مکانیک خودرو
وبلاگ تخصصی مهندسی تکنولوژی مکانیک خودرو
قالب وبلاگ


سيستم ان‍ژكتوي خودرو هاي ديزلي
سيستم هاي انژکتوري (1) ( injectors system)
مقدمه: انژکتورinjector که معادل فارسی آن افشانه یا اسپره کننده است دراوایل قرن بیستم توسط رابرت بوش بنیانگذار کمپانی عظیم بوش (bosch) درآلمان اختراع شد. انژکتور هرچند امروزه درتمام موتورهای درونسوز شامل بنزینی ودیزل -گازسوزودوگانه سوز کابرد دارد ولی در ابتدا صرفاً برای استفاده درموتورهای دیزل طراحی شد. انژکتور درواقع نقطه تمایز موتور دیزل با بنزینی است واساس موتردیزل راتشکیل می دهد. بطور خلاصه می توان گفت انژکتور در واقع یک شیر پودر کننده سوخت بر روی هوای ورودی(موتور بنزینی) یا متراکم شده( موتور دیزل) می باشد.انژکتور های الکترومقناتیسی که در موتورهای جدید استفاده می شوند بطور هوشمند توسط واحد مدیریت موتور (ECU)کنترل می شوند . از دیگر شرکتهای مهم سازنده انژکتور زیمنس می باشد.

آشنایی باتاریخچه سیستم های سوخترسانی انژکتوری در موتورهای دیزل تنها تفاوت موتوردیزل وبنزینی برای سالها فقط سیستم سوخترسانی انژکتوری بود که مخصوص موتوردیزل بود ودرسایر سیستم ها هردونوع موتور تقریبا عین یکدیگر هستند. با این حال بیان تاریخچه ای مستقل برای سیستم سوخترسانی موتور دیزل لطف دیگری دارد . موتوردیزل اختراع رودولف دیزل دراواخر قرن 19 میلادی است . ایده موتوردیزل درجوانی به ذهن رودولف رسید وتاآخرعمر برای تحقق آن تلاش کرد . هرچند ایده اولیه آن کاملا مطعلق به دیزل نیست ولی این رودولف دیزل بود که این ایده را کامل کرد وبه عمل رساند . کمپرس هوای خالص وبدون هیچگونه سوخت تا مرز دمای احتراق سوخت وسپس تزریق سوخت بصورت پودر درهوای بسیار داغ وفشرده هنوز هم بعد ازگذشت یک قرن ایده ناب وکاملی است برای داشتن بهترین احتراق با حداکثر راندمان درعمل وحداقل آلودگی بصورت گازهای سمی . دریک موتوردیزل هواحداقل باید تا یک هفدهم کمپرس شود ؛ تزریق سوخت مایع به دورن محفظه ای با این فشار کار بسیارمشکلی است بخصوص که سوخت تزریق شده باید بصورت پودر باشد وهمچنین زمان دقیق اسپره کردن سوخت تاثیر حیاتی در کارکرد موتور دیزل دارد . تزریق سوخت باچنین شرایطی درهوایی با900 درجه سانتیگراد دما است که پس ازتزریق دما تا2200 درجه نیز می رسد. فراهم آوردن ابزار سوخترسانی برای چنین ایده ای سالها ازوقت رودولف راگرفت پس ازآنکه تمام سالهای جوانیش راصرف تحقیق درزمینه نوع سوخت وشرایط چنین احتراقی کرد.


نحوه عملکرد سیستم سوخت رسانی موتور دیزل سیستم سوخت رسانی درموتور دیزل به این ترتیب عمل می کند که ابتدا گازوییل ازباک توسط پمپ برقی گرفته شده وپس ازعبوراز فیلتر وارد پمپ فشار بالا می شود این پمپ که نیروی خود راازمیل سوپاپ می گیرد فشار سوخت را بسیاربالا می برد وبه دروون ریل سوخت رسانی فشرده می کند، این ریل مشترک بین تمام سیلندرهاست وتمام انژکتورهابه این ریل انشعاب دارند ؛ انژکتورها مکانیکی- الکترومقناطیسی بوده وبه فرمان واحد کنترل موتورعمل می کنند. درزمانی که بایدتزریق سوخت صورت گیرد باگردش میل سوپاپ ورسیدن بادامک میل سوپاپ به روی نشیمنگاه انژکتوروفشرده کردن این نشیمنگاه باادامه گردش سوپاپ ؛ سوخت وارد شیر کنترل انژکتورشده وباتنظیم دقیق فشار وزمان تزریق درابتدا وانتها ودرطول تزریق بهترین شرایط رابرای یک احتراق عالی نسبت به شرایط موتور ، خودرو ومحیط فراهم می کند . واحد کنترل موتور اطلاعات مورد نیاز خود را بااستفاده ازحسگرهای مختلف دریافت کرده وابزاهای مختلفی ازجمله انژکتور را کنترل می کند .

انژکتور يکي از مهترين مسايلي که هميشه مورد توجه بوده کاهش مصرف سوخت و کم کردن آلايندگي موتورها و استفاده بهينه بوده و به همين خاطر طراحان خودروها چه در طراحي موتور و چه در طراحي بدنه هميشه اين مسائله را در نظر دارند. در همين راستا يکي از دستاوردها مهم خودروسازان در دهه 90 ميلادي طراحي و توليد موتورهاي EGI بود که اين موتورها در کشورهاي پيشرفته به سرعت جاي موترهاي کاربراتوري را گرفت .( در ايران هم چند سالي است که خودرو سازان يا همان مونتاژ کاران ! از اين نوع موترهاي استفاده مي کنند. ا اونجا که من يادمه البته دقيق نيست ولي فکر کنم از سال 80 بود که توليد خودروهاي انژکتوري در ايران آغاز شد و با توليد وانت نيسان با موتور انژکتوري که همين چند وقت پيش صورت گرفت نسل موترهاي کاربراتوري براي هميشه در ايران منقرض شد. جالب است بدانيد که در بسياری از کشورهای پيشرفته استفاده از انژکتور در همان سالهای اول ساخت آن اجباری شد. موتور EGI يا انژکتوري

کلمه EGI مخفف Electronic Gasoline Injection به معناي تزريق الکترونيکي سوخت است .طرز کار اصلي اين سيستم استفاده از مخلوط بهينه سوخت و هوا در شرايط کارکرد مختلف موتور و بستگي به شرايط است که علاوه بر کاهش مصرف سوخت باعث افزايش قدرت و کاهش قابل توجه گازهاي آلاينده هوا نيز مي گردد . به طور مثال يک موتور 1600 سي سي معمولي در شرايط مطلوب داراي قدرتي در حدود 70 تا 80 اسب بخار با مصرف 10 تا 12 ليتر در 100 کيلومتر هست ( البته منظور از موتور 1600 موتور پيکان نيست! موتور پيکان خودشو بکشه تا نهايت 70 اسب نيرو توليد ميکنه و گاهي با مصرفي در حدود 15 ليتر! ) اما يک موتور انژکتوري با گنجايش 1600 سي سي داراي قدرتي در حدود 90 تا 95 اسب بخار هست و مصرفي در حدود 7.5 تا 8 ليتر در 100 کيلومتر هست . به علاوه ميزان آلايندگي اين موتر از يک موتر کاربراتوري 1100 سي سي هم کمتر هست . چنين اختلاف فاحشي در قدرت و مقدار مصرف به اين علت است که بازده موتر بستگي کاملي به نسبت هوا و سوخت دارد . در يک موتور کاربراتوري در شرايط مختلف رانندگي نسبت سوخت و هوا ثابت است و تنها با دستکاري مکانيکي مي توان آن را تغيير داد اما تفاوت اصلي موتور انژکتوري در همين جاست که با توجه به شرايط مختلف بار زياد استارت سرد شتاب مثبت يا منفي نسبت سوخت و هوا همواره در بهترين شرايط قرار دارد.

نحوه عملکرد انژکتور انژکتور به سه قسمت اصلي تقسيم مي شود. 1-سيستم مربوط به هواي ورودي به موتر 2- سيستم سوخت رساني 3-سيستم کنترل که شامل يک کامپيوتر مرکزي که به اختصار PCM يا ECU ناميده ميشود و تعدادي سنسور براي مشخص کردن وضعيت موتر .



سیستم یونیت انژکتور سیستم یونیت انژکتور یک سیستم برای پاشش مستقیم دیزل است. این تکنولوژی همچنین به عنوان سیستم نازل-پمپ شناخته شده است. درسال 1994 بوش اولین یونیت انژکتور را برای خودروهای تجاری تولید کرد. اجزای تشکیل دهنده ان شامل پمپ انژکتور و نازل انژکتور در یک دستگاه می باشد.
بوش سیستم یونین انژکتورهای منحصر به فردی را را در خودروهای سنگین و نیمه سنگین گسترش می دهد که بازده هر سیلندر بیش از 80 کیلو وات است و تعداد سیلندرهای ان تا 8 سیلندر می رسد. اگر دو کنترل یونیت به کار برده شود این تکنولوژی می تواند برای خودروهای تا 16 سیلندر نیز کاربرد داشته باشد.



کارکرد سیستم یونیت انژکتور: در سیستم یونیت انژکتور ، برای هر سیلندر یک یونیت انژکتور جداگانه به طور مستقیم در سیلندر قرار می گیرد. میل بادامک موتور فشار مکانیکی لازم را تولید می کند. میل بادامک توسط تاپیت یا اهرم الاکلنگی یک پیستون کوچگ درون یونیت انژکتور را حرکت می دهد. بادامک طوری شکل داده شده که فشار بالا را به طور سریع در زیر پلانجر تولید می کند. یک شیر برقی با سرعت تعویض بالا شروع و پایان پاشش را مشخص می کند در حالینکه مدت زمان تغذیه را مدت زمان پاشش مشخص می کند. یکی شدن در سرسیلندر ، نیاز به خط های فشار قوی را که در پمپ های توزیع کننده لازم بود از بین می برد.

یونیت انژکتور VWTDI 2004-2006 خودروهای فروخته شده در سال های 2004 تا 2006 در امریکای شمالی یک موتور با پمپ انژکتور دارند.شکل زیر ساختار یک پمپ انژکتور را نشان می دهد که حرکت ان توسط میل بادامک در سرسیلندر و کنترل پاشش توسط سولنوئید از بارزترین تغییرات ان نسبت به انژکتورهای پیشین است.



بوش سیستم ریل مشترک را برای اولین بار در سال 1997 در خودروهای سواری به بازار عرضه کرد. محصول سیستم ریل مشترک برای خودروهای تجاری از سال 1999 شروع شد. سیستم نامش را از ذخیره کننده (اکومولاتور) فشار مشترک ریل که سوخت همه سیلندرها را تامین می کند ، گرفته است. در مقایسه با دیگر سیستم های انژکتوری ، فشار تولیدی و پاشش در تکنولوژی ریل مشترک از هم جدا هستند. یک پمپ فشار بالای مستقل سوخت را به طور پیوسته در ریل تغذیه می کند. در سیستم ریل مشترک به طور دائم و پایدار یک فشار هماهنگ با وضعیت های مدیریت موتور ، در اختیار ان قرار می گیرد. حتی در سرعت های پایین موتور این فشار وجود دارد. در حالیکه در سیستم های پاشش مستقیم دیزل دیگر برای هر مرحله از پاشش ، مجبورند فشار سوخت بالایی را دوباره تولید کنند. در تکنولوژی ریل مشترک ، در مقایسه با سیستم های مرسوم تفاوت هایی وجود دارد که پاشش های متعدد را در سیکل های انجام کار مهیا می کنند.در این مرحله پاشش اولیه برای ارام کارد کردن موتور، پاشش اصلی برای ایجاد قدرت ایده ال، پاشش ثانویه برای کاهش الایندگی صورت می گیرد. سوخت توسط لوله های فشاری کوتاهی به انژکتورها می رسد و سپس از سوراخ های پاشش به محفظه ی احتراق پاشیده می شود.

فشار پاشش بالاتر ، بخار شدن بهتر سوخت توسط سیستم پاشش و همزمان بازده احتراق بیشتر را سبب می شود. در سال 2005 بوش سومین ریل مشترک تولیدی را با فشار پاشش 1800 بار برای وسایل نقلیه تجاری سبک، معرفی کرد. یک نسخه از این سیستم برای خودروهای نیمه سنگین در سال 2007 به بازار عرضه شد. اولین تولید بوش برای وسایل نقلیه تجاری به سال 1999 باز می گردد که فشار پاشش 1400 بار را دارا بود. دومین محصول با فشار 1600 بار در سال 2001 به بازار عرضه شد. در برابر قوانین سخت گیرانه الایندگی گاز های خروجی ، بوش پیشرفت های بیشتری را در سیستم های پاشش ادامه می دهد. بر پایه انژکتور 1800 بار ، شرکت سیستم ها را برای فشار 2000 و 2200 بار گسترش خواهد داد.

چهارمین تولید سیستم ریل مشترک برای خودروهای سنگین ، با یک انژکتور جدید پیشترفته همراه با مبدل فشار است. فشار سوخت وقتی به انژکتور می رسد به بالاترین مقدار خود یعنی 2100 بار خواهد رسید. مبدل فشار می تواند مستقل از پاشش انژکتورها کارکند. طراحی مستقل و آزاد مرحله فشار می تواند سبب کاهش چشمگیر محصولات الایندگی شود.


پمپ اولیه (1) سوخت را برای مخزن فشار بالا تامین می کند، ریل سوخت (2) جایی که سوخت با فشار مطلوب برای حالت های مدیریت انی موتور برای جبران تاخیر پاشش، ذخیره می شود. هر سیلندر موتور با یک انژکتور (4) مجهز شده است. که دارای یک سوپاپ سولنوئیدی است. این سوپاپ سولنوئیدی(یا شیر برقی) نقطه شروع و جرم مرحله پاشش را مشخص می کند. تقاظای راننده با پدال گاز مشخص می گردد. ecu (3) درخواست راننده و موقعیت فعلی خودرو بر اساس محاسبه فشار سوخت مورد نیاز ، مقدار زمانی پاشش(جرم سوخت را معین می کند) و لحظه پاشش را ثبت و طبق پارامترهای نقشه برنامه مشخص می شود.


انژکتورها در سرسیلندر موتورها نصب می شوند و نظیر سیستم های انژکتوری مرسوم شامل تنه سوزن انژکتور و نازل(افشانک) می باشد. اجزای اصلی انژکتور شامل ،سوپاپ مغناطیسی، نازل سوراخ دار و سیستم سرو هیدرولیکی می باشد.

انژکتور های نسل جدید پیزو الکتریک مزیت بزرگ سیستم های ریل مشترک در انژکتورهای پیزوالکتریک انها است، انها نسبت به انژکتورهای فنردار ، سولنوئیدی و یونیت انژکتورهای بادامک دار ، کنترل بهتری روی مقدار پاشش و مقدار ان دارند. بر خلاف سیستم های قدیمی ، انها می توانند پاشش های مستقل و چند گانه ای داشته باشند. انژکتورهای پیزو الکتریک به جای سولنوئید از یک نوع کریستال پیزو الکتریک که با دادن ولتاژ الکتریکی منبسط می شود، استفاده می کنند.



کریستال می تواند در چند هزارم ثانیه ، چهار تا پنج برابر سولنوئید سریعتر عمل کند. انبساط کریستال ، سوزن انژکتور را حرکت می دهد. سوزن همچنین می تواند با جرم حدود 75% کمتر ساخته شود. اثر این سرعت پاشش دقیق و سریع ، قدرت بیشتر و احتراق پاک تر است. با پاشش کم مقدار کمی از سوخت قبل از پاشش اصلی ، صدای کمتر و احتراق نرم تری خواهیم داشت که لرزش های موتور نیز ارام و نرم خواهد شد. انژکتورهای قدیمی فقط یک پاشش اصلی داشتند در حالی که انژکتورهای پیزو الکتریک می توانند تا 5 پاشش در یک مرحله داشته باشند. انژکتورهای ریل مشترک جدید 8 سوراخ دارند که این اجازه را می دهد که سوخت با پودر شدن بهتری پاشیده شود، که همچنین صرفه اقتصادی سوخت و قدرت را افزایش می دهد.


سيستم هاي انژكتوري تزريق مستقيم GDI
سيستم هاي انژكتوري تزريق مستقيم GDI بخش اول
(GASOLINE DIRECT INGECTION)
سير تكاملي:
دوره اول تا سال 1950:
اين دوره به قبل از اختراع كاربراتورهاي پيشرفته برمي گردد كه در موتورهاي خيلي قوي هواپيما از سيستم تزريق مستقيم استفاده مي كردند.
تكنولوژي مورد استفاده همان تكنولوژي موتورهاي ديزل بود.
درسال 1954شركت بنز در ماشين مدلSL300سيستم تزريق مستقيم را در جهت بهبود كارائي پائين كاربراتور بكار گرفت.
اين تكنولوژي در مدت چند سال توسط سيستم تزريق چند نقطه اي جايگزين شد.(شكل1)



دوره دوم از سال 1950تاسال 1980:
• در اين دوره به منظور دستيابي به صرفه جويي در مصرف سوخت موتور تزريق مستقيم بايد طوري عمل كند تا حد ممكن سوخت رقيق شود.رقيق شدن سوخت توسط تزريق طبقه اي مخصوص صورت مي گيرد تا طبقه بندي سوخت به نحوي باشد كه سوخت غني تري در اطراف شمع انباشته گردد.
• در روش بالا مشكلاتي وجود دارد كه مانع از به توليد انبوه رسيدن

• اين روشها مي شود اين مشكلات عبارتند از:
• 1-مقدار هيدرو كروبنها نسوخته :
• دراين حالت بخاطر اينكه احتراق كامل امري مشكل است.
• 2-عملكرد ثابت و غير قابل تغير موتور
• 3-كثيف شدن شمع
• 4-عملكرد ضعيف موتور
• 5-رقيق شدن روغن موتور
• 6-مقدار زياددوده و رسوبات در اطاقك احتراق


دوره سوم از سال 1995تا اكنون:
• در اين دوره كاهش مصرف سوخت مهمترين مسئله است زيرا باعث اولا ذخيره سازي انرژي ويا صرفه جوئي در مصرف آن.
• ثانيابراي كاهش ميزان الاينده هوا
• درموتورهايGDIبراي رسيدن به حالت ها بالا بايد به اهداف زير دست پيدا كرد:
• 1-طبقه بندي ثابت وپاياي سوخت توسط تزريق طبقه اي در بارهاي كم.
• 2-تزريق كاملا هموژن وهمسان سوخت در دورهاي زياد
• 3-تغير روشهاي تزريق از طبقه اي به هموژن بصورت سريع و بدون اثر نامطلوب در عملكرد موتور

موتورهاي تزريق مستقيم چيستند؟
درموتورهاي معمول انژكتوري بنزين به داخل مانيفولد گازتزريق مي شوداما در موتورهاي تزريق مستقيم سوخت به داخل سيلندر تزريق مي شود.نتيجه تزريق مستقيم نظارت دقيق تر بر نسبت هوا به سوخت در حالتهاي مختلف رانندگي است.يكي ديگر از مزاياي اين سيستم قابليت ايجاد تاخير در تزريق مستقيم است كه بر اساس آن توانايي به وجود آوردن مخلوط هاي متفاوتي در سيلندر حاصل مي شود

GDIانواع سيستم احتراق
تقسيم بندي اين سيستم بر مبناي نوع پاشش سوخت به سيلندر مي باشد:
1-سيستم پاشش چرخشي(ميتسوبيشي و فولكس واگن)
2-سيستم پاشش پيچشي(تويوتا و نيسان)


GDIوMPIاختلاف بين
• براي تامين سوخت در موتورهاي متداول انژكتوري از يك سيستم سوخت بنام پاشش سوخت از چند نقطه كه جايگزين كاربراتور شده است استفاده مي كنند.در اين سيستم سوخت توسط انژكتور به پشت سوپاپ پاشيده مي شود از انجا كه سوخت قبل از ورود به سيلندر با هوا مخلوط ميشود محدوديت هايي براي تامين به موقع سوخت و كنترل فرايتد احتراق در اين سيستم وجود دارد.در سيستم تزريق مستقيم سوخت مشابه موتورهاي ديزلي مستقيما به داخل سيلندر پاشيده مي شود اين محدوديت ها برطرف شده است همچنين زمان بندي پاشش سوخت مطابق بار موتور به دقت كنترل مي شود.



حالتهاي موتور:
1 -دور آرام:در اين حالت شير كنترل كننده چرخش هوا بسته شده و هوا مجبور به عبور از گذر گاهي مارپيچي مي شود اين عمل باعث مي شود كه هوا در هنگام ورود به سيلندر جرياني گردابي داشته باشد.
سوخت در انتهاي مرحله تراكم صورت مي گيرد به صورت طبقه اي تزريق مي شود.
(تزرق طبقه اي به اين صورت است كه محوطه اطراف شمع مخلوط غني دريافت مي كند در حالي كه در لايه بعدي با مخلوط رقيق و قسمت بعدي سيلندر با هواي خالص پر مي شود )
در اين حالت سوخت بين 40-70درجه قبل از نقطه مرگ بالا پاشش مي كند.
اگر سوخت زودتر از 70 در جه تزريق شود فواره سوخت به قسمت مناسبي از تاج پيستون برخورد نخواهد كردو در نتيجه حركت مناسبي به سمت شمع ايجاد نخواهد شد.
اگر سوخت ديرتر از 40درجه قبل از مرگ بالا تزريق شود امكان تبخير آن بسيار كم خواهد بود؛كه افزايش سرعت دوراني موتور اين مورد را افزايش خواهد داد.
براي رفع اين مشكل از انژكتورها خاص كه از مواد پيزو الكتريك ساخته شده كه حركت گردابي شديدي به فواره سوخت در هنگام تزريق داده مي شود اين امر سبب تبخير سريعتر و اختلاط بهتر مخلوط سوخت و هواست



تكنولوژي هاي جديد بكار رفته در موتور
• 1-پيستون مخصوص(PISTTON CAVITY):
• كه داراي سطح كروي بوده كه نقش محفظه احتراق را نيز دارد.
• منحني تاج پيستون طوري طراحي شده است كه وقتي سوخت پاشيده شد به سمت شمع حركت كند. به علاوه اين طرح براي حفظ جريان چرخشي هوا وسوخت تا انتها مرحله تراكم مفيد است.


مي شود. -پمپ فشار قوي جهت ارسال سوخت (HIGH-PRESSURE FUEL PUMP)
در اين سيستم به منظور ساده كردن پمپ فشار قوي در سيستم ريل مشترك از يك پمپ پيستوني استفاده شده است.
نكته كه در اين پمپ بايد مورد توجه قرار گيرد دقت بيشتر در سيستم روغن كاري و سيستم خنك كاري مي باشد زيرا بنزين ويسكوزيته كمتري دارد.
اين پمپ روي سر سيلندر نصب شده و مستقيما توسط ميل سوپاپ مي چرخد.
فشار ارسال سوخت توسط يك سوپاپ يك طرفه تنظيم مي شود
مهمترين نقص اين پمپها كه توسط موتور به حركت در مي آيند ضعف پمپ و كمبود فشار سوخت در حالتهاي كه موتور هنوز دور نگرفته است .
براي جبران نمودن پمپ از يك پمپ ثانويه كه در داخل باك نصب است استفاده



3-انژكتور مارپيچ(HIGH-PRESSURE SWRIL INJECTION)
• در اين سيستم به منظور دست يافتن به تايمينگ دقيق و كنترل كيفيت از انژكتور الكترومگنتي استفاده شده است.
• اين انژكتور از نوع مارپيچ بوده كه به منظور پخش نمودن سوخت و اتمميزه كردن آن بكار مي رود.
• حركت چرخشي سوخت به علت قرار گرفتن نوك انژكتور در مسير عبور سوخت مي باشد.
در مرحله دور زياد فشار محيط تزريق معادل فشار اتمسفر ولي در مرحله دور آرام كه سوخت در انتها مرحله تراكم پاشيده مي شود فشار محيط حدود 3.الي 5mpaمي باشد



 
4-راهگاه ورودي هواي قائم:
اين راهگاه باعث ايجاد يك جريان هواي قوي مي گردد.جهت چرخش هوا در اينجا بر عكس موتورهاي معمولي مي باشد يعني هواي داخل سيلندر در موترهاي GDIدر جهت عقربه هاي ساعت مي چرخد در حالي كه در موتورهاي معمولي جهت چرخش خلاف عقربه هاي ساعت است.


سيستم هاي ديگري كه بر عملكرد بهتر موتور تاثير دارند عبارتند از:
1-سيستم تغير زمان بندي سوپاپ(VVT)
اين سيستم سوپاپهاي را باتوجه به حالتهاي مختلف رانندگي كنترل مي كند.در حالتي كه موتور تحت بار سنگين است اين سيستم زمانبندي سوپاپ ورودي را به صورت مستمر تغير مي دهد تا با دور هماهنگ شود و بيشترين استفاده از اثر اينرسي پر كننده براي بالاترين بازده ورودي را داشته باشد.اين عمل باعث افزايش همزمان قدرت و گشتاور مي شود.در دورهاي پائين سوپاپ ورودي زودتر و دورها بالا ديرتر بسته مي شود.





موضوعات مرتبط: موتور های دیزل چگونه کار می کنند
[ پنجشنبه سی ام تیر 1390 ] [ 21:24 ] [ مهندس مجتبی حسینی ] [ ]

موتور های دیزل چگونه کار می کنند؟ (ترجمه از شهروز ستاری و احمد همتی)

یکی از محبوب ترین مقالات سایت HowStuffWorks طرز کار موتور خودرو است ، که در مورد اساس اولیه موتور های احتراق داخلی توضیح می دهد و در مورد سیکل چهار زمانه بحث می کند و در موتور تمام سیستم های کمکی که به موتور کمک می کنند تا کار انجام دهد صحبت می کند. برای یک مدت طولانی بعد از انتشار این مقاله ، یکی از سوالهای بسیار متداولی که می پرسند این است: که چه تفاوتی بین موتور های بنزینی و دیزلی وجود دارد ؟

رودولف دیزل ایده موتور های دیزل را توسعه داد و در سال 1892 حق ثبت اختراع آلمان را بدست آورد . هدف او بوجود آوردن موتوری با بازده بالا بوده است . موتور های بنزینی در سال 1876 اختراع شد ، که خصوصاً در آن موقع بازده بالایی نداشتند  .

 

 

 

Rudolf Diesel ،مخترع موتور دیزل       

تفاوت موتور های دیزلی و موتور های بنزینی:

یک موتور بنزینی مخلوط هوا و گاز را مکش می کند و آنرا متراکم می کند و بعد مخلوط را با جرقه مشتعل می کند  یک موتور دیزلی فقط هوا را می گیرد و آنرا متراکم می کند و بعداً سوخت را به داخل هوای متراکم تزریق می کند . گرمای حاصل از متراکم شدن هوا موجب مشتعل شدن خود به خودی سوخت می شود .

نسبت تراکم موتور های بنزینی8:1   تا 12:1 است، در حالیکه نسبت تراکم موتور های دیزلی 14:1 به بالا مثلاً 25:1 است . نسبت تراکم بالای موتور های دیزلی منجر به بهتر شدن بازده می شود .

  موتور های بنزینی معمولاً از کاربراتور استفاده می کنند که هوا و سوخت را قبل از ورود به داخل سیلندر مخلوط می کند یا دریچه تزریق سوخت دارند که فقط سوخت را پیش از مرحله مکش می پاشد(بیرون سیلندر). موتور های دیزل از تزریق سوخت مستقیم استفاده می کنند  یعنی سوخت را مستقیماً به داخل سیلندر می پاشند .

انیمیشن زیر سیکل دیزل را در یک کنش نشان می دهد، شما می توانید آن را با ایمیشن موتورهای بنزینی مقایسه کنید و تفاوت آنرا ببینید .

 

 

   توجه کنید که موتور های دیزل شمع ندارند . آنها هوا را می مکند ( مکش می کنند ) و آنرا متراکم می کنند و سپس سوخت را مستقیماً به داخل محفظه احتراق تزریق می کنند ( تزریق یا پاشش مستقیم)  و در نتیجه گرمایی حاصل از متراکم شدن هوا موجب مشتعل شدن سوخت در یک موتور دیزل می شود . در بخش بعدی ما مرحله تزریق سوخت دیزل را بررسی خوایم کرد. 

 تزریق سوخت در موتور های دیزل:

 انژکتور در موتور های دیزل از اجزای  بسیار پیچیده ای تشکیل شده است و موضوع بسیاری از آزمایشات بزرگ بوده است . ممکن است در هر موتور خاصی در یک مکان مختلف جای گرفته باشد . انژکتور بایستی قادر باشد تا دما و فشار داخلی سیلندر را تحمل کرده و سوخت را به قطرات ریز تبدیل کند . گردابی کردن قطرات در داخل سیلندر که باعث پخش متناسب آنها می شودنیز یک چالش است .  بنابراین بعضی موتور های دیزلی سوپاپ مکش مخصوص قبل از محفظه احتراق به کار می گیرند یا از وسایل دیگری برای گردابی (چرخشی) کردن هوا در داخل محفظه احتراق استفاده می کنند و یا در غیر این صورت جرقه زنی و فرآیند احتراق بهبود می دهند . یکی از تفاوتهای بزرگ بین موتور های دیزلی و بنزینی در فرآیند تزربق سوخت است . اکثر موتور خودرو ها از دریچه تزریق ( انژکتور) یا یک کاربراتور استفاده می کنند که نسبت به تزریق مستقیم ترجیح دارد . بنابراین در یک موتور خودرو ، همه سوخت در داخل سیلندر در طی مرحله مکش بارگذاری شده و سپس متراکم می شود . مقدار تراکم مخلوط سوخت و هوا محدود به نسبت تراکم موتور است . اگر موتور هوا را بیش از اندازه متراکم کند ، مخلوط سوخت و هوا به طور خود به خودی مشتعل می شود و سبب ضربه زدن می شود . موتور های دیزل تنها هوا را متراکم می کنند، بنابراین نسبت تراکم می تواند خیلی بالا باشد. نسبت تراکم بالا، قدرت بیشتری تولید می کند .

بعضی موتور های دیزل شامل یک شمع گرمکن* از انواع آن است. موقعی که یک موتور دیزل سرد است، مرحله کمپرس ممکن است دمای هوا را به اندازه کافی برای مشتعل کردن سوخت بالا نبرد . شمع گرمکن (glow plug ) یک سیم گرمکن الکتریکی است (مانند سیم های داغی که شما در یک برشته کن می بیننید) که محفظه احتراق را گرم می کند و دمای هوا را موقعی که موتور سرد کار می کند را افزایش می دهد بنابراین موتور می تواند روشن شود .

همه وظایف در موتور های جدید توسط ارتباط ECM ** با مجموعه از سنسور های پیچیده ای که هر چیزی را از دور موتور تا دمای روغن و مایع خنک کننده را اندازه گیری می کنند ، حتی وضعیت موتور(i.e. T.D.C.)  کنترل می شود . امروزه گرمکن ها به ندرت در موتور های بزرگ استفاده می شود . ECM دمای هوای محفظه را حس می کند و تایمینگ موتور را در هوای سرد ریتارد می کند ، بنابراین انژکتور سوخت را دیرتر تزریق می کند. هوا در داخل سیلندر بیشتر متراکم می شود در نتیجه گرمای زیادی ایجاد شده، که به روشن شدن موتور کمک می کند .

موتور های کوچک و موتورهای که کنترل کامپیوتری پیشرفته ندارند از گرمکن برای حل این مشکل(روشن شدن در هوای سرد) استفاده می کنند .

نمونه از موتور دیزل شش سیلندر آتگو

البته تنها تفاوت بین موتور های دیزلی و موتور های بنزینی دلایل مکانیکی نیست ،بلکه از لحاظ سوخت مصرفی شان نیز دارای تفاوت هستند .

 سوخت دیزل:

  اگر شما سوخت دیزل (گازوئیل) با بنزین مقایسه کنید ، شما می دانید که آنها متفاوت هستند . آنها مطمئناً بوی متفاوتی دارند . سوخت دیزل (گازوئیل) سنگین تر و روغنی تر است . گازوئیل نسبت به بنزین دیرتر تبخیر می شود، در واقع نقطه جوش آن نسبت به آب بالاتر است. معمولاً وقتی صحبت از سوخت دیزل می شود تمام توجهات معطوف به گازوئیل می شود . 

نونه ای از سوخت دیزل

پانوشت:

شمع گرمکن(Glow plug) :گرمکن الکتریکی کوچکی که در محفظه احتراق اولیه موتور های دیزلی نصب می شود تا محفظه احتراق را پیش گرم کند و موتور در هوای سرد آسانتر روشن شود .

ECM (مخفف electronic control module مدول کنترل الکترونیکی):  جعبه فلزی حاوی واحد پردازنده ی مرکزی (سی پی یو) یا کامپیوتری که اطلاعات را از کلید ها و حسگر ها (ورودیها) دریافت می کند و سپس مدار اولیه را باز و بسته می کند ؛ممکن است مدول مجزایی باشد یا یکی از کارکرد های مدول کنترل موتور یا سیستم انتقال توان باشد.

English

 


موضوعات مرتبط: موتور های دیزل چگونه کار می کنند
[ چهارشنبه بیست و دوم تیر 1390 ] [ 15:45 ] [ مهندس مجتبی حسینی ] [ ]
.: Weblog Themes By WeblogSkin :.
درباره وبلاگ

اینجانب مجتبی حسینی هستم فارغ التحصیل مهندسی مکانیک خودرو امید است این وبلاگ مورد توجه دوستاران خودرو قرار بگیرد
پيوندهای روزانه
موضوعات وب
امکانات وب