به گزارش خبرنگار ما، در دنیای فناوری موتورهای درونسوز که به عنوان منبع قدرت برای میلیونها خودرو در سطح جهانی شناخته میشوند، برخی مفاهیم کلیدی وجود دارد که شناخت آنها برای علاقهمندان به حوزه خودرو امری ضروری است. این موتورها، اعم از بنزینی و دیزلی، از روش چرخهای به نام چرخه اتو یا چرخه دیزل پیروی میکنند که شامل چهار مرحله اساسی: مکش، تراکم، کار و تخلیه است. در این روند، پیستون بهطور رفت و برگشتی در داخل سیلندر حرکت کرده و از طریق اجزای مختلفی چون میللنگ و سوپاپها، انرژی شیمیایی ناشی از سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند.
در این راستا، دو مفهوم کلیدی به نامهای “نقطه مرگ بالا” (TDC) و “نقطه مرگ پایین” (BDC) وجود دارد. بهطور ساده، نقطه مرگ بالا زمانی است که پیستون به حداکثر ارتفاع خود در سیلندر میرسد و نقطه مرگ پایین هنگامی است که پیستون به پایینترین نقطه خود میرسد. فاصله بین این دو نقطه، که به آن کورس پیستون نیز گفته میشود، از مهمترین عوامل طراحی موتور به شمار میرود.
برای درک بهتر این دو نقطه، ضروری است ابتدا حرکت پیستون را در موتور بررسی کنیم. این پیستون بر روی مسیری خطی حرکت میکند، اما این حرکت به میللنگ متصل است که حرکت رفت و برگشتی پیستون را به حرکت دورانی تبدیل میکند و در نهایت باعث حرکت چرخها میشود.
نقطه مرگ بالا، بالاترین نقطهای است که پیستون میتواند به آن برسد. در این وضعیت، حجم محفظه احتراق به حداقل میرسد و شرایط لازم برای روشن شدن احتراق فراهم میشود. همچنین در بسیاری از موتورها، این نقطه به عنوان زمان جرقهزنی مهم یاد میشود.
نقطه مرگ پایین نیز پایینترین موقعیت پیستون در سیلندر است که در آنجا حجم سیلندر به بیشترین مقدار خود میرسد. این نقطه معمولاً نشاندهنده پایان مرحله مکش و توان در موتورهاست و به این ترتیب مرزهای حرکت پیستون و حجم جابهجایی موتور را مشخص میکند.
فاصله بین این دو نقطه که به آن کورس میگویند، طول حرکت پیستون از بالاترین تا پایینترین نقطه است و به همراه قطر سیلندر، دو پارامتر اصلی برای تعیین حجم موتور محسوب میشوند. موتورهایی که کورس طولانیتری دارند، معمولاً گشتاور بیشتری در دورهای پایین تولید میکنند، در حالی که موتورهای با کورس کوتاهتر قابلیت دور موتور بالاتر و قدرت بیشتری در دورهای بالا را دارند.
این نقاط تنها موقعیتهای هندسی ساده نیستند بلکه نقشی اساسی در تحلیل عملکرد موتور دارند. این دو نقطه بهعنوان مبنای محاسبه حجم جابهجایی موتور تلقی میشوند و در نتیجه، شناخت دقیق آنها میتواند تأثیر مستقیمی بر کارایی و عملکرد موتور داشته باشد.### نقش نقطه مرگ بالا و پایین در موتورهای درونسوز
نقطه مرگ بالا (TDC) و پایین (BDC) در موتورهای درونسوز، به عنوان دو عامل کلیدی در توسعه و عملکرد موتور شناخته میشوند. این ویژگیها مستقیماً با حجم موتور و قدرت بالقوه آن در ارتباط هستند. افزایش فاصله بین این دو نقطه به معنای حجم بیشتر موتور و توان بالاتر خواهد بود.
#### زمانبندی احتراق
اجرای جرقهزنی دقیق باید نزدیک به TDC انجام شود تا فشار احتراق نهایت نیروی ممکن را به پیستون منتقل کند. زمان مناسب برای این کار چند درجه پیش از نقطه مرگ بالا مشخص میشود.
#### طراحی سیستم سوپاپها
عملکرد سوپاپها نیز به طور مستقیم به موقعیت پیستون وابسته است. به این ترتیب، شناخت لحظه عبور پیستون از TDC و BDC برای طراحی میلسوپاپ و پروفیل آن حیاتی است.
#### تحلیل ارتعاشات و میللنگ
موقعیتهای TDC و BDC در تحلیل نیروهای وارد بر میللنگ از اهمیت بالایی برخوردارند، زیرا نیروهای جانبی و عمودی پیستون در این نقاط متفاوت است.
### چگونگی تعیین نقاط مرگ بالا و پایین پیستون
این نقاط از طریق رابطه بین طول شاتون، شعاع میللنگ و زاویه آن تعیین میشوند. وقتی میللنگ در وضعیتی قرار میگیرد که شاتون تقریباً همراستا با محور سیلندر باشد، پیستون در TDC قرار میگیرد و برعکس، در صورتی که میللنگ زاویهای ایجاد کند که بیشترین فاصله را از خط سیلندر داشته باشد، پیستون در BDC واقع میشود. این اصول هندسی در طراحی موتورهای جدید و تعیین ابعاد مختلف آنها کاربرد دارد.
#### کورس پیستون
فاصله بین TDC و BDC، به عنوان کورس پیستون نیز شناخته میشود و نشاندهنده حرکت خطی پیستون در هر سیکل است. کورس پیستون تأثیر بسزایی بر توان و گشتاور موتور دارد. موتورهایی با کورس بلند معمولاً گشتاور بیشتری تولید میکنند، در حالی که موتورهای با کورس کوتاه توان بیشتری در دورهای بالا ارائه میدهند.
نسبت تراکم نیز از تقسیم حجم کامل سیلندر در BDC بر حجم محفظه احتراق در TDC مشخص میشود، که تاثیر زیادی بر راندمان احتراق و عملکرد موتور دارد.
#### کاربردهای شناخت نقاط مرگ بالا و پایین
آگاهی از این نقاط به مهندسان، تعمیرکاران و دانشجویان مهندسی مکانیک کمک میکند. برای مثال، برای تنظیم دقیق دلکو و سنسور موقعیت میللنگ، باید TDC با دقت مشخص شود، زیرا خطا در این فرآیند میتواند به کاهش کارایی موتور منجر شود.
علاوه بر این، شناسایی مشکلات فنی مانند ناک یا افت توان میتواند از طریق بررسی زمانبندی احتراق و فاصله بین TDC و BDC انجام شود. همچنین، مهندسان میتوانند با تغییر کورس پیستون، ویژگیهای عملکرد موتور را متناسب با نیازهای مختلف، طراحی کنند.
در آزمایشهای داینو، نمودار توان و گشتاور براساس زاویه میللنگ و موقعیت پیستون نسبت به این نقاط تجزیه و تحلیل میشود.
در نهایت، تسلط بر این مفاهیم به بهبود عملکرد خودرو و شناسایی مشکلات موتور یاری میرساند، چرا که نقاط مرگ بالا و پایین پیستون به عنوان اصول بنیادی در طراحی موتور در تمامی جنبههای عملکرد خودرو تاثیرگذارند.
