نسبت تراکم موتور چیست و چرا اهمیت دارد؟
یکی از اصطلاحاتی که در مشخصات پیشرانه خودروها و موتورسیکلت‌ها می‌بینیم نسبت تراکم یا Compression Ratio است. در این مطلب قصد داریم به توضیح نسبت تراکم موتور بپردازیم.
فهرست مطالب
نسبت تراکم چیست؟
ضریب یا نسبت تراکم، نسبت بین مقدار حجم سیلندر در زمانی که پیستون در پایین‌ترین حالت خود قرار دارد با زمانی است که پیستون در بالاترین حالت خود یا همان حالت تراکم قرار می‌گیرد. به‌عنوان‌مثال، در پیشرانه‌ای که نسبت تراکم آن 11 به یک است، یعنی حجم سیلندر در متراکم‌ترین حالت (وقتی پیستون در بالاترین حالت خود قرار می‌گیرد) یک یازدهم حالتی است که سیلندر در بازترین حالت خود (وقتی پیستون در پایین‌ترین حالت خود قرار می‌گیرد) قرار دارد. هرچه نسبت تراکم موتور بیشتر باشد، راندمان آن‌هم بیشتر خواهد بود. درواقع، در موتوری که نسبت تراکم بالایی دارد، مخلوط سوخت و هوا بیشتر متراکم می‌شود. بااین‌حال، نسبت تراکم را نمی‌توان از حد مشخصی بالاتر برد زیرا باعث احتراق زودرس یا همان ناک زدن می‌شود. همچنین هرچه نسبت تراکم بالاتر باشد، موتور به بنزینی با اکتان بالاتر نیاز خواهد داشت تا از احتراق زودرس جلوگیری شود. نسبت تراکم را می‌توان با تغییراتی در پیستون‌ها مثل گود گردن یا برجسته کردن تاج پیستون تغییر داد. هرچه تاج پیستون برجسته‌تر باشد، نسبت تراکم افزایش پیدا می‌کند.
نسبت تراکم موتورهای بنزینی
در موتورهای بنزینی که طی بیست سال گذشته در خودروها مورداستفاده قرار گرفته‌اند، نسبت تراکم معمولاً بین 8 به یک تا 12 به یک بوده است. البته موتورهایی با نسبت تراکم بالاتر هم ساخته شده‌اند. به‌عنوان‌مثال، در دهه‌های 50 تا 70 که خودروها از بنزین سرب‌دار استفاده می‌کردند، پیشرانه‌هایی با نسبت تراکم 13 به یک ساخته می‌شدند. همچنین برخی پیشرانه‌های مزدا که از سال 2012 عرضه شدند هم نسبت تراکمی تا 16 به یک داشتند. چنین نسبت تراکم بالایی از طریق خروج بهتر گازهای احتراق حاصل شده بود که دمای محیط سیلندر را پیش از مکش هوا پایین می‌آورد و مانع از ناک زدن می‌شد. معرفی بهترین اکتان برای موتورهای توربو از محصولات پتروتکس در ایران.
نسبت تراکم موتورهای دیزلی
پیشرانه‌های دیزلی نسبت تراکم بالاتری نسبت به نمونه‌های بنزینی دارند زیرا به دلیل فقدان شمع، دمای هوای داخل سیلندر باید آن‌قدر افزایش پیدا کند که سوخت دیزل بدون نیاز به جرقه شمع محترق شود. به همین دلیل، نسبت تراکم موتورهای دیزل بین 14 به یک تا 23 به یک است. یکی از دلایل استفاده از مکمل گازوئیل افزایش ستان در این خودروهاست.
نسبت تراکم موتورهای توربوشارژ
نسبت تراکم موتورهای توربوشارژ یا سوپرشارژر معمولاً پایین‌تر از نسبت تراکم موتورهای تنفس طبیعی است زیرا توربوشارژر یا سوپرشارژر هوا را پیش از ورود به سیلندر فشرده و متراکم می‌کند. درواقع در موتورهای توربو بخشی از تراکم از طریق توربوشارژر خارج از سیلندر صورت می‌گیرد. اگر در موتورهای توربو ضریب تراکم کاهش پیدا نکند باعث احتراق زودرس و ناک زدن خواهد شد. به‌طورکلی، هرچه فشار یا بوست توربو بیشتر باشد باید ضریب تراکم کمتر شود. البته این روزها در خودروهای مدرن با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته ضریب تراکم پیشرانه‌های توربو نسبت به گذشته افزایش پیدا کرده و به حدود 9.5 به یک رسیده است ولی هنوز هم این موتورها ضریب تراکم پایین‌تری نسبت به نمونه‌های تنفس طبیعی دارند.
نسبت تراکم موتورهای GDI
پیشرانه‌های انژکتوری چندنقطه‌ای یا همان موتور MPI (مثل موتورهایی که در خودروهای داخلی می‌بینیم) معمولاً نسبت به موتور GDI یا تزریق مستقیم سوخت نسبت تراکم پایین‌تری دارند زیرا در این پیشرانه‌ها، مخلوط سوخت و هوا باهم گرم می‌شود و نسبت تراکم بالا می‌تواند باعث احتراق زودرس شود. موتورهای GDI اما می‌توانند نسبت تراکم بالاتری داشته باشند زیرا در این موتورها هوا به‌تنهایی متراکم می‌شود و بدون وجود سوخت محترق نخواهد شد.
نسبت تراکم موتورهای سایپا و ایران‌خودرو
در پیشرانه‌های داخلی می‌توانیم نسبت تراکم‌های مختلفی را ببینیم. دراین‌بین، پیشرانه‌های سایپا نسبت تراکم پایینی دارند که برای موتور M15 یا همان پیشرانه خانواده تیبا، کوییک و ساینا 9.7 به یک است. نسبت تراکم نسخه توربوشارژ این موتور که در شاهین استفاده می‌شود هم همان 9.7 به یک اعلام شده است. پیشرانه XU7 ایران‌خودرو که در خودروهایی مثل پژو پارس سال استفاده می‌شد هم نسبت تراکم پایین 9.3 به یک دارد. موتور TU5 اما نسبت تراکم نسبتاً بالایی برابر با 10.5 به یک دارد. بالاترین نسبت تراکم در بین پیشرانه‌های داخلی اما متعلق به موتور EF7 با نسبت 11 به یک است. البته همان‌طور که اشاره شد، موتورهای توربو نسبت تراکم پایین‌تری نسبت به نمونه‌های تنفس طبیعی دارند و به همین دلیل نسبت تراکم نسخه توربوشارژ موتور EF7 به 9.1 به یک کاهش پیدا کرده است.
ارتباط نسبت تراکم و مکمل بنزین
همان‌طور که اشاره شد، موتورهایی که ضریب تراکم بالایی دارند، به بنزین باکیفیت و اکتان بالایی نیاز خواهند داشت زیرا در غیر این صورت با احتراق زودرس یا ناک زدن مواجه خواهند شد. پدیده ناک زدن می‌تواند آسیب‌های زیادی مثل ایجاد خوردگی و خط و خش در بدنه سیلندر، وارد شدن فشار نامتناسب به میل‌لنگ و یاتاقان‌ها، تغییر شکل شاتون‌ها، کاهش قدرت و توان موتور، افزایش میزان آلایندگی‌های موتور، ذوب شدن و از بین رفتن رینگ پیستون‌ها در موارد حاد، ذوب شدن سوپاپ دود و… را به دنبال داشته باشد؛ بنابراین، استفاده از بنزین اکتان بالا در خودروهایی با پیشرانه‌های تراکم بالا ضروری خواهد بود و ازآنجایی‌که بنزین سوپر در کشورمان همیشه و همه‌جا در دسترس نیست راه‌حل ساده‌تر استفاده از مکمل‌های بنزین اکتان بوستر است تا از این طریق اکتان بنزین را افزایش داده و از ناک زدن موتور جلوگیری کند.