بررسی سه عامل مهم در افت توان موتور

توان و گشتاور موتور دو عاملی هستند که مانند قلب و مغز انسان همواره درحال تبادل و همکاری با هم هستند و در کنار هم معنی می‌شوند.

می‌توان گفت که خودروهایی با توان موتور زیاد، شتاب کلی بهتر و سرعت بیشتری دارند. این مدل خودروها معمولا در مسابقات استفاده می‌شوند که سرعت بیشتر ملاک اصلی رقابت است. از طرفی ماشین‌های با گشتاور زیاد، شتاب اولیه بالاتری داشته و در سرعت‌های پایین با استفاده بهینه در کاهش مصرف سوخت نقش بسزایی دارند. این مدل موتورها در کامیون‌ها و وانت‌ها که به کشیدن بار نیاز دارند نیز دیده می‌شوند.

موتور هر خودرویی در یک دور موتور مشخص حداکثر خروجی گشتاور را در اختیار راننده قرار می‌دهد. این دور موتور که به صورت بازه و یا عدد خاصی است، بهترین زمان برای تعویض دنده است. همچنین بهترین حالت مصرف سوخت خودرو را معمولا در این دور موتور مشاهده می‌کنیم. دانستن اینکه حداکثر گشتاور موتور در چه دور موتوری در اختیار قرار خواهد گرفت به راننده یا اپراتور کمک می‌کند تا بهترین زمان را برای تعویض دنده انتخاب و به بهترین سیکل مصرف سوخت برسد.

راندمان حجمی در علت افت توان موتور:

راندمان حجمی موتور برابر است با توانایی موتور در مکش بیشترین میزان حجم هوای ورودی در حالت تنفس عادی. برای مثال یک موتور چهار سیلندر ۲ لیتری را در نظر بگیرید. به صورت تئوریک این موتور باید توانایی مکش ۲۰۰۰ CC هوا، در هر دو دور گردش کامل خود داشته باشد. اما در عمل وضعیت به گونه دیگری است. مقاومت فیلتر هوا، مقاومت منیفولد ورودی به سبب قطر، سطوح داخلی یا پیچ و خم‌های آن، مقاومت سوپاپ‌های ورودی و در نهایت خاصیت واماندگی گازها در برابر جابه‌جایی از حجمی به حجم دیگر همگی موجب می‌شوند که موتور حجم هوای کمتری از میران حجم واقعی را به داخل بکشد.

به نسبت هوای مکیده شده به داخل موتور به صورت واقعی نسبت به میزان تئوریک آن، راندمان حجمی موتور می‌گویند. این نسبت در دورهای متفاوت موتور تغییر پیدا می‌کند. به صورت معمول برای موتورهای معمولی این نسبت چیزی بین ۶۵ تا ۸۵ درصد است.

راندمان ترمودینامیکی در افت راندمان موتور:

راندمان ترمودینامیکی برابر است با توانایی یک موتور در تبدیل گرما به کار مکانیکی. به‌صورت کلی می‌توان گفت توانایی تبدیل انرژی پتانسیل موجود در سوخت را به کار مکانیکی راندمان ترمودینامیکی می‌گویند.

در موتور درون‌سوز پس از احتراق، انرژی پتانسیل موجود در سوخت به گرما تبدیل می‌شود. با توجه به نوع موتور، درصدی از گرمای ایجاد شده به کار مکانیکی تبدیل می‌شود. بقیه انرژی گرمایی تولیدی نیز به‌صورت گرما از موتور خارج می‌شود. تمامی این موارد در شرایطی است که موتور به‌صورت استاندارد و کامل کار کند. توانایی تبدیل کامل سوخت به انرژی گرمایی را داشته و دچار خام‌سوزی و اتلاف سوخت به‌صورت نسوخته یا نیم‌سوخته نباشد.

راندمان ترمودینامیکی یک موتور به موارد متعددی بستگی داشته که مهمترین آنها عبارتند از:

• نقش ضریب تراکم در افت توان موتور
• ضریب تراکم موتور یا توانایی موتور در فشرده‌تر کارکردن و ایجاد فشار بالاتر در اتاق احتراق. (تبدیل بیشتر گرما به کار)
• دمای کاری موتور و جنس و نوع اتاق احتراق آن

راندمان ترمودینامیکی موتورهای بنزینی معمولا” حدود ۲۵% و برای یک موتور دیزل بین ۳۶% تا ۴۲% می‌باشد. به راندمان بالاتر موتورهای دیزلی توجه کنید. دلیل این افزایش راندمان ترمودینامیکی ضریب تراکم بالاتر موتورهای دیزلی نسبت به موتورهای بنزینی است.

راندمان مکانیکی و علت افت توان موتور:

به‌صورت کلی نسبت تبدیل کار مکانیکی تولید شده در موتور به کار موثر در خروجی موتور راندمان مکانیکی می‌گویند. قبلا” گفته شد، وقتی مقدار مشخصی هوا به درون موتور کشیده می‌شود، میزان آن به راندمان حجمی موتور بستگی داشت. هرچه این میزان بیشتر بود قابلیت موتور بالاتر می‌رفت سپس سوخت و هوا مخلوط و محترق می‌شد. حاصل این فرایند تولید میزان مشخصی گرما بود که مقداری از این گرما بعدا” تبدیل به کار مکانیکی می‌شد. میزان این تبدیل بستگی به راندمان ترمودینامیکی موتور داشت که هرچه بیشتر بود بهتر می‌شد.

کلیه این موارد باعث می‌شوند که کار مکانیکی خروجی موتور کمتر از کار مکانیکی تولید شده در اتاق احتراق باشد. به این نسبت راندمان مکانیکی گفته می‌شود. مسلما هرچه اصطکاک قطعات داخلی و نیروی مورد نیاز حرکت وسایل جانبی موتور کمتر باشد، راندمان مکانیکی بالاتر خواهد بود.

به صورت کلی راندمان کل یک موتور درون‌سوز پیستونی بسته به بنزینی یا دیزل بودن آن عددی بین کمتر از ۲۰% تا بیشینه ۴۰% و برای موتورهای دیزل با کمپرس بالا و اصطکاک پایین خواهد بود که در مقام مقایسه با بسیاری از موتورهای الکتریکی که راندمان‌های بالای ۹۰% هم در آنها چیز غیر معمولی نیست موتورهای درون‌سوز یک فاجعه از نظر راندمان محسوب می‌شوند.

برای تقویت یا تغییر نیروی تولیدی در یک موتور درون‌سوز، ایجاد تغییرات در هریک یا تمامی عوامل تاثیرگذار در مورد هریک از راندمان های سه گانه فوق مستقیما” باعث تغییر راندمان کلی موتور و تغییر در نیرو و گشتاور خروجی از موتور یا تغییر در میزان مصرف ویژه سوخت در آن موتور خواهد شد.