فهرست مطالب
تایم پیشرانه که به معنی زمان جرقه‌زنی و باز و بسته‌شدن سوپاپ‌هاست، به قدری حساس و دقیق است که کمترین بی‌دقتی در تنظیم تایم پیشرانه، اثر خود را کاملا روی قدرت تولیدی موتور و کارکرد آن نشان می‌دهد. برای ارتباط بین میل‌لنگ و میل‌سوپاپ که وظیفه باز کردن سوپاپ‌ها را بر عهده دارد، از سه روش تسمه تایم، زنجیر تایم و دنده تایم استفاده می‌شود که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. بررسی تفاوت تسمه تایم با زنجیر تایم نشان می‌دهد که کدام یک بهتر است.
تسمه تایم، زنجیر تایم و دنده تایم
همان‌طور که گفتیم از سه روش برای ارتباط بین میل‌لنگ و میل‌سوپاپ در پیشرانه استفاده می‌شود. البته امروزه موتورهای بدون میل‌سوپاپ نیز طراحی می‌شوند که هنوز به‌صورت گسترده و کاملا تجاری در دنیای خودروسازی مورد استفاده ندارند. در این موتورها که به Camless یا Free-Valve شناخته می‌شوند، خبری از میل‌سوپاپ نیست و باز شدن سوپاپ‌ها توسط یک سلونوئید صورت می‌گیرد. این نوآوری باعث کنترل بهتر باز و بسته‌شدن سوپاپ‌ها نیز می‌شود.
در روش دنده تایم که در پیشرانه‌های کمی استفاده شده است، از چرخ‌دنده برای ارتباط بین میل‌لنگ و میل‌سوپاپ استفاده می‌شود. این روش به دلیل معایبی که دارد، به نوعی منسوخ شده است.
اما زنجیر تایم و تسمه تایم، امروزه به‌صورت گسترده در دنیای خودروسازی استفاده می‌شود و با اینکه زنجیر تایم تکنولوژی قدیمی‌تری از تسمه تایم است، اما هنوز هم طرفداران خود را دارد.
تایم پیشرانه چیست؟
یک پیشرانه درون‌سوز چه از نوع دیزلی و چه نوع بنزینی یا هر نوع سوخت فسیلی دیگر، در یک سیکل کاری مشخص کتر می‌کند. به این معنی که سوخت و هوا باید در یک مرحله با هم ترکیب شوند، در مرحله بعد فشرده شده و سپس با جرقه و آزادشدن انرژی سوخت، پیستون حرکت کند تا در آخرین مرحله، دود از سیلندرها تخلیه شود.
اما بالا و پایین‌رفتن پیستون در سیلندر باید با باز و بسته‌شدن سوپاپ‌ها در یک ارتباط زمانی بسیار دقیق باشد. در صورت کمترین اختلاف کاری بین این دو بخش، شاهد دیرتر باز شدن سوپاپ‌ها یا زود باز شدن آنها نسبت به حرکت پیستون خواهیم بود که در کارکرد پیشرانه خود را به‌طور واضح نشان می‌دهد و قدرت موتور نیز به‌طرز چشمگیری کاهش پیدا می‌کند. این تنظیم نبودن اگر بیش از حد باشد، امکان برخورد پیستون با سوپاپ‌ها و تخریب این قطعات نیز وجود دارد.
ارتباط بین حرکت پیستون و باز شدن سوپاپ‌ها و بسته‌شدن آنها به ارتباط بین میل‌لنگ و میل‌سوپاپ مربوط است. قطعه‌ای که این ارتباط دقیق را تنظیم و برقرار می‌کند، زنجیر تایم یا تسمه تایم است که به دلیل نوع طراحی، می‌توانند این زمان‌بندی را برقرار کنند.
تسمه تایم چیست؟
بعد از مشکلات بحران‌های سوختی در دهه ۷۰ میلادی، شرکت‌های خودروسازی با سرعت بیشتری به سمت کاهش مصرف سوخت و ساخت پیشرانه‌های کوچک‌تر و با استهلاک کمتر حرکت کردند. نوآوری در ساخت قطعات پیشرانه‌ها سرعت بیشتری گرفت و با ساخت موتورهای کم‌حجم‌تر، استفاده از تسمه تایم به‌جای زنجیر تایم رواج پیدا کرد.
تسمه تایم یا Timing Belt یک تسمه لاستیکی مقاوم‌شده با الیاف نخی و فولادی است که دندانه‌هایی شبیه به پله در عرض خود دارد. این دندانه‌ها روی پولی سر میل‌لنگ و سر میل‌سوپاپ قرار می‌گیرند تا بتوانند ارتباط زمانی و دقیق این دو پولی را برقرار کنند. برای تنظیم تایم موتور، ابتدا پولی‌ها را در وضعیت صحیح قرار می‌دهند و سپس تسمه روی پولی‌ها قرار می‌گیرد.
با توجه به طراحی پیشرانه، تسمه تایم ممکن است بخش‌های دیگری را نیز به چرخش در آورد که برای مثال در برخی از موتورها، واترپمپ نیز با حرکت تسمه تایم کار می‌کند.
یک قطعه به نام تسمه سفت‌کن نیز در این ساختار حضور دارد که با فشارآوردن به تسمه، آن را در سفت‌ترین وضعیت ممکن نگاه می‌دارد. معمولا با تعویض تسمه تایم، دیگر قطعات متحرک این بخش مثل پولی‌های هرزگرد نیز تعویض می‌شوند. چرا که تسمه تایم نسبت به زنجیر تایم دارای حساسیت کار بیشتری است و قفل‌شدن و سفت‌شدن یکی از هرزگردها می‌تواند باعث اختلال در کارکرد آن شود.
مزایا و معایب تسمه تایم
مزایای تسمه تایم
- استفاده از تسمه امروزه حتی برای انتقال قدرت نیز دیده می‌شود که ناشی از اعتمادپذیر بودن این قطعه است.
- تسمه تایم از جنس لاستیک ساخته می‌شود که به دلیل داشتن الیاف فلزی و نخی در آن به منظور تقویت، استحکام بسیار بالایی دارد.
- استفاده از تسمه باعث کاهش صدای پیشرانه می‌شود.
- این قطعه قیمت کمی دارد و هزینه‌های اولیه طراحی و تولید موتور را کاهش می‌دهد.
- تعویض تسمه تایم بسیار راحت‌تر از تعویض زنجیر تایم است که هزینه این کار را نیز کمتر کرده است.
- تسمه تایم نیازی به روغن‌کاری و روانکاری ندارد و به همین دلیل در موتورهایی که دارای تسمه تایم هستند، این قطعه در زیر یک قاب ساده پنهان می‌شود که دسترسی به آن را بسیار راحت‌تر کرده است و به راحتی، با باز کردن چند پیچ به آن می‌رسیم.
- تسمه تایم ارتعاش بسیار کمی تولید می‌کند و اصطکاک آن در حدی کم است که در حالت ایدئال، کارایی آن را صددرصد اعلام می‌کنند.
- این قطعه نسبت به آلودگی بسیار مقاوم است و می‌توان گفت که گرد و خاک هیچ اثری روی آن ندارد.
معایب تسمه تایم
- تسمه تایم دارای عمر مشخصی است و باید با رسیدن به آن مقدار کارکرد یا سال استفاده از آن، تعویض شود.
- در صورت تعویض‌نشدن، بریدن تسمه تایم که اتفاقی رایج است، باعث خرابی قطعات داخلی موتور از جمله پیستون و سوپاپ‌ها شده و هزینه‌های سنگینی ایجاد می‌کند.
- همچنین ردکردن تسمه تایم به اندازه چند پله و دندانه نیز امری رایج است که این اتفاق نیز می‌تواند باعث برخورد پیستون و سوپاپ‌ها با هم مثل حالت پاره‌شدن تسمه تایم شود.
- تسمه تایم به اندازه زنجیر تایم، استحکام ندارد و به همین دلیل حتی دیده شده که در زمان فشارآوردن به خودرو مثل معکوس‌های سنگین، تسمه تایم کارکرده دچار آسیب شده است.
زنجیر تایم چیست؟
زنجیر تایم یا Timing Chain سابقه بسیار بیشتری از تسمه تایم در پیشرانه خودروها دارد. زنجیر تایم شبیه به زنجیر دوچرخه است که با توجه به اهمیت بیشتری که دارد و فشار بالاتر روی آن، ضخامت و ساختار قوی‌تری نیز دارد. دو چرخ‌دنده نیز در سیستم زنجیر تایم حضور دارند که یکی روی میل‌لنگ و دیگری سر میل‌سوپاپ هست. خاصیت طراحی زنجیر این‌گونه است که به دلیل عدم لغزش روی چرخ‌دنده‌ها و درگیرشدن با دندانه‌ها، امکان زمان‌بندی دقیق دو چرخ‌دنده را با هم فراهم می‌کند.
پس برای تنظیم صحیح تایم موتور، چرخ‌دنده‌های سر میل‌لنگ و میل‌سوپاپ را در موقعیت صحیح خود تنظیم می‌کنند و سپس زنجیر را روی آنها قرار می‌دهند. زنجیر تایم چون از جنس فلز است و در داخل موتور قرار دارد، دو بالشتک در دو طرف آن نصب می‌شود تا در صورت بازی‌کردن زنجیر تایم در جای خود، از برخورد با دیواره فلزی اطرافش جلوگیری شود. همچنین یک سیستم ساده که با فشار روغن کار می‌کند، به زنجیر تایم فشار می‌آورد تا همیشه در سفت‌ترین وضعیت خود قرار بگیرد و بازی و شلاق‌زدن آن در حین کار به کمترین حد ممکن برسد.
مزایا و معایب زنجیر تایم
در ادامه مطلب به بررسی نکات مثبت و منفی هر کدام می‌‍پردازیم. شناخت مزایا و معایب هر کدام کمک می‌کند تا شناخت بهتری نسیت به هریک از آنان داشته باشیم.
مزایای زنجیر تایم
- زنجیر تایم چون از جنس فلز بسیار مقاوم است، نسبت به تسمه تایم دارای عمر بسیار طولانی‌تری است و برای آن مدت زمان کارکرد و تعویض بسیار طولانی‌تری نسبت به تسمه تایم اعلام و در نظر گرفته می‌شود.
- چون زنجیر با دنده زنجیر دارای اتصال و سطح تماس زیادی است، امکان رد کردن زنجیر تایم در زیر فشار یا پاره شدن آن بسیار کم است، در حالی که این اتفاق برای تسمه تایم بسیار رخ می‌دهد.
معایب زنجیر تایم
- زنجیر تایم از جنس فلز است و به همین خاطر دارای مقداری صدا در حین کارکرد است که صدای تولیدی از پیشرانه را زیاد می‌کند. البته برای کاهش صدا، معمولا دنده را از فلز با سر دنده‌های غیر فلزی مقاوم می‌سازند. اما دنده زنجیرهای فلزی نیز بسیار دیده می‌شود که صدای تولیدی در این وضعیت، باز بیشتر می‌شود.
- زنجیر تایم قیمت بیشتری دارد که هم هزینه اولیه موتور را افزایش می‌دهد و هم در زمان تعویض، هزینه تعمیر و تعویض را بالا می‌برد.
- تعویض زنجیر تایم نیاز به بازکردن قسمت‌های بیشتری از موتور نسبت به تسمه تایم دارد و همین عامل، تعویض آن را سخت‌تر و هزینه‌بر می‌کند.
- به دلیل اینکه زنجیر تایم باید به‌طور مداوم روانکاری شود، این قطعه را در داخل پوسته موتور طراحی می‌کنند که باعث افزایش قیمت پیشرانه و همچنین پیچیده‌تر شدن موتور خودرو می‌شود.
- زنجیر تایم وزن بیشتری دارد که در کنار دیگر قطعات مربوط به آن مثل دنده زنجیرها، وزن موتور و در نهایت وزن خودرو را بالا می‌برد.
- ایجاد اصطکاک و هدررفت انرژی در سیستم زنجیر تایم بیشتر است که امروزه با توجه به اهمیت بسیار زیاد مصرف سوخت و کاهش مصرف سوخت، شرکت‌های خوردوسازی با کوچک‌کردن پیشرانه‌ها به سمت استفاده از تسمه تایم به‌جای زنجیر تایم حرکت می‌کنند.
- ورود آلودگی به روغن در کارکرد این قطعه نیز اثر دارد.
- چون زنجیر تایم با فشار روغن تنظیم می‌شود، کاهش فشار روغن باعث افزایش صدای این قطعه شده و در کارکرد آن نیز اثر می‌گذارد.
نتیجه گیری
این که پیشرانه خودرو دارای تسمه تایم باشد یا زنجیر تایم، به انتخاب ما نیست. چرا که خودروسازان در طراحی موتور، این قضیه را تعیین می‌کنند. اما در هر دو حالت، رسیدگی و نگهداری مناسب باعث افزایش طول عمر این قطعه‌ها می‌شود. در حالت کلی، این روزها، تسمه تایم بیشتر استفاده می‌شود که عمده دلیل آن هم کاهش هدررفت انرژی، صدای تولیدی بسیار کم در حد صفر و همچنین قیمت تمام‌شده پایین‌تر و هزینه‌های اندک تعویض آن هست. اما پیشرانه‌ای که دارای زنجیر تایم باشد، از بسیاری لحاظ اطمینان‌بخش‌تر است. همین که نیازی نیست به فکر زمان تعویض زنجیر تایم، خرابی‌های پاره شدن آن و هزینه‌های تعویض باشیم، اطمینان خاطر بالایی خواهد داشت.
سوال های متداول
چرا در خودروهای قدیمی بیشتر شاهد زنجیر تایم هستیم؟
نزدیک به بیش از سه دهه است که در خودروهای تولیدی دنیا از تسمه تایم نیز استفاده می‌شود. در خودروهای قدیمی به خاطر نبود تکنولوژی تسمه تایم، از زنجیر استفاده می‌شد و با ساخت تسمه تایم، از این روش در ابتدا برای پیشرانه‌های ضعیف‌تر و سپس در پیشرانه‌های قوی‌تر نیز استفاده شد.
آیا کثیفی روغن می‌تواند در کارکرد زنجیر تایم نیز اثر بگذارد؟
تنظیم زنجیر تایم تا حدی با فشار روغن نیز ارتباط دارد. به همین دلیل روغن بسیار کثیف یا افت فشار روغن به هر دلیلی، می‌تواند در کارکرد این بخش اثرگذار باشد.
چرا امروزه بیشتر پیشرانه‌ها با تسمه تایم طراحی می‌شوند؟
به علت‌های مختلفی از جمله کاهش هزینه‌های تولید، صدای بسیار ناچیز تسمه تایم، نداشتن اصطکاک و نزدیک به صفر بودن اتلاف انرژی، عدم نیاز به سرویس و نگهداری و… باعث شده است که امروزه بیشتر از تسمه تایم استفاده شود.
آیا می‌توانیم خودمان نیز تسمه تایم را عوض کنیم؟
اگر به اصول تعویض تسمه تایم آشنا بوده و مهارت کافی در این کار داشته باشیم، می‌توان به راحتی تسمه تایم پیشرانه را خودمان تعویض کنیم.
چرا امروزه از چرخ دنده برای تایم پیشرانه استفاده نمی‌شود؟
امروزه استفاده از چرخ‌دنده برای تایم پیشرانه منسوخ شده است که علت آن هم، حساس‌بودن این سیستم به اندازه بسیار دقیق چرخ‌دنده‌هاست که این حساسیت خصوصا در زمان تعمیر موتور و تعویض این قطعات، خود را بیشتر نشان می‌دهد.
نویسنده: علیرضا داودی
