برگشتن به مکانیک

توضیحات محصول

دانلود تحقیق : موتور دیزل

82ص

 

ریشه لغوی

کلمه دیزل نام یک مخترع آلمانی به نام دکتر رودلف دیزل است که در سال 1892 نوع خاصی از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به احترام این مخترع اینگونه موتورها را موتورهای دیزل می‌نامند.

دید کلی

موتورهای دیزل ، به انوع گسترده‌ای از موتورها گفته می‌شود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی می‌توانند ماده سوختنی را شعله‌ور سازند. در این موتورها برای شعله‌ور ساختن سوخت از حرارت‌های بالا استفاده می‌شود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا می‌برند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می‌کنند.

همانگونه که می‌دانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر می‌شود و سپس بوسیله پیستون فشرده می‌گردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می‌گردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می‌شود که در نتیجه آن سوخت شعله‌ور می‌شود.

تاریخچه

در سال 1890 میلادی آکروید استوارت حق امتیاز ساخت موتوری را دریافت کرد که در آن هوای خالص در سیلندر موتور متراکم می‌گردید و سپس (به منظور جلوگیری از اشتعال پیش‌رس) سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق می‌شد، این موتورهای با فشار پایین بودند. و برای مشتعل ساختن سوخت تزریق شده از یک لامپ الکتریکی و یا روشهای دیگر در خارج از سیلندر استفاده می‌شد.

در سال 1892 دکتر رودلف دیزل آلمانی حق امتیاز موتور طراحی شده‌ای را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختنی ، بلافاصله بعد از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام می‌گرفت. این اشتعال عامل حرارت زیادی بود که در اثر تراکم زیاد هوا بوجود می‌آمد. وی ابتدا دوست داشت که موتور وی پودر زغال سنگ را بسوزاند ولی به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی گرفت.

طی سالهای متمادی پس از اختراع موتور دیزل ، از این نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهای درجا و سنگین از قبیل تولید برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قایق‌های مسافری و باری و همچنین برای تولید قدرت جهت رفع بعضی از نیازهای کارخانجات استفاده می‌شد. این موتورها سنگین ، کم سرعت ، دارای یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.

پیشرفت بیشتر موتورهای دیزل ، تا توسعه سیستم‌های پیشرفته تزریق سوخت در دهه 1930 طول کشید. در این سالها رابرت بوش تولید انبوه پمپ‌های سوخت‌پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ‌‌های سوخت‌پاش (پمپ‌های انرژکتور) با توسعه موتورهای کوچکی که برای استفاده در خودروها مناسب بودند متعادل شد.

موتورهای دیزل سبکتری که سرعتشان نیز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پیشرفت در ساخت این موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهای دیزل قابل اطمینان که به خوبی طراحی شده‌بودند و چند سیلندر و سریع نیز بودند به بازار عرضه شد. این پیشرفت تا پایان جنگ جهانی دوم برای مدتی کند بود. لیکن از آن تاریخ تا کنون طراحی و تولید این موتورها به طریقی پیشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگیر از موتورهای دیزل را شاهد هستیم.

تقسیمات

موتورهای دیزل نیز مانند سایر موتورهای احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقه‌بندی هستند. مثلا می‌توان موتورهای دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دوزمانه و یا موتورهای دیزل چهارزمانه تقسیم‌بندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان می‌گردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای V یا خورجینی تقسیم بندی می‌کردند و …

ساختمان

ساختار موتورهای دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتورهای اشتعال جرقه‌ای تفاوت می‌کند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتورهای دیزل وجود دارد و در سایر موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد.

  • _پمپ انژکتور :__ وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
  • انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق می‌شوند.
  • فیلترهای سوخت : باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می‌شوند.
  • لوله‌های انتقال سوخت : می‌بایست غیرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.
  • توربوشارژر : باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر می‌شوند.

طرزکار

همانگونه که اشاره شد موتورهای دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهای 4 زمانه و 2 زمانه تقسیم می‌شوند. لیکن در هر دوی این موتورها چهار عمل اصلی انجام می‌گردد که عبارتند از مکش یا تنفستراکمانفجار و تخلیه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.

سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه

  • زمان تنفس :
    پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایین‌ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می‌کند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد می‌شود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر می‌گردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس می‌گردد.
  • زمان تراکم :
    پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت می‌کند و در حالیکه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم می‌گردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر می‌رسد. فشار داخل سیلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا می‌رود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود 600 درجه سانتیگراد می‌رسد.
  • زمان قدرت :
    در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بسته‌اند و پیستون به نقطه مرگ بالا می‌رسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می‌شود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق می‌گردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پیدا می‌کند.

    فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین می‌راند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میل‌لنگ منتقل می‌شود و موجب گردش میل‌لنگ می‌گردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به 2000 درجه سانتیگراد می‌رسد و فشار داخل سیلندر تا حدود 80 اتمسفر افزایش می‌یابد.

  • زمان تخلیه :
    با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز می‌شود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه می‌دهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت می‌کند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر می‌راند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت می‌کند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز می‌گردد.

سیکل موتور دوزمانه دیزل

در این نوع موتورهای دوزمانه سوپاپ تنفس هوای تازه ، نظیر آنچه در موتورهای چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جای آن در فاصله معینی از سه سیلندر ، مجراهایی در بدنه سیلندر تعبیه شده است. که پیستون در قسمتی از مسیر خود جلوی آنها را می‌بندد، اصول کار این موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش میل‌لنگ اتفاق می‌افتد.

  • زمان اول :
    پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت می‌کند. در این زمان پیستون پس از عبور از جلو مجاری تنفس هوای تازه را تاحد معینی متراکم می‌سازد. در طول این زمان سوپاپ تخلیه که در قسمت فوقانی سیلندر و در داخل سه سیلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.
  • زمان دوم :
    در انتهای زمان اول مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به صورت پودرشده به درون هوای متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می‌شود و ذرات سوخت محترق می‌گردد. فشار زیاد گازهای محترق شده پیستون را به طرف پایین می‌راند. پیستون در مسیر حرکت روبه پایین خود جلو مجاری تنفس هوای تازه را باز می‌کند. در این موقع هوای تازه به شدت وارد سیلندر می‌گردد. در همین حال سوپاپ تخلیه نیز باز می‌گردد و گازهای حاصل از احتراق بوسیله هوای تازه از سیلندر خارج می‌گردند. پس از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سیکل جدیدی آغاز می‌شود.

 

 

 

 

موتورهای دیزل دو زمانه چگونه کار می کند؟

مقاله ی موتورهای دیزل چگونه کار می کند توضیحی در مورد موتور های چهار زمانه است که عموما در خودروها و ماشین های باربری یافت می شود.مقاله موتور های دیزل دو زمانه چگونه کار می کند ،توضیحی در مورد موتور های کوچک دو زمانه است که در چیزهایی شبیه اره موتوری،موتور سیکلت های کوچک وجت اسکی ها یافت می شود.ترکیب تکنولوژی موتور دیزل با موتور دیزل دو زمانه غالبا نتیجه ی مطلوبی را در موتورهای دیزل  بزرگ جثه که در لوکوموتیو،کشتی های بزرگ و مولدهای برق  یافت می شود بوجود آورده است.

 

در این مقاله،ما توضیحی در مورد تکنولوژی موتورهای دیزل دوزمانه خواهیم داشت و درمورد موتورهای بزرگ جثه ای که از این تکنولوژی استفاده می کنند، خواهیم آموخت.

نحوه ی کار چرخه

اگر شما مقاله ی موتورهای دوزمانه چگونه کار می کنند را خوانده باشید ، فرا می گیرید که یک تفاوت بزرگ بین موتورهای دوزمانه و چهارزمانه در مقدار قدرتی است که موتور می تواند تولید کند.شمع درموتور دو زمانه دوبارجرقه می زند،هر کدام در هرچرخش میل لنگ،اما در موتور چهار زمانه یکبارجرقه در هر دو چرخش میل لنگ زده می شود.این بدین معنی است که موتور دوزمانه پتانسیل تولید قدرت دوبرابرازموتورچهارزمانه ی هم اندازه ی خود را داراست.

مقاله ی موتور دوزمانه ،چرخه ی موتورگازوئیلی را نیز توضیح می دهد،که گاز و هوا مخلوط  و با هم فشرده می شوند،که واقعا به طور کامل با نحوه ی کار موتور دوزمانه در تطابق نیست.مسئله این است که مقداری از سوخت سوزانده نشده که هر بار از سیلندر خارج می شود دوباره برای مخلوط هوا-سوخت مورد استفاده قرار گیرد.

به نظر می رسد که رویه دیزل ، که در آن هوا به تنهایی فشرده می شود و سپس سوخت را مستقیما درون هوای فشرده تزریق می کنند، خیلی بهتر با چرخه دو زمانه سازگاری داشته باشد.از این رو بسیاری از تولید کنندگان موتورهای دیزل بزرگ از این رویه برای تولید موتورهایی با قدرت بالا استفاده می کنند.

شکل زیر طرح بندی نوعی از یک موتور دیزل دو زمانه را نشان می دهد:

در بالای سیلندر،نوعأ دو یا چهار دریچه ی خروج وجود دارد که هم زمان با هم باز می شوند.همچنین تزریق کننده ی سوخت دیزل نیز وجود دارد ( در بالا با رنگ زرد مشخص شده است). پیستون کشیده (دراز) در نظر گرفته شده، مانند موتور دو زمانه ی بنزینی، بنابراین می تواند به عنوان دریچه ی مکش هوا عمل کند.در حرکت به سمت پایین پیستون،پیستون ورودی مکش هوا را باز می نماید.هوای ورودی توسط یک توربو شارژر یا یک سوپرشارژر تنظیم فشار می شود (آبی روشن). محفظه کارتل آب بندی شده و حاوی روغن می باشد همچون یک موتور چهار زمانه.

چرخه موتور دوزمانه ی دیزل بدین صورت است:

١- وقتی پیستون در حرکت به سمت بالا می باشد،سیلندر شامل یک هوای بسیار فشرده می باشد.سوخت دیزل توسط تزریق کننده به درون سیلندر اسپری می شود و به دلیل گرما و فشار درون سیلندر به سرعت مشتعل می شود.این همان رویه ای است که در موتور های دیزل چگونه کار می کنند؟ توضیح داده شده است.

۲- فشار تولید شده توسط احتراق سوخت، پیستون را به سمت پایین می راند.این مرحله ی قدرت می باشد.

٣- زمانی که پیستون به نزدیکی پایین حرکتش می رسد تمامی دریچه های خروج باز می شوند، گازهای سوخته شده (دود) از سیلندر خارج می شوند وفشار کاهش می یابد.

٤- زمانی که پیستون به پایین ترین نقطه ی حرکتش می رسد، ورودی ها ی مکش هوا را باز می نماید وهوای فشرده سیلندر را پر می کند و گازهای سوخته شده ی (دود)  باقی مانده را خارج می کند.

۵- دریچه های سوخت بسته می شوند و پیستون به سمت بالا برگردد و ورودی های مکش هوای فشرده را می بندد.این مرحله ی تراکم می باشد.

۶- زمانی که پیستون به بالای سیلندر نزدیک می شود ، چرخه دوباره از مرحله ی اول تکرار می شود.

با این توضیح ,شما می توانید تفاوت بزرگ بین یک موتور دو زمانه دیزل  و یک موتور دو زمانه ی بنزینی را درک کنید.در موتوردیزل فقط هوا وارد سیلندر می شود، به جای اینکه مخلوط هوا و سوخت وارد شود.این بدین معنی است که موتور دیزل دو زمانه هیچ کدام از مشکلات محیطی که موتور دو زمانه ی بنزینی باعث آن می شود را ایجاد نمی کند.در مقابل یک موتور دوزمانه ی دیزلی باید یک توربو شارژر یا یک سوپرشارژر داشته باشد و این بدین معنی است که شما هرگز یک موتور دیزل دو زمانه را روی یک اره موتوری نخواهید یافت.چون در این صورت بسیار گران تمام می شود.

 

 

 

 

موتورهایGeneral Motors EMD

موتورهای General Motors EMD نوعی از موتورهای دوزمانه دیزلی هستند.این موتورها در دهه ی ١٩٣۰مطرح شدند و قدرت تعداد زیادی از لوکوموتیو ها در ایالات متحده را تامین می کردند.سه سری موفقیت آمیز در رشته یEMD  وجود داشته : سری ۵۶۷ , سری ۶۵٤ و سری۷١۰. شماره ها مربوط به حجم بر حسب اینچ مکعب هر سیلندر می باشد. برای یک نوع موتور که ١۶ سیلندر دارد (با یک جا به جایی کلی به بزرگی 10,000 اینچ مکعب یا ١۶٤ لیتر). یک موتور۵ لیتری (٣۰۵اینچ مکعب) به عنوان یک موتور خیلی بزرگ برای یک خودرو مطرح است ، و شما متوجه می شوید که یک موتورEMD   چقدر سنگین و حجیم است.

در اینجا تعدادی از مشخصات برای موتور EMD 645E3   آورده شده است:

قطر سیلندر :  ۵/٩ اینچ ( ۲٤ سانتی متر)

حرکت پیستون : ١۰اینچ ( ۲۵ سانتی متر)

جابجایی هر سیلندر: ۶۵٤ اینچ مکعب ( حدود ١١ لیتر)

تعداد سیلندر :  ١۶ یا ۲۰

ضریب تراکم :  ١: ۵/١٤

دریچه های خروج درهر سیلندر: ٤

وزن موتور:

١۶ سیلندر :٣٤۵۲۶ پوند / ١۵۶۶١ کیلو گرم

۲۰سیلندر : ٤۰١٤٤ پوند / ١۸۲۰٩ کیلوگرم (وزن کارتل به تنهایی به بیش از یک تن می رسد!)

دور موتور در حالت بدون بار: ٣١۵ دور در دقیقه

بیشینه دور موتور: ٩۰۰ دور در دقیقه

قدرت بر حسب اسب بخار برای نوعی از این موتورها ٤٣۰۰ hp  می باشد.

 

ابداع موتورهای دیزلی ۶ زمانه

استفاده از انواع سوخت در موتور کشتی

یک مؤسسه تحقیقاتی لهستانی مدعی ابداع نوعی موتور دیزل احتراق داخلی است که تا ۳۰ درصد در مصرف سوخت صفه‌جوئی می‌شود. موتور مورد ادعای این مؤسسه موتور پیستون مقابل است (Opposed Piston) که از ترکیبی از موتورهای دوزمانه و چهارزمانه است که به همین دلیل شش‌زمانه خوانده می‌شود.
مفهوم موتور با پیستون‌های مقابل این است که در هر سیلندر دو عدد پیستون در مقابل یکدیگر در حرکت هستند که هر دو براساس دوزمانه عمل می‌کنند. در این نوع موتورها دو عدد میل‌‌لنگ وجود دارد که هر دو با یک دور مساوی یکدیگر دوران می‌کنند و سیلندرها می‌توانند افقی و یا عمودی قرار گرفته باشند. در این نوع موتور سرسیلندر وجود ندارد و هر پیستون از مقابل دیگری به‌عنوان سریلندر عمل می‌کند.
در این موتور جدید یکی از پیستون‌ها براساس دوزمانه عمل می‌نماید در حالی که پیستون مقابل در همان سیلندر براساس چهارزمانه عمل می‌نماید. به منظور هماهنگ شدن این دو پیستون با یکدیگر سرعت دوران میل‌لنگ پیستونی که براساس چهارزمانه کار می‌کند دو برابر سرعت دوران و پیستون دوزمانه است. سیلندر این دو پیستون در سمت دوزمانه دارای دوسری دریچه است (Ports)؛ یک سری که به نقطه انتهائی بالائی کورس پیستون نزدیکتر است (TDC (۱ دریجه‌های ورود هوا است و سری دیگر که در نزدیکی به نقطه انتهائی پائین کورس پیستون قرار دارند ( BDC)(۲) دریچه‌های خروج دودند. در سمت پیستون چهارزمانه هیچ دریچه‌ای وجود ندارد و هوای موردنیاز این قسمت از همان دریچه‌های سمت دوزمانه فراهم می‌شود. بنابراین در کورس برگشت پیستون به پائین ابتدا دریچه‌های هوا و سپس دریچه‌های خروج دود باز می‌شوند به طور یکه یک فرصت مناسب برای ورود هوا و خروج دود وجود دارد.
ورود هوا و یا مخلوط هوا با سوخت به داخل سیلندر به‌وسیله یک سوپاپ دوراهی کنترل می‌شود. در این سیستم، پیستون چهارزمانه موجب بهبود مراحل تخلیه دود و ورود هوا به داخل سیلندر می‌شود.
موتور پیستون مقابل شش زمانه که علامت شناسائی M۴+۲ برای آن تعیین شده است. دارای مزایای موتورهای دوزمانه و چهارزمانه است. ضمن اینکه نکات منفی هر دو سیستم مذکور را هم کاهش داده است. مبتکران این موتور مدعی هستند برخورداری از دو میل‌لنگ با دو دور مختلف هیچ اثر منفی در عمر مفید موتور ندارد لی در هر حال آنها پذیرفته‌اند که قدرت حاصل از احتراق سوخت در داخل سیلندر به‌طور یکنواخت به هر دو میل‌لنگ منتقل نمی‌شود بنابراین به‌منظور بهره‌گیری از این سیستم در نظر است به هر میل‌لنگ یک ژنراتور مجزا نصب شود.
این نوع موتور از مزایای زیر برخوردار است:
▪ صرفه‌جوئی در سوخت به میزان ۳۰ درصد
▪ کاهش مقدار گازهای نیتروژن (NOx) به‌علت طولانی شدن مرحله انبساط گاز
▪ قدرت بیشتر نسبت به حجم کم موتور
▪ راندمان بهتر
▪ قابلیت استفاده از انواع مختلف سوخت ماند گاز مایع، سوخت‌های متداول و سوخت‌های گیاهی
▪ استفاده از سیستم کنترل الکترونیکی به منظور نترل نسبت فشار داخل سیلندر و کیفیت سوخت مصرفی براساس مقدار نیروئی که در نظر است برحسب مورد از موتور گرفته شود.
▪ سیستم تزریق سوخت با فشار بالا
▪ صدا و ارتعاشات کمتر
▪ سادگی ساختمان موتور
تاکنون ۲ دستگاه از این نوع موتور ساخته شده است ولی در نظر است خط تولید انواع مختلف برای کاربردهای متفاوت مانند نیروی محرکه کشتی‌ها و همچنین به‌عنوان مولد برق ساخته شود.

 

 

 

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “دانلود تحقیق : موتور دیزل”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *