فرشید خراشادیزاده چهارشنبه 20 تیر 1397 02:33 ب.ظ نظرات ()

در برخورد با متغیرهای بسیاری که در هنگام احتراق در داخل یک موتور وجود دارند، مهندسان معمولاً زمان‌بندی اتفاقات کلیدی را نسبت به درجه چرخش میل‌لنگ اندازه می‌گیرند؛ یک چارچوب مرجع نسبی که بدون نیاز به درنظر گرفتن تغییرات دور موتور، همواره ثابت باقی می‌ماند. در نبود یک مقیاس زمانی ملموس، به‌راحتی می‌توان سرعت حرکات انجام‌شده در یک موتور احتراق داخلی را کمتر از آنچه در عمل اتفاق می‌افتد، تصوّر و برآورد کرد. با اضافه شدن سیستم‌های الکترونیک مدرن و کنترل‌هایی که موجب بهینه‌شدن عملکرد سوپاپ‌ها می‌شوند، مواردی چون انتقال سوخت توسط انژکتورها، جرقه و احتراق برای تولید قدرت بهینه از تمام سیلندرها، به دقت میلی‌ثانیه بستگی خواهد داشت.


به عنوان نمونه، موتور توربوی شش سیلندر ردیفی N55 ب‌ا‌م‌و، ترکیبی از بادامک‌های مکش و اگزوز با قابلیت تنظیم فاز همراه با سیستم کنترل متغیر سوپاپ مکش را در خود دارد. در حالت درجا که سرعت موتور ۷۲۵ دور بر دقیقه  است، تمام مراحل مکش، تراکم، قدرت و اگزوز، همگی تنها در 0.2 ثانیه اتفاق می‌افتند؛ یعنی در یک چشم به هم زدن. این در حالی است که رخدادهای تعریف‌کننده احتراق، از جمله زمان باز بودن سوپاپ‌ها، حتی در کسر کوچکتری از ثانیه رخ می‌دهند. وقتی انجین به دور موتور ۷۰۰۰ نزدیک می‌شود، تمام این پروسه در بازه‌ای فشرده می‌شود که نزدیک به یک‌دهم حالت درجا است.


برای اینکه تصوّر بهتری از سرعت عملکرد موتورهای امروزی داشته باشید، شاید بهتر است برخی استراتژی‌های موجود در N55 را بررسی کنیم.

زمان‌بندی سوپاپ مکش

تغییردهنده فاز میل‌بادامک در موتور شش سیلندر ب‌ام‌و می‌تواند پروفیل بادامک را ۷۰ درجه انتقال دهد، امّا در عین حال، طول بازشدگی در ۲۵۵ درجه ثابت است. این توقف به معنی زمان بازشدگی کلی 0.006 ثانیه برای یک مرحله مکش در ۷ هزار دور بر دقیقه است.

لیفت سوپاپ مکش

سیستم والوترونیک ب‌امو نقش یک «کنترلر جریان» را دارد و جریان هوا را به صورت تابعی از موقعیت پدال گاز، به درون سیلندرها هدایت می‌کند. این سیستم می‌تواند میزان لیفت سوپاپ مکش بین 0.203 در حالت عملکرد کم‌فشار تا 10.16 میلی‌متر در شرایط پرفشار تنظیم کند و این کار را به وسیله یک موتور DC هوشمند با کنترل بادامک‌ها انجام می‌دهد.

زمان‌بندی سوپاپ اگزوز

با کنترل مستقل زمان‌بندی میل‌بادامک، کنترلر موتور می‌تواند میزان هم‌پوشانی، یعنی بازه‌ای که هر دو سوپاپ‌ مکش و اگزوز باز هستند را تنظیم کند. در حالتی که فشار زیادی بر روی سیستم پیشرانه وجود ندارد و خودرو با سرعت ثابت به حرکت در مسیرش ادامه می‌دهد، این هم‌پوشانی افزایش پیدا می‌کند تا به این وسیله امکان ورودی بخشی از گاز اگزوز به درون سیلندر، در طول مرحله مکش فراهم آید و در نتیجه، دمای احتراق، و همین‌طور، میزان تشکیل اکسیدهای نیتروژن کاهش یابد. زمانی که خودرو با سرعت ثابت ۸۰ کیلومتر بر ساعت در حرکت است و دور موتور در سطح ۱۵۰۰ قرار دارد،  حداکثر هم‌پوشانی در N55 به اندازه 0.2 ثانیه طول می‌کشد. این در حالی است که در پیک قدرت در خط قرمز موتور، کمترین هم‌پوشانی سوپاپ‌ها را داریم و این حالت تنها در 0.0005 ثانیه اتفاق می‌افتد؛ یعنی همان زمانی که صوت در دمای اتاق، فاصله‌ای برابر ۷ اینچ را طی می‌کند.

زمان‌بندی جرقه احتراق

زمان جرقه‌زدن درطول عملکرد کم‌فشار موتور به منظور جلوگیری از «انحراف از ضربه» مخلوط سوخت و هوا، به طور کلی افزایش می‌یابد. در دو حالت درجا و ردلاین در N55، جرقه در ۶ تا ۸ درجه مانده با حداکثر مسیر پیستون در سیلندر اتفاق می‌افتد، امّا این فاصله  در سرعت‌های بالاتر موتور، بین 0.002 تا 0.0002 ثانیه قبل از رسیدن پیک پیستون است؛ زمانی که ۱۰ و ۱۰۰ برابر بیشتر از سرعت بال‌زدن یک مرغ مگس‌خوار است. این سیستم همچنین در حالتی که موتور سرد است، زمان جرقه‌زدن را به تأخیر می‌اندازد. همچنین همراه با تأخیر در تزریق سوخت و زودتر باز کردن سوپاپ اگزوز، از مبدّل‌های کاتالیکتیک برای سرعت‌بخشیدن به افزایش دمای موتور استفاده می‌شود.