رفتن به مطلب

پست های پیشنهاد شده

اتانول به عنوان سوخت

etanol.jpg

در وضعيت امروزي جهان که گازهاي گلخانه اي به سرعت در حال وارد شدن به جو هستند و مشکلات دستيابي به بنزين ، اين سوال پيش مي آيد که براي پاکيزگي محيط زيست و مصرف کامل بنزين در موتور راهي وجود دارد يا خير؟

بعضي سوخت هيدروژن را پيشنهاد مي کنند که بسيار پاکيزه و عالي است اما بدليل خاصيت انفجاري هيدروژن مشکلات ايمني استفاده از اين سوخت وجود دارد ، و نيرومحرکه هاي ديگر انرژي باد و خورشيد است ، اما يکي از سوخت هاي تجديد شدني اتانول است .

اما براي پاسخ به اين که آيا اين سوخت قابليت استفاده در ماشين بصورت عمده را دارد يا نه بايد بدانيم که اتانول چيست و از کجا بدست مي آيد.

اتانول نوعي الکل است که در آمريکا از غلات (معمولا ذرت ) بدست مي آيد و در برزيل از نيشکر بدست مي آيد همچنين مي توان آن را از بقيه غلات مثل گندم جو و يا حتي سيب زميني بدست آورد. 2 راه براي توليد اتانول از غلات وجود دارد يکي از آنها آسياب کردن آن بصورت خشک است .

1- ابتدا دانه هاي غلات را خرد کرده تا بصورت پودر در بيايد .

2- يک مخلوط بصورت نرم از آب و نوعي آنزيم و پودر بدست آمده درست مي کنيم اين آنزيم باعث تجزيه آن پودر مي شود .

3- آنزيم ديگري به آن اضافه مي کنيم که نشاسته داخل آن را به قند تبديل کند و طي عمليات تخمير آن قند به الکل تبديل مي شود .

4- مايه تخمير به مخلوط اضافه مي شود تا فرآيند تخمير رخ دهد و قند به الکل و دي اکسيد کربن تبديل شود .

5- مخمر عرق کرده و اتانول از ماده جامد جدا مي شود .

6- فرآيند دي هيدروژن يا خشک کردن باعث خارج شدن آب از اتانول مي شود .

7- مقداري بنزين به آن اضافه مي کنند تا غير قابل خوردن شود .

اتانول به عنوان ماده اضافه شده به سوخت ماشين استفاده مي شود ( 1 واحد اتانول و 9 واحد بنزين ) در اين صورت co و نيتروژن اکسيد کمتري وارد جو ميشود چون اتانول داراي اکسيژن بيشتري در ساختار خود است بنابراين بهتر مي سوزد همچنين بنزين کمتري مصرف خواهد شد .

اما ماشين هاي بسيار کمي به اين صورت تجهيز شده اند بنابر گفته ي آزمايشگاه بين المللي Argonne بر اثر استفاده از اتانول تنها در سال 2004 تقريبا 7 تن گاز گلخانه اي از جو کم شده است .

( اين استفاده در واقع اضافه کردن اتانول به بنزين براي بهتر سوختن است)

اما دو مشکل براي استفاده از اتانول به عنوان سوخت اصلي وجود دارد :

1- اترژي دريافتي از اتانول به اندازه بنزين نيست .

2- ساخت اتانول از مواد غذايي باعث از بين رفتن غذاهايي مي شود که براي مصرف مردم ضروري است

اما طرفداران محيط زيست و سياستمداران براي استفاده از اين سوخت پاک اين مشکلات را جدي نمي گيرند .

بنابر محاسبات آماري دکتر Pimental توليد اتانول بيشتر از سوزاندن آن انرژي مصرف مي کتد و اين يعني از دست دادن انرژي .

براي توليد مواد غذايي و حمل و نقل اتانول به سوخت فسيلي نياز داريم چون اتانول را نمي شود با لوله منتقل کرد زيرا قسمتهاي مختلف آن طي حرکت از هم جدا مي شود بنابراين طبق اين تحقيق اين راه توليد اتانول (استفاده از غلات ) به صرفه نيست .

يک روش توليد ديگر روش سلولزي است که اتانول را از چوب و گياهان بدست مي آورند اين طرز توليد اتانول مي تواند با بازده نسبتا بالاي خود باعث سازش بين اتانول و بنزين در سوخت ماشين ها شود .

etanol1.jpg

منبع : : sames.ir

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

سوخت هیدروژن چیست

 

hidroghen.jpg

هیدروژن فراوان ترین عنصر طبیعت محسوب می شود بنابراین دانشمندان در تلاش اند تا راهی بیابند که بتوان از هیدروژن به عنوان سوخت در خودروها استفاده کرد. آزمایشات انجام گرفته در ایستگاه فضایی بین المللی می تواند حرکت به سوی اقتصاد مبتنی بر هیدروژن را تسریع کند.

تصور کنید برای سوخت گیری خودروتان به سمت جایگاه سوخت رسانی حرکت می کنید، دهانه لوله سوخت رسانی را وارد مخزن سوخت خودرو می کنید، اما سوختی که مصرف می کنید، از نوع سوخت های متداول نیست بلکه هیدروژن است. هیدروژن گازی بی رنگ و بی بو است که از سوختن آن فقط بخار آب حاصل می شود که سریع و بدون هیچ خطری توسط محیط اطراف جذب می شود. یک کیلوگرم از هیدروژن تقریباً سه برابر همین میزان بنزین انرژی آزاد می کند.

و این در حالی است که هیدروژن فراوان ترین عنصر طبیعت محسوب می شود! پس جای تعجب نیست که چرا دانشمندان در تلاش اند تا راهی بیابند که بتوان از هیدروژن به عنوان سوخت در خودروها استفاده کنند. ال ساکو مدیر مرکز تولید مواد پیشرفته تحت جاذبه ضعیف (CAMMP) در دانشگاه نورسسترون بوستون که زیر نظر ناسا مشغول فعالیت است در این زمینه می گوید: «ده ها شرکت از جمله بزرگ ترین شرکت های سازنده خودرو، موتورهایی را طراحی کرده اند که از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می کند.

این موتورها بسیار شبیه به موتورهای احتراق داخلی هستند که ما امروزه به طور گسرده ای از آنها استفاده می کنیم. سلول های سوختی - یکی دیگر از منابع ممکن برای تولید نیرو در خودروها - نیز از هیدروژن استفاده می کنند. برای آنکه استفاده از این فناوری ها در زندگی روزمره ممکن شود، لازم است دانشمندان راهی برای ذخیره سازی و انتقال ایمن هیدروژن بیابند که از لحاظ هزینه به صرفه بوده و با هزینه های استفاده از بنزین قابل مقایسه باشد.»

اما انجام این کار چندان هم آسان نیست. گاز هیدروژن سبک و فرار است. مولکول های کوچک H۲ از طریق روزنه ها و شکاف ها و همچنین از طریق بست ها و شیرها بسیار سریع نشت می کنند و هنگامی که از این طریق خارج شدند خیلی زود تبخیر می شوند. هیدروژن چهار برابر سریع تر از متان و ده برابر سریع تر از بخارهای بنزین نفوذ می کند. این مسئله در مورد حفظ ایمنی دستگاه از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است چرا که قطرات هیدروژن بسیار سریع تبخیر شده و در محیط پراکنده می شوند و می توانند ایمنی سیستم را به خطر اندازند.

این مسئله می تواند برای هر کسی که می خواهد گاز هیدروژن را ذخیره کند، دردسرساز شود. هر چند که هیدروژن مایع بسیار متراکم است و ذخیره سازی آن آسان به نظر می رسد، اما در عین حال ذخیره کردن آن می تواند مشکلاتی را نیز به همراه داشته باشد. هیدروژن حدوداً در دمای ۲۰ درجه کلوین (۲۵۳ درجه سانتی گراد) مایع می شود. نگهداری از یک مخزن پر از هیدروژن مایع نیازمند استفاده از یک سیستم خنک کننده جانبی سنگین است، فعلاً استفاده از این سیستم ها در خودروهای مسافربری معمولی مقدور نیست.

هیدروژن مایع چنان سرد است که حتی می تواند باعث منجمد شدن هوا نیز شود. این امر می تواند به مسدود شدن شیرها و اتصالات منجر شود که افزایش ناخواسته فشار را به همراه دارد. البته ممکن است گفته شود برای مقابله با انجماد هوا از سیستم های عایق کاری استفاده شود، اما این کار نیز مشکلاتی را در پی دارد که از جمله آنها می توان به افزایش وزن سیستم ذخیره سازی سوخت اشاره کرد. با این تفاسیر چگونه می توان بر مشکلات پیش رو غلبه کرد؟ ساده است: چند قطعه سنگ را در داخل مخزن سوخت قرا دهید.

البته در این مورد نمی توان از سنگ های معمولی استفاده کرد بلکه باید از سنگ های ویژه ای که زئولیت (Zeolite) نام دارند استفاده کرد. ساکو در تشریح خواص این سنگ ها می گوید: «زئولیت ها موادی از جنس سنگ هستندکه بسیار متخلخلند و به همین دلیل می توانند به عنوان اسفنج های مولکولی عمل کنند. زئولیت ها در شکل کریستالی خود به صورت شبکه گسترده ای از حفره ها و شکاف های به هم پیوسته در نظر گرفته می شوند که بسیار شبیه کندوی زنبور عسل است. یک مخزن سوخت که در ساختار آن از این موارد کریستالی استفاده شده است، می تواند گاز هیدروژن را «در حالت شبه مایع و بدون نیاز به سیستم های خنک کننده سنگین» به دام انداخته و در خود ذخیره کند.

ساکو و همکارانش در نظر دارند، با استفاده از کمک های برنامه توسعه تولیدات فضایی ناسا که در مرکز پروازهای فضایی مارشال مستقر است، ایده استفاده از زئولیت ها در مخزن سوخت را عملی سازند. نام زئولیت از کلمات یونانی «Zeo » به معنای جوشیدن و «lithos » به معنای جوشیدن مشتق شده است و معنای تحت اللفظی آن «سنگی که می جوشد» است. این نام را به این دلیل به این سنگ ها اطلاق می کنند که هنگامی که تحت تاثیر حرارت قرار می گیرند، محتویات خود را خارج می کنند.

ساکو طرز کار مخزن های سوخت زئولیت دار که در دما کنترل می شود را این گونه شرح می دهد: «در ابتدا باید مقداری یون های با بار منفی را به این زئولیت ها بیافزاییم. این یون ها مثل تشتک عمل می کنند، درست مثل درپوش دوات؛ و بدین ترتیب حفره های موجود در شبکه کریستالی را مسدود می کنند. می توان با حرارت دادن زئولیت به میزان بسیار جزیی یون ها را از مقابل این حفره ها به کناری راند. می توان زئولیت ها را از هیدروژن انباشته کرد و سپس دمای آن را به حالت عادی برگرداند، با این کار یون ها به جای قبلی خود برمی گردند و مانع خروج محتویات حفره ها می شوند.»

حدود ۵۰ نوع زئولیت مختلف با ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی متفاوت در طبیعت یافت می شود، گذشته از این شیمیدان ها روش ساخت مصنوعی تعداد دیگری از آنها را دریافته اند. کسانی که گربه دارند ممکن است با این مواد آشنایی داشته باشند. چرا که از این مواد به عنوان بوگیر در بستر حیوان استفاده می شود. ساکو خاطرنشان می سازد: «با استفاده از زئولیت های موجود می توان مقدار کمی از هیدروژن را ذخیره کرد، اما این مقدار کافی نیست.» پس چه مقدار هیدروژن کافی است؟

تصور کنید دیواره مخزن سوخت خودروی شما توسط سنگ های متخلخل و کریستالی پوشیده شده است و این سنگ ها حدود ۴۰ کیلوگرم وزن دارد. به جایگاه سوخت گیری مراجعه می کنید و متصدی جایگاه حدود ۵/۳ کیلوگرم هیدروژن را به مخزن پوشیده از زئولیت خودروی شما تزریق می کند.از لحاظ نظری این مقدار هیدروژن، هم از لحاظ وزنی و هم از لحاظ مقدار انرژی ذخیره شده در آن برابر مخزنی پر از بنزین است. ساکو خاطر نشان می سازد: «اگر بتوان کریستال هایی از زئولیت تولید کرد که بتواند حدود ۶ تا ۶ درصد از وزن خود را، هیدروژن ذخیره کند، آن وقت یک مخزن زئولیتی پر از هیدروژن می تواند با یک مخزن معمولی پر از بنزین رقابت کند.»

با این همه بهترین زئولیت های موجود می توانند فقط ۲ تا ۳ درصد از وزن خود را هیدروژن ذخیره کنند. در سال ۱۹۹۵ ساکو به عنوان یکی از متخصصین یک ماموریت به وسیله شاتل فضایی، کلمبیا (sts-۷۳) به فضا مسافرت کرد. هدف وی از این ماموریت این بود که بتواند زئولیت هایی با کیفیت بهتر را در فضا تولید کند. «در محیطهای با گرانش کم، مواد با سرعت بسیار کمتری گرد هم مجتمع می شوند و این اثر باعث می شود که کریستال های زئولیت به وجود آمده هم بزرگ تر باشند و هم از نظم بیشتری برخوردار شوند.» کریستال های زئولیت تولید شده در زمین بسیار کوچک هستند و ضخامت آنها در حدود ۲ تا ۸ میکرون است. این مقدار حدود یک دهم ضخامت موی انسان است.

اما کریستال هایی را که ساکو توانست در فضا تهیه کند هم ده مرتبه بزرگ تر بودند و هم ساختار داخلی مناسب تری داشتند و این شروع مسرت بخشی بود. ساکو می گوید: «مراحل بعدی کار را باید در ایستگاه فضایی بین المللی انجام داد.» ساکو و همکارانش یک کوره تولید کریستال های زئولیت ساخته اند، که در ابتدای سال ۲۰۰۲ در ایستگاه فضایی بین المللی نصب شده است. کن بوور ساکس فرمانده یکی از ماموریت های ایستگاه فضایی بین المللی از این کوره برای تولید چند نمونه از کریستال ها استفاده کرده است.

کن در حین کار مجبور بود بعضی از مشکلات غیرمنتظره به وجود آمده هنگام اختلاط محلول های به کار رفته در رشد کریستال ها را حل کند - این امر ارزش حضور انسان در هنگام آزمایشات فضایی را نشان می دهد - اما از آن پس آزمایشات مربوط به این گونه کریستال ها با سرعت کمتری به پیش می رود. ساکو می گوید در مرحله بعد باید کریستال های تولید شده در فضا را به زمین منتقل کرد و آزمایشات مربوطه را روی آنها انجام داد. البته وی خاطرنشان می سازد که هدف آنها تولید انبوه کریستال های زئولیت در فضا نیست، چرا که این کار - حداقل فعلاً - مقرون به صرفه نیست.

وی می گوید ما فقط می خواهیم دریابیم آیا می توان زئولیت هایی را ساخت که بتوانند هفت درصد از وزن خود را هیدروژن ذخیره کنند یا خیر؟ اگر بتوان این کار را در فضا انجام داد، آن وقت می توان با اتخاذ تدابیر ویژه ای دریافت که چگونه همین فرآیند را در زمین به گون مشابهی انجام داد. در تمام طول دوره انجام این تحقیقات ساکو در فکر تغییر مصرف سوخت و تحول جهانی از سوخت های فسیلی به سمت سوخت هیدروژنی بود. این ایده رویایی بزرگ است اما می توان به آن دست یافت. زئولیت ها می توانند به عنوان نکته کلیدی برای استفاده از سوخت هیدروژن و رد شدن از سد مشکلات فناوری محسوب شوند. به زودی این ایده فراگیر خواهد شد، آن وقت احتمالاً کسی از شما خواهد پرسید... «آیا در این نزدیکی جایگاه سوخت هیدروژن وجود دارد؟»

منبع : شرکت شاسی سازی ایران

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

سوخت و احتراق

مقدمه

هنوز هم واکنشی که در آن سوخت با اکسيژن ترکيب می شود و گرما آزاد می کند، مهمترين فرایند توليد انرژی در جهان است.

گرما دستمايه کار مهندس است. و احتراق فرايندی است که مهندس هر روز با آن سرو کار دارد. با گرانتر شدن سوختها و تقاضای صنايع برای توان و بخار بيشتر ، مهندس بايد درباره چگونگی احتراق سوختها ، و کسب بيشترين گرما از احتراق سوخت ، بدون آلوده تر کردن محيط ، دانش بيشتری کسب کند.

sokht-ehteragh.gif

الف- خواص شيميايی ماده

ماده:

ماده نام معمول کلیه اجسام مادی، گازی ، مایع، یا جامدی است که زمین و اتمسفر اطراف آن را تشکیل می دهند.

ترکیب مده:

هر ماده از اجسام ساده ای به نام عنصر یا ترکیبی از عنصر ها تشکیل می شود. مثلا با ترکیب دو جسم ساده ، آهن و کربن، فولاد بدست می آوریم. آب ترکیبی از دو گاز هیدروژن و اکسیژن است.

92 عنصر وجود دارد ، از هیدروژن که سبکترین عنصرهاست تا اورانیم که سنگینترین است .

عناصر به ندرت به حالت خالص اند و معمولا با دیگر عناصر به نسبتهای مختلف ترکیب می شوند و انواع بیشماری از اجسام مادی را در جهان اطرافمان تشکیل می دهند.

اتم :

اتم کوچکترین ذره ماده است که می تواند در تغییری شیمیایی شرکت کند. اتم از ذرات کوچکتری به نام الکترون تشکیل شده است، و تعداد الکترونها در اتم وزن آن را تعیین می کند.

هیدروژن سبکترین عنصر است و یک الکترون در چرخش به دور پروتون دارد. در صورتیکه اورانیم 92 الکترون در چرخش دارد.

وزن اتمی:

این اصطلاح به وزن نسبی اتم اشاره می کند. برای راحتی، اکسیژن را معمولا به منزله مقیاس وزن اتمی برابر 16 در نظر می گیرند، و وزن دیگر اتمها با اکسیژن مقایسه می شود.

با این مقیاس ، وزن اتمی هیدروژن 1.008 یا اندکی بیشتر از یک به دست می آید.

مولکول :

مولکول کوچکترین ذره ماده است که به تنهایی می تواند موجود باشد مولکول از دو یا چند اتم یکسان یا متفاوت تشکیل می شود، مثلا یک مولکول اکسیژن مرکب از دو اتم اکسیژن و یک مولکول دی اکسید کربن مرکب از دو اتم اکسیژن و یک اتم کربن است.

وزن مولکولی:

وزن مولکولی یا وزن هر مولکول با جمع کردن وزن اتمی اتمهای آن مولکول محاسبه می شود. بنابراین وزن اتمی اکسیژن 16 است و مولکول اکسیژن که شامل دو اتم است وزن مولکولی 32=2×16 دارد.

ترکیب شیمیایی:

ترکیب اتمهای دو یا چند عنصر مختلف و تشکیل ماده دیگری است که غالبا خواص فیزیکی کاملا متفاوتی دارد. مثلا دو اتم هیدروژن با یک اتم اکسیژن ترکیب می شود و به شکل یک مولکول آب در می آید.

در هر ترکیب شیمیایی مفروض اتمها همیشه با نسبتهای یکسان ترکیب می شوند. ترکیبشان یک تغییر شیمیایی است و برای تجزیه این ترکیب به فرایندی شیمیایی نیاز است.

مخلوط مکانیکی :

مخلوط مکانیکی، مخلوط کردن فیزیکی دو جسم با یکدیگر است به شرطی که هیچ تغییر شیمیایی صورت نگیرد مخلوط مکانیکی ممکن است به وسیله فرایندهای فیزیکی یا مکانیکی مانند سرند کردن یا شستن دوباره به قسمتهای ترکیبی تجزیه شود مثلا می توانیم شکر و نمک را مخلوط کنیم با شستشوی شکر آنها تجزیه می شوند این کار فرایندی کاملا مکانیکی خواهد بود.

تشخیص ترکیب یک جسم مخلوط :

ذکر نام کامل عناصر در تمامی مواقعی که به آنها نیاز است کار بسیار دشواری است بنابراین بجای آن از نماد گذاری استفاده می کنیم معمولا نماد اولین حرف یا حروف از نام عنصر یا معادل لاتین آن است بنابراین برای کربن حرف C برای اکسیژن حرف O و برای آهن حرف Fe را از نام لاتین Ferrum می نویسیم.

اگر از یک عنصر بیشتر از یک اتم داشته باشیم تعداد را به صورت زیر نویس کوچکی بعد از حرف و زیر آن می نویسیم بنابراینO2 به معنی دو اتم اکسیژن است . به همین طریق هر ترکیبی از عناصر را می توان خیلی ساده به وسیله این نمادها نشان داد.

متداولترین عناصر موجود در سوخت :

جدول زیر وزنهای اتمی را به همراه نمادها نشان می دهد در محاسباتی که از وزن اتمی استفاده می شود غالبا اعشارها حذف می شوند، چون بسیار کوچک اند و در جواب عملا اختلافی ایجاد نمی کنند

عنصر

وزن اتمی

نماد

کربن

12.005

C

نیتروژن

14.01

N

اکسیژن

16.00

O

گوگرد

32.06

S

هوا:

هوایی که تنفس می کنیم 21 در صد حجمی اکسیژن و 79 در صد حجمی نیتروژن است.

نیتروژن عنصر غیر فعال است و با مواد دیگر به کندی واکنش انجام می دهد. اما اکسیژن بدین گونه نیست. اکسیژن هوا همیشه نقره را تیره، پوشش مسی را به رنگ سبز، و آهن و فولاد را زنگ زده میکند. کلیه این فرایندهای اکسایش نام دارند، که ترکیب مواد با اکسیژن است.

همه این فرایندها گرما آزاد می کنند، اما گرما کندتر از آن آزاد می شود که سبب آتش سوزی شود.

ب- نحو ی احتراق

احتراق:

احتراق اکسایش سریع است، به اندازه ای سریع که گرمای واکنش قسمت نسوخته سوخت را روشن نگه می دارد و شعله یا سوختن را پیوسته برقرار نگه می دارد. چشم ما به ما می گوید که چوب ، زغال سنگ و بنزین می سوزند. اما به بیان دقیق ، هیچ چیزی نمی سوزد، مگر به صورت گاز باشد، وقتی زغال سنگ ، چوب یا بنزین را می سوزانیم ، در حقیقت گاز حاصل از این جامدها یا مایعات را می سوزانیم.

با توجه به شمع می توان این گفته را اثبات کرد. موم جامد نمی سوزد موم مذاب اطراف فتیله نیز نمی سوزد. اما بخار حاصل از این موم مذاب ،هنگامی که از فتیله بالا می رود و به شعله می رسد می سوزد و گرمای بیشتری تولید می کند، تا لایه بعدی موم را ذوب و تبخیر کند.

بنابراین شمع می سوزد زیرا فتیله موم مذاب را می مکد، آن را تبخیر می کند، و چنانکه گفته شد، بخار موم برا اثر گرما شعله ور می شود.

سوختن گاز :

گاز می بایست قابل احتراق باشد، و به نسبت مناسبی با هوا مخلوط شود. مخلوط باید به دمای اشتعال برسد و در آن دما نگه داشته شود. ساده ترین گاز قابل احتراق، عنصر هیدروژن است. شیمیدانها می گویند که اتم هیدروژن با یک اتم اکسیژن ترکیب می شود و H2O به دست می آید که آب معمولی است.

زمانی که آب در دمای بالا به وسیله احتراق تولید می شود، نخست بخاری نامرئی است که ممکن است بعد از چگالش ، آب مایع شود. در نتیجه سوختن هر پوند هیدروژن و تبدیل آن به آب ، Btu 62000 انرژی گرمایی آزاد می شود.

برای سوختن یک پوند هیدروژن هشت پوند اکسیژن مصرف می شود تا نه پوند آب تولید شود مقدار زیادی نیتروژن که در طول عملیات با اکسیژن همراه است آزاد می شود و وارد واکنش شیمیایی نمی شود.

گاز طبیعی عمدتا متان است. این فرمول شیمیایی بدین معنی است که یک مولکول گاز طبیعی یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن دارد زمانیکه یک مولکول گاز طبیعی می سوزد هیدروژن مثل قبل به آب و کربن یعنی دی اکسیدکربن تبدیل می شود.

سوختن هیدروکربن :

سوختهای هیدروکربنی بسیاری با نسبتهای گوناگون کربن و هیدروژن وجود دارند با هر نسبتی هیدروژن سرانجام به آب تبدیل می شود.

کربن معمولا بعد از سوختن به دی اکسید کربن تبدیل می شود. اما گاهی اوقات کامل نمی سوزد به منواکسید کربن تبدیل می شود حتی اگر یک گاز قابل احتراق سرد با مقدار صحیحی اکسیِژن برای احتراق مخلوط شودتا زمانی که دمای مقداری از مخلوط به دمای اشتعال نرسد، هیچ اتفاقی نمی افتد در صورت رسیدن دما به مقداری معین سوختن شروع می شود و گرمای ناشی از سوختن گاز ذرات بعدی مخلوط را مشتعل می کند به گونه ای که آتش به سرعت منتشر می شود.

اگر مخلوطی هوای بیش از اندازه یا کمتر از مقدار لازم داشته باشد به سختی مشتعل می شود یک شعله دائم و پیوسته مستلزم تغذیه پیوسته سوخت است مانند مشعل گازی پروانه ای و مشعل بونسن . مشعل پروانه ای شعله زرد و مشعل بونسن شعله آبی رنگ دارد.

شعله های زرد و آبی :

اگر هیدروژن خالص می سوخت شعله ها هر دو آبی کم رنگ می بود. چون هیدروژن شامل کربن نیست نمی تواند شعله زرد رنگ تولید کند اما گاز شهری و طبیعی مقدار زیادی اتم کربن در مولکولهای هیدروکربن دارند در اینجا اگر هیدروژن بتواند به اندازه جز کوچکی از ثانیه پیش از کربن بسوزد ذرات کربن مانند ابری از مولکولهای انفرادی رها می شوند که قبل از اینکه بسوزند برای لحظه ای ملتهب می شوند . میلیونها ذره ملتهب که نو ر سفید دارند تشکیل شعله زرد می دهند.

اصطلاح کراکینگ :

مولکول هیدروکربن در نتیجه گرما به ذرات کربن و هیدروژن تقسیم می شود گاز هیدروژن نخست با شعله کم رنگ می سوزد ولی شعله با وجود میلیونها ذره کربن ملتهب به رنگ زرد کم رنگ دیده می شود.

سطحی که در آن ذرات فوق به دی اکسید کربن تبدیل می شوند لبه بالای شعله است بالای این نقطه گرما ی بیشتری تولید نمی شود ولی البته گرمای آزاد شده پیشین در زیر شعله به شکل محصولات احتراق قابل رویت بالا می آید چنانچه قاشق سردی را دقیقا بالای شعله پروانه ای نگه داریم هیچ گونه دوده ای روی آن نخواهد نشست چون کل کربن سوخته است همان قاشق را به داخل شعله فرو ببرید سریعا با دوده پوشیده می شود در اینجا قاشق مخلوط را قبل از اینکه کل کربن سوزانده شود تا زیر نقطه اشتعال سرد می کند به طوریکه کربن سوخته نشده روی قاشق می نشیند.

دوده و دود :

هر جا شعله زردی به سطوح نسبتا سرد برخورد کند قبل از اینکه همه کربن بسوزد شعله به زیر دما ی اشتعال آمده سرد خواهد شد . کربن نسوخته بصورت دوده روی سطوح گرمایی رسوب می کند یا از طریق دود کش به صورت دود بیرون می رود در هر حالت اتلاف و آلودگی ایجاد می شود.

برای جلوگیری از این پدیده از احتراق کامل قبل از رسیدن شعله های زرد به لوله های درون دیگ مطمئن شوید راههای اساسی برای انجام این کار عبارتند از کاهش ارتفاع کوره ، حجم کوره یا دمای آن یا اطمینان از مخلوط شدن کامل تر به طوری که مواد قابل احتراق زودتر بسوزند.

رفتار شعله در کوره دیگ :

در یک قسمت کوره مخلوط برای سوختن ممکن است بسیار سنگین باشد در نواحی دیگر کوره ممکن است تقریبا فقط هوا وجود داشته باشد و گاز قابل احتراق وجود نداشته باشد مخلوط ممکن است بسیار سبک باشد به گونه ای که بد بسوزد یا اصلا نسوزد بنابراین حتی در صورت درست بودن مقدار میانگین هوا ممکن است احتراق بد صورت گیرد چون بعضی از قسمتهای مخلوط بسیار سنگین و بعضی بسیار سبک اند.

در واقع هیدروکربنهای زغال سنگ، نفت و گاز ممکن است یک رشته واکنش انجام دهند د ر هر صورت باید به خاطر داشته باشیم که هیدروژن سرانجام به آب و کربن (اگر کامل بسوزد) به دی اکسیدکربن تبدیل می شوند. اما اگر کربن به طور کامل نسوزد ممکن است که گاز Co تولید کند ، که باز هم قابل سوختن است و چنانچه نسوخته به دودکش راه یابد اتلاف بزرگی است.

ج- سوختهای در دسترس

مواد اصلی تشکیل دهنده سوختهای مورد استفاد ه در دیگها :

مود اصلی تشکیل دهنده کلیه سوختهای مورد استفاده برای دیگها ، کربن ، هیدروژن، اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد و در مورد زغال سنگ عناصر غیر قابل احتراق به صورت خاکستر است .

دقیقترین روش پیدا کردن ارزش گرمایی سوخت :

ارزش گرمایی سوخت را می توان به طور دقیق به سوزاندن مقدار معینی سوخت با اکسیژن خالص در دستگاهی به نام گرما سنج پیدا کرد.

در گرما سنج گرمای حاصل از احتراق در آب جذب می شود و ارزش گرمایی با توجه به افزایش دمای آب تعیین می شود ارزش گرمایی سوخت جامد یا مایع را معمولا بر حسب Btu/Ib و ارزش گرمایی سوخت گازی را با 3 Btu/ft ، در دما و فشار استاندارد می دهند.

Btu :

Btu مخفف یکای گرمایی بریتانیا است مقدار گرمای که دمای یک پوند آب را به اندازه یک درجه فارنهایت بالا ببرد یک Btu است مقدار گرمای لازم که دمای یک پوند آب را یک درجه بالا می برد در دماههای مختلف ممکن است کمی بیشتر یا کمتر باشد ولی تغییر بسیار جزئی است .

مواد اصلی مورد استفاده به عنوان سوخت :

مواد اصلی جامدهایی مثل چوب و زغال ، مایعاتی مثل مواد سوختی مشتق از نفت و گازهایی مانند گاز طبیعی ، گاز مولد ، گاز کوره بلند و گاز زغال سنگ است.

د- ‌ذغال سنگ، سوخت نفتی و گاز

طبقه بندی زغال :

طبقه بندی ذغال به روشهای متعددی صورت می گیرد که بر مقدار کربن نسبت بین کربن ثابت و مواد فرار ، کک شو و کک نشو بودن ، و مشخصات فیزیکی دیگر مبتنی است.

با وجود این اختلاف زیاد در ترکیب و ظاهر فیزیکی زغالها که از معادن گوناگون ذغال و حتی از مقاطع مختلف یک لایه زغال ناشی می شود پیدا کردن یک سیستم طبقه بندی مناسب و رضایت بخش برای تمام ذغالها را دشوار می کند.

معمولا سه نوع اصلی زغال وجود دارد : آنتراسیت ، بیتومینوس ( قیری ) و لیگنیت ولی هیچ گونه مرز آشکاری بین آنها وجود ندارد زغالهای دیگری به نامهای نیمه آنتراسیت ، نیمه بیتومینوس و ساب بیتو مینوس نیز داریم .

آنتراسیت کهنترین ذغال از لحاظ زمین شناختی است ذغالی است سخت و اصولا ترکیبی است از کربن با مقدار کمی مواد فرار و عملا رطوبت ندارد اگر از آنتراسیت به سوی جوانترین ذغال سنگ یعنی لیگنیت برویم مقدار کربن کاهش پیدا می کند و مواد فرار و رطوبت افزایش می یابند .

منظور از کربن ثابت کربن در حالت آزاد است که با عنصری دیگر ترکیب نشده است. منظور از مواد فرار مواد تشکیل دهنده قابل احتراق زغال سنگ است که وقتی زغال گرم می شود به صورت بخار متصاعد می شود.

مقدار تقریبی ارزش گرمایی انواع مختلف زغالها :

به علت تنوع وسیعی که در ترکیب وجود دارد، غیر ممکن است از ارقام قطعی و معینی برای هر نوع زغال به دست آورد.

معمولا ، ارزش گرمایی زغال لینگنیت 7000 تا 8000 Btu/lb ، و برای زغال بیتومینوس مرغوب تا حدود Btu/lb 15000 تغییر می کند.

گرد ذغال :

این نوع ذغال قبل از تزریق به کوره به صورت پودر ساخته می شود . تزریق به وسیله دمش شدید هوا به داخل کوره صورت می گیرد و بسیار شبیه به گاز می سوزد.

میانگین ترکیب و مقدار ارزش گرمایی چوب :

ارزش گرمایی چوب و مقدار رطوبتش بستگی دارد ممکن است رطوبت د رچوبهای تازه تا 50 در صد برسد حتی در چوبهای خشک 15 تا 25 در صد و در چوبهای خشک شده کوره ای تا 8 درصد رطوبت وجود دارد .

میانگین ترکیب و ارزش گرمایی سوخت نفتی :

سوخت نفتی ممکن است نفت خامی باشد که مستقیما از چاه آمده است ولی معمولا مواد سنگینی است که پس از تقطیر نفت خام و جدا کردن نفتهای سبکتر مثل گازوئیل و نفتالین باقی می ماند نفت اصولا ترکیبی از هیدروکربنها است و مقدار کمی رطوبت ، گوگرد اکسیژن و نیتروژن دارد.

ترکیب و ارزش گرمایی گاز طبیعی :

گاز طبیعی اصولا ترکیبی از هیدروکربنها همچون متان و اتان با مقدار کمی دی اکسید کربن اکسیژن نیتروژن و گاهی اوقات سولفید هیدروژن است .

میانگین ارزش گرمایی این گاز در حدود 1000 بیتیو و فوت مکعب

در فشار 7/14 psi و 60 درجه فارنهایت است.

عناصر قابل احتراق موجود در سوختها:

کربن ، هیدروژن و گوگرد

عناصر غیر قابل احتراق موجود در سوختها :

نیتروژن و عناصری که ترکیبات آنها رطوبت و خاکستر را تشکیل می دهد

سوختن گوگرد و تاثیر آن و فلزات :

گوگرد چون با آب چگالش یافته ترکیب می شود و اسید سولفوریک و اسید سولفور و (H2SO4 - H2SO3) تشکیل می دهد و سبب خوردگی شدید آهن و فولاد می شود.

محصولات احتراق کامل کربن ، هیدروژن و گوگرد :

اگر اک کافی باشد کربن به دی اکسیدکربن ، هیدروژن به بخار آب و گوگرد به گاز دی اکسیدسولفور تبدیل می شود

محصولات احتراق غیر کامل کربن، هیدروژن و گوگرد :

اگر اکسیژن برای احتراق کامل کافی نباشد و قسمتی از هیدروژن و گوگرد به آب و دی اکسیدکربن تبدیل خواهد شد بقیه بدون تغییر باقی می ماند.

کربن به منواکسید کربن تبدیل می شود اکسیدکربن گازی قابل احتراق و همچنین بسیار مضر و سمی است .

هوای اضافی لازم برای سوختن کامل :

مقدار هوای لازم برای سوختن کامل هر سوخت را می توان بر اساس ترکیب سوخت به طور نظری محاسبه کرد، اما، باید عملا هوای بیشتری به داخل کوره وارد کنیم تا از رسیدن اکسیژن به کلیه عناصر قابل احتراق سوخت برای احتراق کامل مطمئن شویم.

مقدار مجاز ورود هوای اضافی به کوره دیگ :

1- تزریق دستی زغال سنگ؟ ج. تحت شرایط خوب 50 درصد تحت شرایط بد تا 100 درصد و بیشتر

2- تزریق زغال سنگ به وسیله منقل مکانیک ؟ ج. 50-20 در صد

3- سوخت نفت گاز یا پودری؟ ج. 30-10 در صد

منبع : انجمن علمي مهندسي مكانيك دانشگاه شهركرد

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

بيست توصيه مهم در مورد کاهش مصرف سوخت

 

ravesh-kahesh-sokht.gif

توصيه 1

مرتب چيدن بار

بار روي باربند را از کوچک به بزرگ چيده و روي آنرا بپوشانيد تا کمترين مقاومت را در مقابل فشار باد ايجاد کند

توصيه 2

از سفرهاي غير ضروري پرهيز کنيم

سفرهاي غير ضروري خودروها موجب آلودگي هوا و افزايش مصزف سوخت ميشود.بسياري از امور را ميتوان از طريق پست ،تلفن،دورنگار ،اينترنت وساير وسايل ارتباطي انجام داد.

توصيه 3

براي مسيرهاي کوتاه از خودرو استفاده نکنيم

مسيرهاي کوتاه را ميتوانيم با دوچرخه طي کنيم. اين کار باعث سلامت جسم کاهش الودگي هوا و صرفه جوي در مصرف سوخت خواهد شد.

توصيه 4

در سفرها از حمل بار اضافي خودداري کنيم

در سفرها از همراه بردن وسال غير ضروري خودداري کنيم .حمل بار اضافي باعث استهلاک خودرو و افزايش مصرف سوخت ميشود.

توصيه5

بنزين سرمايه ملي

آيا لازم است باک بنزين را تا اين حد پر کنيم؟

سرريز بنزين،افزون بر آنکه اتلاف سرمايه هاي ملي است،موجب آلودگي هوا نيز خواهد شد.

توصيه 6

هواي تميزتر،مصرف سوخت کمتر،باوسيله نقليه عمومي

بااستفاده از وسايل نقليه عمومي علاوه بر کاهش هزينه هاي شخصي و صرفه جويي در مصرف سوخت به بهبود ترافيک و پاکيزگي هواي شهر کمک خواهيم کرد.

توصيه7

تنظيم باد چرخها: کاهش مصرف سوخت افزايش عمر لاستيک

عدم رعايت فشار استاندارد باد لاستيکها موجب افزايش مصرف سوخت و کاهش عمر لاستيک ها ميشود.

توصيه 8

تنظيم بموقع موتور:کاهش مصرف سوخت،پاکيزگي هوا

با تنظيم بموقع موتورميتوانيمبيش از 50 درصد گازهاي آلاينده خروجي از اگزوز را کاهش داده و در حدود15 درصد در مصرف سوخت صرفه جويي کنيم.

توصيه 9

از ساسات فقط براي روشن کردن خودرو استفاده کنيم.

از ساسات فقط براي روشن کردن خودرودر هواي سرد استفاده کنيم و پس از روشن شدن خودرو آن را به حالت اوليه برگردانيم.رعايت نکردن اين امر باعث افزايش آلودگي هوا و مصرف بيهوده سوخت خواهد شد

توصيه 10

سياه شدن مبناي تعويض روغن نيست

روغن موتور داراي مواد افزودني پاک کننده اي است که از رسوب گذاري در قسمتهاي مختلف جلوگيري کرده و ناخالصي ها را بصورت معلق درون خود نگه مي دارد مبناي تعويض روغن موتور تغييرات ظاهري نيست بلکه کيلومتر کارکرد استاندارد آن است.

توصيه 11

تعويض زود هنگام روغن موتور:

اتلاف سرمايه ملي هدر دادن وقت و هزينه شخصي در کشور ما بدليل تعويض زود هنگام روغن موتور سالانه ميليونها ليتر روغن توليدي هدر ميرود با رعايت کارکرد استاندارد روغن موتور ميتوانيم علاوه بر صرفه جويي در وقت و هزينه شخصي از هدر رفتن ميلياردها تومان سرمايه ملي جلوگيري کنيم.

توصيه 12

باز کردن ترموستات خودرو: افزايش آلودگي هوا افزايش مصرف سوخت

باز کردن ترموستات خودرو حتي در تابستان نيز کار اشتباهي است چرا که بدون ترموستات موتور خودرو به درجه حرارت لازم نمي رسد و بدين ترتيب سوختن ناقص انجام يافته ، مصرف بنزين و الودگي هوا افزايش ميابد.

توصيه 13

درجا کار کردن روش مناسبي براي گرم کردن موتور نيست

براي گرم کردن خودرو بجاي درجا کار کردن و گاز دادن بيمورد چند کيلومتر اول را به آهستگي و در دنده پايين برانيم . با اين کار موتور خودرو سريعتر گرم شده و استهلاک کمتري خواهد داشت همچنين سيستم انتقال دهنده نيرو مانند جعبه دنده و ديفرانسيل نيز هماهنگ با موتور گرم مي شود.

توصيه 14

***** هوا را بموقع تعويض نماييم

استفاده از ***** هواي استاندارد و تعويض به هنگام آن تاثير قابل توجهي در افزايش توان موتور کاهش مصرف سوخت و جلوگيري از نشر گازهاي آلاينده خروجي از اگزوز دارد.

توصيه 15

به هنگام توقف، خودرو را خاموش کنيم

با خاموش کردن اتومبيل خويش در توقفگاهها از آلودگي هوا و اتلاف سوخت جلوگيري کنيم.

توصيه 16

تردد غير ضروري خودروهاي تک سر نشين:

ترافيک سنگين ، افزايش آلودگي هوا، افزايش مصرف سوخت براي رسيدن به مقصدهاي مشترک با چند همسفر، مي توانيم از يک خودرو استفاده کنيم.

توصيه 17

هرچه سرعت بيش ، مصرف بيشتر

سرعت بهينه براي بيشتر خودروها به لحاظ مصرف سوخت در دنده 4 حداکثر 80 کيلومتر در ساعت ميباشد با افزايش سرعت ، مصرف سوخت بطور تصاعدي بالا مرود.بطوري که در سرعت 125 کيلو متر در ساعت مصرف سوخت تقريبا دو برابر مي شود.

توصيه 18

تنظيم سرعت خودرو با سرعت خودرو با سرعت ترافيک

کاهش مصرف سوخت ، بهبود ترافيک جلوگيري از استهلاک سرعت زياد و ترمزهاي پياپي ،مصرف سوخت را تا حدود 50 درصد افزايش ميدهد سعي کنيم با پرهيز از حرکت شتابان بطور يکنواخت و در بين خطوط رانندگي کنيم.

توصيه 19

برنامه ريزي براي سفرهاي درون شهري :

صرفه جويي در وقت و هزينه شخصي ، کاهش ترافيک و آلودگي هوا قبل از حرکت کارهاي خود را مشخص و رديف کنيم با انتخاب مسيرهاي کوتاه و کم ترافيک مي توان علاوه بر صرفه جويي در وقت و هزينه شخصي در مصرف سوخت نيز صرفه جويي کرد.

توصيه 20

در هنگام توقف هاي طولاني خودرو را خاموش نمائيم.

با خاموش کردن خودرو در توقفهاي طولاني (بيش از دو دقيقه) از افزايش آلودگي هوا و اتلاف سوخت جلوگيري کنيم.

منبع :

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

تاثير ميدان مغناطيسي بر روي سوخت

 

ساده ترين هيدروكربن شناخته شده متان CH4 است که بيش از 90% سوخت گاز طبيعي راتشكيل مي دهد و منبع مهم ئيدروژن مي باشد . مولكول آن شامل يك اتم كربن و چهار اتم ئيدروژن است . مولكول مزبور از نظر الكتريكي خنثي مي باشد .

در ئيدروكربنها از نقطه نظر انرژي بيشينه ي مقدار انرژي قابل حصول در اتم ئيدروژن قرار گرفته است، اما چرا؟

اين مطلب را مي توان با ذكر مثالي مشخص نمود. در مولكول اكتان (C8H18) كربن 84.2% كل مولكول را به خود اختصاص داده است . وقتي اين مولكول به احتراق در مي آيد به ازاء هر پوند كربن BTU12244 گرما توليد مي گردد، در حاليكه در همين مولكول 15.8% به ئيدروژن اختصاص دارد اما انرژي كه از سوختن ئيدروژن بدست مي آيد ،BTU9801 است. ئيدروژن اصلي ترين و سبك ترين عنصري است كه تا كنون بوسيله بشر شناخته شده است. ئيدروژن تشكيل دهنده بخش اصلي سوختهاي ئيدروكربني است . (علاوه بر كربن مقدار كمي سولفور وگازهاي بي اثر نيز توليد مي گردد). ئيدروژن از نظر الكتريكي داراي يك بخش مثبت (پروتون) ويك بخش منفي (الكترون) مي باشد. يعني گشتاور دوقطبي دارد. از طرفي هم ديا مغناطيس وهم پارا مغناطيس است كه وابسته به جهت نسبي اسپين است . اگرچه ساده ترين عنصر در بين همه عناصر مي باشد ولي مولكول آن به صورت دو ايزومر متفاوت يعني پارا و اورتو ظاهر مي گردد. جهت اسپيني، تعيين كننده اورتو يا پارا بودن مولكول است. بنابراين در مولكول ئيدروژن پارا كه عدد كوانتمي زوج را اشغال مي نمايد حالت اسپين يك اتم نسبت به ديگري موازي است . به عبارت ديگر يكي در جهت عقربه ساعت و ديگر در جهت خلاف آن مي باشد. در اين حالت مولكول ديا مغناطيس است .

در وضعيت اورتو مولكول عدد كوانتمي فرد يا سطوح انرژي فرد را اشغال مي نمايد به عبارت ديگر اسپين¬ها در اتمها موازي هستند0 (هر دو بالا يا در جهت عقربه ساعت ) . در اين حالت مولكول پارا مغناطيس است و كاتاليست مناسبي براي بسياري از واكنشها است ، بنابراين جهت اسپين اثر مشخصي بر روي خواص فيزيكي دارد(گرماي ويژه ،فشار بخار) و در رفتار مولكولي گازها نيز موثر است .

در زماني كه اسپين ها در يك جهت قرار مي گيرند اورتوهيدروژن به مقدار زيادي ناپايدار مي شود . اورتوئيدروژن بسيار فعالتر از همتاي پاراهيدروژن خود مي باشد. سوخت هيدروژني مايعي كه در موتورهاي شاتل فضايي و راكتهاي فضايي ذخيره مي شوند به دلايل ايمني مانند انرژي كمتر فراريت كمتر و ميل به واكنش كمتر بصورت پاراهيدروژن مي باشند .

در صورتيكه طي زمان استارت شاتل ، شكل هيدروژن اورتو سودمند اس زيرا فرايند احتراق را تشديد مي نمايد. براي تبديل مطمئن پارا به اورتو لازم است انرژي برهمكنش بين حالت اسپيني مولكول H2 تغيير نمايد .

در دماي 20 (دماي اتاق) 75% ئيدروژن در حالت پارا است . زمانيكه دماي ئيدرژن به -235C(ئيدروژن مايع) مي رسد99% ئيدروژن در حالت اورتو است و بسيار فعال و ناپايدار مي باشد به عبارت ديگر بشدت قابليت احتراق دارد . معلوم است نگهداري ئيدروژن در دماي پائين كه راندمان احتراق نيز افزايش يافته است، عملي نمي باشد. در دهه1950 دانشمندان سوخت موشك در آمريكا مانند Simon Roskin در مي يابند. كه ئيدروژن پارا مي تواند به ئيدروژن اورتو تبديل شود. اين عمل بايد تحت ميدان مغناطيسي انجام گيرد يعني با كاربرد مناسب ميدان مغناطيسي حالت اسپيني مولكول ئيدروژن تغيير مي نمايد. افزايش بزرگ در انرژي اتم و واكنش پذيري كلي سوخت معنايش بهبود راندمان احتراق خواهد بود. موضوع عقيده Ruskin به صورت Patent ثبت شده است . توجه داشته باشيد تحتU.S.C35 بخش 101 هرPatent كاربردي بايد از نظر علمي و قابليت عملي اثبات شود تا مجوز انتشار دريافت نمايد.اكنون در مورد سوخت خودرو نيز همان اصول مورد استفاده قرار گرفته و همان اثر به وسيله تبديل اتم ئيدروژن پارا به اورتو مشاهده گرديده است

اثر ميدان مغناطيسي

یک ميدان مغناطيسي به اندازهء كافي قوي مي تواند مولكول ئيدروكربن را از حالت پارا به حالت با سطح انرژي بالاتر از اورتو تغيير دهد. اثر تغيير اسپين مولكول هاي سوخت مي تواند از نظر اپتيكي بررسي شود . اساس آن بر عبور نور مرئي از ميان سوخت مايع و سیال استوار است . اين روش به وسيله دانشمندان با استفاده از دوربينهاي مادون قرمز اثبات گرديده است .

تبديل ئيدروژن به هيدروژن اورتو در يك ميدان مغناطيسي يكنواخت و به اندازه كافي شديد رخ مي دهد. در اين حالت هم زمان با اعمال ميدان، تبديل سيستم متقارن پارائيدروژن به پادمتقارن اورتوئيدروژن خواهيم داشت، نتيجهء اين عمل افزايش ميل به واكنش و افزايش قابليت كاتاليستي است . امروز مشخص شده است كه اين تبديل از نظر تكنولوژيكي امتيازات زيادي دارد. خصوصا وقتي از ئيدروژن به عنوان كاتاليست استفاده مي شود ومثلاً در پالايش روغن ، فرايندهاي متالوژيكي، ئيدروژناسيون كربن و برخي ئيدروكربنها، چربيها، پلي مريزاسيون پلاستيك و الاستومرها همچنين در مهندسي محيط زيست مانند تصفيه پساب ها رسوبات ، لجن ها و غيره . ئيدروكربنها اساسا"ساختمان قفسي شكل دارند (cagelike ) . به دليل وجود همين نوع ساختمان است كه اكسيداسيون اتمهاي كربن داخل ساختمان طي فرايند احتراق سبب مي گردد فرايند مذكور بطور ناقص انجام شود. آنها ب صورت گروههايي از تركيبات حلقوي پيوند مي خورند. چنين گروههايي چند خوشه ها را تشكيل مي دهند و مسير اكسيژن هوا به داخل گروههاي مولكولي بسته است. توجه داشته باشيد با آمدن هوا از ميني فولد در مخلوط سوخت اتفاقي رخ نمي دهد .

به منظور احتراق سوخت استفاده از اكسيژن هوا به عنوان ماده اكسيدكننده لازم است . به عنوان مثال براي آنكه 1kgگازوئيل كاملاً بسوزد 5kg هوا لازم است. در اگزوز پس از عمل احتراق بايـد دي اكسيدكربن ، آب ونيتروژن هوا وجود داشته باشد اما در عمل در خروجي اگزوز گازهاي زير وجود دارند:

O2 ،NO2 ،HC ،H2 ،CO طي سالهاي متمادي طراحان موتورهاي درون سوز هدف مشتركي را دنبال مي كردند و آن عبارت بود از مبارزه عليه اثر چند خوشه اي هاي (cluster) مولكول سوخت ئيدروكربني و بهبود فرايند احتراق .مشكل اصلي در طراحي موتور به نحوي كه محيط زيست را آلوده ننمايد اين است كه براي سوختن همه ئيدروكربنها در اتاقك احتراق در حين عمليات احتراق دماي درون سيلندر بايد افزايش يابد. موتورهاي قديمي مقادير بسيار زيـادي هيدروكربنهاي نسوخته و CO را توليد مي نمودند ، همچنين مقدار كمتري از اكسيدهاي نيتروژن نيز توليد مي گرديد. با تجديد نظرهاي به عمل آمده در نسبتهاي تراكم و افزايش كارايي موتور، حركت به سمت توليد آلاينده هايي شامل سموم نيتروژني افزايش يافته است .

در موتورهاي توربو شار نسبت هاي تراكمي را تغيير داده اند و به آن مشكل نيتروژن اضافه شده است. اما از طرف ديگر سيستمهاي تغذيه و اگزوز بهبودي يافته اند، سيستم الكترونيكي جرقه بسيار بهتر شده ، همچنين دستگاههاي اندازه گيري وتنظيم نسبت سوخت وهوا نتايج مثبت را در پي داشته اند و سرانجام مبدلهاي كاتاليستي موثر ساخته شده اند. اما عليرغم تمام اين بهبوديها خروجي اگزوزها هنوز كاملا تميز نشده اند و به صورت گاز CO خارج مي شوند و بقيه گازهاي آلوده كننده هوا نيز به صورت HC وNO2 منتشر مي شوند و يا روي ديوار داخلي سيلندر موتور به صورت باقيمانده كربني سياه رسوب مي نمايند، همه ي اينها نشان از احتراق ناقص خودرو است .

-دلايل اين موضوع عبارتند از :

1. شكل هيدروكربنها چند خوشه اي cluster است،گروههاي مولكولي بسته . بنابراين درون آنها از مقدار هواي مناسب محروم است و فقدان اكسيژن سبب عدم احتراق كامل نمي گردد .

توجه: تمايل مولكولهاي هيدروكربن به چندخوشه اي سبب مي گردد گروههاي زيادي از آنها به لوله ها ونازلهاي سوخت بچسبند. در اين شرايط هواي اضافه در مخلوط سوخت جهت احتراق بهتر تهيه نخواهد شد. بنابراين در اگزوز HC ،CO نسوخته و دود خواهيم داشت .

2. اكسيژن با ظرفيت O2- از نظر الكتروني منفي است ، ئيدروكربنها ساختار مولكولي خنثي دارند، كه پس از عبور از ميان لوله هاي سوخت فولادي بطور سطحي باردار مي شوند. اين بار سطحي نيز منفي است . بنابراين وقتي اين دو اتم با پتانسيل يكسان به سمت يكديگر در اتاقك احتراق مي آيند، همديگر را دفع نموده و نتيجه آن احتراق ناقص است. پس همه تحقيقات اساسي روي افزايش واكنش پذيري سوخت با اكسيژن متمركز شده است. توجه داشته باشيد افزايش اكسيداسيون مترادف با افزايش احتراق مفيد است .

مزاياي مبدلهاي مغناطيسي :

1- در مبدلهاي مغناطيسي مقدار مسافت طي شده با مقدار سوخت معين افزايش مي يابد و راندمان موتور نيز زياد مي گردد .

2- تاثير مبدلهاي مغناطيسي پس از شش تا هفت كيلومتر يعني تخليه سوخت موجود در كاربراتور يا انژكتور به سرعت نمايان مي شود .

3- مغناطيس كننده را مي توان به سادگي نصب نمود و آن را باز كرده و به خودرو ديگري منتقل نمائيم .

4- هزينه مبدلهاي مغناطيسي با صرفه جويي انجام شده در دو يا سه باك تامين مي گردد و اين بسيار كمتر از ساير انواع مبدلهاست .

5- دستگاه مغناطيس كننده مي تواند به خوبي كار نموده و با همه انواع سوخت ها نتايج مطلوب ارئه نمايد. ( بنزين سوپر، بدون سرب، گازوئيل و CNGو (LPG

اكنون لازم است بحث را طي سه بخش خلاصه نمائيم :

الف: ئيدروكربنهاي نسوخته HC علاوه بر CO از سيستم اگزوز به بيرون منتشر مي شوند ، كه اين دو مي توانند به عنوان سوخت اضافي در نظر گرفته شوند، زيرا اگر شرايط صحيح برقرار شود HCوCO مي توانند در اتاقك احتراق به خوبي سوخته شوند و در شرايط احتراقي صحيح برقرار گردد .

ب : واكنش شيميايي-ئيدروژني بوسيله ظرفيت آن تعيين مي شود (الكترون لايه خارجي) كه تحت اثر ميدان مغناطيسي است. بكارگيري آهن رباي مناسب بهترين منبع كنترل موقعيت الكترون است .

ج : كاربرد ميدان مغناطيسي مناسب، تغييرات مفيدي در ساختار سوخت اجرا مي نمايد و واكنش پذيري بطوركلي در فرايند احتراق افزايش مي يابد .

با استفاده از ميدانهاي مغناطيسي تمام بخشهاي الف، ب، و ج رعايت شده و به وقوع مي پيوندد. اكنون به توضيح هر يك از بخشها مي پردازيم :

الف : وقتي ئيدروكربن سوختني (مانند مولكول متانول) مي سوزد ، اولين مرحله اكسيداسيون مربوط به اتمهاي ئيدروژن است. پس از آن اتمهاي كربن مي سوزند ( CH4+2O2CO2+2H2O ) .سوخت ئيدروژني در زمان كمتر و با سرعت بيشتري در اتاقك احتراق مي سوزد .

در شرايط معمول برخي از كربنها بطور جزئي اكسيداسيون مي گردند در اين حالت مسئوليت سوخت ناقص به عهده آنها است. توجه داشته باشيد اكسيژن به سرعت با ئيدروژن تركيب مي شود، اما واكنش كربن- اكسيژن انرژي كمتر دارد .

اتم اكسيژن هميشه ظرفيت 2- دارد . ظرفيت كربن مي تواند مثبت يا منفي باشد، كه ناشي از چهار الكترون لايه بيروني آن است. لايه بيروني با 8 الكترون كاملا پر مي شود . بالاترين راندمان با استفاده از دستگاه مغناطيس كننده ايجاد مي گردد كه اثر آن افزايش ميزان گاز CO2 است، به علاوه همچنانكه آلودگي كمتر مي شود راندمان احتراق نيز افزايش مي يابد. افت در انتشار HC ، CO بسادگي بوسيله دستگاه هاي سنجش گاز مشخص (دياك) مي گردد. تقريباً بين 75% تا 92%كاهش در مقدارHC ، تا 99% كاهش در CO خواهيم داشت ، همچنين با كاهش مقدار HC مسافت طي شده بر ليتر مصرفي سوخت افزايش مي¬يابد. اين نتايج را مي توان از نظر علمي بررسي نمود، زيرا قابليت اندازه گيري كاهش خروج گاز از اگزوز را مي توان با دستگاههاي اندازه گيري انجام داد .

راندمان احتراق را نيز مي توان تعيين نمود. با استفاده از دستگاه مغناطيس كننده مسافت طي شده بر ليتر نيز 15% تا 25% افزايش مي يابد زيرا دستگاه مغناطيس كننده سوخت بوسيله افزايش راندمان احتراق ، سوخت را ذخيره مي نمايد. اصلاً بيشترين كاهش سوخت درگستره سرعت وگشتاور ماكزيموم رخ مي دهد ، زمانيكه بالاترين افزايش توان حدود10hp حاصل مي شود .

ب : اگر چه خواص اسپيني لايه خارجي الكترون واكنش پذيري سوخت را افزايش مي دهد . حالت اسپيني بالاتر مولكول ئيدروژن پتانسيل الكتريكي ، بالايي را در جذب اكسيژن از خودنشان ميدهد . پس بوسيله تغيير خواص اسپيني مولكول H2 مي توانيم گشتاور مغناطيسي آن را زياد نموده و واكنش پذيري سوخت كربني را افزايش دهيم تا فرآيند مربوطه اصلاح گردد . اساسا شكل ايزمريك ئيدروكربن را از حالت پارا به حلت با انرژي بالاتر اورتو تغيير ميدهد . در چنين حالتي اكسيژن اضافي كاهش مي يابد . حالت اورتو فرار نيز است . علاوه بر اينها ساختمان سوخت و خواصي نظير هدايت الكتريكي ، چگالي و ويسكوزتيه تغيير مي يابد و ساختار ريز يكنواخت تر مفيدي خواهيم داشت

ج : مولكولهاي ئيدروكربن خوشه اي شكل هستند، از نظر تكنيكي اهميت كشف وانداروالس بخاط كاربرد ميدان مغناطيسي با قدرت بالا را افزايش مي دهد ، زيرا تحت چنين ميدانهايي پيوندH-C سست كـرده آنهـا به حـالت چنـد خوشه اي در مي آيند .

در اين حالت آنها بهنجار شده و مستقل از يكديگر و از هم نيز فاصله مي گيرند . در چنين حـالتي سطح بزرگتري براي جذب اكسيژن دارند . با يك مثال مشابه سعي مي كنيم تصور ذهنـي بهتر از عمليات ارائه دهيم . سوزاندن گرد زغـال و بريكت زغال را در نظر بگيريد در آنجا نيز هدف افزايش راندمان فرايند احتراق است . در آن شرايط بايد مولكولها دسترسي بيشتري به اكسيژن داشته باشند . بنابراين با انرژي دار نمودن سوخت و اكسيداسيون راندمان احتراق افزايش مي يابد . سوخت فعال و ديناميك شده و فرايند احتراق سريعتر و كاملتر ميگردد . اين مولكولهاي هيدروكربني جديد كه تحت ميدان مغناطيسي قرارگرفته اند مشخصات مهم ديگري نيز دارند از جمله carabon varnish را در اتاقك احتراق كاهش مي دهند . همچنين اين ماده را از روي سطح نازلها و شمعهاي لوله اگزوز حذف مي نمايد . همچنين اجازه تشكيل رسوبات جديد و مضر را نمي دهند ، بعلاوه دستگاه مغناطيس كننده ( يا تقويت كننده ) راندمان كاربراتور يا انژكتور را تضمين نموده و سبب ميگردد عمل استارت خودرو بهتر صورت پذيرد ، همچنين ديناميك رانش بطور قابل ملاحظه اي بهتر مي گردد، قدرت گشتاور، ميل لنگ نيز بهتر مي گردد .

تاريخچه ي استفاده از مگنت در صنعت و سوخت

تاريخچه تحقيقات علمي در مورد اثر ميدان مغناطيسي بر روي حركت مایعات و گازهای سوختنی به سال 1831 بر مي گردد و بر روي آزمايشاتي كه توسط مايكل فارادي و جيمز ماكسول انجام داده اند متمركز مي شود. مايكل فارادي در يافته بود آبي كه از نزديكي يك ماده هادي عبور كند بار الكتريكي ضعيفي را توليد مي نمايد .

اولين مدرك مربوط به دستگاه بهبود دهنده مشخصه آب كه از ميدان هاي مغناطيسي به صورت آهنربا هاي صلب استفاده مي نمايد توسط دو نفر به نامهاي فرانس و كابل در سال 1890 در آلمان ثبت شده است. در همان زمان فيزيكدان آلماني به نام واندر والس ثابت كرد كه هيدروكربنها داراي ساختمان قفسي شكل (cagelike) هستند كه وقتي با كربن تركيب مي شوند تشكيل تركيبات حلقوي مي دهند. نيروهاي جاذبه و دافعه متقابل كه نزديك يكديگر باقي مانده اند. وقتي تحت اثر ميدان مغناطيسي قرار گيرند decluster شده و سپس به همراه اكسيژن اضافي به يكديگر مي پيوندند، كه نتيجه آن افزايش در راندمان و احتراق است، مشخص شد انقباض گازها يا بهم پيوستگي مولكول هاي آب ناشي از اين مطلب مي باشد. در سال 1910 واندر والس جايزه نوبل اين كشف را دريافت مي كند . اما مشكل ايجاد ميدانهاي مغناطيسي به اندازه كافي بزرگ بود، كه كاربرد تجاري آن رابه تعويق انداخت . تئوري او كه عبارتست از امكان شكست مولكول هاي هيدروكربن تحت اثر ميدان مغناطيسي قوي و متمركز تنها در سال 1980 مورد مشاهده قرار گرفت و تثبيت گرديد، كه كاربرد عملي آن را مي توان امروز در دستگاه هاي مغناطيسي كه در مسير شارها قرار داده مي شوند مشاهده نمود. تحقيقات در زمينه توسعه تقويت كننده هاي سوخت مربوط به زمان جنگ جهاني دوم است. در آن زمان بخشي از متخصصان راهبرد در تسحيلات جنگي از صنايع آلمان و صنايع هوائي بر ر هواپيماهاي جنگي مستر اشميت متمركز شده بودند . اين هواپيما مشكل جدي در خصوص حذف دودهاي سبك مربوط به گازهاي خروج اگزوز موتر داشت كه از آن خارج مي گرديد و هواپيماي مذكور توسط ديده بانان از مسافتهاي دور تشخيص داده مي شد . به عنوان يك راه حل متخصصان دستگاه تقويت مغناطيسي را طراحي كردند (تقويت كننده سوخت جت). اين دستگاه از سراميكهاي مقاوم در برابر حرارت با يك حفره براي عبور سوخت، از ميان آن كه حول آن نيز ميدان مغناطيسي قرار داشت تشكيل مي شد .

آهنرباها به صورت ميله در اطراف مسير عبور سوخت قرار مي گرفتند. بر اساس آزمايشات بسيار زياد ، شكل ميدان مغناطيسي كه مؤثر بر كاهش اثر گازهاي خروجي است شناخته گرديد همچنين كاهش در ميزان مصرف سوخت كه در همان زمان نيز مورد توجه بود مشاهده شد . اولين مرتبه استفاده هاي غير نظامي در سال1941 در اروپا و توسطVermeiren مهندس بلژيكي انجام گرفت. در آمريكا نيز از زمانهاي قديم ناخداهاي كشتي هاي ماهيگيري خليج مورو در كاليفرنيا از از آهن رباهاي نعلي شكل در مسير سوخت استفاده مي نموده اند .

آنها ادعا مي كردند آهنربا سبب كاهش مصرف سوخت در موتورهايشان شده و روشن شده آن بهتر گرديده و راضي هستند. در آمريكا استفاده هاي تجاري از آهنربا براي قراردادن در مسير سوحت از سال 1950 توسط Deen Moody آغاز گرديد. در سال 1954 شكايتي توسط FTC عليه سازنده دستگاه هاي مغناطيسي مبني بر عدم كارايي اين وسايل صورت مي پذيرد و بر اساس حكم دادگاه توليد آنها ممنوع شد. در سال 1961 دادگاه فدرال تصميمي عليهFTC مبني بر اين كه مشخص گرديد تنها 3 درصد از 10000 دستگاه فروخته شده مناسب كار نمي كنند و حكم ممنوعيت را لغو مي نمايد .

كساني كه در تاريخ معاصر ، دستگاههاي تصفيه مغناطيسي مشاركت داشته اند عبارتند از : 60 Subruro Miyatamoriya و Roland Carpenter و Peter Kulisah

تاريخچه تحقيقات در ايران:

طي بررسيهاي به عمل آمده گر چه افرادي هر چند معروف نسبت به كار روي كاهش مصرف سوخت بوسيله ي مگنت ها، متحمل زحمت هايي شدند ولي بعلت قيمت پايين سوخت و عدم حمايت دولت، تا كنون هيچ تحقيق جامعي در خصوص بكارگيري ميدانهاي مغناطيسي بر روي سوختهاي هيدروكربني بعمل نيامده است و شايد بتوان اظهار نمود كه شرکت مهندسی نیکارو تنها شرکتی است كه تحقيقات و آزمايشاتي را در اين زمينه با مشاوره و کمک اساتید دانشگاههای معتبر کشور انجام داده است و اولین نتایج قطعی را در سال 1379 به دست آورده است که منجر به ارایه کیت کاهش مصرف سوخت در سال 1379 - و اختراع پوشش های مغناطیسی *****های صنعتی در سال 1380 (دارای تاییدیه از کاترپیلار و مدال طلایی از نمایشگاه سویس) و اختراع انواع گونیاهای مغناطیسی در سال 1383 و اختراع سیستم جرقه اظطراری مغناطیسی در سال 1384 گردیده است . اکنون نیز یکی از پروژه های اصلی این شرکت جهت کاهش سوخت صنایع سنگین فولاد سازی با استفاده از مغناطیس میباشد. در طراحي يك مبدل مغناطيسي اصول بسياري است كه بايد مورد توجه قرار گيرد از جمله شدت ميدان ، شكل ميدان كه این شركت بخاطر نوع فعاليت خود كه در زمينه سوخت خودرو و مواد مغناطيسي است توانسته در اين خصوص پيشرفتهايي داشته باشد . افتخار شرکت مهندسی نیکارو تامین و ساخت و طراحی انواع آهنربا و ابزار آلات مغناطیسی و سیستم های مغناطیسی مورد نیاز صنایع مختلف کشور در بیش از یک دهه گذشته میباشد . این شرکت وظیفه تامین آهنربا ی تولید کنندگان معتبر صنعتی کشور را طی بیش از ده سال به خوبی به انجام رسانیده است

نمونه ايي از استفاده هاي مبدلهاي مغناطيسي در اروپا :

در اروپا نيز با گذاردن مبدلهاي مغناطيسي به جاي مبدلهاي كاتاليستي نتايج مطلوبي بدست آمده است ، آزمايشاتي بر روي خودرو اپل انجام گرفته است . در طي اين آزمايشات CO از 0.5 به 0.2 وHC از 100 به 70 كاهش يافت و مصرف خودرو كه به ازاء هر 100 km ، 15 ليتر بود به 11 ليتر كاهش پيدا كرد . تقريبا27% صرفه جويي در سوخت ايجاد گرديد .

فيات لهستان نيز اصلاحات مهمي را بر روي خودروهاي خود در مورد كاهش آلاينده ها انجام داده است.اين به خاطر استانداردهاي جاري ECE است ، كه تمامي كشورها را مقيد مي نمايد در اين زمينه بطور جدي گام بردارند. بر اساس آزمايشاتي كه با استفاده از دستگاه مغناطيس كننده بر روي فيات لهستان انجام گرفته نتايج مثبت وقابل قبول بدست آمده است. در اين خودرو HC از 160به 80 كاهش يافته است (طبق استاندارد ECEبايد HC كمتر از 100 باشد. )

امكان استفاده از مگنت ها در رادياتور خودرو :

نكته قابل توجه: در اينجا لازم به ذكر است كه از دستگاه مغناطيس كننده مي توان براي سيستم خنك كننده خودرو نيز استفاده نمود ، زيرا آنها قادرند

ضمن كاهش ويسكوزيته ، كشش سطحي مايعات را كم نمايد در نتيجه خوردگي كاهش يافته و رسوبات حل مي شوند و سيستم خنك كننده مي تواند تا 100% توانايي انتقال حرارت را داشته باشد. در اين حالت عمر سيستم خنك كننده افزايش يافته و از سوراخ شدن آن جلو گيري بعمل مي آيد

نتيجه گيري :

استفاده ار يك ميدان مغناطيسي در مسير ورودي سوخت خودرو باعث اتفاقات ذيل خواهد شد :

1- با كاهش جاذبه واندروالسي ، جاذبه بين مولكولهاي ئيدروكربن كم شده و مولكولها به صورت مجزا قرار مي گيرند و جـهت تـماس و پيونـد بـا اكـسيـژن ، سطح تماس مضاعفي خـواهـد داشت كـه موجـب پيوند سريعتر اكسيژن با كربن وئيدروژن مي گردد .

2- ميدان مغناطيسي موجب تبديل درصد بالايي از ئيدروژنهاي موجود درئيدروكربن از حالت پارا به اورتو ميگردد. بافعالتر شدن ئيدروژن موجود تمايل آن به اكسيداسيون شركـت در واكـنش بيشتر شده باعث افزايش سرعت احتراق مي گردد .

3- پس از اتفاقات فوق H-Oو C-O اضافه نخواهيم داشت يعني از آنها(ئيدروكربن هاي نسوخته وكربن نسوخته) مي توان به عنوان سوخت اضافه سود برد . 4 - احتراق كامل كربن و هيدروژن موجب كاهش موجودي اكسيژن در مخزن احتراق مي گردد، كاهش حجم اكسيژن موجود باعث كاهش احتمال اكسيداسيون نيتروژن موجود گشته وبه صورت N2 ) بي ضرر ) وارد هوا خواهد شد

منبع :

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

سیستم مدیریت سوخت mono jetronic

 

جترونیک یک سیستم تزریق سوخت تک نقطه ای )کم فشار) با کنترل الکترونیکی برای موتورهای 4 سیلندر است.

مونو – جترونیک یک سیستم تزریق سوخت تک نقطه ای (کم فشار) با کنترل الکترونیکی برای موتورهای 4 سیلندر است. در مقایسه با سیستم های تزریق چند نقطه ای مانند کایی-جترونیک یا لل-جترونیک که هر سیلندر یک انزکتور جداگانه دارد در طرح منو-جترونیک فقط یک انزکتور الکتریکی (با استقرار الکتریکی) وجود دارد

قلب منو جترونیک واحد تزریق مرکزی است که در ادامه تشریح خواهد شد این واحد از یک انزکتور با کارانداز سولئوئیدی برای تزریق متناوب سوخت بر روی دریچه گاز بهره می گیرد

در این طرح مانیفولد هوا سوخت را بین هر یک از سیلندرها توزیع میکند .مونو-جترونیک طیف وسیعی از سنسورهای مختلف را برای کنترل عملکرد موتور و تدارک پارامترهای کنترلی لازم به منظور تبدیل بهینه نسبت اختلاط به خدمت می گیرد این پارامتر ها عبارتند از:

- زاویه دریچه گاز

 

- سرعت موتور

 

- دمای موتور و دمای هوای ورودی به مانیفود

 

- موقعیت های دریچه گاز (هرزگردی- بار کامل(

 

- مقدار اکسیژن موجود در گازهای اگروز

 

علاوه بر این ها بسته به تجهیزات بکار رفته در خودرو ممکن است موارد زیر نیز در کنترل نسبت اختلاط مؤثر باشند:

 

- وضعیت درگیری در گیربکس اتوماتیک D یا N

 

- وضعیت درگیری کلاچ کمپرسور کولر (درگیر یا آزاد(

 

در مونو- جترونیک مدارات ورودی در ECU داده های سنسورها را برای انتقال به میکروپرسور (ریزپردازنده) از مقادیر آنالوگ به مقادیر دیجیتال تبدیل می کنند. سپس داده های عملیاتی در میکروپروسسور به منظور تعیین شرایط عملیاتی جاری موتور پردازش می شوند. این اطلاعات مبنای محاسبه سیگنال های لازم برای کنترل عناصر نهایی (کاراندازها) خواهند بود.

 

‏در مرحله بعد آمپلی فایرهای خروجی سیگنال های تولید شده را برای انتقال به انژکتورها، کارانداز دریچه گاز و سوپاپ مربوط به جعبه جمع آوری سوخت های تبخیر شده (عناصر نهایی) تقویت می کنند

 

نسخه های مختلف مونو- جترونیک

 

‏توضیحاتی که در ادامه ارائه می گردد عملکرد نوعی سیستم مونو- جترونیک و نحوه استقرار عناصر مختلف آن است. البته نسخه های دیگری از این سیستم برای دستیابی به اهداف ویژه ایی که سازندگان خودروهای مختلف تعیین می کنند، وجود دارد.

 

سیستم مونو- جترویک وظایف مستقل زیر را بر عهده دارد:

 

- جمع آوری داده های عملیاتی

 

- پردازش داده های عملیاتی

 

- تنظیم و تزریق سوخت

 

مأموریت اصلی

 

مأموریت اصلی سیستم مونو- جترونیک کنترل فرآیند تزریق سوخت است.

مأموریت های کمکی

 

مونو- جترونیک هم چنین چند مأموریت کمکی دیگر شامل کنترل های حلقه بسته و حلقه باز را بر عهده دارد که به کمک آن ها عملکرد قطعات مرتبط با انتشار آلاینده ها را کنترل می کند. این وظایف شامل کنترل سرعت هرزگردی، کنترل حلقه بسته لاندا و سیستم کنترل حلقه باز آلاینده های تبخیرشونده است.

 

سوخت رسانی

 

سیستم سوخت رسانی وظیفه دارد سوخت را از باک به انژکتور الکتریکی برساند.

تحویل سوخت

 

‏پمپ الکتریکی به صورت پیوسته سوخت را از باک و از طریق ***** به واحد تزریق مرکزی ارسال می کند. پمپ های الکتریکی را می توان هم در باک و هم در خارج باک مستقر کرد.

 

‏پمپ هایی که در خارج باک قرار می گیرند در مدار سوخت رسانی بر روی یک ورق فرم دار از بدنه خودرو بین باک و ***** نصب می شوند.

 

‏مونو- جترونیک معمولاً از پمپ داخل باک بهره می گیرد. این پمپ در داخل باک معمولاً بر روی یک نگهدارنده مخصوص مستقر می شود. این نگهدارنده شامل یک ***** اضافی در سمت ورودی پمپ، یک شاخص سطح سوخت و یک کاسه مدور است که به عنوان مخزن عمل می کند. علاوه بر این ها نگهدارنده پمپ اتصالات الکتریکی و هیدرولیکی مورد نیاز پمپ را نیز در بر دارد.

 

پمپ سوخت الکتریکی

 

پمپ و موتور الکتریکی در داخل یک محفظه مشترک قرار دارند. سوخت به طور پیوسته در اطراف پمپ و موتور جریان دارد تا آنها را خنک نماید. با توجه به این که ضرورتی برای آب بندی دقیق بین پمپ و موتور وجود ندارد لذا عملکرد موتور الکتریکی بهتر خواهد شد. از آن جا که هیچ وقت مخلوط قابل اشتعال در داخل موتور تشکیل نمی شود، بنابراین خطری از نظر انفجار وجود ندارد. درپوش سمت خروجی پمپ حاوی اتصالات الکتریکی، سوپاپ یک طرفه و اتصال پرفشار هیدرولیکی است. سوپاپ یک طرفه پس از آن که پمپ غیرفعال می شود، فشار اولیه داخل سیستم را برای مدت زمان محدودی حفظ می کند، که این امر از تشیکل حباب در صورت گرم بودن سوخت جلوگیری می کند. علاوه بر این درپوش خروجی پمپ می تواند شامل قطعاتی برای حذف تداخل الکترومغناطیسی باشد

 

‏پمپی که ساختمان آن در بالا تشریح شد رایج ترین پمپ در سیستم مونو- جترونیک است. عملکرد این پمپ در سیستم هایی که فشار اولیه آن ها کم است بسیار مطلوب می باشد. پمپ مذکور از نوح جریانی و دو مرحله ای است، بدین ترتیب که یک پمپ با کانال جانبی به عنوان پمپ مقدماتی (مرحله مقدماتی) و یک پمپ توربینی به عنوان پمپ اصلی مورد استفاده قرار گرفته اند. برای هر دو مرحله از یک ایمپلر مشترک استفاده می گردد.

 

مدار بخش مقدماتی پمپ دارای یک کانال جانبی در هر دو طرف ایمپلر می باشد به طوری که یک کانال بر روی درپوش پمپ و کانال دیگر بر روی محفظه پمپ قرار دارد. انرژی جنبشی سوخت که به وسیله چرخش تیغه های ایمپلر ایجاد شده است، در کانال های جانبی به انرژی فشاری تبدیل می گردد. سوخت در انتهای این کانال ها جمع شده و از مرحله مقدماتی خارج و وارد بخش اصلی می شود. یک مجرای فراگیری در محل خروجی کانال جنبی بین مرحله مقدماتی و مرحله اصلی پیش بینی شده است. سوخت اضافی به همراه حباب هایی که ممکن است تشکیل شوند پیوسته از طریق این مجرا به داخل تانک برگشت داده می شوند.

 

‏مرحله اصلی و مقدماتی دقیقاً یکسان عمل می کنند. اختلاف اصلی در طرح چرخ ایمپلر و شکل کانال هایی است که طرفین تیغه ها را دور تا دور احاطه می کنند. در انتهای کانال مربوطه به مرحله اصلی قطعه ای برای تخلیه سریع وجود دارد. این قطعه به شکل یک صفحه دیافراگمی است که مجرایی را بر روی درپوش ورودی می بندد و به عنوان سوپاپ تخلیه عمل می کند

 

‏هنگامی که سوپاپ تخلیه بسته باشد، سوخت به داخل محفظه موتور الکتریکی فشرده شده و از آن جا از طریق سوپاپ یک طرفه به داخل مدار ارسال می گردد. در دماهای زیاد از آن جا که حبابی های بخار سوخت قبلاً حذف شده اند، عملکرد این پمپ با توجه به خصوصیات عالی ارسال سوخت و بی صدایی و ثبات آن بسیار مشهود و برجسته است. مزیت دیگر پمپ نوع جریانی مربوط به خاصیت ارسال آن ها است که تقریباً فشاری بدون نوسان تدارک می بینند. این ویژگی علاوه بر این در عملکرد آرام پمپ نیز مؤثر است.

 

*****اسیون سوخت

 

‏سوخت حاوی آلودگی و ناخالصی می تواند عملکرد صحیح انژکتور و رگلاتور فشار را مختل کند. بنابراین یک ***** در خط سوخت رسانی بین پمپ الکتریکی و واحد مرکزی تزریق ترجیحاً در زیر خودرو و در محلی که از برخورد سنگ حفاظت شود، نصب می گردد.

 

***** سوخت

 

‏***** سوخت از نوع کاغذی است. المان کاغذی ***** دارای منافذی به قطر متوسط 15 میکرومتر می باشد و شامل یک لوله کاغذی با کناره های آب بندی شده است. به منظور جداسازی کامل طرف آلوده المان ***** از طرف تمیز آن، لبه های المان کاغذی به محفظه ***** که از یک ماده پلاستیکی فشرده ساخته می شود، جوش می گردد. لوله کاغذی به وسیله یک درپوش و به کمک یک پایه در مرکز درپوش نگهداشته می شود. عمر خدمتی ***** بر حسب میزان آلودگی و حجم ***** معمولاً بین 30000 تا 80000 کیلومتر است.

 

‏کنترل فشار سوخت

 

‏وظیفه رگلاتور این است که اختلاف بین فشار خط سوخت و فشار در محل نازل انژکتور (مانیفولد ورودی( را در حدود kpa100 (یک صد کیلوپاسکال) تثبیت کند. در سیستم مونو- جترونیک، رگلاتور بخشی از مدار هیدرولیکی مجتمع شده واحد تزریق مرکزی است.

 

 

رگلاتور فشار

 

در این رگلاتور یک دیافراگم لاستیکی محفظه رگلاتور را به دو ناحیه پائینی )محفظه سوخت) و بالایی (محفظه فنر) تقسیم می کند. از طرف فنر مارپیچی فشاری بر دیافراگم اعمال می شود. یک صفحه سوپاپ متحرک که از طریق یک نگهدارنده به دیافراگم متصل شده است به وسیله فنر بر نشیمنگاه خود فشرده می شود (سوپاپ با نشیمنگاه تخت(.

 

‏هنگامی که نیروی حاصل از فشار مؤثر سوخت روی سطح سوپاپ، بر نیروی فنر غلبه کند، سوپاپ صفحه ای به آرامی از محل خود بلند می شود، در نتیجه سوخت اضافی می تواند به باک مراجعت کند. در این وضعیت تعادل، اختلاف فشار بین محفظه های بالایی و پائینی رگلاتور معادل 100 کیلو پاسکال خواهد بود.

 

‏مجاری تخلیه موجود در محفظه فنر، فشار داخلی این محفظه را مطابق با فشار در محل نازل انژکتور تثبیت می کند. میزان بلند شدن صفحه سوپاپ بر حسب مقدار سوخت ارسالی و مقدار سوختی که عملاً مورد نیاز است تغییر می کند.

 

‏مشخصات فنر و سطح دیافراگم طوری انتخاب می شوند که در محدوده وسیع ارسال سوخت (کمترین ارسال تا بیشترین ارسال) فشار سوخت دارای یک تولرانس کوچک و ثابت باشد. هنگامی که موتور خاموش می شود، ارسال سوخت نیز متوقف می گردد. سپس سوپاپ یک طرفه داخل پمپ الکتریکی بسته می شود (سوپاپ رگلاتور فشار نیز بسته می شود) و فشار در داخل خط سوخت رسانی برای مدت زمان معینی ثابت می ماند.

 

‏با بهره گیری از این طرح امکان تشکیل حباب های بخار سوخت در نتیجه افزایش دما هنگام توقف عملکرد سیستم به شکل مؤثری منتفی می شود. بنابراین مشکلات مربوط به روشن کردن موتور داغ مرتفع می گردد.

 

کنترل انتشار آلاینده های تبخیری

 

به منظور کاهش انتشار ترکیبات هیدروکربن (یخار بنزین) در فضا، قوانین وضع شده در چند کشور خروج بخارات سوخت از باک و انتشار آن در اتمسفر را ممنوع کرده است (در حال حاضر این قوانین از سوی بسیاری از کشورها پذیرفته شده است(

 

‏بنابراین خودروها بایستی مجهز به سیستمی برای کنترل تبخیر ذرات سوخت باشند به طوری که باک بنزین به یک محفظه حاوی زغال متصل شود. بدین ترتیب دانه های زغال داخل محفظه، ذرات سوخت موجود در بخار عبوری را جذب می کنند. سپس برای انتقال سوخت از محفظه به موتور بخشی از هوای مکش شده به وسیله موتور به منظور بازیافت ذرات سوخت از داخل محفظه زغال عبور می کند. هوای ورودی پس از عبور از داخل محفظه و غنی شدن توسط ذرات هیدروکربن از داخل مانیفولد ورودی عبور کرده و برای احتراق وارد موتور می شوند.

 

قوطی زغال

 

‏ابعاد قوطی حاوی زغال طوری انتخاب می شود که یک حالت تعادل بین مقدار سوخت جذب شده و مقدار بازیافت شده توسط هوای در حال عبور از میان آن حفظ شود. کوچک ساختن ابعاد محفظه تا حد امکان، جریان هوای عبوری از آن را در تمام شرایط عملیاتی موتور (از هرزگردی تا بار کامل) در بالاترین حد تثبیت می کند. میزان جریان هوای عبوری از داخل محفظه (جریان بازیافت) ضرورتاً به وسیله اختلاف فشار بین مانیفولد ورودی و فشار محیط تعیین می شود. از آن جا که این اختلاف در شرایط هرزگردی موتور مقدار قابل توجهی است، بنابراین حجم هوای بازیافت به منظور پیشگیری از مشکلات مربوط به کیفیت رانندگی بایستی کمترین مقدار باشد. در بارهای بیشتر موتور یعنی شرایطی که دقیقاً عکس حالت قبلی است، حجم جریان بازیافت باید خیلی زیاد باشد، هر چند که در این شرایط اختلاف فشار قابل حصول مقدار خیلی کمی است. برای اندازه گیری دقیق جریان بخار سوختی که همراه هوای عبوری از داخل محفظه وارد موتور می شود از سوپاپی که به وسیله ECU کنترل می گردد استفاده می شود.

 

جمع آوری داده های عملیاتی

 

به منظور دستیابی به اطلاعات لحظه ای در مورد شرایط عملیاتی جاری موتور چند سنسور مختلف تمام داده های عملیاتی ضروری را جمع آوری می کنند. سپس این اطلاعات به شکل سیگنال های الکتریکی به ECU منتقل می شوند.

 

در ECU سیگنال های آنالوگ به دیجیتال تبدیل شده و برای کنترل عناصر کنترل شونده نهایی پردازش می شوند.

 

‏شارژ موتور با هوا

 

در این سیستم اطلاعات مورد نیاز برای تعیین نسبت اختلاط هوا به سوخت از طریق بررسی میزان هوای ورودی به ازای هر سیکل به دست می آید. هر بار که جرم هوا اندازه گیری می شود، امکان تطبیق مقدار سوخت تزریق شده از طریق تغییر زمان باز ماندن انژکتور فراهم می گردد.

 

‏در مونو- جترونیک هوای وارد شده به موتور به طور غیرمستقیم و با استفاده از یک تناسب معین بین زاویه دریچه گاز á و سرعت موتور n تعیین می شود. برای این که این طرح قادر به کار باشد، باید ارتباط بین زاویه دریچه گاز و میزان عبور جریان هوا در داخل محفظه دریچه گاز در همه واحدهای تولید شده با تولرانس های خیلی بسته تثبیت شود (یعنی اختلاف ابعاد واحدهای تولید شده کمترین مقدار باشد(

 

راننده حجم هوای ورودی به موتور را به وسیله پدال گاز کنترل می کند. این امر میزان باز شدن دریچه گاز و عامل بار موتور را تعیین می کند. زاویه دریچه گاز á به وسیله پتانسیومتر دریچه گاز ثبت می شود. از طرف دیگر سرعت موتر n و غلظت هوای ورودی نیز به عنوان تغیرهای اضافی در تعیین جرم هوای ورودی به کمک متغیر اصلی یعنی زاویه درچه گاز á می آیند.

 

هوای ورودی به عنوان تابعی از á و n برای هر موتور مفروضی به وسیله داینامومتر موتور (دستگاه سنجش قدرت موتور) تعیین می شود. این منحنی ها اندازه شارژ سیلندر را به ازای وضعیت های مختلف دریچه گاز á و دور موتور n یاد می کنند.

 

‏اگر اطلاعات مربوط به عکس العمل یک موتور از قبل معلوم باشد و با فرض ثابت بودن غلظت هوا، می توان اندازه شارژ هوا را فقط با استفاده از زاویه á و سرعت n )دستگاه مختصات á/n( به دقت تعیین کرد.

 

‏بنابراین مجموعه دریچه گاز مونو- جترونیک یک سنجشگر بی نهایت دقیق جرم هوا است و علاوه بر آن یک سیگنال خیلی دقیق متناسب با زاویه دریچه گاز برای ECU فراهم می کند. اطلاعات مربوط به سرعت موتور نیز به وسیله سیستم جرقه زنی تهیه می شود. چون اختلاف بین فشار سیستم سوخت در ناحیه نازل انژکتور و فشار هوا باید در یک سطح ثابت باقی بماند، لذا مقدار سوخت تزریق شده به ازای ارسال هر پالس تزریق تنها تابع زمان بازماندن انژکتور است.

 

‏به منظور دستیابی به یک نسبت هوا به سوخت خاص بایستی طول زمان تزریق متناسب با میزان شارژ هوا باشد. به عبارت دیگر، طول تزریق مستقیماً تابع á و n است. در مونو- جترونیک این ارتباط از نمودار برنامه لاندا با متغیرهای ورودی á و n فرمان می گیرد. این سیستم برای جبران نوسانات غلظت هوای ورودی که تابع دما و فشار می باشد برنامه ریزی شده است. دمای هوای ورودی در ابتدای ورود به واحد تزریق مرکزی اندازه گیری شده و اطلاعات اساسی لازم برای تعیین ضریب اصلاح به ECU ارسال می گردد.

 

‏تمام سیستم های مونو- جترونیک دارای کنترل حلقه بستهً لاندا بود و برای آن که قادر باشند با قوانین سخت گازهای اگزوز در ایالات متحده سازگاری یابند، طوری طراحی می شوند که نسبت هوا به سوخت دقیقاً در حد 1 تثبیت گردد. علاوه بر این کنترل حلقه بسته لاندا انطباق پذیرق مخلوط را در شرایط عملیاتی مختلف با حد مذکور افزایش می دهد. به عبارت دیگر این سیستم هوشمند طوری برنامه ریزی شده که بتواند خود را با شرایط مختلف وفق دهد.

 

‏ضرایب اصلاح مربوط به تغییر در فشار اتمسفر )خصوصاً در اثر تغییر ارتفاع ) با ضرایب اصلاح دیگری که برای جبران تفاوت های ناشی از تولرانس های تولید و همین طور تغییرات ناشی از فرسودگی سیستم طراحی شده اند کامل می گردند. هر بار که موتور خاموش می شود، سیستم ضرایب اصلاح را ذخیره می کند. به طوری که این ضرایب بلافاصله بعد از روشن شدن مجدد موتور فعال هستند. این سیستم که جرم هوای ورودی را به طور غیرمستقیم اندازه گیری می کند (کنترل آن بر مبنای پارامترهای کنترلی /ná است) از طریق کنترل مخلوط هوا و سوخت عمل نموده و علاوه بر آن سیستم کنترل حلقه بسته لاندا نیز برای دستیابی به یک نسبت اختلاط دقیق و ثابت سیستم را پشتیبانی می کند، بدون آن که نیازی به اندازه گیری مستقیم جرم هوا داشته باشد.

 

 

 

‏زاویه دریچه گاز

 

‏واحد کنترل الکترونیکی مونو- جترونیک به منظور محاسبه موقعیت زاویه ای و سرعت زاویه ای دریچه گاز از زاویه á استفاده می کند. موقعیت زاویه ای دریچه گاز یک پارامتر ورودی مهم برای تعیین حجم هوای ورودی است. بنابراین عامل اصلی در تعیین میزان تزریق محسوب می شود. هنگام بسته شدن دریچه گاز کلید حالت هرزگردی، کارانداز دریچه گاز را با یک سیگنال کمکی معرف وضعیت جاری تغذیه می کند.

 

‏اطلاعات مربوط به سرعت زاویه ای دریچه گاز اصولاً برای جبران نسبت اختلاط در ضمن تغییر بار موتور مورد استفاده قرار می گیرد. تحلیل سیگنال á از طریق اندازه گیری شارژ هوا صورت می گیرد. برای حصول اطمینان از کیفیت مطلوب رانندگی و سطح پایین انتشار آلاینده ها فرآیند اندازه گیری شارژ هوا و حجم تزریق بایستی در کمترین مراحل دیجیتالی ممکن انجام شود تا تولرانس قیمت هوا به سوخت در محدوده 2% تثبیت شود.

 

‏بخشی از نمودار برنامه که معرف بیشترین تغییرات در مقدار شارژ ورودی در رابطه با تغییر á می باشد به وسیله کمترین مقادیر باز بودن دریچه گاز (á) و سرعت های کم موتور یعنی حالت هرزگردی و نیمه بار محدود می شود. در این محدوده تغییری به اندازه 1.5 درجه در زاویه دریچه گاز، مقدار شارژ هوا یا فاکتور هوای لاندا را معادل 17% تغییر می دهد. این در حالی است که در خارج از این محدوده (زاویه های بزرگتر دریچه گاز) تغییر مشابهی در زاویه دریچه گاز تاثیر تقریباً ناچیزی در مقدار شارژ هوا دارد. این بدان معنی است که در شرایط هرزگردی و نیمه بار به منظور حصول اطمینان از صحت نسبت اختلاط تحلیل زاویه ای سطح بالایی مورد نیاز می باشد.

 

پتانسیومتر دریچه گاز

 

بازوی جاروبک پتانسیومتر به انتهای شافت دریچه گاز بسته می شود. نوارهای مقاومت پتانسیومتر واتصالات الکتریکی بر روی یک صفحه پلاستیکی قرار دارند که به مجموعه تزریق متصل می شود. منبع تغذیه برای این پتانسیومتر یک چشمه 5 ولتی تثبیت شده است.

 

تحلیل سطح بالای سیگنال که برای سیستم ضروری است از طریق تقسیم زاویه حرکت دریچه گاز از حالت هرزگردی تا بار کامل بین دو نوار مقاومت حاصل می شود.

 

‏افت ولتاژ در مسیر هر یک از این مقاومت ها خطی است. با هر یک از نوارهای مقاومت یک نوار ثانویه (کلکتور) موازی است. نوارهای مقاومت و نوارهای کلکتور با استفاده از تکنیک لایه ای ساخته می شوند. بازوی پتانسیومتر چهار جاروبک را حمل می کند که هر کدام از آن ها با یک نوار تماس حاصل می کنند. جاروبک های مربوط به نوار مقاومت و نوار کلکتور به صورت دو جفت مجزا به هم متصل هستند، بنابراین سیگنال از نوار مقاومت به نوار کلکتور منتقل می شود

 

نوار 1 محدوده زاویه ای 24.....0 درجه را می پوشاند و نوار 2 محدوده زاویه ای 90.....18 درجه را پوشش می دهد. سیگنال های زاویه á مربوط به هر یک از نوارها در ECU جداگانه تبدیل می شوند چون هر کدام از آنها یک مدار مبدل آنالوگ/ دیجیتال جداگانه دارند.

 

‏علاوه بر این چون دما و سایش می تواند بر مقادیر مقاومت ها تاثیر بگذارد لذا ECU با استفاده از این اطلاعات نسبت های ولتاژ را به منظور جبران نوسانات ناشی از دما و فرسایش در پتانسیومتر ارزیابی می کند. درپوش پتانسیومتر دارای یک اورینگ است که دور تا دور در شیار آن قرار می گیرد و از نفوذ رطوبت و آلودگی به داخل پتانسیومتر جلوگیری می کند. محفظه پتانسیومتر از طریق یک قطعه تخلیه به فشار اتمسفر مرتبط می شود.

 

سرعت موتور

 

‏اطلاعات مربوط به سرعت موتر که برای سیستم کنترل /ná مورد نیاز است با بررسی نوبتی سیستم جرقه زنی موتور حاصل می شود. سپس این سیگنال ها در ECU پردازش می شوند.

 

سیگنال های سیستم جرقه زنی یا پالس هایی است که قبلاً در مدار تریگرینگ جرقه پردازش شده اند و یا سیگنال ولتاژ قابل حصول از ترمینال شماره 1 کویل (سر القاءدار سیم پیچ اولیه کویل) است.

 

‏همزمان از این پالس ها برای تریگرینگ پالس های تزریق نیز استفاده می شود. یعنی هر پالس جرقه فرمان شروع یک پالس تزریق را صادر می کند

 

‏دمای موتور تاثیر قابل ملاحظه ای بر مصرف سوخت دارد. بنابراین یک سنسور دما در داخل مدار خنک کاری، دمای موتور را اندازه گرفته و یک سیگنال الکتریکی را برای ECU فراهم می کند. در نتیجه متناسب با تغییرات دما میزان سوخت تزریقی نیز تغییر می یابد.

 

سنسور دمای موتور

 

سنسور دمای موتور شامل یک پوشش فلزی و یک مقاومت نیمه هادی (NTC) است (NTC= ­ضریب حرارتی منفی). مقاومت سنسور با دما تغییر کرده و ECU نیز این تغییر را ارزیابی می کند. در نتیجه متناسب با افزایش دما میزان تزریق سوخت کاهش می یابد

 

 

دمای هوای ورودی

 

د‏انسیته هوای ورودی با دما تغییر می کند. بنابراین لازم است متناسب با تغییرات غلظت هوا حجم تزریق نیز اصلاح شود. برای جبران این تاثیر، یک سنسور دما در بخش ورودی دریچه گاز نصب می شود و دمای هوای ورودی را بررسی و به ECU انتقال می دهد.

 

 

سنسور دمای هوا

 

سنسور دمای هوا شامل یک المان مقاومت NTC است. از این رو قادر است تغییرات دمای هوای ورودی را به سرعت ثبت کند. مقاومت NTC از انتهای خرطومی شکل سنسور بیرون آمده و در سطحی که بیشترین جریان هوا در آن جاری است قرار می گیرد. یک سوکت چهار پایه اتصالات الکتریکی لازم برای این سنسور و انژکتور را فراهم می کند.

 

 

‏شرایط عملیاتی مختلف موتور

 

در بین شرایط متفاوتی که موتور با آن روبرو است دو وضعیت هرزگردی و بارکامل از اهمیت ویژه ای برخوردارند، بنابراین باید این دو حالت را به دقت ثبت نمود تا بتوان مقدار سوخت تزریق شده در این دو حالت را بهینه کرد و از طرف دیگر فرآیند غنی سازی سوخت در بار کامل و قطع سوخت در شرایط overrun را نیز به درستی انجام داد.

 

‏حالت هرزگردی موتور به وسیله یک کنتاکت از کلید دریچه گاز که در حالت هرزگردی بسته می شود، ثبت می گردد. این کلید توسط یک پلانچر کوچک در داخل کارانداز دریچه گاز بسته می شود حالت بار کامل نیز بر مبنای سیگنال الکتریکی ارسال شده از پتانسیومتر دریچه گاز برای ECU قابل تشخیص است.

 

 

‏ولتاژ باطری

 

‏زمان های مربوط به جذب و دفع آریچر سولنوئید در داخل انژکتور برحسب ولتاژ باطری تغییر می کند. چنان چه ولتاژ سیستم در ضمن عملکرد دچار نوسان شود، ECU زمان بندی تزریق را به منظور جبران تأخیرهای ایجاد شده در عکس العمل انژکتور تنظیم می کند.

 

‏علاوه بر این ECU با طولانی کردن زمان تزریق پاسخی مناسب را به ولتاژهای کم سیستم در ضمن استارت موتور در هوای سرد ارائه می کند. هم چنین طولانی شدن زمان تزریق تأثیرات ولتاژ القایی را در مشخصه ارسال پمپ الکتریکی که سبب می شود تحت این شرایط فشار داخل سیستم به حداکثر تعیین شده نرسد، جبران می کند. ECU ولتاژ باطری را به شکل یک سیگنال پیوسته (آنالوگ) که از طریق یک مبدل A/D (آنالوگ/ دیجیتال ) به میکروپروسسور منتقل می شود، دریافت می کند.

 

 

سیگنال های کنترل ارسالی از کولر یا گیربکس اتوماتیک

 

‏هنگامی که کولر خودرو روشن می شود و یا گیربکس اتوماتیک درگیر می شود بار اعمال شده بر موتور معمولاً باعث کاهش دور هرزگردی موتور می شود. برای جبران این دور شرایط استفاده از کولر (روشن شدن کمپرسور کولر) و همین طور قرار گرفتن گیربکس اتوماتیک در حالت D (Drive) توسط ECU به عنوان سیگنال های سویچینگ ثبت می شوند. سپس ECU سیگنال کنترل دور هرزگردی را به منظور جبران افت دور، اصلاح می کند. در این شرایط ممکن است افزایش دور هرزگردی موتور به منظور کارکرد مؤثر کولر مورد نیاز باشد. اما هنگامی که گیربکس اتوماتیک در وضعیت D قرار می گیرد اغلب کاهش دور مورد نیاز است (تا خودرو حرکت نکند)

 

‏نرکیب مخلوط

 

‏نظر به این که گازهای اگروز با استفاده از مبدل کاتالیزوری سه گانه بهسازی می شوند، لذا ترکیب مخلوط هوا و سوخت بایستی در یک نسبت صحیح به دقت تثبیت شود. برای این منظور یک سنسور اکسیژن لاندا در معرض جریان گازهای اگروز قرار گرفته و یک سیگنال الکتریکی را که نمایانگر ترکیب جاری مخلوط است برای ECU فراهم می کند. سپس ECU از این سیگنال در کنترل حلقه بسته لاندا جهت دستیابی به نسبت استوکیومتری (1) استفاده می کند. سنسور اکسیژن لاندا در سیستم اگروز موتور و در موقعیتی مستقر می شود که دریافت گرمای کافی توسط سنسور به منظور عملکرد صحیح در کل محدوده عملیاتی موتور تضمین شود.

 

 

 

سنسور اکسیژن لاندا

 

هم چنان که اشاره شد سنسور اکسیژن لاندا در داخل سیستم اگروز مستقر می شود. طرح سنسور لاندا به گونه ای است که الکترود خارجی آن در معرض گازهای اگزوز و الکترود داخلی آن در تماس با هوای اتمسفر باشد. سنسور لاندا شامل یک محفظه سرامیکی مخصوصی است که سطح خارجی آن با یک پوشش نفوذپذیر در مقابل گاز از جنس الکترودهای پلاتین روکش شده است. عملکرد سنسور بر اساس این واقعیت است که ماده سرامیکی متخلخل است و به اکسیژن های موجود در هوا اجازه عبور می دهد (الکترولیت جامد). در دماهای بالاتر، سرامیک هادی می شود و اگر غلظت اکسیژن در یک طرف آن با طرف دیگر تفاوت داشته باشد، ولتاژی بین الکترود های آن تولید می شود. در نسبت اختلاط استوکیومتری (1) جهشی در ولتاژ خروجی سنسور ایجاد می شود. این ولتاژ به عنوان سیگنال سنجش مورد استفاده قرار می گیرد بدنه سرامیکی سنسور در داخل یک محفظه رزوه شده نگهداری می شود و یک لوله محافظ و همین طور اتصالات الکتریکی لازم برای آن پیش بینی شده است. سطح سرامیکی سنسور با یک لایه پلاتینی متخلخل با منافذ بسیار ریز پوشش شده است. این لایه در یک طرف سنسور تاثیر زیادی بر خصوصیات آن دارد. اما در طرف دیگر به عنوان یک اتصال عمل می کند. بر روی لایه پلاتینی آن طرف سنسور که در معرض گازهای داغ اگروز قرار می گیرد، یک روکش سرامیکی متخلخل با چسبندگی زیاد و تخلخل بالا ایجاد می شود. علاوه بر این لوله محافظ نیز به منظور جلوگیری از تشکیل رسوب محصولات احتراق بر روی لایه سرامیکی سنسور پیش بینی شده است. این لوله دارای چندین شیار است به طوری که کارهای اگروز و ذرات حاصل از احتراق به سرامیک سنسور نمی رسند. این لوله علاوه بر ایجاد حفاظت های مکانیکی، تغییرات دمای سنسور را در هنگام تغییرات بارگذاری موتور (لحظات گذر) به طور مؤثر کاهش می دهد.

 

‏یک پوشش محافظ فلزی نیز در سمت دیگر سنسور (طرف کنتاکت) نصب شده است. این پوشش علاوه بر آن که یک فنر بشقابی را در بر می گیرد، قطر داخلی آن نیز جبران فشار داخل سنسور را تضمین می کند. اتصالات الکتریکی از طریق یک عایق به بیرون سنسور ارتباط می یابند. ولتاژ و مقاومت داخلی سنسور وابسته به دما است.

 

‏کنترل حلقه بسته مؤثر تحت دماهای بالاتر از 350 درجه سانتیگراد (در سنسورهای بدون گرم کن) و بالاتر از 200 درجه سانتیگراد (در سنسورهای مجهز به گرم کن) امکان پذیر می شود.

 

‏سنسور اکسیژن لاندا مجهز به گرم کن

 

‏چون ایجاد کنترل حلقه بسته مؤثر توسط سنسور لاندا مستلزم دستیابی به دمای بالاتر از 350 درجه سانتیگراد است و دمای اگزوز در لحظات اولیه روشن شدن موتور کمتر از مقدار فوق است، بنابراین به منظور گرم شدن سریعتر سنسور لاندا از سنسورهای مجهز به گرم کن داخلی استفاده می شود. طرح سنسور اکسیژن لانلدا با گرم کن به مقدار زیادی مشابه نوع معمولی آن است. بدنه سرامیکی فعال سنسور از داخل به وسیله یک المنت حرارتی سرامیکی گرم می شود، تا دمای آن حتی در صورت سرد بودن گازهای اگروز در حد عملکرد یعنی 350 درجه سانتی گراد تثبیت شود. این سنسور دارای یک لوله محافظ است که مجرای عبور گاز در آن نسبت به نوع معمولی کوچکتر است. علاوه بر سایر عوامل حفاظتی، این لوله از سرد شدن سرامیک سنسور در هنگام خنک بودن گاز اگزوز جلوگیری می کند. مزایای این نوع سنسور اکسیژن عبارتند از:

 

1- توانایی ایجاد کنترل حلقه بسته در دماهای پایین گاز اگروز (مثلاً در حالت هرزگردی)

 

2- تقریباً به طور کامل مستقل بودن از تغییرات دمای گازهای اگزور.

 

3- عکس العمل سریع و به حداقل رسیدن تاخیر زمانی قبل از ایجاد کنترل مؤثر لاندا متعاقب روشن کردن موتور سرد.

 

4- سطح کم آلاینده ها به علت کاهش زمان لازم برای فعال شدن سنسور

 

5- انعطاف بیشتر در مورد محل نصب سنسور (چون عملکرد سنسور وابسته به گرمای اگزوز نیست، لذا ضرورت نصب سنسور در محلی که گرمای کافی به آن برسد، منتفی است)

 

پردازش داده های عملیاتی

 

‏برای این منظور ECU اطلاعات مربوط به عملکرد موتور را که از سنسورهای مختلف دریافت نموده، پردازش می کند. سپس از این اطلاعات با توجه به وظایف برنامه ریزی شده برای تولید سیگنال های کارانداز انژکتور، دریچه گاز و سوپاپ مربوط به قوطی جمع آوری بخارات بنزین استفاده می کند.

 

 

واحد کنترل الکترونیکی (ECU)

 

واحد کنترل در داخل یک محفظه فایبرگلاس ضدآب ساخته شده از پلاستیک پلی آمید قرار می گیرد. برای آن که واحد کنترل از گرمای موتور در امان باشد، آن را یا در داخل اطاق خودرو و یا در محفظه زیر داشبورد جای می دهند.

 

‏تمام قطعات الکترونیکی ECU بر روی یک برد مدار چاپی نصب می شوند. بخش آمپلی فایر خروجی و رگلاتور ولتاژ که وظیفه آن تثبیت ولتاژ در سطح 5 ولت برای تغذیه عناصر الکترونیکی است، به خاطر تبادل حرارتی بهتر بر روی یک رادیاتور (heat sink) نصب می گردند.

 

‏یک کانکتور 25 پایه واحد کنترل را به باطری، سنسورها وکاراندازها (عناصر کنترل نهایی) مرتبط می سازد.

 

 

‏مبدل آنالوگ دیجیتال

 

سیگنال های ارسال شده از پتانسیومتر دریچ گاز، سسور لندا، سنسور دمای موتور و سیگنال ولتاژ باطری، سیگنال مقدار هوای ورودی و همین طور سیگنال ولتاژ مرجع که در ECU تولید می شود، سیگنال های پیوسته آنالوگ هستند. این سیگنال های آنالوگ به وسیله یک مبدل دیجیتالی به عبارات دیجیتالی تبدیل و از طریق خطوط ارتباطی (data bus) به میکروپروسسور منتقل می شوند. یک ورودی آنالوگ/ دیجیتال طوری به کار می رود که بر حسب ولتاژ ورودی رکوردهای مختلف اطلاعات را می توان در حافظه خواندنی آدرس دهی کرد (کدگذاری اطلاعات). سیگنال سرعت موتور که به وسیله سیستم جرقه زنی تولید می شود در یک مدار مجتمع (IC) ارزیابی می گردد. علاوه بر این از سیگنال سرعت موتور برای کنترل رله پمپ سوخت از طریق یک مرحله خروجی نیز استفاده می شود.

 

میکروپروسسور

 

میکروپروسسور قلب واحد کنترل است. میکروپروسسور از طریق خطوط ارتباطی و خطوط آدرس (data and address bus) با حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی (Eprom) و حافظه با دسترس تصادفی (RAM) مرتبط می شود.

 

‏حافظه خواندنی حاوی کد برنامه و اطلاعاتی برای تعیین پارامترهای عملیاتی است. حافظه RAM نیز مقادیر انطباقی[1] را ذخیره می کند )خودآموزی). هنگام خاموش کردن موتور، این مدول حافظه به منظور حفظ داده های انطباقی پیوست با باطری خودرو مرتبط می ماند.

 

‏یک نوسان ساز (اسیلاتور) کوارتز با فرکانس 6 مگاهرتز سرعت ساعت پایه را که برای عملیات محاسباتی مورد نیاز است، فراهم می کند. یک بخش رابط سیگنال، اندازه و شکل سیگنال های کنترل را قبل از انتقال به میکروپروسسور تبدل می کند. این سگینال ها شامل، سیگنال تنظیم مربوط به کلید سرعت هرزگردی موتور، سیگنال مربوط به فعالیت سیستم عیب یاب، سیگنال وضعیت دسته دنده در خودروهای مجهز به گیربکس اتوماتیک N یا Dو سیگنال فعال بودن سیستم کولر و نیز سیگنال درگیر بودن کمپرسور کولر، در خودروهای مجهز به تهویه مطبوع است.

 

بخش های خروجی

 

‏سیگنال های کنترل کننده لازم برای کنترل انژکتورها، کارانداز دریچه گاز، سوپاپ قوطی بازیافت بخارات سوخت و رله پمپ سوخت به وسیله چند بخش خروجی راه انداز تولید می شوند. در بعضی از خودروها چند لامپ عیب یاب نصب شده است که در صورت بروز نقص در بخش سنسورها و یا کاراندازها راننده را آگاه می سازند. علاوه بر این، لامپ های اخطار به عنوان رابطی برای اعلام فعالیت سیستم عیب یاب نیز عمل می کنند.

 

نمودار برنامه لاندا

 

پس از آن که موتور گرم شد، برای تبدیل دقیق نسبت هوا به سوخت در تمام نقاط عملکرد استاتیکی موتور (حالتی که خودرو ساکن است و موتور در جا کار می کند) از نمودار سه بعدی لاندا استفاده قرار می کند. این نمودار به شکل الکترونیکی در بخش مدارات دیجیتال ECU ذخیره می شود. اطلاعات مرجع نیز به صورت تجربی و از طریق آزمایش موتور بر روی داینامومتر تعیین می گردد. در سیستم مدیریت موتور مجهز به کنترل حلقه بسته لاندا مانند مونو- جترونیک این آزمایشات به منظور انتخاب بهینه تایمینگ و حجم تزریق در یک موتور خاص و تحت تمام شرایط عملیاتی (هرزگردی، نیمه بار، بار کامل و... ) صورت می گیرد و نتایج آن به شکل یک نمودار ترسیم می شود. نموداری که از این طریق حاصل می شود، نسبت هوا به سوخت را در کل محدوده عملیاتی موتور پیوسته در حالت ایده آل (نسبت استوکیومتری) تثبیت می کند.

 

نمودار لاندا در مونو- جترونیک شامل 225 مختصات کنترلی است. این مختصات ها مربوط به 15 حالت مرجع از پارامترهای کنترلی زاویه دریچه گاز α و سوخت موتور n می باشند. یعنی 15 حالت مختلف از دریچه گاز روی محور α (xها) و 15 سرعت متفاوت موتور روی محور n (yها) انتخاب می شود و از برخورد هر یک از این نقاط با هم 225 مختصات مختلف حاصل می گردد. سپس حجم تزریق بهینه برای هریک از این نقاط بر روی محور طول زمانی تزریق (zها) ثبت می گردد. از آنجا که منحنی های دستگاه مختصاتی á/n کاملاً غیرخطی هستند نبز و با توجه به لزوم تجزیه و تحلیل سطح بالا و سریع در سوخت هرزگردی و در محدوده نیمه بار، نقاط اطلاعات در این ناحیه از نمودار خیلی نزدیک به هم واقع می شوند. مختصات واقع شده در بین مختصات مرجع با استفاده از اینترپولاسیون (معدل گیری) خطی در ECU تعیین می شوند.

 

‏چون نمودار لاندا برای عملکرد و محدوده دمایی نرمال طراحی شده است، لذا ضروری است هنگامی که دمای موتور از محدوده نرمال خارج می شود و یا شرایط عملیاتی ویژه ای به وجود می آید، زمان بندی و طول تزریق اصلاح شود.

 

اگر ECU از روی سیگنال های ارسالی از طرف سنسور لاندا انحرافی را از مقدار 1 ثبت کند و در نتیجه برای یک دوره زمانی نسبتاً طولانی جهت اصلاح زمان تزریق پایه تحت فشار باشد، مقادیر لازم برای اصلاح مخلوط را تولید و در یک فرآیند انطباق داخلی آنها را ذخیره می کند. پس از آن این مقادیر برای تکمیل نقشه و نوسازی اطلاعات مؤثر خواهند بود.

 

این طرح، جبران مداوم هر یک از تولرانس ها و همین طور تغییرات پیوسته در ویژگی های عکس العملی موتور و متعلقات مجموعه تزریق سوخت را تضمین می کند.

 

 

‏تزریق سوخت

 

‏سیستم تزریق سوخت بایستی قادر باشد که حداقل سوخت مورد نیاز موتور (در سرعت هرزگردی با بار صفر) و نیز حداکثر سوخت را در حالت تمام گاز (بار کامل( اندازه گیری کند.

 

‏مختصات کنترلی مربوط به این شرایط بایستی در محدوده خطی روی منحنی های انژکتور قرار گیرد.. یکی از مهم ترین مشکلات مربوط به مونو- جترونیک توزیع یکنواخت مخلوط هوا و سوخت بین تمام سیلندرها است.

 

صرف نظر از طرح مانیفولد ورودی توزیع مخلوط به مقدار زیادی وابسته به محل استقرار انژکتور و کیفیت تهیه مخلوط هوا و سوخت است. موقعیت ایده آل برای نصب انژکتور در داخل محفظه مونو- جترونیک در مراحل تحقیق و توسعه تعیین می گردد.

 

‏برای هر موتوری ایجاد تغییرات خاص در نحوه عملکرد سیستم ضروری نیست. محفظه واحد تزریق مرکزی به وسیله یک پایه مخصوص در مرکز جریان هوای ورودی مستقر می شود و طوری طراحی می گردد که از جهت آیرودینامیکی حداکثر راندمان را داشته باشد. این محفظه حاوی انژکتور است و مستقیماً در بالای دریچه گاز نصب می شود تا اختلاط سوخت و هوای ورودی تشدید شود. در این محل سوخت توسط انژکتور به خوبی اتمیزه شده و به شکل یک جت مخروطی که رأس آن در نوک انژکتور و قاعده آن بر روی دریچه گاز است تزریق می گردد، به طوری که ذرات سوخت به ناحیه ای که هوای در حال عبور دارای بیشترین سرعت است پاشیده می شوند.

 

‏انژکتور به وسیله چند اورینگ نبت به محیط خارج آب بندی می گردد. واحد تزریق مرکزی در قسمت فوقنی به وسیله یک درپوش پلاستکی نیم دایره ای مسدود می شود. این درپوش هم شامل اتصالات الکتریکی است و هم استقرار صحیح و محوری انژکتور را تضمین می کند.

 

 

‏انژکتور

 

‏انژکتور این سیستم شامل محفظه و مجموعه قطعات تزریق است. محفظه انژکتور حاوی سیم پیچ سولنوئید و اتصالات الکتریکی است. مجموعه تزریق نیز شامل بدنه سوپاپ است که سوزن و آرمیچر و سولنوئید را نگهداری می کند. در حالت عادی یک فنر مارپیچی به کمک فشار اولیه سوخت، سوزن را بر نشیمنگاه خود می فشارد. با اعمال ولتاژ و فعال شدن سولنوئید، سوزن درحدود 05/0 میلی متر از روی سیت خود بلند می شود (برحسب طرح انژکتور). بنابراین سوخت می تواند از طریق یک نازل مارپیچی خارج شود. یک زبانه متصل به انتهای سوزن از داخل انژکتور به بیرون امتداد می یابد که شکل این زبانه اتمیزه شدن سوخت در حد بسیار عالی را تضمین می کند.

 

‏فاصله بین زبانه و بدنه سوپاپ مقدار عبور سوخت حالت استاتیکی سوپاپ را معین می کند. به عبارت دیگر حداکثر سوختی که می تواند هنگام باز ماندن دائمی سوپاپ از میان آن جاری شود به این فاصله بستگی دارد. مقادیر دینامیکی سوخت تزریق شده در حالت عملکرد و تزریق تناوبی نیز به فنر سوپاپ، جرم سوزن سوپاپ، مدار مغناطیس و بخش خروجی ECU بستگی دارد. چون فشار سوخت ثابت است مقدار سوختی که عملاً تزریق می شود تنها وابسته به زمان باز ماندن انژکتور است (طول تزریق). با توجه به فرکانس تسلسلی تزریق (طول تزریق). با توجه به فرکانس تسلسلی تزریق (هر پالس جرقه فرمان یک پالس تزریق را صادر می کند) زمان های سویچینگ انژکتور باید بسیار کوتاه باشد. زمان های مربوط به جذب و دفع سوزن از طریق کاهش جرم آرمیچر و سوزن و نیز بهینه سازی مدار مغناطیسی سولنوئید در کمتر از یک میلی ثانیه تثبیت می شود. بدین ترتیب اندازه گیری دقیق سوخت حتی برای کمترین مقدار تزریق نیز تضمین می گردد.

 

گرد آورنده : مسعود براتلو

منبع : سايت رسانه اي شركت رنو پارس

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

پمپ بنزین

pomp-benzin.jpg

پمپ بنزین که در اکثر خودروها از میل سوپاپ می گیرد وظیفه ارسال سوخت به کاربراتور را دارد

پمپ بنزین مانند جارو برقی است که با ایجاد خلا کار می کند و عمل پمپ بنزین این است که در

هنگامی که خلا در چند راهه مکش کم است به ان کمک می کند پمپ بنزین از دو قسمت زیر

تشکیل شده است

1-دیافراگم

2-دو عدد سوپاپ

بدین ترتیب که بازوی شیطانک توسط استوانه خارج از مرکزی که روی میل سوپاپ قرار دارد به

سمت چپ و راست حرکت می کند و صفحه چرمی که وسط پمپ قرار دارد و به نام دیافراگم

نامیده می شود به سوی پایین حرکت می کند و در نتیجه بالای دیافراگم خلا ایجاد می شود و

دریچه ورود بنزین باز شده و بنزین از باک به بالای دیافراگم مکیده می شود هنگامی که دیافراگم

به جای اول خود بر می گردد بنزین را از دریچه خارج می کند و به همین ترتیب ادامه می یابد

معمول ترین پمپ بنزین , پمپ بنزین های شیشه ای است که یک استکان جهت کنترل جریان

بنزین در قسمت بالای ان تعبیه شده است و بقیه از نوع فلزی می باشند پمپ بنزین با گردش

میل سوپاپ کار می کند چون قسمت زیرین اتومبیل بیشتر از سایر فصول گرم می شود گرمای

موتور باعث می شود که گاز متراکم بنزین در پمپ جمع شود و در نتیجه بنزین به کاربراتور نمی رسد

برای رفع موقت این عیب می توان پارچه ای را خیس کرد و روی پمپ گذاشت یامقداری اب روی

پمپ بنزین ریخته تا گاز جمع شده به مایع بنزین تبدیل شود و پمپ بنزین به کار بیافتد به تازگی

از پمپ بنزین های برقی استفاده می گردد , که بوسیله یک موتور کوچک الکتریکی کار می کند و

معایب پمپ بنزین معمولی را ندارد

انواع پمپ بنزین

پمپ بنزین مکانیکی و پمپ بنزین مرکب و پمپ بنزین برقی

قطعات پمپ بنزین

استکانی – واشر – ***** سیمی – بدنه سوپاپ – واشرهای زیر سوپاپ – سوپاپ – دیافراگم -

نگهدارنده لاستیک ابندی روغن – واشر ابندی روغن – فنر برگردان دیافراگم – بدنه اصلی پمپ –

واشر – اهرم پایین کشنده – واشرها – شیطانک – فنر برگردان شیطانک – خار محور – محور

شیطانک – پیچ دیافراگم – گیره استکانی

پمپ بنزین مکانیکی

طرز کار : اساس کار همه پمپ بنزین ها مشابه یکدیگر می باشد و اساس تغییر حجم ایجاد شده

توسط دیافراگم وظیفه خود را انجام می دهد در نتیجه جهت تغییر حجم به یک کورس مکش و یک

کورس انتقال نیاز دریم

مزایای پمپ بنزین برقی نسبت به پمپ بنزین مکانیکی

1- از پمپ بنزین های مختلف می توان در تومبیل استفاده کرد در صورتی که در نوع مکانیکی هر

پمپ مخصوص موتور خاصی می باشد

2-پمپ بنزین های برقی نزدیک باک نصب می شوند و در نتیجه از حرارت موتور و گرم کردن در امان

می باشند

3- پمپ بنزین های برقی را می توان به صورت دوتایی روی شاسی سوار نمود که در صورتی که

یی از نها معیوب شد می توان از دیگری استفاده کرد

4- پمپ بنزین های برقی به محض چرخانیدن سوئیچ عمل سوخت رسانی را انجام می دهند و

تابع سرعت موتور نمی باشند

5- در نوع توربینی ان به علت بالا بودن فشار داخل لوله هاایجاد قفل گازی را به حداقل میرسانند

6- بیشترین بازدهی در پمپ بنزین مکانیکی در دور ارام می باشد در صورتی که در پمپ بنزین

برقی همیشه یکسان است

 

منبع : اولین دایره المعارف اتومبیل در ایران (حسین منوچهر پارسا)

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

كاربراتور اتومبيل

 

 

carberator-1.jpg

در موتورهای اشتعال جرقه ای کاربراتورها وظیفه مخلوط کردن سوخت وهوای مورد نیاز موتور را بر

عهده دارند هوای ورودی از صافی هوا و سوخت از پمپ بنزین در کاربراتور با نسبتی که با شرایط

خودرو معیین می شود با یکدیگر مخلوط می شوند بطور کلی وظایف کاربراتور را می توان مخلوط

کردن سوخت وهوا اتمیزه کردن سوخت و تعیین نسبت سوخت – هوا با توجه به بار موتور دانست

کاربراتورها از جهت حرکت بنزین (سیستم سوخت رسانی)

1- کاربراتور صعودی :

در این کاربراتور هوای ورودی از پایین کاربراتور وارد شده و در حین بالا رفتن با سوخت پاشیده شده

از ژیگلور مخلوط می شود از این نوع کاربراتور بدلیل کاهش راندمان حجمی موتور در اتومبيل هاي

سواری استفاده نمی شود وتنها در ماشینهای کشاورزی وموتورهای دریایی مورد مصرف دارند

2- کاربراتور نزولی :

در این نوع کاربراتور هوای ورودی از بالای کاربراتور وارد شده و با سوخت تحت تاثیر نیروی جاذبه

مخلوط شده و حرکت می کند این نوع تاز کاربراتور راندمان حجمی بالایی دارد

3- کاربراتور افقی :

در این نوع کاربراتور سوخت و هوا به صورت افقی حرکت کرده و راندمان حجمی کمتری از کاربراتور

نوع نزولی دارد

کاربراتور ها از نظر ونتوری

1- کاربراتور ونتوری ثابت :

در این نوع کاربراتور جریان هوای عبوری از ونتوری خلا نسبی یا مکشی ایجاد می کند که سبب تخلیه

سوخت از نازل می شود تنوع این کاربراتور زیاد است و همگی برا اساس روش مشترکی کار میکنند

2- کاربراتور ونتوری متغیر :

در این نوع کاربراتور با تغییر شرایط وارد بر موتور اتومبيل سطح موثر ونتوری نیز تغییر می کند

کاربراتور ونتوری ثابت از نظر تعداد دهانه

بیشتر موتورهای کوچک کاربراتور یک دهانه دارند اما استفاده از کاربراتور دو و چهار دهانه ای سبب

افزایش راندمان حجمی موتور می شود که این افزایش راندمان حجمی در دورهای بالا از اهمیت زیادی

برخوردار است اگر این سوال پیش اید که میتوان از یک کاربراتور تک دهانه با قطر زیاد استفاده کرد

باید گفت که در این صورت مکش ونتوری به اندازه ای ضعیف خواهد شد که نمی توان نسبت سوخت

-هوا را بوسیله ان تنظیم کرد

1- کاربراتور یک دهانه :

این کاربراتورها دارای یک ونتوری یک پیاله بنزین و یک سوخت پاش است

2- کاربراتور دو دهانه :

این کاربراتور دارای دو ونتوری یک پیاله بنزین مشترک و دو سوخت پاش است این نوع از کاربراتور

اساسا دو کاربراتور تک دهانه ای است که در یک مجموعه جمع شده اند از دهانه دوم به دو روش

می توان استفاده کرد در روش اول از هر دهانه کاربراتور برای ارسال سوخت – هوا به نیمی از

سیلندرها استفاده می شود در روش دوم دهانه اول به همه سیلندرها سوخت – هوا می رساند

تا اینکه دریچه گاز مثلا بیشتر از 45 درجه باز شود از این زمان به بعد دریچه گاز دوم نیز به تدریج باز

می شود در این طرح عملکرد موتور در دورهای متوسط به بالا بهتر می شود

3- کاربراتور چهار دهانه :

این کاربراتور دو کاربراتور دو دهانه ای است که در یک مجموعه جمع شده اند این کاربراتور به صورت

مرحله ای عمل می کند در مرحله اول مانند یک کاربراتور دو دهانه عمل کرده و در مرحله دوم که با

ازدیاد خلا موتور شروع می شود مانند یک کاربراتور چهار دهانه عمل می کند دو دهانه اول به همه

سیلندرها سوخت می رسانند با باز شدن بیشتر دریچه گاز دو دهانه بعدی نیز وارد می شود این چهار

دهانه سوخت – هوای اضافی مورد منیاز برای شتاب گرفتن را فراهم می کنند

موتورهای چند کاربراتوری

با توجه به مورد مصرف خودرو می توان از بیش از یک کاربراتور بهره برد برای مثال در خودروهای

مسابقه ای و خودروهای پرقدرتی که برای مصارف خاصی طراحی شده اند می توان از دو سه یا به

ازای هر سیلندر از یک کاربراتور استفاده نمود

کاربراتورهای ونتوری ثابت

در مسیر جریان ورودی هوا در کاربراتور مقطع باریکی وجود دارد که ونتوری کاربراتور نامیده می شود

در اثر این تغییر سطح مقطع در ونتوری خلا یا مکشی ایجاد می شود که شدت این مکش با سرعت

هوای عبوری از ونتوری متناسب است به عبارتی با افزایش سرعت هوای عبوری از ونتوری کاهش

فشار این منطقه افزایش یافته و در اثر اختلاف فشار این ناحیه و پیاله کاربراتور سوخت از ژیگلور

بنزین در هوای ورودی به موتور تخلیه می شود که این مخلوط از دریچه گاز عبور کرده و وارد منیفولد

بنزین می شود مقدار باز بودن دریچه گاز کاربراتور متناسب با فشرده شدن پدال گاز توسط راننده

می باشد بنابراین با فشرده شدن گاز دریچه گاز نیز بیشتر باز شده و هوای عبوری از کاربراتور افزایش

می یابد در اثر افزایش هوای عبوری از لوله کاربراتور سوخت بیشتری از ژیگلور خارج شده و مخلوط

سوخت – هوای غنی تری وارد سیلندرها شده و نیاز موتور برای افزایش سرعت خودرو براورده

می شود در کاربراتورهای ونتوری ثابت برای حالتها و شرایط مختلف حاکم بر موتور یک مدار جداگانه

در نظر گرفته شده است در مجموع کاربراتور ونتوری ثابت مدارات زیر می باشد

1- مدار شناور

2- مدار دور ارام

3- مدار دور متوسط

4- مدار دور زیاد

5- مدار شتاب دهنده

6- مدار ساسات

دار شناور شامل یک مخزن کوچک است که انرا پیاله کاربراتور می نامند و در داخل ان یک شناور و

یک سوپاپ سوزنی وجود دارد پمپ بنزین سوخت مکیده شده از باک را به لوله ورودی کاربراتور تحویل

می دهد سوخت وارد شده به کاربراتور سوپاپ سوزنی متصل به شناور را باز کرده و وارد پیاله

کاربراتور می شود با وارد شدن سوخت به پیاله کاربراتور شناور و سوپاپ سوزنی متصل به ان تا

جایی که سوخت در پیاله به حد تراز خود برسد بالا می اید وقتی سطح سوخت به تراز مناسب خود

رسید سوپاپ سوزنی کاملا در تکیه گاه خود نشسته و جریان ورود سوخت به پیاله قطع می شود

با مصرف شدن سوخت و پایین رفتن سطح سوخت در پیاله شناور نیز پایین رفته و سوپاپ سوزنی از

تکیه گاه خود جدا می شود و سوخت پمپ شده اجازه ورود به پیاله را می یابد

اگر کاربراتور بخوبی تنظیم شده باشد سوپاپ سوزنی زمانی راه ورود بنزین به پیاله کاربراتور را

می بندد که سوخت به سطح تراز مناسب خود رسیده باشد هرگاه سوخت بالاتر از سطح تراز خود

قرار گیرد سوخت زیادی از پیاله خارج شده ونسبت سوخت – هوا غنی شده و اگر سوخت پایین تر از

سطح تراز خود قرار گیرد سوخت کافی از ژیگلور بنزین خارج نشده و نسبت سوخت وهوا فقیر

می شود نیروی رانش شناور و گشتاور موثر بر سوزن طوری طراحی می شود که نیروی فشاری

سوزن بر بنزین بیشتر از نیروی فنر دیافراگم پمپ بنزین باشد تا در موقع رسیدن سوخت به سطح تراز

خود سوزن در تکیه گاه خود قرار گرفته و پمپ بنزین را در حالت ایستاده نگه دارد بعضی از شناور ها

تو خالی و بعضی دیگر توپرند اما در هر دو حالت سبکتر از بنزین ساخته می شوند

مدار دور ارام مخلوط سوخت وهوا را در هنگام بسته بودن دریچه گاز (در جا کار کردن موتور) برای

موتور فراهم می کند در هنگام در جا کار کردن موتور ( زمانی که خودرو روشن ولی پدال گاز فشار

داده نمی شود) بدلیل بسته بودن دریچه گاز هوای کمی از لوله کاربراتور عبور می کند در نتیجه

مکش ونتوری به اندازه ای کم می شود که سوختی از ژیگلور اصلی بیرون نمی اید برای جلوگیری از

خاموش شدن موتور در این وضعیت مداری از مدار اصلی منشعب شده و تا زیر دریچه گاز امتداد

می یابد مدار دیگری د ر بین راه به این مدار ملحق شده که هوای دور ارام را تامین می کند بنابراین

سوخت مصرفی دور ارام توسط پیچ تنظیم ژیگلور دور ارام و هوای مصرفی ان توسط ژیگلور دور ارام

تنظیم و تامین می شود

در هنگام بسته شدن دریچه گاز در طرفین ان دو مجرا وجود دارد مجرای زیر دریچه گاز مربوط به مدار

دور ارام و مجرای بالای دریچه گاز مربوط به مدار تغییر دور می باشد وقتی دریچه گاز کمی باز می شود

لبه دریچه گاز از مقابل مجرای دور ارام بالاتر رفته و به مجرای مدار تغییر دور می رسد در این حالت

مکش منفولد ورودی بر مجرای مدار تغییر دور اثر کرده و باعث می شود سوخت بیشتری از مجرای

تغییر دور خارج شود

دلیل استفاده از مدار تغییر دور ان است که با باز شدن دریچه گاز فاصله هوایی موجود بین مجرای

دور ارام و لبه دریچه گاز زیاد می شود و لذا خلا مقابل مجرای دور ارام کاهش می یابد که نتیجه ان

کم شدن جریان سوخت مدار دور ارام است از طرف دیگر مدار دور اصلی فعالیت نمی کند بنابراین

موتور در دورهای کم با کمبود سوخت مواجه می شود که برای جلوگیری از این عیب مدار تغییر دور

طراحی شده است با افزایش فشار بر روی پدال گاز دریچه گاز بیشتر باز شده و هوای بیشتری از

لوله کاربراتور عبور می کند زمانی که دریچه به اندازه ای باز شود که لبه ان از مقابل مجرای مدارهای

دور ارام و تغییر دور بگذرد دیگر از این مجاری سوخت بیرون نمی اید زیرا در این حالت سرعت عبور

هوا از مقابل این مجاری کاهش می یابد اما با افزایش هوای عبوری از ونتوری مکش ونتوری افزایش

یافته . ژیگلور اصلی سو را وارد هوای عبوری می کند وقتی دریچه گاز در حالت دور متوسط کمی

باز شود سوخت پاش هم متناسب با هوای عبوری سوخت را وارد هوای عبوری میکند لازم به ذکر

است مدار متوسط جز مدار دور اصلی می باشد برای اینکه خودرو هنگام بار زیاد وارد بر موتور توانایی

پاسخگویی داشته باشد نیاز به ارسال سوخت بیشتری از طرف کاربراتور دارد که این ارسال سوخت

بیشتر متناسب با باز بودن کامل دریچه گاز می باشد

مدار قدرت شامل یک پیستون خلائی می باشد که در حالت عادی با تاثیر خلا موتور به طرف بالا کشیده

می شود وقتی خلا قسمت ونتوری موقع باز شدن کامل دریچه گاز کاهش می یابد نیروی خلا موثر بر

پیستون کاهش یافته و فنر ان را به پایین هدایت می کند در این حرکت دسته پیستون سوپاپ قدرت

را که بوسیله فنر کوچکی بسته و راه ژیگلور قدرت را تنگ کرده بود بازتر می کند و به این ترتیب سوخت

اضافی به موتور ارسال می شود

موقعی که راننده تصمیم می گیرد با شتاب حرکت کند بطور ناگهانی پدال گاز را فشار داده و دریچه

گاز دفعتا باز می شود در این هنگام مقدار هوای ورودی به کاربراتور بطور ناگهانی افزایش می یابد

و اگر سریعا سوخت کافی متناسب با هوای مکیده شده تامین نشود مخلوط سوخت – هوا به اندازه

ای فقیر می شود که موتور مکث می کند در این حالت ممکن است شعله پس بزند یا خاموش شود

برای برطرف کردن این مشکل در کاربراتور ونتوری ثابت مدار شتاب دهنده طراحی شده است این

مدار یک پمپ ارسال سوخت که با اهرم بندی خاصی به دریچه گاز متصل می شود دو سوپاپ کنترل

یک ژیگلور هوا و یک ژیگلور کمکی برای تخلیه سوخت اضافی دارد زمانی که دریچه گاز بسته است

پیستون پمپ شتاب دهنده به طرف بالا حرکت کرده و سوخت از طریق سوپاپ ورودی وارد فضای زیر

پیستون می شود و وقتی دریچه گاز دفعتا باز می شود پیستون پکپ هم بطور ناگهانی به طرف پایین

حرکت کرده و سوخت زیر پیستون را با بازشدن سوپاپ خروجی از ژیگلور کمکی وارد هوای عبوری از

لوله کاربراتور می کند

در روزهای سرد برای روشن کردن خودروهای کاربراتوری نیاز به مخلوط غنی تری از سوخت – هوا

داریم زیرا سوختی که برای احتراق مناسب می بایست به صورت اتمیزه وارد سیلندرها شود در

برخورد با دیوارهای سرد کاربراتور و منیفولد ورودی تقطیر شده و از رسیدن به سیلندر باز می ماند

به همین منظور در ابتدای کار موتور در روزهای سرد باید برای مدت کوتاهی از مدار ساسات که

سوخت غنی تری را فراهم می کند استفاده نماییم تا موتور به دمای کارکرد مناسب خود رسیده و

کاربراتور بتواند مخلوط سوخت – هوا را تقریبا بصورت بخار خشک که حالت ایده ال می باشد به

سیلندرها برساند در بالای لوله کاربراتوری ونتوری ثابت دریچه ای بنام ساسات وجود دارد باز و بسته

شدن این دریچه بصورت مکانیکی یا خودکار کنترل می شود با بستن این دریچه جریان عبوری هوا

کاهش یافته و مکش کاربراتور در هنگام استارت زدن افزایش می یابد در نتیجه سوخت بیشتری از

ژیگلور برای روشن شدن موتور در هوای سرد فراهم می شود

در روش مکانیکی بستن دریچه ساسات دکمه ای بر روی داشبورد خودرو تعبیه شده که به بایستی

دریچه ساسات متصل می شود با کشیدن این دکمه دریچه ساسات بسته می شود بسیاری از

کاربراتورها ساسات خودکاری دارند که با گرمای منیفولد خروجی ومکش منیفولد ورودی کار میکند

در این نوع از ساساتها یک فنر ترموستاتی و یک پیستون در داخل پوسته ساسات قرار دارند که هر

دوی انها به دریچه ساسات متصل اند در موتور سرد فنر ترموستاتی کوک می شود و دریچه ساسات

را می بندد وقتی موتور گرم می شود گرمای منیفولد دود از ساسات گذر کرده و فنر را باز می کند

(کشش ان را می کاهد) لذا مکش منیفولد ورودی پیستون را جذب نموده دسته پیستون دریچه ساسات

را باز می کند

 

کاربراتورهای ونتوری متغییر

این نوع از کاربراتور بر خلاف کاربراتورهای ونتوری ثابت برای شرایط مختلف وارد بر موتور مدار جداگانه

برای تامین سوخت ندارد بلکه ونتوری متغیری دارد که متناسب با بار وارد بر موتور سطح مقطع ان

تغییر کرده و سوخت متناسب با ان شرایط را وارد هوای عبوری از ونتوری می کند تغییر ونتوری این

کاربراتورها می تواند متاثر از حرکت پیستون یا دریچه ای باشد که متناسب با مکش منیفولد ورودی

سطح مقطع متغیری را ایجاد می کند این تاثیر می تواند از طریق مسیری تامین شود که از قسمت

منیفولد ورودی تا بالای پیستون کاربراتور امتداد یافته است

براساس شکل پیستون کاربراتورهای ونتوری متغیر را به دو دسته تقسیم می کنند

1- کاربراتورهای ونتوری متغیر با پیستون گرد

2- کاربراتور ونتوری متغیر با پیستون چهار گوش

پیستون کاربراتور استوانه دو گانه ای است (قطر قسمت بالای پیستون بیشتر از پایین ان است) که

قسمت میانی ان مخزن روغن دمپر می باشد (کاربراتور نوع ) H-SU

پیستون از طریق مجرایی متاثر از خلا موتور می باشد بنابراین با باز شدن دریچه گاز در اثر اختلاف

فشار فضای بالای پیستون و منیفولد ورودی پیستون بر فنر تعبیه شده در بالای خود غلبه کرده و به

سمت بالا حرکت می کند و هرگاه مقدار خلا کاهش یابد فنر بالای پیستون انرا به سمت پایین میراند

بنابراین پیستون در هر لحظه به سمت بالا و پایین حرکت کرده و سطح ونتوری را تغییر می دهد سوزن

کاربراتور به پیستون متصل بوده و تابع حرکت ان می باشد سوزن کاربراتور به شکل مخروطی است

که قطر ان از بالای (محل اتصال به پیستون) به پایین کاهش می یابد این سوزن در داخل ژیگلور

حرکت خطی عمود داشته و متناسب با اینکه چقدر در داخل ژیگلور فرو رفته باشد مقدار سوخت

متفاوتی را وارد هوای عبوری از لوله کاربراتور می کند بنابراین به هر میزان که حجم هوای ورودی به

موتور افزایش یابد و سطح مقطع ونتوری با بالا رفتن پیستون زیاد شود کاربراتور بیشتر از ژیگلور خارج

شده و قسمت باریکتری از ان داخل ژیگلور می ماند و به سوخت بیشتری اجازه خارج شدن می دهد

در قسمت میانی پیستون کاربراتور مخزنی تعبیه شده است که در داخل ان روغن میریزند یک قطعه

لغزنده متصل به درپوش کاربراتور داخل این مخزن قرار گرفته و نفش ضربه گیر را بازی می کند یعنی

در هنگام تغییرات ناگهانی خلا منیفولد ورودی که با فشردن ناگهانی پدال گاز بوجود می اید این

قطعه لغزنده به واسطه وجود روغن از حرکت سریع پیستون جلوگیری کرده و حرکت ان را به تاخیر

می ندازد مزیت این کار این است که از حرکتهای سریع پیستون که م تواند سبب احتراق ناقص

شود جلوگیری می شود

در تغییر دورهای ناگهانی نیز این تاخیر حرکت پیستون باعث کوچک باقی ماندن سطح ونتوری در

زمانی می شود که هوای زیادی از زیر پیستون عبور می کند این عبور جریان زیاد هوا از سطح مقطع

کوچک ونتوری باعث ایجاد خلا زیادی شده که ارسال سوخت بیشتری به موتور را سبب می شود

در هوای سرد برای ارسال سوخت بیشتر به موتور اهرم ژیگلور پایین کشیده می شود و سطح بیشتری

برای خروج سوخت از ژیگلور فراهم می شود در نوع دیگری از کاربراتور ونتوری متغییر پیستون دارای

قطر یکنواخت اس و دیافراگمی به پیستون متصل می شود که وظیفه قسمت قطور تر پیستون نوع

قبل را بازی می کند لبه های این دیافراگم در زیر درپوش فوقانی کاربراتور قرار گرفته و منطقه

خلایی را گازبندی می کند سیستم ساسات این کاربراتور سوخت اضافی مورد نیاز خود را از مدار

مجزایی تامین می کند در کاربراتورهای جدید نسبت سوخت – هوا در کاربراتور توسط سیستمهای

الکترونیکی تعیین و تنظیم می شود در این سیستمها از یک سنسور اکسیژن در مسیر گازهای

خروجی موتور استفاده می شود که مقدار اکسیژن موجود در دودهای خروجی را تعیین کرده و

متناسب با مقدار ان سیگنالی را به واحد کنترل الکترونیکی خودرو می فرستد واحد کنترل الکترونیکی

بعد از پردازش داده ورودی در صورت نیاز به تصحیح سوخت – هوا به کاراندازهای کاربراتور سیگنالی

می فرستد تا این نسبت را تصحیح کنند

 

carberator-2.jpg

 

 

منبع : سیستم های سوخت رسانی جامع خودرو (مهندس حسین رمضانی)

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

سنسور اکسیژن خودرو

 

سیستم های کنترل موتور کامپیوتری شده کنونی ، مبتنی بر اطلاعات چندین سنسور به منظور تنظیم عملکرد موتور ، آلاینده ها و سایر عملکردهای مهم هستند. در صورتی که این سنسورها اطلاعات دقیقی را ارائه ندهند ، باعث بروز مشکلاتی در عملکرد موتور از قبیل : افزایش مصرف سوخت و تولید آلاینده ها خواهند شد.

یکی از سنسورهای مهم در این سیستم ، سنسور اکسیژن است و از آنجایی که فرمول شیمیایی اکسیژن O2 می باشد ، اغلب آن را سنسور O2 می گویند. (لازم به ذکر است که اتم های اکسیژن همواره به صورت جفت ( دوتایی ) حرکت می کنند. )

اولین سنسور اکسیژن در سال 1976 بر روی VOLVO 240 به کار رفت. پس از آن هنگامی که قوانین مربوط به آلاینده ها در ایالت کالیفرنیا کاهش این مواد مضر را لازم دانست ؛ خودروهای موجود در کالیفرنیا در سال 1980 از این سنسور استفاده کردند. کمی بعد قوانین فدرال در مورد آلاینده ها ، نصب سنسور اکسیژن بر روی تمامی خودروها و کامیون های سبک ساخته شده در سال 1981 اجباری کرد و حالا با وجود آیین نامه OBD II ، ( خودروهای ساخته شده از سال 1996 تا کنون ) برخی از خودروها به چند سنسور اکسیژن مجهزاند که در تعدادی از آنها چهار سنسور اکسیژن به کار رفته است.

سنسور اکسیژن بر روی مانیفولد دود نصب شده تا نشان دهد که میزان اکسیژن محترق نشده در اگزوز یا به عبارتی آلاینده های اگزوز ، چقدر است. بررسی میزان اکسیژن در اگزوز یکی از راه های اندازه گیری مخلوط سوخت و هوا است. اگر مخلوط محترق شده سوخت غنی (اکسیژن کمتر ) یا رقیق ( اکسیزن بیشتر ) باشد ، سنسور اکسیژن این تغییرات را به واحد کنترل الکترونیکی ECU ) ) گزارش می دهد.

عوامل بسیاری در غنی یا رقیق شدن مخلوط سوخت تاثیر گزاراند. از جمله : درجه حرارت هوا ، درجه حرارت مایع خنک کننده موتور ، فشار بارومتریک ، موقعیت دریچه گاز ، جریان هوا و بار موتور که برای اندازه گیری تمامی این عوامل ، سنسورهای دیگری وجود دارند. اما اندازه گیری اصلی تغییراتی که در مخلوط سوخت بوجود می آید توسط سنسور اکسیژن انجام می شود. بنابراین بروز هر نوع مشکلی در سنسور اکسیژن می تواند کل سیستم را ز شرایط طبیعی خارج کند.

حلقه ها :

ECU با استفاده از ولتاژ سنسور اکسیژن که از طریق سیستم کنترل حلقه بسته ُ سوخت فرستاده شده ، مخلوط سوخت را تنظیم می کند. ECU با توجه به اطلاعاتی که از سنسور اکسیژن دریافت می کند ، نسبت به تغییر مخلوط سوخت اقدام می کند. تغییرات پی در پی در مخلوط سوخت ( غنی و رقیق شدن مداوم ) ، نوسانات مشابه ای در ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن ایجاد می کند. نتیجه تغییرات ثابت قبل و بعد از تبدیل مخلوط سوخت غنی به رقیق این است که مبدل کاتالیزوری با راندمان حداکثر کار می کند؛ در حالی که مخلوط سوخت در بالانس صحیح قرار گرفته است. که این امر تولید آلاینده ها را در حداقل میزان خود نگه می دارد. این کار مشکل اما امکان پذیر است.

گاهی هیچ سیگنالی از سنسور اکسیژن دریافت نمی شود. این شرایط هنگامی بوجود می آید که موتور سرد برای اولین بار استارت می خورد و یا اینکه سنسور اکسیژن خراب است. ECU در این وضعیت فرمان ارسال سوخت غنی وبه طور ثابت را اعلام می کند. این حالت عملکرد حلقه باز نامیده می شود ؛ زیرا هیچ گونه از اطلاعات سنسور اکسیژن برای تنظیم مخلوط سوخت استفاده نمی شود.

اگر موتور هنگامی که سنسور اکسیژن به درجه حرارت عملکرد خود می رسد ، امکان استفاده از سیستم حلقه بسته را از دست دهد یا اینکه این سیستم به دلیل اخلال در ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن دچار افت شود ، موتور با سوخت خیلی غنی کار می کند که نتیجه آن افزایش مصرف سوخت و تولید آلاینده ها است.خرابی سنسور دمای آب نیز می تواند از شکل گیری سیستم حلقه بسته جلوگیری کند. زیرا ECU فکر می کند که همواره درجه حرارت آب موتور در کمترین میزان خود است ؛ بنابراین از شکل گیری سیستم حلقه بسته ممانعت می کند.

سنسور اکسیژن چگونه کار می کند :

سنسور اکسیژن شبیه یک ژنراتور کار می کند و هنگامی که به اندازه کافی گرم شود ، از خود ولتاژ تولید می کند. قسمتی از سنسور که در درون مانیفولد دود قرار دارد ، یک حباب سرامیکی زیرکونیومی است که انتهای آن روی پوسته مانیفولد پیچ می شود. قسمت بیرونی حباب با یک لایه متخلخل از جنس پلاتین پوشیده شده و در درون آن دو نوار پلاتینی وجود دارد که به عنوان الکترودها یا کنتاکت ها به کار می روند.

قسمت بیرونی حباب در معرض گازهای داغ مانیفولد دود قرار دارد. اما در درون حباب ، سنسور ( الکترود) بین هوای محیط و دود اگزوز قرار گرفته است. در سنسورهای اکسیژن قدیمی یک سوراخ کوچک در پوسته ضخیم سنسور وجود داشت که هوا از طریق آن وارد سنسور می شد. در سنسورهای جدید تنفس از میان کانکتور سیم ها انجام می شود و این فضای کم بین عایق بندی و سیم ( ها ) محلی مناسب برای نفوذ هوا به درون سنسور است. بنابراین نباید هرگز روی کانکتورهای سنسور اکسیژن را روغنکاری و چرب نمود زیرا این امر سبب مسدود شدن جریان هوا می شود. این روش نسبت به روش قدیمی ترجیح داده می شود؛ زیرا خطر کثیف شدن یا گرفتگی توسط آب که می تواند از درون سنسور را کثیف یا معیوب کند ، کاهش می یابد.

اختلاف میزان اکسیژن بین اگزوز و هوای محیط در درون سنسور اکسیژن سبب تولید ولتاژ نسبت جریان در میان حباب سرامیکی می شود. هرچه اختلاف اکسیژن بیشتر باشد ، ولتاژ تولیدی سنسور نیز بیشتر خو بود. به طور نونه یک سنسور اکسیژن هنگامی که مخلوط سوخت غنی است و اکسیژن محترق نشده کمی در

اگزوز وجود دارد ، ولتاژی در حدود 9/0 ولت تولید می کند. زمانی که مخلوط سوخت رقیق است ، ولتاژ خروجی سنسور افت کرده و به حدود 2/0 ولت می رسد. هنگامی که مخلوط سوخت و هوا بالانس شده یا در نقطه ای ثابت در حدود 14.7 : 1 قرار گرفته ، سنسور ولتاژی در حدود 45/0 ولت را تولید می کند.

sensor-oxi.jpg

هنگامی که ECU سیگنالی با ولتاژ بالا مبنی بر غنی بودن مخلوط سوخت دریافت می کند ، به منظور کاهش ولتاژی که سنسور تولید کرده ، مخلوط سوخت را رقیق می کند. زمانی که سنسور سیگنالی با ولتاژ پایین مبنی بر رقیق بودن مخلوط سوخت به ECU می فرستد ، ECU دوباره مخلوط سوخت را غنی می کند. رقیق و غنی کردن مخلوط سوخت در طی سرعت های مختلف که به سیستم سوخت رسانی وابسته است ، ثابت می ماند. آهنگ تغییر در موتورهایی که کاربراتور فیدبک دارند بسیار آهسته است. در نوعی از آنها تا 2500 دور بر دقیقه ( RPM ) یک بار در ثانیه انجام می شود. موتورهای دارای سیستم انژکتورتک نقطه ای تا حدی سریع تراند ( دو تا سه بار در ثانیه تا 2500 دور بر دقیقه ). در حالی که موتورهای مجهز به سیستم انژکتور چند نقطه ای از همه سریع تراند ( پنج تا هفت بار در ثانیه تا 2500 دور بردقیقه ).

سنسور اکسیژن برای اینکه سیگنال ولتاژ تولید کند ، باید قبل از شروع به کار در حدود 600 درجه سلسیوس یا بیشتر گرم شود. بنابراین اکثر سنسورهای اکسیژن در درونشان المنت گرم کن کوچکی دارند که به آنها کمک می کند سریع تر به درجه حرارت عملکرد خود برسند.

المنت گرم کن قادر است در زمانی که دور آرام موتور طولانی می شود ، از متوقف شدن عملکرد سنسور جلوگیری نماید. در غیر این صورت سیستم حلقه بسته به حلقه باز تبدیل خواهد شد.

سنسورهای اکسیژن دارای گرم کن در خودروهای جدید استفاده شده اند که برخی از آنها دارای سه یا چهار سیم هستند. سنسورهای تک سیمی که قدیمی تراند ،

گرم کن ندارند. هنگام تعویض سنسور اکسیژن حتماَ نوع یکسان با نمونه اصلی ( دارای گرم کن یا فاقد گرم کن ) را نصب کنید.

وظیفه جدید سنسور اکسیژن به همراه OBD II :

در ابتدا تعداد کمی از خودروها در سال های 1994 و 1995 وسپس تمامی خودروهای ساخته شده از سال 1996 تاکنون ، تعداد سنسور اکسیژنشان دو برابر شد. سنسور اکسیژن دوم پایین تر از مبدل کاتالیزوری نصب شده وراندمان عملکرد مبدل را نشان می دهد. در موتورهای V شکل شش و هشت سیلندر با اگزوز دوگانه از چهار سنسور اکسیژن استفاده شده است. یکی در نزدیکی هر بلوکه سیلندر و دیگری بعد از هر مبدل کاتالیزوری نصب شده است.

sensor-oxi1.jpg

سیستم OBD II برای تشخیص میزان آلاینده ها در طی عملکرد موتور طراحی شده است. این امر مستلزم وجود قطعاتی است تا عواملی را که امکان افزایش آلاینده ها را فراهم می کنند ، شناسایی کند. سیستم OBD II به منظور دانستن عملکرد صحیح مبدل کاتالیزوری و کاهش میزان آلاینده های اگزوز توسط آن ، میزان اکسیژن گزارش شده از سنسورهای قبل و بعد از مبدل را( که به صورت ولتاژ است ) مورد مقایسه قرار می دهد. اگر OBD II دریابد که تغییرات ولتاژ بین دو سنسور کم است ویا تغییری وجود ندارد ؛ یعنی مبدل کاتالیزوری به درستی کار نمی کند که این امر باعث روشن شدن لامپ نشانگر نقص فنی ( MIL ) می شود.

عیب یابی سنسور:

عملکرد مطلوب سنسور اکسیژن به قابلیت تولید ولتاژ آن وابسته است. این قابلیت با افزایش مدت زمان کارکرد سنسور به دلیل تجمع آلاینده ها بر روی نوک آن ، کاهش می یابد. کثیف شدن و گرفتگی سنسور می تواند توسط مواد مختلفی که در اگزوز وجود دارند ، ایجاد شود.از قبیل: سرب ، سیلیکون ، سولفور ، رسوب روغن و حتی برخی مواد مکمل سوخت. علاوه بر این سنسور می تواند توسط عوامل محیطی از جمله : آب ، مواد معدنی موجود در جاده ، روغن و کثافات معیوب شود.

هرچه طول عمر سنسور افزایش یابد ، کارایی آن کاهش خواهد یافت. هنگامی که سنسور اکسیژن نسبت به تغییرات مخلوط سوخت و هوا واکنش کندی نشان می دهد ، باعث افزایش میزان آلاینده ها می شود. زیرا عمل رقیق و غنی کردن مخلوط سوخت به کندی انجام می شود که سبب کاهش راندمان مبدل می گردد. در موتورهایی با سیستم تزریق چند نقطه ای( MFI ) که دارای سیستم تزریق الکترونیکی اند ، کیفیت عملکرد سنسور اکسیژن حایز اهمیت است. زیرا تغییرات نسبت سوخت در سیستم MFI در طی کارکرد با بیشترین سرعت انجام می شود. البته این امر برای سیستم تزریق ت نقطه ای (SFI ) که دارای سرعت تغییرات کمتری نسبت به سیستم MFI می باشد نیز تا حدی صدق می کند.

اگر هر دو سنسور اکسیژن با هم خراب شوند ، مخلوط سوخت غنی می شود. پیش فرض اکثر سیستم های تزریق سوخت ، میانگین تزریق پس از سه دقیقه است که سبب افزایش مصرف سوخت و تولید آلاینده ها می شود. لازم به ذکر است ؛ اگر مبدل کاتالیزوری به سبب غنی بودن مخلوط سوخت بیش از حد داغ شود ، امکان معیوب شدن مبدل وجود دارد.

یکی از مطالعات سازمان حفاظت محیط زیست ( EPA ) مشخص کرد ؛ 70 درصد خودروهایی که در تت آلاینده های I / M 240 تایید نشده اند ، به یک سنسور اکسیژن جدید نیاز دارند.

تنها راه فهمیدن عملکرد صحیح ر اکسیژن ، آزمیش و بررسی منظم آن است. از این رو برخی خودروها یک لامپ اخطار خرابی سنسور دارند. زمان مناسب برای بررسی سنسور اکسیژن ، هنگام تعویض شمع های جرقه است.

می توان توسط یک ولت متر دیجیتال ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن را اندازگیری کرد. اما نوسانات ولتاژ ، مشاهده را سخت می کند زیرا پرش اعداد زیاد است. یک ولت متر آنالوگ برای مشاهده تغییرات بهتر است ؛ اما ممکن است بر روی سیستمی که تغییرات آن زیاد است ، پاسخگو نباشد. بنابراین بهترین وسیله برای مشاهده ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن یک اسیلوسکوپ ذخیره ساز دیجیتال ( DSO ) است. یک اسکوپ ولتاژ خروجی سنسور اکسیژن را به صورت موجی شکل و در قالب دامنه نوسانات ولتاژ حداقل و حداکثر و همچنین توسط فرکانس آن ( نرخ تغییر سوخت غنی نسبت به سوخت رقیق ) مشخص می کند.

sensor-oxi2.jpg

نوسانات امواج یک سنسور اکسیژن سالم باید به گونه ای باشد که ولتاژ حداقلی در حدود 1/0 ولت و ولتاژ حداکثری در حدود 9/0 ولت را نشان دهد. با فشردن پدال گاز مخلوط سوخت را غنی کنید. این امر باعث می شود که سنسور اکسیژن بی درنگ ( در طی 100 میلی ثانیه ) و با تولید حداکثر ولتاژ خروجی ( 9/0 ولت ) واکنش نشان دهد. سپس با باز کردن یک مجرای خلا ، مخلوط سوخت را رقیق نمایید. باید ولتاژ خروجی سنسور افت کرده و به حداقل مقدار خود ( 1/0 ولت ) برسد. اگر سنسور با سرعت کافی تغییرات ذکر شده را انجام نداد ، نشانه خرابی سنسور است و باید آن را تعویض نمود.

اگر مدار سنسور اکسیژن به دلیل اتصال کوتاه یا فرسودگی قطع شود ، ممکن است سنسور یک کد خطا تنظیم نموده و لامپ اخطار موتور یا لامپ نشانگر نقص فنی ( MIL ) را روشن کند. اگر عیوب دیگری نیز مبنی بر خرابی سنسور مشخص شود ، تعویض سنسور الزامی است. برخی سنسورهای اکسیژن اگر به طور خفیف دچار عیب شوند ، به عملکردشان ادامه داده و کد خطایی تنظیم نمی کنند. اما این کار زیاد مناسب نیست زیرا سبب افزایش مصرف سوخت و تولید آلاینده ها می شود. بنابراین نبود کد خطا یا لامپ اخطار به معنای کارکرد صحیح سنسور اکسیژن نیست.

تعویض سنسور:

سنسور اکسیژنی که عیب آن مشخص شود ، نیاز به تعوض دارد. از طرفی تعویض سنسور اکسیژن در بازه زمانی مشخص می تواند از بروز برخی مشکلات جلوگیری کند. تعویض نکردن یک سنسور اکسیژن فرسوده که فاقد کارایی لازم است ، می تواند سبب کاهش یا از بین رفتن حداکثر راندمان سوخت ، حداقل آلاینده های خروجی و طول عمر مبدل کاتالیزوری شود.

سنسورهای اکسیژن یک یا دو سیمه فاقد گرم کن که از سال 1976 تا حدود دهه نود مورد استفاده بودند ، پس از 30000 تا 50000 مایل تعویض می شدند. سنسورهای سه یا چهار سیمه دارای گرم کن که در اواسط دهه هشتاد تا اواسط دهه نود مورد استفاده بودند ، به ازای هر 60000 مایل تعویض می شدند. در خودروهای مبتنی بر OBD II ( از سال 1996 تا کنون ) به ازای پیمودن هر 100000 مایل نسبت به تعویض سنسور توصیه شده است.

منبع : وبلاگ مهندسی مکانیک

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

انواع گاز طبيعي موجود:

الف :گاز ساختگي (SUBSTITUTE NATURAL)

گاز ساختگي را مي توان مانند گاز سنتز از گازسازي زغال سنگ و يا گازرساني مواد نفتي بدست اورد ارزش گرمايي اين گاز در مقايسه با گاز سنتز بسيار بالاتر است چون مانند گاز طبيعي بخش عمده آن را گاز متان تشكيل مي دهد. گاز ساختگي را مي توان با روش لورگي نيز بدست آورد ( همچنين نگاه كنيد به لورگي - رهرگس فرايند) .

ب: گاز سنتز (SYNTHESIS GAS)

گاز سنتز گازي است بي بو ، بي رنگ و سمي كه در حضور هوا و دماي 574 درجه سانتيگراد بدون شعله مي سوزد. وزن مخصوص گاز سنتز بستگي به ميزان درصد هيدروژن و كربن منواكسيد دارد از گاز سنتز مي توان به عنوان منبع هيدروژن براي توليد آمونياك ،متانول و هيدروژن دهي در عمليات پالايش و حتي به عنوان سوخت استفاده كرد گاز سنتز از گاز طبيعي ، نفتا، مواد سنگين و زغال سنگ بدست مي آيد . معمولا براي توليد هر يك تن گاز سنتز كه در آن نسبت مولي H2/CO=1 باشد ، به 0/55 تن متان نياز است . در صورتي كه اين نسبت 3 باشد 0/49 تن متان لازم خواهد بود. تهيه گاز سنتز از منابع هيدروكربورها امكان پذير است كه به شرح زير خلاصه مي شود:

1- تهيه گاز سنتز از زغال سنگ در فرايند تهيه گاز سنتز از زغال سنگ و يا گازي كردن زغال سنگ بخار آب و اكسيژن در دماي 870 درجه سانتيگراد و فشار 27 اتمسفر با زغال سنگ تركيب مي شود محصول حاوي 22.9 درصد هيدروژن 46.2 درصد كربن منو اكسيد ،7.8 درصد كربن دي اكسيد ، 22.5 درصد آب و 0.6 درصد كربن متان و نيتروژن است پس از جداسازي گاز كربن دي اكيد ، محصول براي فروش از طريق خطوط لوله عرضه مي شود. در نمودار زير فرايند توليد گاز سنتز از زغال سنگ نشان داده شده است.

2- تهيه گاز سنتز از مواد سنگين نفتي مواد سنگين نفتي با اكسيژن ( نه هوا) در دماي 1370 درجه سانتيگراد و فشار 102 اتمسفر تركيب شده و گاز سنتز توليد مي كند.

3- تهيه گاز سنتز از نفتا نفتا با بخار آب در مجاورت كاتاليست نيكل در دماي 885 درجه سانتيگراد و فشار 25 اتمسفر تركيب وگاز سنتز حاصل مي شود.

4- تهيه گاز سنتز از گاز طبيعي اين روش كه در جهان متداول تر است در در دو مرحله كراكينگ و خالص سازي ، گاز طبيعي به گاز سنتز تبديل مي گردد.در اين روش از كبالت ، موليبديم و اكسيد روي به عنوان كاتاليست استفاده مي شود.

محصول نهايي حاوي 83.8 درصد هيدروژن ، 14.8 درصد كربن منواكسيد 0.1 درصد كربن دي اكسيد و مقداري متان نيتروژن و بخار آب است. فرايند تهيه گاز سنتز از زغال سنگ در شكل نشان داده شده است.

ج: گاز شهري (TOWN GAS)

اصطلاحا به گازي گفته مي شود كه از طريق خط لوله از يك مجتمع توليد گاز به مصرف كنندگان تحويل مي شود . گاز شهري يا از زغال سنگ و يا از نفتا توليد و در مناطقي مصرف مي شود كه يا گاز طبيعي در دسترس نباشد و يا زغال سنگ ارزان به وفور يافت شود تركيب گاز شهري هيدروژن %50، متان%20 تا %30، كربن منواكسيد %7 تا %17، كربن دي اكسيد%3، نيتروژن %8، هيدروكربورها %8

علاوه بر اين ناخالصي هاي ديگري مانند بخار آب ، امونيال ، گوگرد، اسيد سيانيدريك نيز در گاز شهري وجود دارد. به گاز شهري گاز زغال سنگ و يا گاز سنتز نيز مي گويند. در ايران گازي كه از طريق خط لوله به مشتركين در شهرها عرضه مي گردد گاز طبيعي است و تركيب آن مشابه گاز شهري نيست.

د: گاز شيرين (SWEET GAS)

گازشيرين گازي است كه هيدروژن سولفيد و كربن دي اكسيد آن گرفته شده باشد.

س: گاز طبيعي (NATURAL GAS)

گاز طبيعي عمدتا از هيدروكربوها همراه با گازهايي مانند كربن دي اكسيد ، نيتروژن و در بعضي از مواقع هيدروژن سولفيد تشكيل شده است بخش عمده هيدروكربورها را گاز متان تشكيل مي دهد و هيدروكربورهاي ديگر به ترتيب عبارتند از اتان ، پروپان ، بوتان، پنتان و هيدروكربورهاي سنگين تر ناخالصي هاي غيرهيدروكربوري نيز مانند آب ، كربن دي اكسيد ، هيدروژن سولفيد و نيتروژن در گاز طبيعي وجود دارد. گاز چنانچه در نفت خام حل شده باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد و اگر در تماس مستقيم با نفت از گاز اشباع شده باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) ناميده مي شود.

گاز غير همراه ( NON-ASSOCIATED GAS)از ذخايري كه فقط قادر به توليد گاز به صورت تجاري باشد استخراج مي شود در بعضي موارد گاز غير همراه حاوي بنزين طبيعي و يا چكيده نفتي ( CONDENSATE) استخراج مي شود كه حجم قابل توجهي از گاز را از هر بشكه هيدروكربور بسيار سبك آزاد مي كند.

ش: گاز طبيعي فشرده ( COMPRESSED NATURAL GAS)

گاز طبيعي عمدتا از متان تشكيل شده است و دراكثر نقاط جهان يافت مي شود. (نگاه كنيد به گاز بيعي ) گاز طبيعي را مي توان از طريق خط لوله و يا به صورت گاز طبيعي مايع شده (LNG) با نفتكش حمل نمود. از گاز طبيعي فشرده و يا به اختصار سي ان جي مي توان در اتومبيل هاي احتراقي به عنوان سوخت استفاده كرد در حال حاضر حدود يك ميليون وسيله نقليه در جهان با گاز فشرده حركت مي كنند. در ايتاليا در مقياس وسيعي از سي ان جي استفاده مي شود و در زلاندنو و آمريكاي شمالي نيز استفاده از گاز طبيعي فشرده رواج دارد.

تركيبات گاز طبيعي متفاوت است و بستگي به نوع ميدان گازي دارد كه از ان بدست امده است ناخالصي ها شامل هيدروكربورهاي سنگين ، نيتروژن ، دي اكسيد، اكسيژن و هيدروژن سولفيد مي باشد. در اتومبيل گاز طبيعي فشرده بايد در مخزن سنگين و بزرگ و در فشاري برابر 220 اتمسفر ذخيره گردد. البته از لحاظ ميزان ذخيره و ارزش حرارتي سي ان جي كه حدود 8/8 ه ژول /ليتر است ( در مقايسه بنزين حدود 32 هزار ژول مي باشد مسافتي كه اتومبيل مي پيمايد محدود خواهد بود. علاوه بر اين به علت محدوديت تعداد ايستگاه اي سوخت گيري اتومبيل بايد به نحوي طراحي شود كه علاوه بر سي ان جي بتواند ز بنزن هم استفاده نمايد.

مزاياي سي ان جي به شرح زير است:

1- موتور در هواي سرد به راحتي روشن مي شود.

2-سي ان جي اكتان بسيار بالايي دارد.

3- تميز مي سوزد و ته نشين كمتري در موتور ايجاد مي كند.

4- هزينه تعميراتي موتور كمتر است.

5- مواد آلاينده ناچيزي از اگزوز خارج مي گردد.

معايت سي ان جي به شرح زير است:

1- چون به صورت گاز وارد موتور مي شود هواي بيشتري در مقايسه با بنزين جايگزين مي كند و در نتيجه كارايي حجمي پايين تري دارد.

2- مسافت كوتاه تري در مقايسه با اتومبيل هاي بنزين طي مي كند مگر انكه موتور بتواند علاوه بر گاز از بنزين هم استفاده نمايد.

3- قدرت موتور اتومبيل هاي گاز سوز رويهمرفته 15 درصد كمتر از اتومبيل هاي بنزين سوز است.

4- ساييدگي نشيمنگاه شير كه بستگي به ميزان رانندگي دارد بيشتر است.

5- خطر بيشتر آتش سوزي در هنگام تصادف در مقايسه با اتومبيل هاي بنزيني ( البته تاكنون در سوابق ايمني خطر بيشتر ثابت نشده است)

در ايران طرح گاز سوز كردن خودروها يا استفاده از گاز طبيعي فشرده يكي از برنامه هاي اساسي شركت ملي گاز ايران است در حال حاضر در اكثرشهرهاي ايران جايگاه هاي سوختگيري با تاسيسات و دستگاه هاي جانبي و كارگاه تبديل سيستم خودروها از بنزين سوز به گاز سوز احداث شده و مورد بهره برداري قرار گرفته است و عمليات اجرايي براي ساخت پي در پي آن در دست اجرا ميباشد.

الف: مايعات گاز طبيعي (NATURAL GAS LIQUIDS)

مايعات گاز طبيعي معمولا همراه با توليد گاز طبيعي حاصل مي شود. مايعات گازي (Gas liquids) نيز مترادف مايعات گاز طبيعي مي باشد. مايعات گاز طبيعي را نبايد با گاز طبيعي مايع و يا ال ان جي اشتباه كرد مواد متشكله در مايعات گاز طبيعي عبارت است از اتان ، گاز مايع ( پروپان و بوتان ) و بنزين طبيعي (natural gasoline) و يا كاندنسيت ( condensate) كه درصد هر كدام بستگي به نوع گاز طبيعي و امكانات بهره برداري دارد.

در سال 1996 كل توليد مايعات گاز طبيعي در جهان بالغ بر روزانه 5.7 ميليون بشكه بوده كه از اين مقدار توليد اوپك در حدود 2.6 ميليون بشكه در روز گزارش شده است.

ب: گاز طبيعي مايع ( Liquefied natural gas LNG)

گاز طبيعي عمدتا از متان تشكيل شده است و چنانچه تا منهاي 161 درجه سانتيگراد در فشار اتمسفر سرد شود به مايع تبديل مي شود و حجم ان به يك ششصدم حجم گاز اوليه كاهش مي يابد در نتيجه حمل آن در كشتي هاي ويژه به مراكز مصرف امكان پذير مي شود براي مايع كردن گاز متان مي توان آن را تا 2/5 درجه سانتيگراد زير صفر خنك نمود و تحت زير صفر خنك نمود و تحت فشار 45 اتمسفر به مايع تبديل كرد اين روش از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه است ولي از طرف ديگر حمل ان تحت فشار زياد احتياج به مخازن بسيار سنگين با جدار ضخيم دارد كه امكان پذير نيست و از نظر ايمني توصيه نمي شود در نتيجه در فرايند توليد گاز طبيعي مايع ، فشار آن رابه اندكي بيش از يك اتمسفر كاهش مي دهند تا حمل آن آسان باشد.

اولين محموله گاز طبيعي مايع يا به اختصار ال ان جي به صورت تجاري در سال 1964 از الجزاير به بريتانيا حمل شد و از ان هنگام تجارت گاكردن امكانات بندري و ذخيره سازي در بنادر بارگيري و تخليه و همچنين ساخت كشتي هاي ويژه حمل ال ان جي احتياج به سرمايه گذاري هنگفتي دارد در حالي كه قيمت فروش گاز طبيعي مايع در حال حاضر در سطح نازلي است لذا فروشنده و خريدار بايد قبلاً نسبت به انعقاد يك قرارداد طولاني 15 الي 20 ساله نحوه قيمت گذاري و ساير شرايط توافق لازم را به عمل آورند.

در توليد گاز مايع چهار مرحله عمده وجود دارد:

1- جداسازي ناخالصي ها كه عمدتا از كربن دي اكسيد و در برخي از موارد تركيبات گوگردي تشكيل شده است.

2- جداسازي آب كه اگر در سيستم وجود داشته باشد به كريستالهاي يخ تبديل شده و موجب انسداد لوله ها مي گردد.

3- تمام هيدروكربورهاي سنگين جدا شده و تنها متان و اتان باقي مي ماند.

4- گاز باقي مانده تا 160 درجه سانتگراد سرد شده و به حالت مابع در فشار اتمسفر تبديل مي شود.

گاز طبيعي مايع در مخازن ويژه عايق كاري شده نگهداري و سپس براي حمل به كشور مقصد تحويل كشتي هاي ويژه سرمازا( CRYOGENIC TANKERS) مي گردد. در حين حمل معمولا بخشي از گاز تبخير شده به مصرف سوخت موتور كشتي مي رسد. در بندر مقصد گاز طبيعي مايع تخليه مي گردد تا هنگام نياز به مصرف برسد قبل از مصرف گاز طبيعي مايع مجدداً به گاز تبديل مي شود. در فرايند تبديل مجدد به گاز سرماي زيادي آزاد مي شود كه مي توان از اين سرما مثلا براي انجماد موادغذايي و يا مصارف ديگر تجاري استفاده كرد .

ج:گاز غير همراه (NON-ASSOCIATED GAS)

گاز غير همراه از مياديني كه تنها توليد گاز از انها به صورت اقتصادي امكان دارد استخراج مي شود به گاز استخراج شده از ميادين نفت ميعاني كه درصد گاز حاصله از هر بشكه هيدروكربورهاي مايع سبكه خيلي زياد است نيز گاز غير همراه مي گويند.

چ: كلاهك( CAG CAP)

) حجمي از لايه مخزن در اعماق زمين را كلاهك گاز و يا گنبد گاز (GAS DOME) ناميده اند كه در آن گاز در بالاي نفت جمع شود. معمولا مرتفع ترين ، يا يكي از مرتفع ترين مناطق لايه مخزن محسوب مي گردد.

د: گاز كلاهك گاز (GAS CAP GAS)

گاز كلاهك به گازي گفته مي شود كه در كلاهك گاز محبوس شده باشد.

ذ: گاز مايع (LPG)

مايع و يا به اختصار ال پي جي از پروپان و بوتان تشكيل شده است گازي كه در سيلندر نگهداري مي شود و در منازل مورد استفاده قرار مي گيرد همان گاز مايع و يا مخلوط پروپان و بوتان است. گاز مايع را مي توان از سه منبع بدست آورد:

1- گاز طبيعي غير همراه

گاز ترو ترش از ميدان گاز طبيعي را پس از خشك كردن و گوگردزدايي مي توان تفكيك كرد و پروپان و بوتان را بدست آورد.

2- گاز طبيعي همراه

پس از تفكيك و پالايش گاز طبيعي همراه با نفت خام نيز مي توان پروپان و بوتان آن را جدا نمود.

3- نفت خام

بخشي از پروپان و بوتان در نفت خام باقي مي ماند كه مي توان آن را با پالايش نفت خام بدست آورد همچنين در فرايند شكستن ملكولي و يا فرايند افزايش اكتان بنزين نيز ، پروپان و بوتان به صورت محصول جانبي حاصل مي شود.

در آميزه گاز مايع درصد پروپان و بوتان بسيار مهم است در تابستانها كه هوا گرم است درصد بوتان را اضافه مي كنند ولي در زمستان با افزايش ميزان پروپان در حقيقت به تبخير بهتر آن كمك مي نمايند معمولا درصد پروپان در گاز مايع بين 10 الي 50 درصد متغير است .

در جهان روزانه بيش از 5 ميليون بشكه گاز مايع مصرف مي شود مصارف گاز مايع در كشورهاي مختلف متفاوت است متوسط درصد مصرف آن طي دهه 1990 در جهان در بخش هاي مختلف به شرح زير است:

تجاري و خانگي %60، صنايع شيميايي %15، صنعتي %15، خدماتي %5، توليد بنزين%5

هر تن متر يك پروپان معادل 12.8 بشكه و بوتان برابر 11.1 بشكه است.

گاز مايع را با كاميون هاي مخصوص خط لوله و يا كشتي هاي ويژه اي كه براي همين منظور ساخته شده است حمل مي نمايند.

الف: گاز مشعل (FLARE GAS)

هيدروكبرا سبك ممكن است به صورت گاز از شيرهاي ايمني در دستگاه هاي بهره برداري ، پالايشگاه ها و يا مجتمع هاي پتروشيمي ، گذشته و از طريق مشعل سوزانده شود چنانچه يكي از واحدهاي پالايشگاه به علت بروز اشكالاتي در سيستم برق آب سر كننده از كار بيفتد لازم است كه مقادير خوراك مجتمع و يا محصولات پالايشگاه از طريق دودكش به مشعل هدايت و سوزانده شود تا از خطرات احتمالي جلوگيري شود.

در مجتمع هاي بزرگتر و مجهزتر معمولا دستگاه هاي بازياب نصب شده كه مي توان در مواقع اضطراري بخشي از مايعات و يا گازها را به انجا هدايت كرد و از وسوختن آنها جلوگيري نمود.

ب: گاز همراه (ASSOCIATED GAS)

گاز همراه يا به صورت محلول در نفت خام است كه در مراحل بهره برداري از نفت خام جدا مي شود و يا به صورت جداگانه از نفت خام اشباع شده حاصل مي شود

 

منبع :

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

عملکرد واحد کنترل الکترونیکی (ecu)

 

ecu-sis.jpg

بحث کلی

واحد ECU دارای دو کارکرد عمده شامل کنترل زمان بندی یا تایمینگ و کنترل حجم تزریق سوخت می باشد سیستم کنترل زمانبندی تزریق یا تایمینگ و زمان تزریق سوخت انژکتور به داخل سیلندر را تعیین میکند که توسط سیگنال اولیه جرقه تعیین می شود سیستم کنترل حجم تزریق مقدار سوختی را که باید به داخل سیلندرها تزریق شود تعیین می کند و بر اساس موارد زیر مشخص می گردد

1- سیگنال تزریق پایه که با سیگنال دور موتور و سیگنال حجم هوای مکش مشخص می شود

2- سیگنالهای تصحیح حجم تزریق

علاوه بر این مدار تقویت کننده برای عملکرد انژکتورها باید در نظر گرفته شود

کنترل زمان بندی تزریق

تزریق سوخت به هر سیلندر به ازای هر سیکل کارکرد موتور دو مرتبه اتفاق می افتد بدین ترتیب که به ازای هر دور میل لنگ یک تزریق انجام می گیرد تزریق به گونه ای زمان بندی می گردد که با جرقه هماهنگی داشته باشد در موتور چهار سیلندر برای هر دو مرتبه جرقه زدن یک تزریق انجام می گیرد و در موتور شش سیلندر برای هر سه سیگنال جرقه یک عمل تزریق انجام می شود

به علاوه سیگنال اولیه جرقه برای تعیین زمان بندی تزریق مورد استفاده قرار می گیرد واحد ECU سیگنال اولیه جرقه را مشخص نموده و سپس یک پالس خروجی ایجاد می کند در مورد موتور چهار سیلندر برای هر دو سیگنال جرقه یک سیگنال تزریق و در موتور شش سیلندر برای هر سه سیگنال جرقه یک سیگنال تزریق ایجاد می گردد

کنترل حجم تزریق

واحد ECU یک سیگنال از دور موتور را با استفاده از سیگنال اولیه جرقه از ترمینال اولیه کوئل جرقه تولید می کند بر اساس این سیگنال و سیگنالهای VC و VS از فلومتر جریان هوا یا همان سیگنال حجم هوای مکش واحد ECU سیگنال تزریق پایه را تولید می کند سپس با استفاده از مدارهای مختلف برای تصحیح تزریق سیگنال تزریق پایه در واحد ECU بر اساس سیگنالهای وارده از هر سنسور اصلاح شده وحجم تزریق برای عملکرد انژکتورها تقویت می شود

حجم تزریق پایه

این حجم توسط حجم هوای مکش و دور موتور تعیین می شود در صورتی که دور موتور ثابت باشد حجم تزریق پایه با افزایش حجم هوای مکش افزایش می یابد به عبارت دیگر در صورتی که حجم هوای مکش ثابت باشد حجم تزریق پایه با کاهش دور موتور افزایش می یابد

ولتاژ یا سیگنال اعمال شده به طرف واحد ECU شامل موارد زیر می باشد

از فلومتر هوا : حجم هوای مکش را مشخص می کند

از کویل جرقه : دور موتور را مشخص میکند

نکته مهم :

هنگامی که ولتاژ ترمینال منفی کویل جرقه تا بیش از 150ولت افزایش یابد واحد ECU سیگنال اولیه جرقه را مشخص می کند وان را به سیگنال دور موتور تبدیل می کند این سیگنال دور موتور نه تنها واحد ECU را از مقدار دور موتور مطلع می کند بلکه زمان بندی تزریق سوخت را مشخص می کند حداقل دوره زمانی تزریق به عنوان سیگنال تزریق پایه برای اطمینان از پایین نیامدن زمان فوق از حداقل زمان تنظیم شده در نظر گرفته می شود حداکثر دوره زمانی تزریق برای جلوگیری از تزریق سوخت کنترل نشده به هنگام بد کار کردن موتور باید در نظر گرفته شود

تصحیحات تزریق

1- غنی سازی در حین استارت و بعد از استارت موتور

مکانیسم غنی سازی حجم تزریق را بر اساس دمای اب رادیاتور و برای بهبود استارت شدن موتور و پایداری عملکرد موتور در دوره زمانی معین بعد از استارت شدن موتور افزایش میدهد حجم تزریق بتدریج تا حجم تزریق پایه کاهش می یابد

ولتاژ یا سیگنال به طرف ECU

از ترمینال سویچ جرقه : چرخش میل لنگ موتور را مشخص می کند

از سنسور درجه حرارت اب : درجه حرارت اب رادیاتور را مشخص می کند

2- غنی سازی طی گرم شدن موتور

برا بهبود قابلیت رانندگی در حالت سرد بودن موتور که دمای اب رادیاتور پایین تر از 60 درجه می باشد حجم تزریق بر اساس سیگنال ورودی از سنسور دمای اب افزایش می یابد به علاوه برای کاهش مصرف سوخت در طی گرم شدن موتور و در صورتی ک نقاط کنتاکت دور هرزگرد در سنسور موقعیت دریچه گاز بسته باشند که دریچه گاز کاملا بسته باشد نسبت غنی سازی کاهش می یابد

ولتاژ سیگنال به طرف ECU

از سنسور درجه حرارت اب : درجه حرارت اب رادیاتور مشخص می گردد

3- تصحیح درجه حرارت هوای مکش

مطابق موارد توضیح داده شده در قسمت سنسور دمای هوای مکش هنگام پایین رفتن دمای هوا هوا متراکم تر می شود هر چند تغییر در حجم هوا ایجاد نمیشود ولی هوا سنگین تر می باشد و در نتیجه نسبت سوخت و هوا افزایش می یابد و بلعکس به هنگام بالا رفتن دمای هوا هوا منبسط شده و در حجم یکسان هوا از نظر وزنی سبک تر بوده و در نتیجه نسبت سوخت وهوا کاهش می یابد

واحد ECU این تغییرات در نسبت سوخت وهوا را توسط سیگنالهای وارده از سنسور درجه حرارت هوای مکش اصلاح می کند

با توجه به اینکه درجه حرارت 20 درجه به عنوان مقدار استاندارد در نظر گرفته شده است در صورتی که درجه حرارت هوای مکش پایین تر از این مقدار باشد حجم تزریق افزایش می یابد و در صورت افزایش درجه حرارت تا بیش از این مقدار حجم تزریق کاهش می یابد

4- غنی سازی و شتاب گیری طی گرم شدن موتور

برای بهبود قابلیت رانندگی و به هنگام سرد بودن موتور در طی گرم شدن موتور سیستم غنی سازی در حین شتاب گیری در نظر گرفته می شود هنگامی که نقطه کنتاکت IDL در دور هرزگرد در سنسور موقعیت دریچه گاز باز می شود غنی سازی انجام می گیرد شدت غنی سازی و دوره زمانی تزریق با توجه به درجه حرارت اب رادیاتور تغییر می کند هنگامی که درجه حرارت اب پایین می باشد افزایش غنی سازی و دوره زمانی بیشتر تزریق برای غنی سازی باید در نظر گرفته شود

ولتاژ یا سیگنالها به طرف واحد ECU

از سنسور موقعیت دریچه گاز : باز شدن دریچه گاز تا زاویه کمتر از 1.5 درجه از موقعیت بسته را مشخص می کند

از سنسور درجه حرارت اب : درجه حرارت اب رادیاتور موتور را مشخص می کند

5 – غنی سازی دور قدرت

هنگامی که دریچه گاز از وضعیت بسته تا بیش از 50 تا 60 درجه باز می شود حجم تزریق افزایش می یابد نسبت غنی سازی تحت مقدار 1.13 یا 1.19 حجم تزریق پایه ثابت می ماند

سیگنال یا ولتاژ به طرف واحد ECU

ازسنسور موقعیت دریچه گاز PSW : در صورتی که دریچه گاز بیش از 50 تا 60 درجه از وضعیت بسته باز شود سیگنال اشکار می گردد

6- قطع سوخت

هنگامی که سرعت موتور بالاتر از سطح تعیین شده قرار می گیرد ونقطه کنتاکت دور هرزگرد در سنسور موقعیت دریچه گاز بسته است که در طی ترمز کردن خودرو می باشد تزریق سوخت برای فراهم نمودن الودگی کمتر و مصرف سوخت اقتصادی تر خاتمه می یابد هر چند در صورتی که درجه حرارت اب رادیاتور پایین باشد دور موتور در هنگام قطع سوخت جهت جلوگیری از پدیده وسانات دور و یا قدرت موتور افزایش می یابد

ولتاژ یا سیگنال به طرف واحد ECU:

از کویل جرقه : دور موتور را مشخص میکند

از سنسور موقعیت دریچه گاز : میزان باز شدن دریچه گاز تا زاویه کمتر از 1.5 درجه از موقعیت بسته را مشخص می کند

از سنسور درجه حرارت اب: درجه حرارت اب رادیاتور را مشخص می کند

7- تصحیح ولتاژ

دوره زمانی واقعی تزریق و عدم تزریق

واحد ECU دوره زمانی تزریق سوخت را برای ایجاد مخلوط سوخت و هوای مورد نیاز موتور محاسبه نموده و به عنوان یک سیگنال تزریق به طرف انژکتورها می فرستد

دوره زمانی تصحیح ولتاژ

دوره زمانی تاخیر در عملکرد انژکتور بر اساس ولتاژ باتری تغییر می کند بدین ترتیب که در نگام بالا رقتن ولتاژ زمان فوق کوتاهتر و در صورت پایین بودن ولتاژ زمان ان بیشتر می گردد و در نتیجه تصحیح ان ضروری است دوره زمانی استاندارد تاخیر بر اساس ولتاژ 14 ولت می باشد و در صورت کاهش ولتاژ تا کمتر از 14 ولت سیگنال تزریق طولانی تر می شود

ولتاژ یا سیگنال به طرف واحد ECU

از باطری: ولتاژ باتری را مشخص می کند

8- غنی سازی در طی شتاب گیری

برای بهبود قابلیت رانندگی در طی شتاب گیری ناگهانی و به هنگام بسته بودن دریچه گاز سوخت فقط به ازای یک دوره زمانی از قبل تعیین شده یک بار تزریق می شود هر چند در صورت هم زمان شدن این زمان با زمان تزریق معمولی در هنگام باز بودن کنتاکت دور هرزگرد عمل غنی سازی انجام نمی گیرد

9- تصحیح باز خورد نسبت سوخت و هوا (در بعضی مدلها)

واحد ECU دوره زمانی تزریق را بر اساس سیگنالهای وارده از سنسور اکسیژن و برای حفظ نسبت سوخت وهوا در مانه نزدیک به نسبت سوخت و هوای تئوریکی اصلاح می کند که این عملیات به نام عملیات مدار بسته نامیده می شود و برای جلوگیری از گرم شدن زیاد کاتالیست و اطمینان از عملکرد خوب موتور عملیات بازخورد نسبت سوخت وهوا تحت شرایط زیر نباید انجام گیرد که این عملیات به نام عملیات مدا باز خوانده می شود

- طی استارت شدن موتور

- طی غنی سازی بعد از اتارت شدن موتور

- طی غنی سازی سیکل قدرت

- هنگام پایین بودن دما تا پایین تر از سطح قبل تعیین شده

- هنگام قطع سوخت

واحد ECU ولتاژ سیگنالهای فرستاده شده از سنسور اکسیژن را با ولتاژ از قبل تعیین شده مقایسه می کند در صورتی که ولتاژ یک سیگنال بیشتر از این ولتاژ باشد واحد کنترل تشخیص میدهد که نسبت سوخت وهوا غنی تر از نسبت سوخت و هوای تئوریکی می باشد و با شدت ثابت مقدار سوخت تزریق شده را کاهش میدهد در صورتی که ولتاژ سیگنال کمتر از مقدار مشخص شده باشد واحد ECU تشخیص میدهد که نسبت سوخت وهوا رقیق تر از نسبت سوخت و هوای تئوریکی می باشد و مقدار سوخت تزریق شده را افزایش میدهد

ثابت تصحیح تحت دامنه 0.8 تا 1.2 تغییر میکند و در طی عملیات مدار باز برابر 1 می باشد

ecu33.jpg

 

منبع : کتاب اصول کارکرد موتورهای بنزینی انژکتوری(مترجم مهندس سید هادی ریاضی)

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

انواع سوختها و انتخاب بهترين سوخت

 

 

در این بخش به معرفی انواع سوختهای رایج و مورد مصرف در خودروها و نیز گزینه های تحت مطالعه و تحقیق پرداخته و آنها را از جهات مختلف مورد بررسی و مطالعه قرار دهیم . سپس با توجه به اطلاعات و داده های به دست آمد ه برای هر سوخت و معیارهایی که سوختها را با آن می سنجند، بهترین سوخت را برای استفاده در خودرو معرفی می کنیم.

قبل از این کار، به توضیح مفهوم «چاه تا چرخ» که در بررسی سوختها از آن استفاده می شود،

می پردازیم:

در یک سوء تفاهم همگانی، عموم مردم به انرژی مربوط به سوخت یا آلایندگی آن، فقط هنگام سوختن در موتور و وسیله نقلیه توجه می کنند. همین سوء تفاهم درباره ایمنی و هزینه های سوخت نیز وجود دارد. در حالی که ممکن است سوختهایی که انتشار آلایندگی کمی در خودروها دارند، در مرحله تولید به شدت آلودگی ایجاد نمایند و یا حمل ونقل و ذخیره سازی سوختهایی که برای موتورهای درون سوز بسیارمناسب اند، دشوار و پر هزینه باشد.

در مقایسه سوخت خودروها، برخلاف این وضعیت، باید تمام پیشینه سوخت از مواد خام مصرفی تا استفاده از انرژی آن مد نظر قرار بگیرد. تمامی مراحل عرضه سوخت در زنجیره کامل«چاه تا چرخ» قرار می گیرد. این زنجیره دارای پنج مرحله است که عبارتند از:

- تولید ماده خام یا اولیه

- حمل ماده اولیه

- تولید سوخت

- توزیع سوخت

- مصرف در وسیله نقلیه

«سوختها و ویژگیهای آنها»

بنزین :

بنزین از پالایش نفت خام به دست می آید و بیشترین سهم را در میان سوختهای مصرفی در خودرو به خود اختصاص داده است، بطوریکه استفاده از آن در مقیاس وسیع موجب قیمت ارزان و توسعه تجهیزات و امکانا مربوط به آن مانند پالایشگاهها،موتور خودروها، کاتالیزگرهای اگزوز و زیر ساختهای خدماتی گردیده است.

چگالی انرژی نسبتا بالا، آن را به عنوان سوختی بسیار مناسب در موتورهای SI معرفی کرده است. اما عدد اکتان آن(که بطور متوسط در حدود 87 است) نسبت به سوختهای دیگری که در این موتورها استفاده می شود، کمتر است که این امر موجب محدود شدن نسبت تراکم (حداکثر میزان نسبت تراکم است) و در نتیجه راندمان حرارتی در این گونه موتورها می گردد.

در مقایسه با سایر سوختها میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ بنزین در خودروهای سبک در حد متوسط است. از نظر آلودگی، میزان انتشار NOX چاه تا چرخ در خودروهای بنزینی نسبتا کم، ولی انتشار CO در آنها نسبتا بالاست. همچنین ریختن بنزین روی زمین و یا تبخیر شدن آن درهوا، باعث ایجاد آلودگی درآب، خاک و هوا می گردد.

امروزه به منظور کاهش آلاینده های خروجی از اگزوز خودروهای بنزین سوز و انتشار تبخیری، از بنزین با فرمول بندی جدید استفاده می کنند. برای این کار به طور همزمان چندین عامل بنزین رایج را تغییر داده، تا سوختی با ویژگیهای بهتر به دست آید. فرمول بندی جدید عموما شامل دست کم افزودن مواد اکسیژن دار مانند MTBE و ETBE و کاهش آروماتیکها، بنزن، اولفینها و نیز کاهش دمای تبخیر است.

جهت ذخیره سازی بنزین در خودرو از مخازن فلزی و یا پلاستیکی استفاده می کنند، که نوع مواد استفاده شده در ساخت آنها، باید با سوخت سازگاری داشته باشد.

گازوئیل:

گازوئیل نیز از پالایش نفت خام به دست می آید و به لحاظ مصرف در خودرو بعد از بنزین دومین جایگاه را به خود اختصاص داده است. این سوخت در مقایسه با بنزین ارزانتر و ایمن تر است و دارای چگالی انرژی بالاتری هم می باشد. البته عدد ستان آن نسبت به سوختهای دیگر مورد استفاده در موتورهای CI کمتر است.

مصرف انرژی چاه تا چرخ گازوئیل کمتر از همه سوختها است و انتشار HC و CO آن نسبتا کم است، در حالی که انتشار NOX و PM مربوط به آن زیاد است. (ذرات معلق =PM)

کنترل انتشار آلاینده ها در مورد گازوئیل هم مانند بنزین موجب شده، که از گازوئیل با فرمول بندی جدید استفاده کنند. برای این کار محتوای گوگرد موجود در سوخت را کاهش می دهند، که در نتیجه آن انتشار SO2 وpm به طرز چشمگیری کاهش پیدا می کند.

برای ذخیره سازی گازوئیل در خودرو از مخازن فلزی استفاده می کنند، که اندکی کوچکتر از مخزن بنزین است، زیرا چگالی انرژی آن بالاتر از بنزین می باشد.

گاز مایع (C3H3)

LPG رایجترین سوخت جایگزین برای موتورهای SI می باشد ، ولی نقش اندکی در کل مصرف انرژی حمل ونقل جاده ای به خود اختصاص داده است. به علت اینکه میزان عرضه این سوخت بیشتر از نیاز بازار است، قیمت آن در سطح پایینی باقی مانده است.

عدد اکتان بالای آن موجب می شود موتورهای با سوخت LPG نسبت به موتورهای بنزینی نسبت تراکم بیشتر و در نتیجه بازده حرارتی بالاتری داشته باشند.، اما خودروهای سبک تبدیل یافته با سوخت LPG، این امتیاز را ندارند و دارای بازده حرارتی کمتری نسبت به حالت بهینه هستند. مصرف انرژی چاه تا چرخ مربوط به LPG کمتر از بنزین، و بیشتر از گازوئیل است. در خودروهای سبک انتشار NOX چاه تا چرخ نزدیک به ارقام مربوط به بنزین است، ولی انتشار آلاینده های دیگر مربوط به آن کمتر است. در خودروهای سنگین انتشار کم ذرات ریز بارزتر است.چون LPG در دما و فشار معمولی به صورت گاز است آن را در فشاری در حدود 6 تا 8 بار به مایع تبدیل می کنند و سپس در مخازن تحت فشار ذخیره می کنند. مخزن ذخیره LPG تقریبا دو برابر حجم و 1.5 برابر وزن مخزن بنزین برای یک میزان انرژی برابر را دارد. این سوخت به عنوان سوختی عموما ایمن تلقی نمی شود چرا که سنگیتر از هواست و در صورت نشتی ، بخار آن در سطح زمین پخش شده و خطر انفجار افزایش می یابد.

گاز طبیعی(CH4):

گاز طبیعی، که بخش عمده آن را متان تشکیل می دهد، تنها سوختی است که برای استفاده به عنوان سوخت خودرو، نیاز به هیچ نوع فراوری ندارد و توسط طبیعت در پوسته زمین به وجود آمده است. (تولید گاز طبیعی فقط نیاز به رطوبت گیری و حذف هیدروژن سولفید(H2S) از گاز ترش دارد).

با وجود اینکه کشورهایی چون ایتالیا، آرژانتین، روسیه، ایران و آمریکا دارای ناوگان خودرویی با سوخت گاز طبیعی اند، اما این سوخت هنوز هم سوخت مهم خودرو به شمار نمی رود.

گاز طبیعی مانند LPG، عدد اکتان بالایی دارد، که موجب افزایش نسبت تراکم و بالا رفتن بازده گرمایی موتور به میزان 10 درصد نسبت به موتور بنزینی می شود. اما بازده خودروهای تبدیل یافته با سوخت گاز طبیعی 15 تا 20 درصد کمتر از خودروهای بنزینی است.

مصرف انرژی چاه تا چرخ آن در حد LPG است. انتشار آلاینده های چاه تا چرخ در این سوخت کم است، به جز هیدروکربنها، که ناشی از نشت گاز در طول زنجیره سوخت است.

گاز طبیعی از نظر ایمنی نسبت به LPG برتری دارد، زیرا سبکتر از هواست و دمای اشتعال آن نیز بالاست، و در صورت نشت خطر انفجار آن کمتر است.

چون گاز طبیعی در دما و فشار معمولی به صورت گاز است، دانسیته انرژی پائینی دارد که این باعث کاهش مسافت رانندگی می گردد، برای رفع این مشکل در حال حاضر سه روش ANG، LNG وCNG برای ذخیره سازی گاز طبیعی در خودرو به کار گرفته می شود. که در این میان CNG رایجترین روش مورد استفاده می باشد

متانول(CH3OH):

متانول مايعی بی‌رنگ، بی بو، سمی و قابل اشتعال است که معمولا از گاز طبیعی تهیه می شود. متانول را از زیست توده (مواد سلولزی و بیشتر چوب) نیز می توان تولید کرد، ولی چون هنوز توجیه اقتصادی ندارد، این روش مورد استفاده قرار نمی گیرد.

متانول خام بر حسب نوع استفاده، تا درجات مختلف از طريق عمليات تقطير، خالص‌سازی می گردد. مشتقات اين ماده، فرمالدئيد، متيل تري بوتيل اتر (MTBE) و اسيد استيک مي‌باشد. همچنين متانول مصارف پراکنده ديگری نيز به‌عنوان حلال، شوينده شيشه اتومبيل، سوخت و بازيافت‌کننده پساب‌ها، دارا است.

هزینه تولید متانول از بنزین بیشتر و چگالی آن هم کمتر است، اما عدد اکتان کاملا بالایی دارد. به عنوان یک سوخت مایع ، کاربرد آن در مخلوط با بنزین برای استفاده در خودروهای چندگانه سوز با موتورهای SI است. در موتورهای CI خودروهای سنگین به صورت تقریبا خالص قابل استفاده است، اما چون عدد ستان آن کم است، نیاز به سازگار کردن دارد.

مصرف انرژی چاه تا چرخ متانول نسبتا بالاست، به ویژه در حالتی که منشا آن زیست توده باشد. انتشار چاه تا چرخ هیدروکربنها هم، خصوصا برای متانول از گاز طبیعی بالاتراست. اما انتشار CO2 چاه تا چرخ متانول از زیست توده می تواند بسیار کم باشد.

در حال حاضر دو نوع متانول در بازار برای مصرف در خودرو وجود دارد:

M85 که ترکیبی از 85 درصد متانول و 15 درصد بنزین بدون سرب ا ست و M100 که 100 درصد متانول است.

M85 به عنوان سوخت جایگزین درخودروهای سبک مورد استفاده قرارمی گیرد، در حالی که ازM100 درخودروهای سنگین مانند کامیونها و اتوبوسها و همچنین خودروهای ا لکتریکی استفاده می شود.استفاده از متانول به عنوان سوخت جایگزین در موتورهای احتراق داخلی باعث کاهش راندمان حرارتی و پوسیدگی در سیستم سوخت رسنی می شود، به همین علت امروزه از آن تنها برای تولید هیدروژن در FCEV ها استفاده می شود. بدین صورت که با گذشتن متانول ذخیره شده در مخزن خودرو از reformer هیدروژن تولید شده و از واکنش آن در پیل سوختی با اکسیژن انرژی الکتریکی لازم برای حرکت خودرو تولید می گردد.طبق آمار به دست آمده تا سال 2004 در حدود 21800 خودرو سبک با سوخت M85 و بیش از 400 خودروی سنگین با سوخت M100 و همچنین 40000 خودرو با پیل سوختی متانولی توسط شرکتهای معتبر خودروسازی از جمله فورد، کرایسلرو بنز طراحی و ساخته شده است و بر اساس پیش بینی های صورت گرفته تا سال 2020 میلادی تعداد خودروهای با پیل سوختی متانولی به 35 میلیون دستگاه خواهد رسید.

اتانول(C2H5OH):

گرچه خواص اتانول بسیار شبیه متانول است، اما معمولا به جای گاز طبیعی از زیست توده تولید می شود.

هزینه های تولید اتانول سه تا پنج برابر تولید بنزین است، که بستگی زیاد به هزینه های ماده خام دارد. اتانول به دو شکل مورد استفاده قرار می گیرد:

هم به عنوان سوخت درموتورهای SI و CI کاربرد دارد، و هم پس از تبدیل به ETBE به عنوان افزودنی بدون کوبش به جای سرب به بنزین اضافه می شود.(منشا تجدید پذیر آن به عنوان زیست توده دلیل اصلی استفاده از این افزودنی به جای MTBE است)

اتانول نیاز به مخزنی 50 درصد بزرگتر و 65 درصد سنگین تر از بنزین دارد، تا معادل آن انرژی تولید کند. چگالی انرژی اتانول بیشتر از متانول است، اما در مقایسه با بنزین و گازوئیل کمتر است.

چون اتانول عدد اکتان پایین تری نسبت به متانول دارد، راندمان حرارتی آن پایین تر است.

مصرف انرژی چاه تا چرخ اتانول، به ویژه زمانی که از مواد سلولزی تهیه می شود بالاست ، ولی چون از زیست توده تولید می شود، انتشار CO2 چاه تا چرخ آن از بنزین و گازوئیل کمتر است. انتشار CO و HC آن در مقایسه با بنزین در خودروهای سبک کمتر و در مقایسه با گازوئیل در خودروهای سنگین بیشتر است.

از دیدگاه ایمنی، متانول واتانول هر دو نسبت به بنزین و گازوئیل در دامنه وسیع تری ازمخلوط هوا – سوخت قابلیت اشتعال دارند. در دمای محیط متانول و اتانول به راحتی بخار قابل انفجاری را روی سطح سوخت درون مخزن تشکیل می دهند ولی در تصادف، خطرانفجار آنها کمتر از بنزین است، زیرا سرعت تبخیر آنها موجب می شود غلظتشان در هوا کم باشد و قابل انفجار نشود.

بیو دیزل:

بیو دیزل عنوان گروهی از روغنهای گیاهی ا ستری شده است که از فراورده های کشاورزی حاوی روغن تولید می شود. مهمترین این محصولات تخم کلم، لوبیای سویا، تخم آفتاب گردان و میوه نخل است.

با توجه به خواص بیودیزل که بسیار شبیه به گازوئیل است، بیو دیزل را می توان مستقیما در خودروهای گازوئیلی فعلی به کار برد.

محتوای انرژی آن حدود 8 درصد کمتر است، اما با چگالی سوخت بیشتر و عدد ستان بالاتر کیفیت احتراق بهتری دارد.

انرژی مصرفی چاه تا چرخ بیودیزل بیشتر از گازوئیل اما عموما کمتر از بنزین است. انتشار آلایندگی چاه تا چرخ آن بسیار مشابه انتشار آلاینده ها در گازوئیل است بطورکه انتشار NOX و ذرات ریز در آن زیاد، اما CO و هیدروکربنها نسبتا کم است. البته لازم به ذکر است که انتشار CO2 از چاه تا چرخ آن کم است، زیرا بیودیزل از زیست توده به دست می آید.

استفاده و کار با بیودیزل ایمن است. خطر پذیری و ریسک بهداشتی بیودیزل برای انسان و حیوانات کمتر از گازوئیل است و به دلیل تخریب پذیری کمتر برای محیط زیست هم کمتر زیانبار است.

ذخیره سازی بیودیزل مشابه گازوئیل است و در دامنه خودرویی معادل، وزن سوخت بیودیزل تقریبا 15 درصد بیشتر از گازوئیل است، اما حجم مخزن فقط باید 9 درصد افزوده شود. رسوبات ناشی از بیودیزل، تعویض ***** بیشتر و تمیز کردن مخزن در فواصل زمانی کمتر را ضروری می سازد و قطعات الاستومری سیستم سوخت رسانی نیز باید از نوع مقاوم در برابر بیو دیزل انتخاب شود.

هیدروژن(H2):

هیدروژن سوختی به صورت گاز است و تقریبا از تمام مواد اولیه حاوی هیدروژن می توان آن را به دست آورد. دو روش اصلی تولید آن، یکی الکترولیز آب و دیگری تبدیل به بخار یا گازی کردن مواد خام هیدروژن دار است. گاز طبیعی مهمترین ماده خام تولید هیدروژن به روش تبدییل با بخار است، که طی این فرایند گاز طبیعی به گاز سنتز تبدیل می گردد و سپس دی اکسید کربن و مونوکسید کربن از آن حذف می شود. مواد خام دیگر برای تبدیل با بخار شامل LPG و نفت است. روغنهای سنگین، زغال سنگ و به صورت بالقوه زیست توده را می توان از طریق گازی کردن به هیدروژن تبدیل نمود.

هیدروژن به ویژه در مرحله تولید، بیشترین مصرف انرژی چاه تا چرخ را دارد. انتشار آلاینده - ها از چاه تا چرخ بستگی بسیار زیاد به روش تولید دارد، و انتشار آلاینده ها از خودرو،به جز NOX ، از موتورهای درون سوز قابل چشم پوشی است.

عدد اکتان هیدروژن بالاست و موتور هیدروژن سوز در مقایسه با نوع مشابه بنزینی بازده گرمایی بیشتری دارد. در موتورهای SI و پیل سوختی می توان از هیدروژن استفاده کرد، ولی هم سوخت و هم خودروها گرانتر از نوع رایج اند.

هیدروژن انرژی ا شتعال بسیار کمی نیاز دارد و حدود ا شتعال پذیری آن بسیار وسیع است، بنابراین ایمنی ذخیره سوخت در خودرو مسئله اصلی در فضاهای بسته است، اما با ضوابط و معیار های کافی می توان از حوادث جلوگیری کرد. عوامل ایمنی در محیط باز مشابه همان سوختهای رایج است زیرا هیدروژن سبک است و در صورت نشت به سمت بالا حرکت می کند،

اما در فضاهای بسته بسیار خطرناک است. در دامنه وسیعی از مخلوط سوخت – هوا ( از بسیار رقیق تا بسیار غنی ) به سرعت محترق می شود.

دو روش برای ذخیره سازی هیدروژن در خودرو فعلا مورد توجه جدی است: ذخیره هیدروژن به صورت هیدرید و هیدروژن مایع. گزینه سوم یعنی ذخیره سوخت به صورت گاز تحت فشار بالا در عمل برای خودرو مشکل ساز است، زیرا مخزن حجمی معادل بیست برابر مخزن بنزین خواهد داشت.

دی متیل اتر :DME

دی متیل اتر به تازگی به عنوان سوخت خودرو مطرح شده است. تولید آن بسیار شبیه به روش تولید متانول است و مانند متانول از گاز طبیعی یا زیست توده به عنوان ماده خام استفاده می شود

تا گاز سنتز تهیه شود و سپس DME در فرایندی موسوم به سنتز اکسیژن دار تشکیل می گردد.

عدد ستان بالا (بیشتر از گازوئیل) موجب می شود که DME سوخت مناسبی برای موتورهای CI باشد، و در کارایی موتور با سوخت گازوئیل رقابت کند. DME گرانتر از بنزین است و احتمالا همین طور باقی می ماند، اما در دراز مدت ممکن است به لحاظ قیمت با گازوئیل قابل رقابت باشد.

چون DME به تازگی به عنوان سوخت خودرو مطرح شده است، داده های مربوط به مصرف انرژی و انتشار آلاینده ها در مورد آن کم است. می توان فرض کرد که مصرف انرژی آن در تولید تقریبا مانند متانول است. مصرف انرژی آن در خودروهای سبک به طور قابل ملاحظه ای کمتر از بنزین است. داده های مربوط به انتشار آلاینده ها از خودرو با سوخت DME دامنه ای بین بسیار کم برای تمام اجزاء آلاینده معادل گازوئیل برای انتشار CO و HC و معادل بنزین برای NOX و PM دارد.

DME برای انسان سمیتی ندارد، اما چشم و دستگاه تنفس را تحریک می کند.

ذخیره سازی در خودرو شبیه LPG است، بدین صورت در فشار حدود 6 بار آن را به صورت مایع در مخزن تحت فشار ذخیره می کنند. برای محتوای انرژی معادل، مخزن DME نسبت به بنزین 66 درصد بیشتر و 47 درصد وزن بیشتری دارد.

لازم به ذکر است که پمپ سوت باید شار سخت را به 12 تا 30 بار برساند تا از تبخیر DME در مسیر سوخت جلوگیری شود

انتخاب بهترین سوخت برای مصرف در خودرو

بهترین سوخت یا سوخت آرمانی، ضمن آنکه تمام امتیازات سوختهای رایج فعلی را در بر دارد، نباید هیچکدام از عیبها و نقائص آنها را داشته باشد، ولی با وجود تحقیقات صورت گرفته، تاکنون چنین سوختی توسط بشرتولید نشده است. در این قسمت هدف اینست که از میان سوختهای معرفی شده دربخش قبلی، بهترین سوخت را برای مصرف در خودروهای سبک به گونه ای انتخاب کنیم که همزمان با هزینه های منطقی، بتواند با معیارهای تعریف شده برای میزان انتشارآلاینده ها و قابلیت قطع وابستگی به نفت مطابقت داشته باشد.

معیارهای دراز مدت که برای بهترین سوخت در خودروهای سبک در نظر گرفته می شوند به ترتیب زیر می باشد:

هر سوخت باید براساس جدول زیر با استاندارد ULEV کالیفرنیا( خودرو با آلایندگی بسیار کم) برای میزان انتشار آلاینده ها در مورد انتشار محلی مطابقت داشته باشد.

باید انتشار گازهای گلخانه ای را از چاه تا چرخ به میزان 50 درصد در مقایسه با خودروهای بنزین سوز کاهش دهد.

سوختی وابستگی به نفت را کاهش می دهد که قابلیت جایگزینی به میزان 10 درصد مصرف سوخت خودروها در سطح جهان را داشته باشد.

هزینه های چاه تا چرخ نباید از 1/1 برابر هزینه های مربوط به بنزین تجاوز نماید.

سازمان خدمات اطلاعاتی سوخت خودروها (AFIS)، وابسته به آژانس بین المللی انرژی که اجرای موافقتنامه برای سوختهای پیشرفته موتور را به عهده دارد، در زمینه انتخاب بهترین سوخت، مطالعات و تحقیقات گسترده ای را روی انواع سوختهای مصرفی در خودرو ، انجام داده است، که نتایج این تحقیقات به صورت نمودار زیر، توسط آژانس بین المللی انرژی منتشر شده است:

 

آلاینده

CO

NOX

فرمالدئید

استاندارد ULEV

1.7( g/mile)

0.04( g/mile)

0.008( g/mile)

با توجه به نمودار صفحه قبل و همچنین معیارهای در نظر گرفته شده برای انتخاب بهترین سوخت به نتایج زیر می توان رسید :

- DME از گاز طبیعی، جایگزین خوبی برای بنزین و گازوئیل است. با معیارها مطابقت دارد و در دراز مدت می تواند به قیمتی قابل مقایسه با بنزین عرضه شود.

- LPG و CNGو متانول در صورتی که گازهای گلخانه ای منتشره از آنها به سطحی پایین تر تقلیل داده شود با معیارها مطابقت دارند. متانول از سلولز، در صورتی که ظرفیت ماده خام به اندازه کافی گسترش یابد چنین خواهد بود. هزینه های این سوختها احتمالا در دراز مدت از هزینه های بنزین چندان بیشتر نخواهد شد.

- هیدروژن هم با معیار مطابقت خواهد داشت، اما هزینه های دراز مدت آن در دسترس نیست.

نتیجه گیری:

واضح است که، استفاده گسترده و همه جانبه از اغلب سوختهای جایگزین معرفی شده، نیازمند بکار گیری تکنولوژیهای جدید و تغییرات اساسی در زیر ساختهای تهیه و توزیع و همچنین فرهنگ سازی عمومی می باشد، که این خود زمان و هزینه زیادی را می طلبد.

از طرفی برای رفع سریع و کوتاه مدت مشکلات اقتصادی و زیست محیطی ناشی از سوختهای فسیلی رایج، باید از بین سوختهای جایگزین تولید شده، سوختی را برگزید که علاوه بر فراوانی و سادگی تولید، حداقل مشکلات مذکور را داشته باشد، که در نهایت گاز طبیعی مورد توجه قرار گرفت.

امروزه استفاده از این سوخت در بسیاری از صنایع از جمله صنعت خودرو روز به روز گسترش می یابد و بسیاری از کشورها از جمله ایران در این زمینه سرمایه گذاری های زیادی را انجام داده اند.

 

تهيه كننده : مهندس سید محسن حصير باف (مشهد مقدس 1388)

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

منيفولد ساده و متغير

 

 

 

 

در خودروها دو نوع منیفولد وجود دارد یکی منیفولد بنزین که هوا را به درون سیلندرها می‌کشد و

دیگری منیفولد دود برای تخلیه دود.

منيفولد دود:

منيفولدهاي دود با اشکال مختلف ساخته مي شوند. در يک موتور رديفي، منيفولد در کنار موتور قرار

مي گيرد و در يک موتورخورجینی به هر يک از بلوک سيلندر يک منيفولد دود نصب مي شود.

وظيفه ديگر منيفولد دود، گرم کردن منيفولد گاز در موقع سرد بودن مي باشد که با اين وسيله سوخت

به صورت بخار درآمده و از مايع شدن آن جلوگيري مي کند.

منيفولد گاز:

منيفولد گاز تقريبا مشابه منيفولد دود مي باشد که با اشکال مختلف ساخته مي شود و در کنار موتور بين

کاربراتور و سر سيلندر قرار مي گيرد. وظيفه آن رساندن سوخت و هوايي که کاربراتور مخلوط مي کند به

وسيله اين رابط (منيفولد گاز ) به شکل گازي به محفظه احتراق در سر سيلندر مي باشد.

توربو شارژر:

توربوشارژر شامل یک کمپرسور و یک توربین می باشد که هر دو روی شفت نصب شده اند و

توربین توسط گازهای خروجی حاصل از احتراق چرخانیده می شود به این ترتیب انرژی این گازها

که در صورت نبودن توربوشارژ تلف می شد برای چرخانیدن کمپرسور استفاده می شود و هوای

بیشتری برای سیلندرها موتور تامین می کند توربو شارژ دارای یک قسمت دوار (روتور) است که

شامل یک شفت می باشد و یک سر ان توربین و سر دیگر ان یک کمپرسور نصب شده است این

قسمت دوار داخل یک پوسته قرار گرفته که دارای دو محفظه یکی توربین و دیگری برای کمپرسور

می باشد گازهای خروجی موتور مستقیما وارد محفظه توربین شده و توربین و در نتیجه کمپرسور

را با سرعت بالایی به چرخش وا می دارند از هوا از مرکز محفظه کمپرسور مکیده شده و تحت

فشار قرار گرفته و توسط نیروی گریز از مرکز که بواسطه سرعت بسیار بالای چرخش کمپرسور

ناشی می شود به درون موتور رانده می شود به این ترتیب هوای بیشتری به داخل سیلندر

ارسال می گردد اگر سوخت بیشتری به داخل سیلندرها تزریق شود انرژی گازهای خروجی نیز

افزایش یافته و در نتیجه سرعت چرخش توربوشارژ نیز بالاتر می رود این امر سبب افزایش

هوای تامین شده برای موتور می گردد .

سنسور اكسيژن:

اين سنسور مقدار اكسيژن گازهاي خروجي را كه در منيفولد دود مي‌باشند اندازه گرفته و ولتاژ

مناسب با اكسيژن موجود در سيستم كه نشانه رقيق يا غني بودن مخلوط مي‌باشد را به واحد ECU

گزارش میدهد.

مواد مناسب براي ساخت قطعه منيفولد دود خودرو:

منيفولد دود، قطعه‌اي است كه وظيفه هدايت و انتقال دود و گازهاي داغ خروجي از موتور به لوله اگزوز را

برعهده دارد. اين قطعه بايد مسير مناسب و بدون مانعي را براي خروج و فرار گازهاي خروجي ايجاد كند و

دوام و مقاومت خوبي در برابر گازهاي داغ و دما‌هاي تا حدود 1000 درجه سانتي‌گراد از خود نشان دهد.

براي ساخت اين قطعه معمولاً از دو نوع ماده استفاده مي‌كنند:

 

الف- فولادهاي مقاوم به حرارت يا فولادهاي نسوز

 

ب- چدن‌ها كه با توجه به شرايط كاربرد، ميتوان ا: چدن اكستري، گرافيت فشرده، داكتيل و يا داكتيل

آلياژي استفاده كرد.

 

جنس منيفولد دود برخي خودروها از فولادهاي نسوز است، اما به دليل هزينه بيشتر، نياز به جوشكاري و

پيچيدگي زياد ساخت اين قطعه، معمولاً منيفولد دود بيشتر خودروهاي معمولي از جنس چدن است. جدول

1، جنس منيفولد دود چند خودرو را به همراه تركيب شيميايي آنها نشان مي‌دهد.

 

چدن، براي كاربرد در دماي بالا، مفيد است. در مقايسه با چدن خاكستري، مقاومت چدن نشكن در برابر حرارت

بهتر مي‌باشد . بنابراين استفاده از اين ماده براي ساختن منيفولد دود بسيار عالي خواهد بود. محاسن چدن

نشكن نسبت به چدن خاكستري براي توليد منيفولد دود موتورهاي داغ‌تر به شرح زير است:

 

.1چدن نشكن با ميزان سيليسيم بالاتر و منگنز پايين‌تر داراي دماي استحاله يا يوتكيوئيد بالاتري مي‌باشد.

بنابراين اگر درجه حرارت كاركرد يون قطعه دچار تغيير فاز شود، بالا مي‌رود.

 

.2 در چدن‌هاي خاكستري، اكسيد شدن با سرعت در سطوح گرافيت لايه‌اي اتفاق مي‌افتد، ولي در چدن

نشكن گرافيت‌ها به صورت كروي پراكنده شده و به علت دارا بودن ماهيت تغيير شكل پلاستيك، مقاومت

بيشتري نسبت به چدن خاكستري در برابر افزايش درجه حرارت دارند .

 

جنس مانیفولد دود خودروهای مختلف

mani1.jpg

گرم و سرد كردن مكرر، باعث ايجاد شوك حرارتي در قطعه و توسعه شيب‌هاي حرارتي و ايجاد نشت‌هاي

داخلي مي‌شود. اين مسائل موجب تابيدگي يا تخريب ناشي از خستگي حرارتي قطعه خواهد شد. بنابراين

براي طراحي قطعاتي نظير منيفولد دود علاوه‌بر معيارهاي طراحي بايد به مسائلي از قبيل حداكثر دماي

كاركرد ميزان انتقال حرارت، شيب‌هاي حرارتي و ميزان انبساط در اثر گرما توجه كامل داشت.

 

انبساط و رشد قطعات چدني در دماهاي بالا

 

قطعات چدني وقتي در دماي بالا قرار مي‌گيرند، حتي اگر تنش هم به آنها اعمال نشود، باز هم تمايل به رشد

از خود نشان مي‌دهند و مقدار رشد به تركيب شيميايي، ساختار ميكروسكوپي، زمان قرار داشتن در دماي

بالا و تغييرات دمايي بستگي دارد.

 

حفظ خواص مكانيكي و ابعادي قطعه چدن نشكن در معرض حرارت، بستگي به ثبات ساختار ميكروسكوپي و

مقاومت به اكسيداسيون دارد. ساختار چدن نشكن فريتي يا چدن نشكن آنيل شده تا دماي بحراني 730

درجه سانتي‌گراد ثابت است. در فريت خواصي مانند استحكام و مقاومت در برابر حرارت، بستگي به تركيب

شيميايي آن دارد. ميزان بالاي Si و افزودني‌هاي ديگر نظير نيكل، آلومينيم و موليبدن اثر مستقيمي بر خواص

فريت در درجه حرارت‌هاي بالا دارند.

ساختار چدن نشكن پرليتي تا دماي 420 درجه سانتي‌گراد ثابت مي‌ماند. بالاتر از 540 درجه سانتي‌گراد

سمانتيت موجود در پرليت تدريجاً حالت كروي پيدا كرده و به كربن و آهن تجزيه مي‌شود. كربن تجزيه شده با

رسوب بر روي گرافيت كروي باعث گرافيت‌زايي مي‌شود. ميزان سرعت گرافيت‌زايي در دماي بالاتر از 650

درجه سانتي‌گراد افزايش مي‌يابد.

سرعت گرافيت‌زايي به تركيب شيميايي به‌ويژه ميزان Si و عناصر كاربيد‌زاي موجود بستگي دارد.

چدن‌هاي داكتيل فريتي تا دماي بحراني 730 درجه سانتي‌گراد پايدار بوده، در دماهاي پايين‌تر از 815

درجه سانتي‌گراد چدن‌هاي نشكن فريتي آنيل شده رشد نداشته، اما چدن‌هاي نشكن پرليتي به علت

گرافيت‌زايي رشد از خود نشان مي‌دهند و چدن‌هاي داكتيل غيرآلياژي هم پرليتي و فريتي بالاي 815

درجه سانتي‌گراد رشد مؤثري داشته و در حالت پرليتي رشد آنها سريع‌تر است.

با افزايش سطح مقطع، رشد كاهش يافته و با افزايش Si و استفاده از كرم و موليبدن مي‌توان رشد را

متوقف كرد. چدن خاكستري به دليل گرافيت‌زايي و اكسيداسيون بيشتر، رشد بيشتري نسبت به چدن

داكتيل از خود نشان مي‌دهد.

 

به‌طور كلي منيفولدهاي چدني دماي بالا از چدن داكتيل فريتي ساخته مي‌شود كه با توجه به دماي

كاركرد آنها عناصر آلياژي نظير Mo، كرم، Ni و يا AL استفاده مي‌شود. اين مواد را مي‌توان در قالب 4 گروه

زير دسته‌بندي كرد:

 

الف- چدن داكتيل فريتي: داراي كربن معادل 8/4 درصد و Si 3 درصد بوده و انعطاف‌پذيري آنها 20- 16 درصد

مي‌باشد. قابليت ماشينكاري عالي و قابل استفاده در درجه حرارت‌هاي متوسط مي‌باشد.

 

ب- چدن‌هاي داكتيل Si-Mo

Mo در قطعاتي كه در دماي بالا كار مي‌كنند نقش مؤثري داشته و باعث افزايش خستگي حرارتي و پايداري

ابعادي و ساختاري مي‌شود. در اين چدن‌ها قابليت ماشينكاري نسبتاً پايين است و دماي كاركرد بالاتري

دارند. اين گروه نيز داراي 3 درصد Si، 8/4 درصد كربن و 15-10 درصد پرليت و شامل كاربيد‌هاي موليبدن

مي‌باشد كه با توجه به درصد موليبدن به 3 گروه تقسيم مي‌شود.

 

A)ا 9-7 درصد موليبدن

B)ا 7/0-5/0 درصد موليبدن

C)ا 5/0-3/0 درصد موليبدن

پ- چدن‌هاي Niدار

ت- چدن‌هاي با Si و Mo بالا

 

اين چدن‌ها مشابه گروه ب ولي با انعطاف‌پذيري پايين، شكننده و مشكل براي ريخته‌گري مي‌باشند، از اين

چدن‌ها زياد استفاده نمي‌شود .

شکلA، حداكثر دماي كاركرد منيفولد دود با گريدهاي مختلف مواد را نشان مي‌دهد. با توجه به اين جدول،

اختلاف دماي كاركرد منيفولد دود از جنس چدن داكتيل بدون Mo و با Si بالا با چدن حاوي Mo و Si بالا در

حدود 37 درجه سانتي‌گراد مي‌باشد

جدول A:حداكثر دماي كاركرد منيفولد دود با گريدهاي مختلف مواد

mani2.jpg

در منيفولد دود دو عنصر Si و Mo نقش مهمي را ايفا مي‌كنند. Si با پايدار كردن زمينه فريتي و تشكيل

لايه سطحي غني از Si كه از اكسيداسيون پيشگيري مي‌كند، عملكرد چدن داكتيل در دماي بالا را افزايش

مي‌دهد. با افزايش ميزان Si، مقاومت قطعه در برابر اكسيداسيون افزايش مي‌يابد. با افزايش Si

استحكام‌هاي تسليم و شكست افزايش يافته و انعطاف‌پذيري كاهش مي‌يابد. سيليسيم تا دماي 540 درجه

سانتي‌گراد، استحكام‌دهي خوبي دارد و در دماهاي بالاي 540 درجه سانتي‌گراد اثر كمتري دارد.

براي مقادير بالاي 6 درصد Si قطعه ممكن است خيلي ترد و شكننده باشد. بهترين تركيب مقاومت حرارتي و

خواص مكانيكي بالا در مقدار Si 6-4 درصد به دست مي‌آيد. سيليسيم براي افزايش مقاومت در برابر پوسته

شدن بسيار مؤثر بوده و دليل آن اين است كه با افزايش Si، تركيب پوسته از حالت اكسيد آهن به سمت

سيليكات تغيير مي‌يابد و اين پوسته مقاومت بيشتري در برابر نفوذ يون‌هاي فلي و اكسيژن از خود نشان

مي‌دهد و به اين ترتيب ميزان پوسته شدن كاهش مي‌يابد.

 

در دماهاي بالا Mo نقش مؤثرتري داشته و با افزايش Mo به ميزان 1-0 درصد به چدن‌هاي داكتيل با Si بالا،

خستگي حرارتي بهبود مي‌يابد. در جدولB، تأثير درصدهاي مختلف سيليسيم و موليبدن بر رفتار خستگي

حرارتي نشان داده شده است.

 

افزايش Si و افزود ي نظير AL و Mo به‌طور مؤثر اكسيداسيون چدن داكتيل را تا فولادهاي آستنيتي

كاهش مي‌دهد.

(B)تأثير سيليسيم و موليبدن بر رفتار خستگي حرارتي چدن‌هاي داكتيل فريتي

mani3.jpg

مقدمه ای برتئوری مسیر جریان درمانیفولدها:

مدل های مانیفولد برخاسته از عرصه های گوناگون مانند ریاضیات و تصویرپردازی وداده های مدلی یا به

وسیله علم کامپیوتر.

سطوحی از معیارهای ارادی وبعدی درمدل های غیر خطی استفاده می شود.و همچنین در مدل های جدید

فرایند تدریجی را دنبال می کند. در تصویب کردن روش های عددی ناپایدارو بهره برداری از شکل غیر خطی

خلاصه زبده اطلاعات مناسب برای عناصر داده ها لازم می باشد.

این روش شامل مطالعه در خصوص موضوعات محاسبات دیفرانسیلی (عامل مربوطه لاپلاس و این گونه ها

هستند) و در کل روشهای مسیری (مربوط به محاسبه کوتاه ترین مسیر بین دو نقطه در سطح) در این

مسافت شما به این نتیجه می رسید که تفاضلی و خط ترسیم شده بین دو نقطه در روی سطح محاسبه در

عکس ها و حجم ها وابعادهای نمایش هندسی بالا برقرار است.

mani4.jpg

منیفولدهای ورودی متغیر :

(1) منیفولدهای طول متغیر

(2) سیستم ورودی انعکاسی

منیفولدهای ورودی متغیر از اواسط دهه 90 بطور گسترده رایج شدند. با استفاده از این سیستم

گشتاور پایین در دور متوسط افزایش یافته بدون این که تاثیری بروی مصرف سوخت یا قدرت در

دورهای بالا داشته باشد.

بد ین وسیله انعطاف پذیری موتور بهبود می یابد. یک منیفولد معمولی برای قدرت درسرعت بالا یا

گشتاو در دورپایین و یا یک توازن بین آنها بهینه سازی می شود اما منیفولد ورودی متغیر یک یا

بیش از دومرحله برای انجام وظیفه در سرعت مختلف موتورمطرح میکند گفته میشود نتایج استفاده

ازاین سیستم شبیه استفاده ازسیستم تایمینگ متغیرسوپاپ(VVT) می باشد.

 

 

اما مزیت منیفولد ورودی متغیر این است که گشتاور دور پایین را بیش ازقدرت در

در دور بالا افزایش می دهد. این سیستم برای خودروهای چهار در(sedan) که هر روز سنگین و سنگین تر

می شوند خیلی مفید می باشد. با افزایش خودروهایی که خصوصیات اسپورت دارند مانند Ferrari 360 M و

550 M از منیفولدهای ورودی متغیر در کنار تایمیگ متغیر سوپاپ برای قابلیت بهتر در حرکت استفاده می

شود.

mani5.jpg

 

در مقایسه با VVT منیفولدهای ورودی متغیرارزانترمی باشند. برای این که فقط به چند

منیفولد ریخته گری شد و دد کمی سواپهای لکتریکی احتیاج دارند در مقابل VVT به تعدادی

کارانداز هیدرولیکی دقیق ومناسب و یا حتی تعدادی بادامک مخصوص و میل بادامک نیاز دارد.

هر دو آنها از هندسه منیفولدهای ورودی برای رسیدن به یک هدف مشابه استفاده می کنند. منیفولدهای

ورودی طول متغیرمعمولا در خودروهای سواری چهار در((sedan استفاده می شوند دربیشتر طراحی ها از

دو منیفولد با طول متفاوت برای تغذیه هر سیلندر استفاده میشود. منیفولدهای با طول بلندبرای دورهای

پایین و منیفولدهای کوتاه برای دورهای بالا استفاده میشوند. فهمیدن اینکه چرا دور بالا به منیفولد کوتاه

احتیاج دارد ساده است؟ چون که با استفاده از آن مکش موتور بطور آزادانه و آسان صورتمی گیرد. اما چرا

دردورهای پایین منیفولدهای با طول بلند مورد نیاز است ؟

چونکه استفاده از لوله های بلندتر باعث کاهش فرکانس هوای ورودی به سیلندر میشود به گونه ای که با

کاهش دور موتور تطابق زیادی دارد و باعث بهتر پر شدن سیلندر می شود و بدین ترتیب گشتاور خروجی

را افزایش می دهد. از طرف دیگر منیفولد ورودی بلند تر جریان هوا را به آرامی هدایت می کند که باعث بهتر

مخلوط شدن سوخت و هوا می شود.

بعضی از سیستمهای طول متغیرارائه شده سه مرحله دارند که از این نوع درAudi V8 استفاده شده است.

درحقیقت Audi از منیفولدهای جداگانه استفاده نمی کند. در عوض از یک منیفولد ورودی دورانی که

ورودی آن در مرکز روتور آن واقع است استفاده می کند. چرخش مجرای ورودی به وضعیتهای مختلف باعث

ایجاد طولهای مختلف در منیفولد می شود.

ترتیب احتراق به گونه ای است که سیلندرها بطور متناوب از هر یک از محفظه ها تنفس می کنند که باعث

ایجاد یک موج فشاری بین آنها می شود.

اگر فرکانس موج فشار با دور تطابق داشته باشد می تواند به پرشدن سیلندرکمک کند بدین ترتیب

راندمان مکش افزایش یافته. فرکانس تولیدی به سطح مقطع لوله های متصل شده بستگی دارد.

با بستن یکی ازآنها دردور پایین سطح مقطع به خوبی فرکانس را کاهش می دهد بدین گونه گشتاور

خروجی در دور متوسط افزایش می یابد. در دور بالا سوپاپ باز شده و بهتر پر شدن سیلندر را

فراهم می کند.

خلاصه منیفولدهای ورودی متغیر

مزایا :

بهبود گشتاور تحویلی در دور پایین بدون کاهش قدرت در دور بالا و ارزانتر بودن نسبت به تایمینگ

متغیرسوپاپ VVT)).

معایب:

تقریبا فضای زیادی اشغال می کند و تاثیری در افزایش گشتاور در دور بالا ندارد.

منیفولد ورودی برای حجم های بالا(v10موتور)

mani6.jpg

مانیفولد ورودی با طول متغیر

mani8.gif

تهيه كننده : مهندس سعيد پويا ( مياندواب تير 1388)

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

پاشش مستقيم سوخت

 

GASOLINE DIRECT INJECTION (GDI)

بخش اول

موتورهاي آينده و چگونگي آن به بحث داغ محافل صنعتي و دانشگاهي تبديل شده است. سوخت هيدروژن، سوخت گاز، سوخت‌هاي گياهي به همراه موتورهاي اصلاح شده بنزيني يا ديزلي و موتورهاي هيبريدي گوشه‌اي از تلاش‌هاي صورت گرفته براي دستيابي به موتورهاي جديد است. مركز تحقيقات موتور آلمان نيز در يك بررسي، در زمينه موتورهاي بنزيني نظير كوچك‌سازيDownsizing) ) ،موتورهاي باتزريق مستقيم (GDI)و سيستم سوپاپ‌هاي كاملا متغيربراي ادامه حيات موتورهاي احتراق داخلي در بحران سوخت و آلايندگي خودروها در ۱۰ سال آينده فن‌آوري‌هاي جديد را چاره‌ساز مي‌داند.

قوانين اروپايي روي آلاينده‌هاي خطرناك اگزوز كه در سال ۲۰۰۰ نسبتا سختگيرانه به اجرا درآمد، در سال ۲۰۰۵ سختگيرانه‌تر شده است. محدوديت‌هاي استاندارد آلايندگي(EURO IV) براي آلاينده‌هاي HC و NOX و ذرات معلق حدود ۵۰ درصد سطح كنوني اين گازهاي مضر است. استاندارد آلايندگي اروپا در سال ۲۰۰۴ مطابق با استاندارد EURO III بود. مرحله بعد در استانداردهاي اروپايي كه EURO V ناميده مي‌شود، احتمالا با تمركز بر ذرات معلق، به بهينه‌سازي بيشتري نياز دارد.

از سال ۲۰۰۳ به بعد در كاليفرنيا بايد حداقل ۱۰ درصد فروش هر سازنده خودرو خودروهايي با آلايندگي صفر يا معادل آن بوده باشد. نگراني در مورد اثر گازهاي گلخانه‌اي، خودروسازان اروپايي را وادار كرده است كه تا سال ۲۰۰۸ خودروهايي توليد كنند كه متوسط CO2 منتشره از آنها زير ۱۴۰ gr/Km باشد.

يعني كاهش مصرف سوخت بايد به ميزان بيش از ۲۵ درصد در مقايسه با سطح تعيين شده در سال ۱۹۹۵ باشد. همچنين كاهش بيشتر به سطح ۱۲۰ gr/Km تا سال ۲۰۱۲ نيز در سال ۲۰۰۳ تحت بحث و بررسي قرار گرفت.

از طرفي، همزمان با طرح مباحث آلايندگي، مشتريان نيازمند ايمني و آسايش بيشتري نسبت به سابق خواهند بود كه اين مساله تنها با افزايش وزن خودرو ميسر خواهد شد و واضح است كه اين موضوع با مصرف كمتر انرژي منافات دارد.

همچنين ضمن حفظ حداقل عملكرد خودرو، نبايد هزينه مالكيت خودرو افزايش يابد. در اين حال، كار طراحان بسيار سخت است.

از طرفي بايد جلوي هزينه‌هاي اضافي را بگيرند و از سوي ديگر بايد كاهش آلودگي را در كنار افزايش ايمني و مصرف سوخت مورد توجه قرار دهند

ابداع سيستم‌هاي جديد تزريق با فشار بالا و پيشرفت در سيستم كاتاليست‌هاي DeNOx به اولين توليد انبوه موتورهاي پاشش مستقيم بنزيني با شارژ طبقه‌اي منجر شده كه كاهش مصرف سوخت بين ۱۰ تا ۱۵ درصد را به ارمغان آورده است.

براي دستيابي به بهترين مصرف سوخت، اين موتورها در بارهاي جزئي و مخلوط هوا و سوخت بسيار رقيق كار مي‌كنند.

در بارهاي زياد يا بار كامل به منظور تامين حداكثر قدرت خروجي، مخلوط هوا و سوخت به صورت همگن وارد محفظه احتراق مي‌شود.

براي پايداري فرايند احتراق و اجتناب از تشكيل (SOOT)

دوده در بارهاي جزئي، حالت مخلوط هوا و سوخت با حركت كنترل شده هواي ورودي تامين مي‌شود. مخلوط با حركت پيچشي رو به جلو Forward Air Tumble) ) در فاصله هوايي شمع پايدار مي‌شود.

sistem-gdi1.jpg

پايداري فرايند احتراق در موتورهاي GDI، به دليل نسبت هوا به سوخت بالا (رقيق‌سوز بودن) ، ازمزيت‌هاي اساسي اين نوع موتورهاست. سيستم‌هاي پاشش مستقيم، عملكردي شبيه به فرايند احتراق در موتورهاي ديزل يعني پاشش توام با فرايند احتراق دارند.

همچنين يك سيستم كاتاليستي DeNOx بايد به مجموعه افزوده شود تا كاهش آلاينده‌ها را در فرايند شارژ طبقه‌اي مطمئن كند.موتورهاي تزريق مستقيم كه در چند شركت مختلف در حال پيگيري است، شامل سيستم‌هاي GDI و D۴ و HDI است.

البته شركت بوش آلمان نيز طرح‌هاي گسترده‌اي را در حال بررسي دارد.

اين سيستم به وسيله پاشش مستقيم سوخت داخل سيلندر همانند موتورهاي ديزلي عمل مي‌كند. البته اين فرق وجود دارد كه اين سيستم با توجه به گسترش صنعت الكترونيك اجازه ظهور پيدا كرده و از برنامه‌هاي پيچيده نرم‌افزاري و سخت‌افزارهاي پيچيده رايانه‌اي با توجه به قوانين پيچيده مكانيكي پشتيباني مي‌شود از مزاياي موتورهاي تزريق مستقيم، مي‌توان به بهبود مصرف سوخت به ميزان غيرقابل تصور كه تا حدي برطرف‌كننده چالش‌هاي انرژي‌هاي فسيلي است اشاره كرد. افزايش بازده تنفسي (خشك شدن مخلوط سوخت و هوا در سيلندر)، كاهش افت حرارتي در حالت پاشش هنگام ايجاد مخلوط لايه‌اي، افزايش نسبت تراكم و افزايش حد خودسوزي، كاهش توليد ۲Co و تنظيم دقيق‌تر نسبت هوا به سوخت از ديگر مزاياي اين موتورهاي جديد است.

به جهت احتراق بهتر و هدايت سوخت به اطراف شمع تاج پيستون سيلندر منحني شكل است و پمپ سوخت فشار قوي جهت تغذيه افشانه‌ها به كار رفته است. موتورهاي تزريق مستقيم در عين اينكه باعث كاهش مصرف سوخت مي‌شود، قدرت خروجي موتور را نيز افزايش مي‌دهد. براي اين منظور بايد زمانبندي پاشش سوخت مناسب با بار موتور تغيير كند.

در حالت بار کم تحت شرايط رانندگي شهري، پاشش به صورت دير هنگام و در انتهاي مرحله تراكم صورت مي‌گيرد. با اين كار، احتراق در يك مخلوط خيلي رقيق انجام مي‌شود، زيرا مخلوط سوخت وهوا به صورت لايه‌اي تشكيل مي‌شود در حالت بار كامل با سرعت‌هاي بالا، سوخت در مرحله مكش پاشيده مي‌شود. اين كار باعث تشكيل يك مخلوط همگن سوخت هوا مي‌شود. در موتورهاي بنزيني افشانه چند نقطه‌اي محدوديت‌هايي جهت رقيق ساختن مخلوط سوخت و هوا تا حد زيادي وجود دارد؛ زيرا باعث رقيق ساختن مخلوط سوخت و هوا و باعث تغييرات شديد خصوصيات احتراق و ناپايداري احتراق مي شوند. در صورتي كه مخلوط لايه‌ لايه‌اي در سيستم پاشش مستقيم سوخت بدون آنكه احتراق ضعيف‌تر شود، باعث مي‌شود مقدار رقيق شدن مخلوط به ميزان زياد افزايش يابد.

به عنوان مثال در دور آرام يعني وقتي احتراق ناپايدار است، موتور پاشش مستقيم يك احتراق سريع و پايداري را حتي با مخلوطي با نسبت هوا به سوخت يك ۵۵ دارد در صورتي كه در موتورهاي عادي در نسبت يك به ۲۰ عطسه گازي به وجود مي‌آيد. اين موتورها باعث بهبود بازده تنفسي در حدود ۵ درصد، افزايش تراكم، عملكرد شتاب گشتاور و توان موتور به ميزان ۱۰ درصد و كاهش حدود ۴۰ درصدي مصرف سوخت مي‌شود. موتورهاي d۴ شركت تويوتا، و GDI ميتسوبيشي، موتور تزريق مستقيم بوش نيز از معروف‌ترين اين‌گونه موتورها هستند. اين سيستم تنها با سنسورهاي قوي و برنامه پيچيده رايانه‌اي كار مي‌كند.

ساختارهاسيستم احتراق:

راه حلها و رويکردهاي متفاوتي براي سيستمهاي احتراق GDI در طي سالها پيشنهاد شده و انواع مدلهاي زير ارائه گشته است سيستمهاي مختلف با گردش مخلوط درون سيلندر (چرخشي، لغزشي، پرتابي و متلاطم)، شکل دادن اتاقک احتراق، تغيير شکل پيستون و محل استقرار شمع و انژکتور

سيستمهاي مذکور از يک جريان با محدوده گسترده درون سيلندر براي حفظ لايه بندي مخلوط استفاده مي کنند. حفظ ثبات احتراق در اکثر سيستمهاي پيشنهادي با استقرار الکترود شمع در محيط پيرامون اسپري سوخت انجام مي شود.

در طرح ديگر از يک شمع در مرکز و انژکتور خارج از مرکز استفاده مي شود. ايده هاي کاسه پيستون خارج از محور، تزريق سوخت در کف کاسه پيستون و استقرار الکترد شمع در مرکز اتاقک احتراق در شکل آمده است و مطابق با نظريه برخورد جرياني در موتورهاي GDI در شکل ديده مي شود. اين ايده شامل تصادم جريان مخلوط ها در مرکز اتاقک احتراق و در محلي است که احتراق روي خواهد داد. ايده سوم يک اتاقک باز طراحي شده است که دو ناحيه تقريباً جدا شده را در نقطه مرگ بالا (TDC) همانند شکل ايجاد کند. از نظر تئوري، اين اتاقک نيمه تقسيم بندي شده، مقدار هوايي را که با سوخت تزريق شده و دير هنگام مخلوط ميشود را کنترل کرده و محدود ميسازد. به علاوه، سه مثال از سيستم احتراقيGDI

که از حرکت سقوطي لغزشي جريان هوا در سيلندر استفاده مي کند، در شکل ديده مي شود. نيز سيستم پاشش مستقيمGDIبا استفاده از جريان پرتابي در شکل نشان داده شده است.

sistem-gdi2.jpg

هر سيستم GDI که براي عملکرد با سوخت لايه بندي شده طراحي مي شود، بايد در يک طبقه بندي خاص موتورهاقرار گيرد و ميتواند از نوع: هدايت اسپريي، هدايت ديواره اي سيلندر و هدايت هوايي باشد که اين طبقه بندي بر اساس روش ايجاد لايه سوختي حين عملکرد موتور با بار متوسط مي باشد. طبقه بندي ويژه بر اساس اين که آيا حرکات اسپري، برخورد اسپري به سطح پيستون و يا محوطه جريان سوخت بطور اصولي براي دسترسي به سوخت لايه لايه شده، استفاده مي شود صورت گرفته، که تعدادي از اين سيستمها در اين مقاله تشريح خواهند شد و مزايا و محدوديتهاي آنها مقايسه خواهند شد. رهنمودهايي نيز در مورد تحولات آينده سيستمهاي احتراق ارائه خواهد شد.

موقعيت محل نسبي استقرار شمع و انژکتور

محل و راستاي انژکتور نسبت به شمع از پارامترهاي حساس و عوامل هندسي مهم در طراحي و الکترود شمع همواره بايد دربهينه سازي سيستم GDI مي باشد محل مناسب در منطقه مخلوط آماده احتراق، در زمان جرقه زدن قرار گيرد و اين منطقه تحت تاثير مقادير و نسبتهاي چرخشي و لغزشي هواي درون سيلندر و نيز زاويه مخروط اسپري، اندازه متوسط قطرات اسپري شده و تايمينگ اسپري و جرقه مي باشد.

در طي عملکرد موتور در زير بار زياد، راستا و جهت دهي خاص محور اسپري انژکتور وزاويه مخروط اسپري ميتواند و بايد توليد کننده و ايجاد کننده ترکيب کامل و سريع سوخت همراه با هواي مکيده شده باشد و اين عمل به منظور افزايش استفاده از هوا انجام مي شود.

در مورد تزريق دير هنگام، شمع و انژکتور بايد در حالت ايد ه آل به شکلي مستقر شوند که ابر مخروطي مخلوط قابل احتراق در زمان جرقه را در روي شمع فراهم کرده و با تايمينگ جرقه خاص، به نوعي تنظيم کنند که در طيف مناسب از دورهاي موتور، حداکثر کارآيي چرخه عملياتي را نشان دهد.

به طور کلي هيچ مجموعه اي از حالات بهينه وجود ندارد که در کليه ترکيبات دور موتور و بار موتور، مناسب باشد. بنابراين موقعيت قرار گرفتن محل انژکتور و شمع همواره بايد با در نظر گرفتن حالت ميانگين صورت گيرد.

محدوديتهاي سخت افزارهاي ديگر نيز مهم است و بايد از جمله ملاحظات مهم قرار گيرد. اگر بخواهيم روشهاي اثبات شده طراحي سيستم PFIرا در مورد اتاقک احتراق GDI بکار بگيريم

برخي خواسته ها و الزامات اضافي را بايد در نظر بگيريم و براي مسافت حرکت شعله و افزايش قدرت با محدود سازي کوبش در يک اکتان خاص بنزين، معمولاً شمع را در محل مجاور مرکز قرار مي دهند. مثل سيستمهاي PFI اين محل معمولاًحداقل اتلاف حرارتي را در طي احتراق دارد

sistem-gdi3.jpg

اگر مي خواهيم به الزامات درجه اکتان کم، دست پيدا کنيم دور از مرکز بودن موقعيت شمع بايد کمتر از 12 % قطر داخلي سيلندر باشد. در اکثر نظريه ها تنها عاملي که مهم و ثابت مي باشد قرار گرفتن شمع در نزديکي مرکز سرسيلندر است بنابراين مزاياي اصلي ذاتي کاربرد يک شمع تقريباً نزديک به مرکز سرسيلندر، پخش شعله متقارن مي باشد که براي به حداکثر رسانيدن ميزان سوختن و قدرت ويژه حاصله بيشينه شده و کاهش اتلاف گرمايي و تمايل به خود احتراقي مي باشد. بکاربردن دو شمع ميتواند احتراق قويتري را ايجاد نمايد، ولي پيچيدگي کار زيادتر خواهد شد. استفاده از دو شمع مستلزم تقسيم سوخت تزريقي به دو زبانه و جهت دهي هر يک به سمت منبع جرقه خود ميباشد و اين کار امکان کارکرد سيستم با سوخت رقيق را کاهش مي دهد

پس از اينکه محل نزديک به مرکز سرسيلندر براي شمع مشخص شد، عوامل اضافي بيشماري بايست در جهت دهي و استقرار و جاي گيري انژکتور محاسبه و رعايت شود مراحل انتخاب موقعيت قرار گرفتن شمع مي تواند با کمک تحليل ليزري و محاسبات ديناميک سيالات (CFD) که شامل مدل سازي از اسپري و اتاقک مي باشد، صورت گيرد. استفاده از عيب يابي چشمي مستلزم اصلاح محفظه اتاقک احتراق موتوراست. مدلهاي اسپري و مدل سازي زير مجموعه شکل لايه بنزين روي جداره سيلندر در موتورهاي تزريق مستقيم (DI) هنوز در دست مطالعه است

بدين معني که اگرچهCFD را مي توان در تحقيق روي برخي محل هاي استقرار مورد استفاده قرار داد، بسياري از امور نهايي

براي تشخيص و تاييد بر روي نحوه استقرار محور اسپري انژکتور، توسط ارزيابي سخت افزاري و نمون هسازي ها و آزمايش توسط دينامومتر روي موتور حاصل مي شود.

مسئله اصلي آن است که محل انژکتور بايد يک لاي هبندي ثابت براي شرايط کارکرد موتوربا بار کم ايجاد کند، و يک مخلوط همگن با هواي مورد استفاده مناسب در شرايطي که بار زيادي به موتور وارد مي شود ايجاد، ونيز از پاشش سهوي سوخت روي جداره سيلندر و سر پيستون در خارج از حفره موجود در سر پيستون جلوگيري نمايد. سايرفاکتورهاي مهم شامل دماي سوراخ نوک انژکتور، تمايل انژکتور و شمع به ايجاد دوده، توافق و هماهنگي ميان اندازه سوپاپ ورودي و محل قرار گرفتن انژکتور، محدوديت هاي طراحي، دستيابي و سرويس انژکتور ميشود. ناحيه در دسترس براي استقرارسوپاپ ورودي مهم است زيرا محلهايي که براي استقرار انژکتور پيشنهاد مي شود، اثرات منفي روي فضاي موجود براي سوپاپ موتور مي گذارد و مجبور مي شويم از نواحي کوچکتري براي ايجاد جريان هواي عبوري از سوپاپ استفاده کنيم

 

¨ منابع:

¨ سايت اينترنتيaftab.ir

¨ سايت اينترنتي saipa yadak.ir

¨ سايت اينترنتي howstuffworks.com

¨ و ماهنامه مجله ماشين

گرداورنده : مهندس حسين نبي زاده

استاد راهنما : مهندس مجید سالاری

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

پاشش مستقيم سوخت

 

GASOLINE DIRECT INJECTION (GDI)

 

بخش دوم

 

تقسيم بندي سيستمها

 

 

 

فضاي بالاي سيلندر به سيستم هاي فضاي باريک و فضاي گسترده طبقه بندي مي شود. اين کار بر اساس موقعيتهاي نسبي قرارگرفتن انژکتور و شمع مي باشد. از آنجا که شمع معمولاً در مرکز يا اطراف مرکز اتاقک مستقر است در حالت استقرار فضاي باريک، انژکتور با کمي خروج ازمرکز (

%12 ) نصب مي شود، لايه بندي مخلوط صرفاً با مجاورت انژکتور و الکترود شمع ميسر ميشود. بنابراين، قابليت لايه لايه شدن در طراحي فضاي باريک بطور مشخصي بالاتر از همين قابليت در طراحي فضاي گسترده است. در مقابل، طراحي فضاي گسترده، معمولاً انژکتور را در روي محيط و يا در نزديکي محيط محفظه احتراق قرارداده است

 

در نظريه فضاي گسترده اسپري سوخت بايد در طول مسافت بيشتري و در محدوده زماني زيادتري از نوک انژکتور تا شمع حرکت کند. اين حرکت توسط ترکيب اندازه حرکت اسپري، چرخش هوا درون سيلندر و شکل هندسي سر پيستون تحت تاثير قرار مي گيرد . در مجموع، انژکتور نبايد در سمت سوپاپ اگزوز نصب شود، زيرا دماي نوک آن ممکن است تا cْ175 درجه بالا رود و مشکلات دوام قطعه و ايجاد دوده را تشديد کند، که بحث در اين رابطه در حوصله اين مقاله نمي گنجد. حداکثر سايز سوپاپ ورودي را که ميتوان با انژکتور نصب شده در سرسيلندر در يک موتور 4 زمانه 4 سوپاپ بدست آورددر شکل 4 مي بينيد.

 

sistem-gdi4.jpg

 

در اينجا، دو دايره بزرگ محل دو سوپاپ ورودي و دو دايره کوچکتر، سوپاپهاي دود مي باشند. دوترکيب بندي در سمت چپ شکل، طرحهاي ممکن در مورد يک نوع فاصله بندي که در آن انژکتور و شمع در مجاورت هم باشند را نشان م يدهد (ايده فضاي باريک).

سيستم احتراق سمت راست، ترکيبات احتمالي سيستمي را که در آن شمع وانژکتور فاصله دارند را نشان ميدهد. مشخص است که در طرح فضاي باريک، محدوديتهايي وجود دارد و براي افزودن بازده حجمي بايد از روشهاي کمکي بهره گرفت، همانند بهينه سازي طرح دهانه ورودي براي ايجاد ضريب جريان عبوري بيشتر.

مقايسه عملکرد مخلوط تحت بار زياد و مخلوط همگن ميان آرايش انژکتوري DI نصب در مراکز نشان ميدهد که همگن بودن مخلوط معمولاً در انژکتورهاي نصب شده در مرکز بهتر است .

 

لذا مقادير CO و دوده کمتر مي باشد و گشتاور موتور نيز بيشتر است. انژکتور نصب در کناره ها ( غير مرکزي) بالاترين بازده حجمي را داراست زيرا اين آرايش، ابعاد سوپاپ ورودي بزرگتري را امکان پذير مي سازد. نتايج حاصله در مورد موتور با بار متوسط، نشان مي دهد که در آرايش مرکزي، ميزان آلودگي HC کمي کمتر است. مقايسه کلي دو سيستم نشان مي دهد که تفاوت عملکرد ميان دو سيستم زياد نيست و فقط اندکي به نفع آرايش متمرکز (نصب در مرکز) مي باشد.

بنابراين انتخاب اينکه کدام حالت را براي توليد برگزينيم بيشتر متاثر از امکانات توليدي است تا عملکرد طرحهاي مختلف. بايد در نظر داشت که تقريباً کليه اين مطالعات که آرايشهايDIرا مقايسه ميکند، از شکل هندسي غير بهينه محفظه اتاقک احتراق استفاده کرده اند.

 

در انتها به اين نکته بايد توجه داشت که الکترودهاي شمعها بايست به ميزان کافي در محفظه اتاقک احتراق داخل شده باشد و به شکلي باشد که الکترودها از جريان کلي در حال حرکت در سيلندر محافظت شود. بايد مقدار مناسبي طول الکترود، درون محفظه احتراق (به شکل محافظت شده) وجود داشته باشد تا احتراق مخلوط لايه بندي شده را ثبات بخشد.

ساير بهبودها شامل به حداقل رسانيدن قطر الکترود، نصب کويل مستقل براي هر سيلندر، استفاده از جريان تخليه بيشتر و مدت تخليه طولاني تر است.

 

sistem-gdi5.jpg

شکل 5: نمايش تصويري از سيستمهاي احتراق هدايت شده

 

روشهاي ايجاد مخلوط لايه بندي شده

سيستمهاي DI که با مخلوط لايه بندي شده کار مي کنند به شکل زير (در سه طبقه)، طبقه بندي ميشوند: 1- هدايت اسپريي:هدايت شده بوسيله جريان اسپري شده، 2- هدايت ديوار هاي: هدايت شده توسط جداره سيلندر، 3- هدايت هوايي: هدايت شده توسط جريان هواي ورودي به داخل سيلندر. طبقه بندي خاص هر سيستم به اين سادگي دارد که آيا لايه بندي بر اساس ديناميزم اسپري (نحوه حرکت کيسه اسپري)، پاشش اسپري روي سطح پيستون و گستردگي جريان مخلوط سوخت و هوا انجام مي شود.

معمولاًهر سه حالت فوق در يک موتور حضور دارد و نسبت عملکرد هر يک متفاوت است. بر اساس مسافت ميان سوراخ نوک انژکتور والکترود شمع، سيستم با هدايت اسپريي ممکن است با نام سيستم با فضاي باريک شناخته شود، ولي حالت هدايت ديوار هاي و هدايت هوايي با نام سيستم فضاي گسترده ناميده گردد.

 

sistem-gdi6.jpg

سیستمهای احتراق هدایت شده توسط اسپری

در اين طرح حرکات سوخت درون سيلندر و تلاطم آن اثر کمي روي جابجايي سوخت دارد . اين طرح در مقايسه با دو طرح ديگر، کمترين اصلاحات را روي طرح PFI نياز دارد . اين مورد در حالتي که مي خواهيم موتور PFIرا به GDIتبديل کنيم مهم است، هر چند بسياري مسائل مانع ازانجام کار روي سيستمهاي فضاي گسترده است . نزديکي انژکتور و شمع و فاصله زماني کوتاه ميان تزريق سوخت و جرقه زدن، مشکلاتي مانند دوده زدن الکترود ايجاد مي کند.

زيرا تعداد قطرات سوخت نزديک الکترود زياد است خصوصيات احتراق در اين عملکرد لايه بندي شده خيلي به تغييرات شکل اسپري حساس است . مثلاً تفاوت در تقارن اسپري، زواياي انحراف از قائم محور اسپري که در اثر تلرانسهاي توليدي تغيير

مي کند و يا مواد زائد رسوب کننده روي انژکتور، ضريب تغييرات(COV) فشار موثر شاخص متوسط (IMEP) را بسيار دگرگون خواهد کرد و احتراق ناقص روي خواهد داد .

با توجه به اينکه خصوصيات اسپري سوخت درGDI، تحت تاثير تعداد متغيرهاي بسياري است، در نظر داشتن کل تغييرات محيطي (مرتبط با شرايط مختلف عملياتي موتور ) که در شرايط مختلف روي مي دهد چالش بزرگي در طراحي آن محسوب مي شود عملکرد موتور در اين سيستم تحت تاثير تايمينگ تزريق و تايمينگ احتراق است و به شکل پيستون نيز بستگي دارد.

الزام به نصب بسيار نزديک انژکتور و شمع در اين طرحها، موجب کاهش دهانه سوپاپ ورودي و افزايش حساسيت به خصوصيات اسپري و شرايط کيسه آن ميشود

 

مجاورت انژکتور و الکترودها امکان احتراق ناقص در اثر وجود قطرات سوخت موجود در محيط پيرامون کيسه اسپري در روي الکترودهاي شمع را بيشتر مي کند.

هرچند استفاده از انرژي احتراق بيشترمي تواند در واقع امکان احتراق ناقص را کم کند، ولي اين طرح عمر شمع را نيز کوتاه مي کند. قرار گرفتن سوراخ نوک انژکتوردر نزديکي منبع احتراق ميتواند هر گونه احتمال ايجاد دوده را تشديد کند، که ايجاد اين مواد زائد و دوده در دهانه انژکتورهميشه يک عامل نگراني است.

کيفيت پودر شدن اسپري در سيستم هدايت اسپريي خيلي مهم است زيرا مدت موجود براي تبخير خيلي کم مي باشد. به همين سبب در اين سيستمها مي توان از سيستم تحويل سوخت به کمک هوا بهره گرفت.

 

سيستم تزريق سوخت به کمک هوا، علاوه بر بهبود کيفيت مخلوط، از پودر کردن تحت فشار هوا استفاده مي کند و لذا نياز به جابجايي مقادير زياد هواي کم فشار ندارد.

در واقع کاهش سرعت جريان کلي در ايجاد لايه بندي مفيد است. براي کسب بيشترين امتيازات در اسپري کردن سوخت با اين روش، محل انژکتور بايد هم راستاي محور سيلندر باشد و شمع نيز درحوالي مرکز نصب شود.

اين آرايش امکان مرطوب شدن ديواره را کم کرده، حساسيت به شرايط جريان درون سيلندر راکاهش داده و راستاي اسپري را نسبت به گودي پيستون تنظيم مي کند. در اين شرايط مدول شمع و انژکتور با فشار هواي کمکي، دريک واحد يکپارچه ايجاد شد هاند تا با سهولت در موتورهاي 4سوپاپ نصب شوند،

 

در مقابل انژکتور نصب شده در کناره (غيرمرکزي) با شمع نصب در مرکز، نياز به طراحي دقيق گودي پيستون و هندسه محفظه اتاقک احتراق دارد تا کاهش آلودگي خوبي پيدا کرده و قابليتهاي احتراق گازهاي خروجي شبيه به سيستم انژکتوري مرکزي را داشته باشد.

بايد توجه داشت که بدون داشتن حساسيت نسبت به شرايط چرخش مخلوط دردرون سيلندر، سيستم انژکتوري با هواي کمکي، براي موتورها با آرايش هاي مختلف سوپاپي مناسب خواهد بود، بدون اينکه به کنترل جريانهاي فعال يا منفعل، مانند سوپاپ کنترل چرخش هوا نياز باشد.

 

sistem-gdi7.jpg

 

يک سيستم احتراق هدايت اسپريي که در بسياري موارد تحت مطالعه بوده است، انژکتور را مجاور مرکز و شمع را درحاشيه مخروط اسپري قرار مي دهد

 

مقايسه موقعيتهاي و جهت دهي مختلف انژکتور

موقعيت نصب:در قسمت مرکزي

• تعادل و ثبات جرقه بالاتر در طرح عملياتي موتور

• بالا بودن درجه امکان لايه لايه بندي شدن سوخت، اما در يک مقطع زماني کوتاه

• مناسب بودن در توزيع هماهنگ سوخت به داخل محفظه احتراق

• ممتاز بودن در حالت عمليات با سوخت همگن

• شکل گيري مخلوط درحالت نسبتاً مستقل از شکل هندسي سطح فوقاني پيستون

• نصب و جدا کردن مشکلتر براي سرويس

• اندازه سوپاپ کم شده

• جرم گيري احتمالي شمع

 

• درجه حرارت بالاتر از سوراخ انژکتور و تمايل به رسوب گيري انژکتور

• حساسيت به تغييرات خصوصيات اسپري سوخت

• احتمال بالاتر در برخورد اسپري به سطح فوقاني پيستون

• احتياج احتمالي به شمع مخصوص همراه با الکترودهاي مخصوص

موقعيت نصب:در قسمت ورودي

• امکان بزرگتر شدن اندازه سوپاپ

• افزايش زمان در دسترس براي تهيه مخلوط مناسب

• تسهيل نصب و جدا کردن انژکتور

• تأثير کمتر تغييرات در خصوصيات اسپري سوخت

• خنک شدن بهتر و آسانتر سوراخ انژکتور به وسيله هواي ورودي

• حرارت کمتر سوراخ انژکتور و تمايل کمتر براي رسوب گيري

• برخورد کمتر سوخت به الکترودهاي شمع

 

• استاندارد بودن شمع

• محدوديتهاي بيشتر در موقعيت ميله يا لوله سوخت

• درجه کمتر لايه لايه شدن سوخت و تغييرات بيشتر آن

• احتمال بيشتر برخورد اسپري به ديواره سيلندر

• افزايش احتمال رقيق شدن روغن

موقعيت نصب:در قسمت خروجي

• بايد از اين کار پرهيز کرد

 

يکي از نخستين سازندگان خودرو که از سيستم احتراق هدايت اسپريي DI در توليدات خود استفاده مي نمايد، شرکت رنو ميباشد که برشي از يک موتور با اين سيستم در شکل ديده مي شود. اين موتور براي بهره برداري از مزيت عمل آوري مجدد محصولات احتراق در داخل اگزوز توسط کاتاليزور سه راهه بايد در حالت تنظيم کامل سوخت و هواي همگن کار کند.

در سر پيستون يک گودي عميق ايجاد مي شود تا پراکندگي سوخت رو به سمت ديواره سيلندر را کاهش دهد

 

sistem-gdi8.jpg

تصويري از محفظه احتراق که در آن. پاشش به صورت اسپريي هدايت ميشود

 

sistem-gdi9.jpg

برش مقطعي حقيقي از سيستم هدايت پاشش در خودرو

 

 

¨ منابع:

¨ سايت اينترنتيaftab.ir

¨ سايت اينترنتي saipa yadak.ir

¨ سايت اينترنتي howstuffworks.com

¨ و ماهنامه مجله ماشين

 

تهيه كننده : مهندس حسين نبي زاده

استاد راهنما : مهندس مجید سالاری

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

پاشش مستقيم سوخت

 

GASOLINE DIRECT INJECTION (GDI)

 

بخش سوم

سيستم احتراق هدايت ديواره اي

 

 

آرايش سيستم :

در تئوري دو راه عمده براي ايجاد مخلوط لايه بندي شده با ثبات وجود دارد که بتواند مدت زمان ميان تزريق و اشتعال را کم کرده و مسافت ميان سوراخ نوک انژکتور و الکترود شمع که در هدايت اسپريي به حداقل ممکن مي رسد، اما زمان آماده سازي مخلوط را هم کاهش مي دهد که اين امر يک اثر منفي روي آلودگي HCو ايجاد دوده دارد. ايجاد يک مخلوط بهتر مي تواند توسط کاستن از ميزان ثبات احتراق با افزايش فاصله ميان جرقه و انژکتور يا افزايش تاخيرميان تزريق و احتراق سوخت انجام شود. اين همان ايده اصلي سيستم فضاي گسترده مي باشد.

 

sistem-gdi10.jpg

 

مراحل عملکرد سيستم انژکتوري با هدايت ديواره اي

 

در طرحهاي اتاقک باز که در آن لايه بندي بيشتر توسط حرکت مخلوط ايجاد مي شود، يک لايه بندي با ثبات را مي توان با پاشيدن مستقيم اسپري روي يک گودي پيستون طراحي شده انجام داد که متعاقب آن، حرکت بخار سوخت (ابرسوخت) به سوي شمع با حرکت و اندازه حرکت سوخت تزريق شده در محوطه جريان هواي مکيده شده، تامين مي شود.

ايده هدايت ديواره اي در شکل نشان داده شده است. با استفاده از يک پيستون که به صورت خاص شکل داده شده ميتوان بالانس وتوازن بهينه حرکت چرخشي و دوراني هوا و حرکت سوختي که روي پيستون پاشيده مي شود را کنترل کرد، تا به احتراق لايه بندي شده دست پيدا کرد.

 

لازم به ذکر است که در واقع فقط کسري از قطرات مايع روي ديواره پاشيده مي شود و بيشترحجم مايع اسپري در حالي که درون جريانهاي زودگذر که توسط عمل تزريق ايجاد مي شود قرار دارد، از فراز و نشيب و شکل ديواره سيلندر تبعيت ميکند.

اين اکثريت قطرات مايع هرگز واقعاً روي گودي پيستون نمينشينند. اثر کلي هدايت ديوار هايروي مخلوط توسط شکل ديواره صورت مي گيرد، اما عملکرد واقعي آن خيلي پيچيده تر از اين مي باشد

 

sistem-gdi11.jpg

موقعيتهاي احتمالي انژکتور و شمع براي افزايش فاصله نوک انژکتوراز شمع

 

در يک موتور بنزيني با سيلندرهاي 4 سوپاپه با شمع مستقر در مرکز، محلهايي که انژکتور ميتواند مسافت جرقه و اسپري را زياد کند در شکل 12 مشخص شده است.

يک راه اين است که انژکتور را درست در سمت سوپاپهاي ورودي اتاقک احتراق قرار دهيم و ديگر اينکه در پيرامون سيلندر ميان سوپاپ ورودي و خروجي قرار گيرد.

تحليل ايجاد مخلوط در حالت اخيرنشان مي دهد که وقتي انژکتور و محور اسپري به سوي مرکز اتاقک احتراق و با زاويه 70 درجه نسبت به افق قرار گيرد، توزيع مخلوط نزديک الکترودهاي شمعها در سيلندرهايي با پيستونهاي سر صاف خيلي ضعيف است و بايد شکل سر پيستون را اصلاح کرد مي توان انژکتور را در پيرامون سيلندر و ميان سوپاپهاي ورودي و خروجي نصب کرد،

 

اما اين کار را بايد با توجه به اين موضوع که نوک انژکتور داغ مي شود، انجام داد. تقريباً کليه سيستمهاي توليدي و نمونه سيستم GDIانژکتور را زير ، دهانه ورودي و ميان سوپاپ هاي ورودي قرار مي دهند. اين محل، همراه با استقرار شمع در مرکز تحت مطالعات زيادي قرارگرفته و نتايج آن موجب گشته تا اين ترکيب هندسي يک عنصر اساسي طراحي جمع و جور در موتورهاي GDIچندسيلندر به ويژه در سيلندرهاي با قطر کم قرار گيرد.

اين کار باعث ورود بهتر هواي مکش شده و تداخل خوب آن را با اسپري در حالت تزريق زود هنگام فراهم کرده و نوک انژکتور را. بهتر خنک مي کند. اشکال زير نمودارهاي چهار مدلDI هدايت ديواره اي را نشان مي دهند

 

sistem-gdi12.jpg

تصويري از سيستم احتراقي انژکتوري در خودرو ميتسوبيشي

 

sistem-gdi13.jpg

نماي سيستم پاشش مستقيم در خودرو فولکس

 

با توجه به اين ترکيب و استفاده از يک انژکتور در مرکز، که از پاشش اسپري روي سطح پيستون استفادهمي کنند تا مخلوط لايه بندي شده ايجاد کنند، معمولاً حساسيت کمتري به تغييرات اسپري نشان مي دهند. لذا اين سيستمهابا توجه به اثرات تضعيف اسپري در اثر تاثيرات مواد دوده اي، تغييرات در هر بار عملکرد آنها و يا تلرانس قطعات مشابه وتلرانس شکل اسپري آنها ، پايداري بيشتري دارند. هر چند قرار داشتن انژکتور در حاشيه اتاقک (غير مرکزي) مي تواند به افزايش پاشش کنترل نشده سوخت روي سطوح اتاقک منجر شود اما اين مسئله باعث کاهش امتياز خنک کنندگي مخلوط درون سيلندر در حالت تزريق زود هنگام مي شود. مثلاً استقرار انژکتور در خارج مرکز در موتورهاي تک سيلندرGDI ايسوزو، آلودگيHC بيشتري ايجاد نموده و مصرف

سوخت نسبت به حالتي که همان انژکتور در مرکز اتاقک باشد بيشتر ميشود اين حالت را چنين مي توان توجيه کرد که به علت نفوذ سوخت به ديواره سيلندر در سمت سوپاپ دود است، که جذب سوخت مايع و واجذبي بخار سوخت توسط لايه روغن موتور را زياد مي کند.

پاشيدن مستقيم سوخت روي جداره سيلندر يا سر پيستون يک لايه سوخت آن سطوح ايجاد مي کند که ميتواند منجر به سوختن سوخت از سطح اين لايه و افزايش آلودگي HCو دود شود. استفاده از انژکتورهايي که HC مي کند که ميتواند منجر به سوختن سوخت از سطح اين لايه و افزايش آلودگي در قسمت حاشيه نصب شد ه اند، بايد با دقت صورت گيرد و مورد ارزيابي قرار گيرند تا از رقيق سازي و سريعتر شدن فرآيندايجاد دود و بقاياي احتراق(CCD) به ويژه براي کارکرد موتور با بارزياد جلوگيري شود

 

طراحي گودي پيستون

روشن است که هندسه خاص گودي پيستون عامل مهمي در عملکرد سيستم احتراق هدايت ديواره اي GDI مي باشد وبهينه سازي آن و تنظيم اسپري با آن، دو مرحله مهم و بحراني در ايجاد يک سيستم احتراق تلقي مي شود. شکلهاي زيرعکسهايي از کاسه هاي پيستون هستند که در سه نمونه از توليدات موتورهايGDI مورد استفاده قرار مي گيرند. به صورت واضح طراحي کاسه پيستون بطور مشخص بر اساس کارکردهاي معين، تفاوت دارند و عمق کاسه پيستون به عنوان يک عامل کليدي شناخته مي شود

 

sistem-gdi14.jpg

تصويري از پيستون استفاده شده درموتورGDIميتسوبيشي

 

بطور عمومي، مخلوط در هنگام احتراق تمايل به اين دارد که خيلي غليظ باشد، که اين غليظ بودن همراه با يک کاسه کوچک در پيستون، در هنگامي است که بار کم تا متوسطي به موتور وارد مي شود. يک کاسه عميقتر در ازدياد عمليات لايه لايه شدن سوخت در يک محدوده وسيع از شرايط عملياتي، مؤثر است، ولي روي احتراق تحت بار زياد اثر منفي دارد

نکته مهمي که در ايجاد يک سيستم برخورد اسپري با هدايت ديواره اي بايد در نظر گرفته شود، الزامي بودن هماهنگي وانسجامي است که بايد در مورد شکل سر پيستون جهت ايجاد لايه بندي در بارهاي متوسط در نظر گرفته شود.

اين هماهنگي به احتمال زياد، براي هواي استفاده شده در شرايط بار سنگين وارده به موتور، اندکي مضر است و براي شرايط بار سنگين وارده به موتور يک مخلوط همگن مورد نياز ميباشد.

 

 

تهيه نوع خاصي از سر پيستون، در مقايسه با سر پيستون صاف، اتلاف حرارتي گازهاي احتراق را افزوده و نيز پيچيدگي توليد را افزايش مي دهد. نيز بايد اثرات شکل سر پيستون و گودي آن روي عملکرد تحت بار کامل موتور به خوبي ارزيابي شود.

 

سيستم احتراق هدايت هوايي

در يک سيستم احتراق که توسط هوا هدايت مي شود (هدايت هوايي)، عمل طبقه طبقه شدن سوخت به وسيله واکنش داخلي بين اسپري سوخت و حرکت انبوه هوا در داخل سيلندر، کنترل مي شود. شکل نشان دهنده يک سيستم احتراقDIاست که به وسيله هوا هدايت مي شود و بر مبناي حرکت لغزشي هوا کار مي کند، که در آن يک جريان قوي لغزشي شکل به وسيله سوپاپ کنترل جريان به وجود مي آيد، تا يک سوخت طبقه طبقه شده را به وجود آورد.

اين سيستم به طور کلي مسافت زيادي ميان انژکتور و الکترودها قائل شده و از ايده سيستم فضاي گسترده پيروي مي کند

 

از آنجا که لايه بندي مخلوط در اين سيستم بدون اتکا به پاشش اسپري ديواره اي ايجاد مي شود، برخي مشکلات همراه با سيستم احتراق هدايت ديوار هاي از قبيل آلودگي زيادHC مرتبط با لايه سوخت روي ديواره را ندارد. با اين حال، هر عاملي که باعث به وجود آمدن لرزشي در محدوده جريان هواي داخل سيلندر شود ممکن است به عدم تعادل احتراق منجر شود.

در دورهاي کم موتور در سيستم هدايت هوايي، ثبات احتراق اندکي کاهش مي يابد، زيرا از قدرت کلي حرکت مخلوط کاسته شده است.

 

sistem-gdi15.jpg

تصوير شماتيک از نحوه عملکرديک سيستم انژکتوري با هدايت هوايي در سيستمDI

 

خلاصه مطلب

راه حلهاي گوناگوني براي توليد سوخت لايه لايه شده کنترل شده در طول مدت عمليات موتور با بار کم، پيشنهاد شده است. اگر چه سه سيستم اصلي طبقه بندي شده هدايت توسط اسپري، هدايت توسط ديواره سيلندر و هدايت توسط هوامشخص شده اند، اما عمل لايه لايه کردن سوخت در يک موتور فعال معمولاً به وسيله ترکيبي از سه مکانيزم گفته شده، بدست مي آيد.

به منظور بدست آوردن بهترين خصوصيات احتراق موتور با هر نوع سيستمي، شمع بايد در نزديکي مرکزمحفظه احتراق واقع شود در سيستم هدايت اسپريي مستقيم DI کنترل آماده سازي مخلوط با روش حرکتي اسپري سوخت سر و کار دارد، ولي در سيستم هدايت ديواره اي با واکنش اسپري روي جداره و گودي پيستون، و در سيستم هدايت هوايي با جريان کلي هواي درون سيستم کنترل مي شود.

 

در سيستم هدايت اسپريي احتراق در منطق هاي که داراي مقادير زياد سوخت ميباشد اتفاق مي افتد، بنابراين نسبت به تغييرات شکل هندسي اسپري حساس است.

هرگونه برخورد مستقيم و پاشش سوخت روي الکترود شمع مي تواند شمع رامرطوب کرده و از لحاظ استارت سرد و دوام شمع مشکل بيافريند.

در ايده هدايت ديواره اي سوخت تزريقي با واکنش روي جداره سيلندر و گودي پيستون به سوي الکترود هدايت مي شود. جريان هواي درون سيلندر مهم است ولي غالب نيست.

اين حالت در مقايسه با هدايت اسپريي، حساسيت کمتري نسبت به تغييرات خصوصيات اسپري نشان مي دهد ولي محدوديت هاي آن، لايه بندي کمتر سوخت و افزايش آلودگيHCاست.

 

در ايده هدايت هوايي، سوخت تبخير شده با استفاده از يک جريان طراحي شده مخلوط در سيلندر به سوي الکترود شمع هدايت مي شود. واکنش ميان اسپري تزريقي و جريان طراحي شده، مخلوط را در سيلندر به سوي الکترود هدايت مي کنند.

واکنش ميان اسپري تزريقي و جريان هواي سيلندر بايد در طيف وسيعي از دورهاي موتور تنظيم شوند و بايد دانست که هر تغييري در جريان هواي موتور روي ثبات احتراق اثر منفي خواهد داشت.

شکل بنديهايي که از فضاي گسترده در بين انژکتور و شمع استفاده ميکنند داراي محدوديتهاي حرارتي و هندسي جدا ناپذير کمتري در طراحي محفظه احتراق هستند افزايش درجه زمان براي جابجايي مخلوط از انژکتور به محل جرقه زدن مي تواند کيفيت آماده سازي مخلوط را افزايش دهد، اما لرزشهاي به وجود آمده در اثر اغتشاشات و تغييرات چرخه اي داراي تأثير، نقش بيشتري پيدا

 

مي کنند. شکل بنديهاي فضاي باريک و فضاي گسترده مي توانند با نظريه هاي حرکت سوخت از قبيل چرخشي و لغزشي ترکيب مي شوند تا به سيستمهاي احتراقGDI موفقي تبديل شوند که ميتوانند در حالت لايه لايه شدن سوخت فعال باشند. يک امتياز منفي از نظريه فضاي باريک، محدوديتهاي اندازه سوپاپ در موتورهاي چند سوپاپه است.

در نظريه سيستم هدايت توسط اسپري، نسبت هوا و سوخت مناسب در بارهاي مختلفي که به موتور وارد مي شود را با تعيين زاويه مخروط اسپري و خصوصيات نفوذ آن بدست آورد که مشاهده مي شود اتکاء به نوع و خواص اسپري در اين روش زياد مي باشد.

 

به علت مسافت اندک ميان انژکتور و الکترودها فقط مدت کوتاهي قبل از احتراق براي آماده سازي مخلوط فرصت هست و لذا موتور به تزريق دير هنگام نياز دارد.

به علاوه، سوخت مايع مي تواند روي الکترودها بنشيند و امکان خرابي آن را بيشتر کند که منجر به احتراق ناقص نيز مي شود.

به علت وجود ناحيه کوچک، وجود مخلوط قابل اشتعال در مجاورت و پيرامون اسپري، سيستم هدايت اسپريي خيلي به تغييرات شکل اسپري حساس بوده و به تلرانس نصب انژکتور اتکاء دارد و سوخت آن بايد کاملاً پودر شود.

با اين وجود، ايده سيستم فضاي گسترده، در صورت رفع موانع ميتواند احتراق بسيار رقيق را ميسر نمايد.

 

¨ منابع:

¨ سايت اينترنتيaftab.ir

¨ سايت اينترنتي saipa yadak.ir

¨ سايت اينترنتي howstuffworks.com

¨ و ماهنامه مجله ماشين

 

تهيه كننده : مهندس حسين نبي زاده

 

استاد راهنما : مهندس مجید سالاری

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

نحوه عملکرد سنسور صفحه ای در سیتم های انژکتوری در قالب انیمیشن

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

گاز طبیعی و خودرو

 

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

 

pass: mechanicspa.mihanblog.com

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال
نحوه عملکرد سنسور صفحه ای در سیتم های انژکتوری در قالب انیمیشن

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

بی زحمت مجدد آپلود کنید:icon_gol:

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...