سیستم پیش احتراق چیست؟
در دنیای مهندسی پیشرانههای احتراق داخلی، مهندسان همواره به دنبال راههایی برای افزایش بازدهی موتور بودهاند تا از کمترین سوخت بیشترین توان را بیرون بکشند. یکی از تکنولوژیهای پیشرفته که مرزهای راندمان پیشرانههای بنزینی را جابهجا کرده، سیستم پیش احتراق است. این فناوری که پیشتر در سطح اول موتوراسپرت جهان یعنی مسابقات فرمول یک بهعنوان راهکاری برای غلبه بر محدودیتهای سوخت و تولید قدرت عظیم استفاده میشد، اکنون راه خود را به پیشرانههای قدرتمند جادهای مثل موتور شش سیلندر جدید مازراتی باز کرده است. با استفاده از این سیستم، موتورها میتوانند با نسبت تراکم بالاتر و مخلوط سوخت و هوای بسیار رقیقتر کار کنند که نتیجه آن، خروجی قدرتمندتر در کنار کاهش قابلتوجه آلایندگی است.
سیستم پیش احتراق چطور کار میکند؟
در یک موتور احتراق داخلی معمولی، مخلوط سوخت و هوا مستقیماً درون محفظه احتراق اصلی تزریق شده و توسط جرقه شمع منفجر میشود اما در سیستم پیش احتراق، یک محفظه بسیار کوچک و مجزا در بالای محفظه اصلی تعبیه شده است. فرآیند کار به این صورت است که بخش بسیار کوچکی از سوخت به همراه هوا وارد این محفظه کوچک میشود. هنگامیکه شمع جرقه میزند، احتراق ابتدا در این پیشمحفظه آغاز شده و به دلیل فضای محدود و فشار بالا، مخلوط بهسرعت مشتعل میشود. در ادامه، شعلههای پرقدرت حاصل از این احتراق اولیه، از طریق سوراخهای بسیار ریزی که در دیواره این محفظه وجود دارد، به داخل محفظه احتراق اصلی پرتاب میشوند. این جتهای شعله باعث میشوند که کل مخلوط سوخت و هوای اصلی که حتی ممکن است بسیار رقیق باشد، بهصورت همزمان و کاملاً یکنواخت مشتعل شود. درواقع، این سیستم با ایجاد چندین نقطه اشتعال همزمان در محفظه اصلی، باعث میشود سرعت سوختن سوخت بهشدت افزایش یابد و انرژی آزاد شده از هر قطره سوخت به حداکثر برسد. در این طراحی، شمع تنها وظیفه شعلهور کردن حجم اندکی از سوخت در محفظه کوچک را دارد.
مزایای سیستم پیش احتراق چیست؟
اصلیترین برتری این سیستم، توانایی موتور برای کار کردن با مخلوط بسیار رقیق است. در موتورهای معمولی، مخلوط خیلی رقیق بهسختی مشتعل میشود و پایداری احتراق را کاهش میدهد اما جتهای شعلهای که از پیشمحفظه خارج میشوند، چنان انرژی بالایی دارند که حتی رقیقترین مخلوطها را نیز با موفقیت و در کمترین زمان ممکن مشتعل میکنند. این امر باعث میشود که دمای اوج احتراق کنترلشدهتر باقی بماند و از پدیده مخرب ناک زدن یا احتراق زودرس جلوگیری شود. افزایش راندمان حرارتی از دیگر دستاوردهای مهم این سیستم است. وقتی احتراق سریعتر و کاملتر انجام شود، فشار سیلندر در زمان بهینهتری به پیستون وارد شده و اتلاف انرژی گرمایی به دیوارههای سیلندر کاهش مییابد. این یعنی برای تولید همان مقدار توان، سوخت کمتری مصرف میشود که مستقیماً به معنای آلایندگی کمتر و قدرت بیشتر است. همچنین به دلیل توزیع یکنواخت فشار، تنشهای مکانیکی وارد بر قطعات داخلی موتور در دورهای بالا و زیر فشار زیاد، به شکلی منطقی مدیریت میشود. درنهایت، سیستم پیش احتراق به مهندسان اجازه میدهد تا بدون نیاز به کاهش نسبت تراکم، از سوختهای استاندارد شهری استفاده کنند و درعینحال، عملکردی در سطح خودروهای مسابقهای را در یک پیشرانه جادهای به ارمغان آورند.
