشته این پدیده اشتعال سطحی را با احتراق مخرب اشتباه می گرفتیم.
البته یک نکته دیگر را در مورد دوستانی که با 206 خود مشکل داشتن عرض می کنم. نمی دانم تمام بچه های که در آن مبحث مشکل داشتن به اینجا سر می زنند یا نه .
امیدوارم سر بزنند.
با کهنه شدن موتور رسوبهای در دیواره های محفظه احتراق تشکیل می شود این مسئله مشکلات کوبش را به دو طریق افزایش می دهند.. اول اینکه این رسوبات حجم فضای مرده را کوچکتر می کنند. و در نتیجه نسبت تراکم را افزایش می دهند. دوم اینکه رسوبها به صورت یک مانع حرارتی (THERMAL BARRIER) عمل می کنند. و باعث کاهش یافتن انتقال گرما از طریق دیواره ها می شوند. و دما را در کل چرخه بالا می برند. در نتیجه بنزین با اکتان بالاتری نیاز دارم و یا باید این رسوبات را ابزار موجود تمیز کنیم . مثل اسپره ها و شوینده ها .
این مشکل برای 206 سوارانی که مپ سنسور آنها روغن می زند بیشر امکان دارد. که بیشتر بچه های تیونینگ تالک به خاطر نوع رانندگی 100 در 100 از این رسوبات به مقدار کافی در محفظه احتراق دارند.

دوستان اگر دیوانه مکانیک هستند کتاب مبانی مهندسی موتور های احتراق داخلی رو تهیه کنند.
این کتاب در بسیاری از دانشگاه های دنیا تدریس می شود.
البته خود من از درک کامل آن آجز هستم. به عنوان مثال فرمول های فراوانی راجب هر مبحث دارد. ولی می توان از بین این مطالب تخصصی مهندسی مطالب ساده و بدرد خوری پیدا کرد. البته اگر اطاعات پایه مربوط به ترمودینامیک و انتقال حرارت و مکانیک سیالات را داشته باشید می توانید از کل نطالب این کتاب استفاده کنید.
اگر به اطلاعات کاملی در مورد بنزین و افزودنی های آن نیاز داشتید بگوید تا برای شما یک پست دیگه بزنم.

ببین دوست من زمانی که سوخت به خودی خود قبل از جرقه زدن شمع منفجر بشه اشتعال سطحی یا pressure pulses به وجود آمده . نه احتراق مخرب.

احتراق مخرب به این معنی است که سرعت گسترش شعله بنزین به علت پائین بودن اکتان سوخت کم است. وقتی جرقه زده می شود. مقداری از سوخت منفجر شده.
و لی مقداری دیگر نسوخته باقی مانده گازهای سوخته این مخلوط نسوخته را در بین خود و پیستون متراکم و در و در انتهای کورس احتراق منفجر می کنند.
اگر به این عکس دقت کنی در تصویر سوم گازهای آبی مخلوط نسوخته است و گازهای سیاه مخلوط سوخته که افزایش حجم زیادی پیدا کرده در نتیجه یک محفظه احتراق کوچک فرضی در انتهای سیلندر ایجاد شده بعد از منفجر شدن خود به خود این مخلوط نسوخته . ضربه شدیدی به پیستون وارد می شود. به این می گویند احتراق مخرب