حماسه قدرت و آتش؛ هر آنچه که باید در مورد پدیده بک فایر بدانید

بک فایر یکی از پدیده های جذاب و جنجال برانگیز برای دوستداران دنیای خودرو است. با این وجود در کمال تعجب به آن بسیار کم پرداخته می شود. شاید کمتر صحبت شدن از آن، ریشه در چالشی بودن علت و دلایل اتفاق افتادنش باشد. پیش از خواندن این مطلب خاطر نشان می کنیم که درباره علت بک فایر همچنان بین علما بحث است! به هر حال دانش خود را از این پدیده با شما به اشتراک خواهیم گذاشت. اگر بخواهیم یک معادل ایرانی برای این واژه بیابیم به کلمه "آتش عقبه" می رسیم. چه شد که همچین واژه ی نه چندان دلپذیری برای آن انتخاب شد را به خودتان می سپاریم اما اگر اجازه دهید، همچنان از واژه بک فایر در ادامه‌ی متن استفاده می کنیم.

بک فایر معمولا بیشتر در علوم نظامی به کار می رود. زمانی که با سلاح های سنگین و نیمه سنگین شلیک می شود، آتشی که از انتهای لوله آن خارج می گردد بک فایر نام دارد. اما همانطور که بهتر می دانید این آتش در دنیای خودرو نیز وجود دارد و امروزه یکی از جلوه های بصری خودروهای تیونینگ و تقویت شده و حتی در بعضی خودروهای استانداردِ پر قدرتِ موتور عقب است.

تعریف کوتاه بک فایر

در یک جمله: در دنیای خودرو به آتشی گفته می‌شود که از دهانه اگزوز همراه با تولید صدایی که ناشی از انفجار درون لوله اگزوز است خارج شود.

پس از تعریف، اولین سوالی که مطرح می شود علت این اتفاق است. پاسخ کوتاه به این سوال نیز، به این ترتیب تعریف می‌شود که تشکیل بک فایر ریشه در آتش گرفتن سوخت و هیدروکربن‌های نسوخته درون مسیر لوله اگزوز دارد. تصور کنید که مسیر اگزوز از حد مشخصی کوتاهتر باشد در این صورت این آتشی که درون اگزوز شکل گرفته به بیرون آن شعله می کشد.

در نظر داشته باشید که این اتفاق در بیرون از محفظه احتراق رخ می دهد و علت مشخص آن نیز به هم خوردن نسبت هوا و سوخت است. وقتی نسبت مشخص هوا و سوخت تغییر کند، انفجار درون سیلندر به خارج آن منتقل می شود. یعنی چه؟ یعنی حجم نسوخته ای از هوا و سوخت، از سیلندر خارج شده یا به اصطلاح misfire می‌شود. اگر این جملات را به عنوان پاسخی کوتاه بر علت بک فایر بپذیرید، به سوال بعدی می رویم: علت بک فایر در بیشتر بودن نسبت هوا به سوخت است یا کمتر بودن نسبت هوا به سوخت؟

پاسخ برای هر دو پرسش مثبت است. به عبارتی دیگر هوا هم می‌تواند نسبت به سوخت زیاد باشد و هم می‌تواند مقدار آن نسبت به سوخت کمتر باشد و هر دو اینها تحت شرایطی که در ادامه بیشتر به آن ها خواهیم پرداخت، ایجاد بک فایر می کنند. دقت داشته باشید که این پدیده می‌تواند به جای اینکه در مسیر خروج دود و اگزوز رخ دهد در مسیر ورود هوا و سوخت نیز اتفاق بیافتد که معمولا این شکل بک‌فایر که درون کاربراتور و یا فیلتر هوا پیش می‌آید، ناشی از تایم نبودن زمان جرقه‌زنی است که باعث خواهد شد در لحظه‌ای که سوخت در حال ورود به سیلندر است و سوپاپ هوا هنوز بسته نشده، جرقه‌زده شده و سوخت درون سیلندر به همراه سوختی که در حال ورود به سیلندر‌هاست، منفجر شود.

دلایل جانبی که منجر به دلیل اصلی می شوند:

در موتور یک خودرو پنج علت عمده می‌تواند منجر به ایجاد یک بک فایر شود (در ادامه می خوانید). دقت کنید که همه آنها به طریقی ناشی از وجود مقداری هیدروکربن نسوخته درون سیلندرها و خروج نهایی آنها به سمت دهانه اگزوز است که پیش از این نیز به آن پرداخته ایم. به عنوان مثال در نظر بگیرید که اگر جرقه شمع ضعیف باشد و سوخت نتواند به آن حدی که نیاز دارد مشتعل شود و یا در میزان نسبت سوخت و هوا تغییر ایجاد شود بک فایر اتفاق می افتد.

بهتر است اکنون که بقدر کافی از اصلاح نسبت سوخت هوا استفاده شد، مقدار عددی آن را نیز در همین جا مطرح کنیم: برای یک خودروی احتراق داخلی یا درون سوز، ۱۴ تا ۱۵ واحد هوا باید با یک واحد سوخت ترکیب شود. یعنی به ازای به عنوان مثال یک لیتر سوخت، ۱۵ لیتر هوا خواهیم داشت.یک پیشرانه با توجه به زمان بندی خود در این ترکیب سوخت هوا، در بهترین شرایط کاری خود قرار دارد. در نظر داشته باشید که خودرو می‌تواند از نسبت 8 به 1 تا نزدیک به 19 به 1نیز روشن بماند، اما همانطور که می توانید حدس بزنید، در این حالت کارکرد موتور خودرو، نادرست پیش خواهد رفت.

پس تکلیف لامبورگینی استانداردی که از کارخانه درآمده است چه می شود؟

بسیاری از خودروهای سوپر اسپرت که به شکل استاندارد توسط کارخانه خودروسازی خودشان ساخته شدن نیز بک فایر دارند. (اما اینبار داستان به جای غم و اندوه، شور و هیجان دارد). بهتر است همینجا جمع بندی کنیم: بک فایر هم در خودرو سالم است هم فرسوده. هم در خودرو های تقویت شده است و هم خودروهای استاندارد (اما اشکال آن فرق می کند). حتی بدون دستکاری با یک خودروی کاملا ایرانی نیز می توان تولید بک فایر کرد اما بک فایر ای که نمی توان صدای آن را شنید و نمی‌توان شعله های آن را دید! سوال اینجاست که این دیگر چه آتش عقبه ای است که نه صدا دارد و نه شعله؟! مهم این است که این پدیده به شکل علمی بسیار راحت اتفاق می‌افتد اما خفیف. پدیدار کردن شعله های آن بسیار ساده است که در ادامه به آن خواهیم پرداخت. اما برای به سمع رساندن صدای آن، یک منبع اگزوز اسپرت کافی است.

قدم به قدم تا شلیک

فعلا شعله های آتش را بی خیال شوید و به صدای آن اکتفا کنید تا فرایند تسهیل شود. به زودی به آتش هم خواهیم رسید. (برای پدیدار کردن شعله ها، با توجه به طراحی خودروهای داخل، نصب کیت مخصوص و یا دستکاری ECU و کوئل که توصیه نمی کنیم الزامی است). در اینجا هدف آن است که پدیده ی بک فایر را کاملا ملموس درک کنید. برای شروع خودرویی را بیابید که به یک منبع اگزوز بزرگ و سنگین همچون برندهای HKS و REMUS و نظیر آن که قیمت آنچنانی هم ندارند، مجهز باشد.

پیدا کردن زمان بک فایر کار بسیار ساده‌ای است. (با آزمون و خطا ساده تر! در ضمن می توانید به دانش خود از فیلم ها و گیم ها هم رجوع کنید): به زودی متوجه خواهید شد که در زمان معکوس دادن و یا تعویض دنده که منجر به کاهش شتاب گیری می شود بک فایر اتفاق می‌افتد. هرچند باید تا اینجا خودتان دلیل را با توجه به مطالبی که پیش از این مطرح کردیم حدس بزنید اما باری دیگر بازگو می‌کنیم که در لحظه معکوس دادن و یا ول کردن سریع پدال گاز، در کسری از ثانیه، مقدار سوختی اضافه وارد سیلندر می شود که خودروتان تلاش دارد به دلیل تبعیت از دستورتان (ول کردن پدال گاز) آن سوخت را نسوزاند و از سیلندر خارج کند. (بهتر است پیش از رها ساختن پدال، شتاب گرفته و دور موتور را بالاتر ببرید). در چنین شرایطی آن مقدار سوختی که در حال ورود به سیلندر بوده به یکباره به خارج از سیلندر یا همان اگزوز هدایت می شود. این همان سوخت اضافی است که کاملاً به آن برای ایجاد یک بک فایر نیاز داریم و بقیه ماجرا پیشتر شرح داده شد.

البته شخصا روزی سوار بر یک خودروی ایرانی مجهز به یک منبع اگزوز گرانقیمت بودم که با وجود صدای بلند آن، پس از معکوس کشیدن و همچنین ول کردن ناگهانی پدال گاز پس از شتاگیری نیز نتوانستم صدای شلیک آن را خارج کنم. اما سرانجام با ضربه های آرام ولی سریع بر روی پدال، دقیقا در لحظه ای که خودرو شتاب کاهنده دارد، این اتفاق رخ داد. (با توجه به آنچه تا به اینجا خوانده اید، سعی کنید علت را حدس بزنید).

برگردیم به لامبورگینی. اکنون تکلیف وی، به لطف موتور قدرتمندی که در عقب آن قرار دارد و در نتیجه مسیر اگزوزی که به علت عقب بودن موتور، کوتاه می شود به سادگی مشخص می گردد. یعنی اگر اگزوز کوتاه نبود، احتمالا شعله های آتش آن به بیرون نرسیده و هیچگاه نمایان نمی شدند.

کمی بی مزه تر

در این قسمت به دنیای روزمره خود برمی گردیم و باری دیگر علت های جانبی ایجاد بک فایر را لیست می کنیم.

نسبت سوخت و هوا

اولین علت نسبت سوخت به هواست. این که این علت چگونه پیش می آید بسیار ساده است. کافی است فیلتر هوا کثیف باشد و در چنین شرایطی هوا به نسبت مورد نیاز ما وارد سیلندر نمی‌شود و یا تصور کنید انژکتور و کاربراتور مشکل داشته باشند، اینبار سوخت به قدر کافی تامین نمی شود.

زمان بندی

علت دیگری که می‌تواند به فرآیند بک‌فایر دامن بزند به هم خوردن تایمینگ موتور و زمان دقیق جرقه زنی آنهاست. فرایند چهار مرحله‌ای موتورهای درونسوز را از کتب مدرسه ای خود به خاطر بیاورید. اکنون در نظر بگیرید که سوخت و هوا با همدیگر متراکم شدند و دقیقا زمان مناسب جرقه زدن شمع رسیده ولی این اتفاق نیفتاد و زمان بندی موتور کمی با تاخیر انجام شده یعنی شمع از زمان مشخصی که باید جرقه بزند دیرتر عمل کند که در نتیجه "مرحله انفجار" زمانی که اندکی سوپاپ دود باز است اتفاق می‌افتد و مقداری از سوخت که در حال خروج از سیلندر بوده به همراه سوخت درون سیلندر مشتعل می‌شود و بدین ترتیب بخشی از انفجار درون مسیر اگزوز رخ می دهد.

دلکو و وایر

برخی خودرو‌های قدیمی دارای دلکو هستند که شکسته‌بودن درب آنها باعث ورود رطوبت به داخل درب دلکو و در نتیجه پرش قوس الکتریکی درون آن می‌شود. به این صورت که اگر قرار است در سیلندر شماره یک انفجار داشته باشیم، قوس الکتریکی از طریق رطوبت به پایه وایر سیلندر دیگر جهش پیدا می‌کند و در نتیجه هم سیلندر اصلی دچار احتراق ناقص خواهد شد و هم شمع سیلندری که در زمان مناسب انفجار قرار ندارد، جرقه خواهد زد. این حالت می‌تواند در نتیجه خرابی وایرها و یا ایراد در محل اتصال وایر به کویل در موتور‌هایی که کویل به طور مستقیم روی شمع‌ها قرار ندارد نیز دیده شود.

شمع

علت آخر ایراد در شمع هاست. مشکل در شمع ها باعث بدسوزی و احتراق ناقص میشود. علت تایمینگ را به خاطر بیاورید. تصور کنید که تمام آن پیش فرض هایی را که شرح داده ایم یعنی دقیقاً زمان مناسب جرقه شمع فرا رسیده و شمع این بار در زمان درست جرقه بزند اما خوب جرقه نزند! در چنین شرایطی هم سوخت به طور ناقص خواهد سوخت. علاوه بر خرابی شمع ها که همچین شرایطی را به وجود می‌آورد وجود دوده و کربن در سر شمع ها و گاهی تنظیم نبودن دهانه شمع باعث مشکلات مشابهی می شود. فرجام مشکلات شمع، سوختی است که وارد مسیر خروجی می شود و گرمای اگزوز می تواند از آن بک فایر را بسازد.

کیت های بک فایر چگونه عمل می کنند؟

اکنون به طور مختصر به نحوه عملکرد کیت های بک فایر خواهیم پرداخت. ناگفته نماند که با توجه به آنچه که تا اینجا خوانده اید با اقداماتی غیر اصولی (!) و کمی دست به آچار بودن، بدون این کیت ها هم می توانید تولید بک فایر کنید. (که از توضیح آنها در این قسمت معذوریم) و غرض از این قسمت، تنها مطرح کردن نحوه کارکرد کیت های بک فایر است. تعدادی از این محصولات با فشردن دکمه ای، حدود چند ثانیه، دور موتور را پایین می آوردند و سوخت خام به سمت منبع اگزوز میرود. سپس به کمک شمعی تعبیه شده درون اگزوز سوخت خام را مشتعل می کنند و شعله ها به بیرون اگزوز زبانه می کشند. باید بدانید که این نوع از بک فایر (اکنون که علت اصلی آن را می دانید) بسیار تصنعی است و هر چه این فرایند به جای سر و کله زدن با اگزوز و ادوات خروجی، به ECU و کوئل و تجهیزات اینچنینی نزدیک تر شود بک فایر طبیعی تر و به معنی واقعی کلمه یک "آتش عقبه" خواهد بود!