سایکلون چیست؟ کار و وظیفه سایکلون در EF7، تیبا و کوییک

سایکلون قطعه‌ای روی درپوش سوپاپ موتورهایی مثل EF7 (سمند، سورن و دنا)، تیبا، کوییک و ساینا است که بخارات روغن محفظه لنگ را از گازها جدا می‌کند، قطرات روغن را به کارتل برمی‌گرداند و بخار خشک را به مانیفولد هوا می‌فرستد تا در موتور بسوزد؛ هم‌زمان با یک دیافراگم و فنر، خلأ محفظه لنگ را در حد مجاز نگه می‌دارد تا موتور روغن‌ریزی و روغن‌سوزی نداشته باشد. سایکلون خودرو یکی از قطعات حیاتی در سیستم تهویه مثبت محفظه لنگ (PCV) است و با بازگرداندن روغن به کارتر و هدایت گازهای نسوخته به مانیفولد، نه‌تنها از آلودگی محیط زیست جلوگیری می‌کند، بلکه مانع از هدررفت روغن موتور می‌شود. در ادامه این مقاله، با مکانیزم دقیق و اهمیت این قطعه آشنا می‌شویم و محل نصب، علائم خرابی و روش تست آن را در خودروهای پرکاربردی مثل کوییک، تیبا، ساینا و پراید نیز بررسی می‌کنیم؛ موضوعی که شناخت آن برای هر علاقه‌مند به حوزه تعمیر موتور داخلی ضروری است و به‌عنوان یکی از مباحث دوره آموزش تعمیر موتور ایرانی نیز تدریس می‌شود.

شکل ۱- شکل ظاهری سایکلون

سایکلون چیست و چه وظیفه‌ای در خودرو دارد؟

برای اینکه میل‌لنگ و پیستون‌ ها بدون مقاومت حرکت کنند، فشار محفظه لنگ باید همیشه در وضعیت خلأ، یعنی حدود ۷۵ میلی‌بار کمتر از فشار هوای محیط، باشد. اما دو عامل اصلی باعث افزایش این فشار می‌شوند. اگر سایکلون وظیفه خود را به‌درستی انجام ندهد، این فشار بالا رفته و منجر به نشتی روغن از کاسه‌ نمد ها و واشر ها می‌شود. در واقع سایکلون با کنترل این فشار، از روغن‌ریزی‌های پرهزینه موتور جلوگیری می‌کند.

فشار محفظه لنگ باید حدود ۷۵ میلی‌بار خلأ باشد تا بهترین شرایط تهویه محفظه لنگ برای گردش راحت میل‌لنگ و حرکت بدون مقاومت پیستون‌ها فراهم شود؛ این خلأ از خلأ مانیفولد در دور آرام (حدود ۳۰۰ میلی‌بار) ضعیف‌تر است و همین تفاوت با تنظیم مجرای سایکلون ایجاد می‌شود. دو عامل که در ادامه آمده‌اند باعث می‌شوند به تدریج فشار محفظه لنگ افزایش یابد؛ این افزایش فشار علاوه بر افزایش نیروی مقاوم در مقابل حرکت میل‌ لنگ و پیستون‌ها، باعث نشتی روغن از اطراف کاسه‌نمدها و واشرهای لاستیکی نیز می‌شود.

کنترل گازهای کارتر (Blow-By) و جلوگیری از آلودگی

مطابق شکل ۲، در زمان‌های تراکم و احتراق، مقداری از سوخت و هوای متراکم یا محترق‌شده از لابه‌لای فضای باز بین رینگ‌ها، سیلندر و پیستون عبور کرده و وارد محفظه لنگ می‌شود که اصطلاحاً Blow By نامیده می‌شود.

شکل 2- نشتی سوخت و هوای متراکم یا محترق شده در زمان‌های تراکم و احتراق که Blow By نامیده می‌شود

هرچقدر میزان Blow By بیشتر باشد، راندمان موتور کاهش می‌یابد؛ به عبارتی گشتاور و توان خروجی موتور کاهش پیدا می‌کند و میزان نشتی روغن موتور نیز افزایش می‌یابد. اگر این بخارات که نوعی هیدروکربن نسوخته (HC) هستند وارد هوای محیط شوند آلایندگی را بالا می‌برند؛ به همین دلیل به داخل موتور برگردانده می‌شوند تا بسوزند و ایسیو با کمک سنسور اکسیژن و کاتالیست، اثر این مقدار کم را روی احتراق کنترل می‌کند.

کاهش تبخیر روغن و جلوگیری از روغن‌سوزی

مطابق شکل ۳ که محور افقی آن دور موتور و محور عمودی میزان مصرف روغن را نشان می‌دهد، هنگام کارکرد موتور مقداری از روغن به سه دلیل مصرف می‌شود: Blow By، انتقال روغن به محفظه احتراق و سوختن آن و تبدیل شدنش به رسوباتی که به قطعات موتور می‌چسبد، و تبخیر بخشی از مواد فرار موجود در روغن. مجموع این سه عامل باعث می‌شود که بخشی از روغن موتور به تدریج مصرف شود و به عبارتی، موتور روغن کم کند.

شکل 3- مصرف روغن در موتور خودرو

بنابراین هنگامی که درب سرریز روغن موتور باز می‌شود، مطابق شکل ۴، دودی از بخش درب سرریز خارج می‌شود که مجموع اثرات تبخیر روغن و Blow By است و هرچقدر این دود یا بخار بیشتر باشد نشانه آن است که شرایط مکانیکی موتور در وضعیت بدتری قرار دارد و باید نسبت به تعمیرات اساسی موتور اقدام کرد.

شکل 4- دود ناشی از Blow By و تبخیر روغن موتور که از درب سرریز روغن موتور خارج می شود

شکل ۵ نیز آن بخش از روغن موتور را نشان می‌دهد که وارد محفظه احتراق می‌شود و پس از سوختن، به توده‌های جامدی از ترکیب کربن و چسب تبدیل شده و به قطعات موتور می‌چسبد.

شکل 5- تبدیل بخشی از روغن به رسوبات جامد به دلیل نفوذ روغن به محفظه احتراق

بدین منظور در خودروهای مختلف از روش‌های متفاوتی برای پیشگیری از مصرف بیش از حد روغن موتور و همچنین نفوذ هیدروکربن‌های نسوخته یا HC به هوای محیط استفاده می‌شود که در این بین سایکلون گزینه‌ای به‌روز و مطلوب برای این موضوع است.

کار سایکلون چیست؟ مکانیزم جداکننده روغن

یکی از مشکلاتی که در موضوع تهویه محفظه لنگ موتور یا PCV (Positive Crankcase Ventilation) مطرح است، جداسازی روغن از بخارات روغن، سوخت و هوای نفوذکرده به محفظه لنگ است. به عبارت دیگر هدف این است که تا حد امکان بخارات خشک محفظه لنگ (بخارات روغن، سوخت و هوا) دوباره به موتور ارسال شود و در فرایند احتراق مورد استفاده قرار گیرد تا آلایندگی موتور کاهش یابد و از کم شدن روغن موتور نیز جلوگیری شود. در شکل ۶ سه روش برای تبدیل بخارات مرطوب محفظه لنگ به بخارات خشک نشان داده شده است.

شکل 6- روش‌های تبدیل بخار مرطوب محفظه لنگ به بخار خشک

توری سیمی؛ فیلتراسیون اولیه بخارات روغن

این روش بسیار پرکاربرد است؛ به‌طوری‌که مطابق شکل ۷ در موتور ملی یا موتور EF7 نیز قبل از محفظه سایکلون از این توری سیمی استفاده شده است تا یک بار عملیات جداسازی قطرات روغن از بخار محفظه لنگ انجام شود. در این روش بخارات محفظه لنگ از لابه‌لای سیم‌های فلزی عبور می‌کنند، در حالی که قطرات روغن به سیم‌ها برخورد کرده، روی آن‌ها جمع می‌شوند و به کارتل باز می‌گردند.

شکل 7- استفاده از توری سیمی قبل از محفظه سایکلون موتور ملی

مسیر زیگزاگ (لابیرنت) جهت میعان روغن

مطابق شکل ۸، در بخش زیرین درپوش سوپاپ‌های موتور ملی از دیواره‌ها، مجاری، توری فلزی و غیره استفاده شده است تا بخارات روغن در برخورد با هر مانع و هر تغییر مسیر، مقداری از قطرات روغن خود را از دست بدهند و نهایتاً بخارات روغن خشک‌تری به محفظه سایکلون برسد.

شکل 8- بخش زیرین درپوش سوپاپ‌های موتور ملی که حالت زیگزاگی ایجاد می‌کند

در این روش بخارات محفظه لنگ از مسیرهای زیگزاگی عبور می‌کنند و قطرات روغن به دلیل سنگینی به مرور در طبقات زیرین ته‌نشین شده و به کارتل باز می‌گردند، در حالی که بخارات محفظه لنگ به دلیل سبکی از لابه‌لای مسیر زیگزاگ عبور کرده، به مراحل خشک‌سازی بعدی می‌رسند و نهایتاً وارد مانیفولد هوای موتور می‌شوند تا در فرایند احتراق مورد استفاده قرار گیرند.

محفظه گردبادی؛ جداسازی با نیروی گریز از مرکز

مطابق شکل ۶، سایکلون از یک بخش مخروطی تشکیل شده است که بخارات محفظه لنگ به‌صورت مماسی وارد آن می‌شوند و در اثر حرکت دورانی، ذرات و قطرات روغن که سنگین‌تر هستند به اطراف پرتاب شده و پس از برخورد به دیواره سایکلون به تدریج از بخش پایین سایکلون وارد کارتل می‌شوند، در حالی که بخار خشک و گازها که سبک هستند از بخش وسط سایکلون به طبقه بالایی آن وارد می‌شوند. شکل ۹ محل نصب سایکلون روی درپوش سوپاپ‌های موتور ملی را نشان می‌دهد.

شکل 9- محل نصب سایکلون بر روی درپوش سوپاپ‌های موتور ملی

شکل ۱۰ نمای بازشده سایکلون موتور ملی را نشان می‌دهد.

شکل 10- نمای باز شده سایکلون موتور ملی

همان‌گونه که در شکل ۱۰ دیده می‌شود، بخارات روغن از طبقه زیرین درپوش سوپاپ‌ها به‌صورت مماسی وارد طبقه زیرین سایکلون می‌شوند و در اثر حرکت گردبادی، ذرات روغن که سنگین‌تر هستند به اطراف پرتاب شده و پس از برخورد به دیواره طبقه زیرین سایکلون وارد کارتل می‌شوند و بخارات و گازها که سبک‌تر هستند از وسط وارد طبقه بالایی سایکلون می‌شوند. در این بخش بخارات روغن دوباره به دیافراگم برخورد می‌کنند؛ باقی‌مانده ذرات روغن به دیافراگم می‌چسبند و به داخل کارتل می‌ریزند و بخار خشک که چربی کمتری دارد از لوله وسط طبقه بالایی سایکلون عبور کرده و به سمت مانیفولد هوا هدایت می‌شود تا در فرایند احتراق موتور مورد استفاده قرار گیرد.

با تغییر خلأ مانیفولد، دیافراگم حرکت می‌کند و مجرای عبور هوا را تغییر می‌دهد. اگر خلأ موتور زیاد باشد، این خلأ نیرویی به سمت پایین و در جهت مخالف نیروی فنر به دیافراگم وارد می‌کند و فاصله بین دیافراگم و لوله وسط بخش بالایی سایکلون در حدی تنظیم می‌شود که خلأ محفظه لنگ در حدود ۷۵ میلی‌بار حفظ شود. در مقاله عواقب خرابی سایکلون می‌توانید علائم خرابی سایکلون EF7 و روش تست آن را مطالعه کنید. شناخت عملی این مکانیزم و عیب‌یابی تهویه کارتل، از مباحثی است که در دوره‌ های مکانیک خودرو ایمگ روی موتور واقعی آموزش داده می‌شود.

سایکلون تیبا، کوییک و ساینا؛ محل نصب، علائم خرابی و تست

سایکلون تیبا و کوییک کجاست؟

در تیبا، کوییک و ساینا، سایکلون مثل موتور EF7 روی درپوش سوپاپ‌ها نصب شده و همان مکانیزم دیافراگم و فنر را برای کنترل خلأ محفظه لنگ دارد؛ این قطعه در بازار با نام‌های سایکلون تیبا یا دیافراگم درب سوپاپ تیبا و کوییک عرضه می‌شود. اما در پراید این قطعه سایکلون نیست و به‌جای آن یک شیر PCV ساده بدون مکانیزم گردبادی روی درپوش سوپاپ نصب شده که در بازار به آن چپقی درب سوپاپ می‌گویند؛ محل و روش تست آن را در مقاله سوپاپ PCV توضیح داده‌ایم.

علائم خرابی سایکلون تیبا، کوییک و ساینا

چون سایکلون تیبا و کوییک همان کار سایکلون EF7 را انجام می‌دهد، علائم خرابی آن هم مشابه است: کم کردن روغن بیش از حد مجاز همراه با دود آبی، روغن‌ریزی از کاسه‌نمدهای جلو و عقب میل‌لنگ، واشر درب سوپاپ و واشر کارتل به دلیل بالا رفتن فشار محفظه لنگ، چرب شدن داخل مانیفولد هوا، ثابت نماندن دور آرام و صدای سوت از سایکلون که معمولاً از ضعیف شدن فنر و عبور هوا از لابه‌لای دیافراگم است. اگر سایکلون سالم باشد، نباید صدایی تولید کند. برای اینکه مطمئن شوید روغن‌سوزی از سایکلون است و نه از رینگ‌ها یا لاستیک ساق سوپاپ، روش‌های مقاله نحوه تشخیص روغن سوزی در موتور را هم ببینید.

تست و تعویض سایکلون تیبا

ساده‌ترین تست این است که موتور را روشن کنید و درب سرریز روغن را باز کنید؛ اگر سایکلون درست کار کند، باید مکش هوای کمی به داخل موتور احساس شود و صدای موتور کمی تغییر کند. اگر به‌جای مکش، بخار یا فشار به بیرون بزند، سایکلون یا مسیر تهویه ایراد دارد. تست دوم هنگام دود کردن موتور انجام می‌شود: شیلنگ سایکلون را جدا کنید و ورودی هوا به مانیفولد را با دست مسدود کنید؛ اگر دود یا ایراد برطرف شد، مشکل از سایکلون است.

سایکلون قطعه مصرفی نیست و تا وقتی مشکلی ندارد نیازی به تعویض آن نیست؛ تعویض زمانی لازم است که دیافراگم پاره شده یا فنر آن ضعیف شده باشد. اگر سایکلون پس از تعویض دوباره زود خراب شد، شیلنگ اتصال سایکلون به مانیفولد هوا را از نظر گرفتگی بررسی کنید و توجه داشته باشید که مسدود کردن این شیلنگ فشار داخل موتور را بالا می‌برد و باعث روغن‌ریزی از کاسه‌نمدهای میل‌لنگ می‌شود.

سوالات متداول درباره سایکلون

تفاوت سایکلون موتور توربو با موتور معمولی چیست؟

سایکلون موتورهای توربو با موتورهای معمولی (تنفس طبیعی) متفاوت است و قابل جایگزینی با هم نیستند. استفاده از سایکلون نامناسب می‌تواند باعث روغن‌سوزی، کاهش فشار روغن یا روغن‌ریزی شود. در صورت تعویض، حتماً باید سایکلون متناسب با نوع موتور (توربو یا معمولی) انتخاب شود؛ اگر پس از تعویض سایکلون هنوز روغن از سایکلون بیرون می‌زند یا روغن کم می‌شود، ابتدا مطمئن شوید سایکلون مناسب نصب شده است.

سایکلون سالم باید چه عملکردی داشته باشد؟

در سایکلون سالم، هنگام باز کردن درب سرریز روغن در حالت موتور روشن، باید مکش هوای کمی به داخل موتور احساس شود. این مکش نشان‌دهنده عملکرد صحیح خلأ محفظه لنگ (حدود ۷۵ میلی‌بار) است.

آیا سایکلون EF7 را می‌شود شست؟

سایکلون قطعه مصرفی نیست و اگر مشکلی نداشته باشد، به سرویس یا تعویض نیاز ندارد. شستشوی سایکلون ایراد دیافراگم پاره یا فنر ضعیف را برطرف نمی‌کند و ممکن است دود را فقط موقتاً کم کند؛ در این حالت سایکلون باید تعویض شود. اگر داخل موتور به دلیل تعویض دیر به دیر روغن رسوب گرفته باشد، درب سوپاپ‌ها را باز و شستشو دهید تا مسیر زیگزاگ و توری زیر آن تمیز شود و در صورت نیاز سایکلون را هم تعویض کنید.

آیا گرفتگی یا انسداد مسیر سایکلون به موتور آسیب می‌زند؟

بله، اگر شیلنگ ورودی سایکلون به مانیفولد مسدود شود، فشار داخل موتور افزایش می‌یابد که هم مصرف سوخت را بالا می‌برد و هم می‌تواند باعث روغن‌ریزی از کاسه‌نمدهای جلو و عقب میل‌لنگ شود.

صدای سوت یا زوزه از سایکلون به چه دلیل است؟

این صدا معمولاً به دلیل عبور هوا از لابه‌لای دیافراگم و مجرای هوا ایجاد می‌شود، به‌خصوص زمانی که فنر داخل سایکلون ضعیف شده باشد. اگر سایکلون و فنر آن سالم باشند، نباید صدایی تولید شود.

کار سایکلون در موتور EF7 چیست؟

در موتور EF7 (موتور ملی)، سایکلون بخارات روغن خروجی از محفظه لنگ را از طریق توری سیمی و مسیر زیگزاگ خشک‌تر کرده و سپس با ایجاد حرکت گردبادی، قطرات روغن باقی‌مانده را جدا و به کارتر برمی‌گرداند؛ بخار خشک نیز به مانیفولد هوا هدایت می‌شود.

حذف یا مسدودکردن مسیر زیگزاگ سایکلون چه تاثیری دارد؟

حذف یا مسدودکردن مسیر زیگزاگ (لابیرنت) داخل سایکلون باعث کاهش کیفیت جداسازی روغن از بخارات شده و احتمال روغن‌سوزی موتور را افزایش می‌دهد.

سایکلون در خودروهای تیبا، کوییک، ساینا و پراید کجاست؟

در تیبا، کوییک و ساینا، سایکلون مثل موتور EF7 (موتور ملی) روی درپوش سوپاپ‌ها نصب شده و مکانیزم مشابهی دارد. اما در پراید این قطعه سایکلون نیست؛ به‌جای آن یک شیر PCV ساده (بدون مکانیزم گردبادی) روی درپوش سوپاپ نصب شده است.

آیا خودرو پژو ۴۰۵ سایکلون یا شیر PCV دارد؟

خیر، موتور پژو ۴۰۵ به‌جای سایکلون یا شیر PCV، از یک مجرای تهویه ساده برای خروج بخارات محفظه لنگ استفاده می‌کند؛ در این طراحی یک مسیر هوای تازه از قبل از فیلتر هوا وارد محفظه لنگ می‌شود و مسیر دیگری بخارات را به بعد از دریچه گاز می‌برد تا خلأ بیش از حد در محفظه لنگ ایجاد نشود. جزئیات آن را در مقاله تهویه کارتل XU7 ببینید.