فرمول یک ایران ؛

در قسمت های اول و دوم آشنایی با موتور به بررسی ویژگی های مختلف موتور های احتراق داخلی پرداختیم و دسته بندی های مختلف موتور را بر اساس ویژگی های شان شرح دادیم، در این قسمت به بررسی 4 ویژگی باقیمانده میپردازیم ، در پایان این مقاله میتوانیم ادعا کنیم که یک آشنایی کلی نسبت به موتور های احتراق داخلی داریم و میتوانیم با دید بهتر به سراغ مباحث تیونینگ موتور برویم، در مقاله های آینده که در رابطه با مباحث تیونینگ موتور بحث میشود ممکن است مباحثی از موتور مطرح گردد که در قسمت های اول، دوم و سوم آشنایی با موتور گفته نشده باشد، در مورد آن موارد در همان مقاله مورد نظر بحث خواهد شد، لازم به ذکر است که برای آشنایی با موتور های احتراق داخلی مطالعات بسیار بیشتری باید انجام گیرد و مباحث گفته شده تنها بخشی از دنیای بزرگ موتور را پوشش میدهد.

از میان 10 ویژگی موتور های احتراق داخلی 4 ویژگی باقیمانده است :

1-روش ورود سوخت

2-سوخت مورد استفاده شده در موتور

3-کاربردها

4-نوع خنک کاری

 

روش ورود سوخت

همان طور که در قسمت های قبل گفته شده بود موتور های احتراق داخلی به 2 دسته موتور های بنزینی(Spark Ignition Engines-SI Engines) و موتور های دیزل(Compression Ignition Engines-CI Engines) تقسیم میشوند، در موتور های دیزل سوخت به وسیله یک انژکتور فشار بالا که داخل سیلندر قرار دارد پاشیده میشود و محترق میشود. اما در موتور های بنزینی برای اضافه کردن سوخت به هوا ورودی میتوان از4 روش استفاده کرد :

1-سیستم کاربراتور (Carbureted)

در موتور های قدیمی بنزینی برای اضافه کردن سوخت به هوای ورودی از سیستم کاربراتور استفاده میشد و به آن موتور ها اصطلاحا موتور های کاربراتوری گفته میشد، تکنولوژی کارکرد کاربراتور بسیار آسان است اما تنظیم دقیق نسبت هوا به سوخت در موتور های کاربراتوری نسبت به موتور های امروزی بسیار سخت تر است. یک کاربراتور ساده از یک لوله ونتوری ( لوله ونتوری لوله ای است که سطح مقطع آن در راستای طول لوله ابتدا کم میشود و سپس زیاد میشود، یا به عبارتی دیگر در وسط آن سطح مقطع کوچکتر است)  و یک لوله موئین برای اضافه کردن سوخت تشکیل شده است، که بر روی لوله ونتوری دریچه گاز نصب شده است و هوای ورودی به کاربراتور توسط این دریچه کنترل میشود (Butterfly Valve). یک سر لوله موئین سوخت در مخزن سوخت کاربراتور است و سر دیگر آن در لوله ونتوری کاربراتور قرار دارد، مخزن سوخت کاربراتور  مخزن کوچکی است که در کنار کاربراتور قرار داد و از طریق پمپ بنزین همیشه در داخل آن سوخت قرار دارد . محل قرار گیری کاربراتور در موتور بالای راه گاه ورودی بوده و بر روی خود کاربراتور نیز فیلتر هوا نصب میشود. کل هوای ورودی به موتور نیز از داخل لوله ونتوری کاربراتور عبور میکند.

هنگامی که راننده پدال گاز را فشار میدهد دریچه پروانه ای کاربراتور باز میشود و به علت خلا نسبی به وجود آمده در راه گاه ورودی موتور ، یک افت فشار در داخل کاربراتور ایجاد میشود و این افت فشار باعث میشود هوا با سرعت از ونتوری کاربراتور عبور کند . بر اساس قانون برنولی (Bernoulli’s Principle) افزایش سرعت هوای عبوری منجر به کاهش فشار در آن میشود. این افت فشار سبب میشود تا سوخت از طریق لوله موئین سوخت به بیرون بیاید و با هوای عبوری ترکیب شود ، پس میتوان نتیجه گرفت که هر مقدار راننده بیشتر پدال گاز را فشار دهد سرعت هوای عبوری از کاربراتور بیشتر میشود ، در نتیجه افت فشار بیشتر داخل کاربراتور داریم در نتیجه سوخت بیشتر از طریق لوله موئین به هوای ورودی اضافه میشود . هوای ورودی به کاربراتور سرعت بالایی دارد و به خاطر همین سرعت بالا، سوخت پاشیده شده تبخیر میشود و با هوا ترکیب میشود و به سیلندر ها میرسد ، برای این که در داخل ونتوری خلا نسبی ایجاد شود و سوخت از لوله موئین بیرون بیاید بایستی مخزن سوخت کاربراتور نیز با فشار هوا اتمسفر در تماس باشد و فشار هوای روی آن 1 اتمسفر باشد . همان طور که ملاحظه شد در موتور های کاربراتوری کنترل دقیقی بر روی میزان پاشش سوخت وجود ندارد ، و همچنین در سرعت های پایین به علت سرعت هوای عبوری کمتر و افت فشار کمتر ممکن است همه سوخت پاشیده شده تبخیر نشود و بخشی از سوخت به صورت مایع در داخل راه گاه باشد ، به همین علت کنترل نسبت هوا به سوخت هم در یک سیلندر و هم از یک سیلندر به سیلندر دیگر در موتور های کاربراتوری دقیق نیست و از بازدهی کمتری برخوردار هستند.

                                                                                                                          

 

 

2-پاشش سوخت در بدنه محل دریچه گاز (Throttle Body Fuel Injection)

قبل از اینکه به بررسی این مدل بپردازم بایستی توضیح مختصری در رابطه با انژکتور ها بدهم :
انژکتور ها نازل هایی هستند که سوخت را به داخل جریان هوای ورودی می پاشند، انژکتور ها به طور معمول الکترونیکی کنترل میشوند، اما انژکتور های دارای کنترل مکانیکی که توسط بادامک کار میکنند نیز وجود دارند. امروزه میتوان گفت در تمام خودرو های تولیدی انژکتور ها به صورت الکترونیکی کنترل میشوند. مقدار معینی از سوخت در انتهای نازل انژکتور محبوس میشود و فشار زیادی بر آن اعمال میشود . در زمان مناسب نازل باز شده و سوخت به داخل هوای اطراف آن پاشیده میشود. باز شدن نازل بدین صورت است : هنگامی که قرار باشد نازل باز شود و سوخت پاشیده شود یک سیگنال الکترونیکی از کامپیوتر موتور (Electronic Control Unit-ECU) به انژکتور فرستاده میشود ، در داخل انژکتور یک سیم پیچ قرار دارد، هنگامی که از طرف ECU فرمان می آید در داخل این سیم پیچ جریان الکتریکی برقرار میشود و یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود، این میدان مغناطیسی باعث میشود تا نازل انژکتور به سمت بالا حرکت کند و سوراخهای انژکتور باز شوند و سوخت فشار بالایی که در پشت آن محبوس شده بود با فشار بالا به بیرون پاشیده شود.

                                                   

حال به ادامه بحث “پاشش سوخت در بدنه محل دریچه گاز” ادامه میدهیم، این سیستم در برخی مدل های قدیمی استفاده میشد و از لحاظ تاریخ استفاده و تکنولوژی تقریبا در رده سیستم های کاربراتوری قرار میگیرد. این سیستم شامل یک یا چند انژکتور است که در نزدیک چند راهه ورودی نصب شده است، این یک یا چند انژکتور سوخت را به تمامی سیلندر ها می رساند .تکنولوژی این سیستم نسبتا ساده و قیمت آن نیز ارزان تر از مدل های پیشرفته امروزی است، در این سیستم  مانند سیستم کاربراتوری امکان کنترل نسبت هوا به سوخت از یک سیلندر به سیلندر دیگر سخت است و همچنین این سیستم توانای پاسخ سریع به تغیرات وضعیت موتور را ندارد.

                  FI_tbi                       slide_27

 

3-پاشش سوخت دریچه ای چند نقطه ای (Multi Point Port Fuel Injection) 

امروزه تقریبا تمام موتور های SI برای سیستم سوخت رسانی از این سیستم استفاده میکنند، در این سیستم برای هر سیلندر موتور یک انژکتور در نظر گرفته شده است، این امر باعث شده است که در موتور های امروزی تنظیم میزان هوا به سوخت آسان تر باشد و دقیق تر انجام شود، در این سیستم نزدیک سوپاپ ورودی هر سیلندر یک انژکتور قرا میگیرد، این انژکتور سوخت را در جایی نزدیک و قبل سوپاپ ورودی میپاشد و گاهی بر پشت سطح سوپاپ ورودی میپاشد، تماس سوخت با سطح نسبتا داغ سوپاپ باعث تبخیر سوخت میشود و به خنک کاری سوپاپ ورودی کمک میکند ( به همین علت است که سوپاپ ورودی نسبت به سوپاپ خروجی تمیز تر و خنک تر میباشد). این سیستم از لحاظ ارائه نسبت هوا به سوخت یکسان و سازگار برای تمامی سیلندر ها نسبت به 2 سیستم قبلی بهتر و دقیق تر عمل میکند.

                    

 

4-سیستم پاشش مستقیم سوخت (Gasoline Direct Injection-GDI)

در برخی موتور های بنزینی جدید به جای اینکه انژکتور در راه گاه ورودی باشد و سوخت را به پشت سوپاپ ورودی بپاشد ، انژکتور در سر سیلندر قرار دارد و سوخت را مستقیم به داخل سیلندر میپاشد ، مانند موتور های دیزل. این سیستم نسبت به سیستم های معمول خودرو های بنزینی از راندمان بالاتر و مصرف سوخت پایین تری برخوردار است، این نوع سیستم نیاز به انژکتور های بسیار دقیقی دارد که قطرات بسیار ریز سوخت را ایجاد کنند. سوخت در طی مرحله تراکم افزوده میشود که برای تبخیر و اختلاط زمان بسیار کوتاهی خواهد داشت . این زمان در دور موتور 3000 RPM کمتر از 0.008 ثانیه است. انژکتور هایی که در این سیستم استفاده میشود بایستی دارای فشار کاری خیلی بیشتری نسبت به انژکتور هایی باشند که سوخت را به داخل راه گاه ورودی میپاشند. هوای داخل محفظه احتراق که سوخت به داخل آن تزریق میشود دارای فشار بسیار بالایی است در حالیکه در راه گاه ورودی موتور، فشار هوایی که سوخت در آن تزریق میشود برابر با فشار هوای محیط یا کمتر از آن است ( در موتور های توربو شارژ این فشار کمی بیشتر از فشار هوای محیط است).

                      

سیستم پاشش مستقیم سوخت (Gasoline Direct Injection-GDI)                  سیستم پاشش مستقیم سوخت (Gasoline Direct Injection-GDI)

 

 

سوخت مورد استفاده شده در موتور

سوخت هایی که در موتور های احتراق داخلی استفاده میشوند :

بنزین (Gasoline)

نفت دیزل (Diesel oil)

گاز طبیعی (Natural Gas)

الکل (Alcohol)

سوخت دوگانه (Dual Fuel)

گازل (Gasohol) سوخت رایج که شامل %90 بنزین و %10 درصد الکل است.

برای انتخاب یک سوخت مناسب ابتدا باید ببینیم برای چه نوع موتور میخواهیم سوخت انتخاب کنیم ، برای موتور بنزینی یا دیزل ؟ اگر برای موتور بنزینی میخواهیم سوخت انتخاب کنیم مهمترین مساله ای که باید به آن توجه کنیم، مقاومت آن سوخت در برابر خود اشتعالی است، هر چه مقاومت سوخت در برابر خود اشتعالی بیشتر باشد احتمال وقوع پدیده Knock در موتور کمتر میشود و موتور نرم تر کار میکند و راندمان بهتری دارد، برای نشان دادن این که سوخت چه مقدار در برابر خود اشتعالی مقاوم است از عدد اکتان استفاده میشود، هر چه عدد اکتان سوخت بالاتر باشد بهتر است. اما اگر میخواهیم برای موتور دیزل سوخت انتخاب کنیم قضیه متفاوت است ، در موتور دیزل اساس احتراق بر پایه خود اشتعالی است، پس باید سوختی را انتخاب کنیم که در برابر خود اشتعالی مقاومت کمتری داشته باشد، برای نشان دادن مقاومت سوخت در برابر خود اشتعالی در موتور های دیزل از عدد ستان استفاده میشود، هر چه عدد ستان سوخت بالاتر باشد بهتر است .

دومین پارامتری که باید در نظر بگیریم ارزش حرارتی سوخت است، این پارامتر برای هر 2 نوع موتور یکسان است و باید در هر 2 حالت ارزش حرارتی سوخت بالا باشد، ارزش حرارتی سوخت مقدار انرژی ای است که به ازاء سوختن یک جرم واحد از سوخت به موتور وارد میشود. در رابطه با انتخاب سوخت مناسب برای موتور پارامتر های دیگری نیز وجود دارد که در قسمت مربوط به سوخت به طور مفصل بحث خواهد شد.

 

کاربرد ها

موتور های احتراق داخلی کاربرد های گوناگونی دارند از قبیل :

خودرو های سواری، کامیون، لوکوموتیو، دریایی، هواپیمایی، …

 

نوع خنک کاری

خنک کاری در موتور های احتراق داخلی در 2 مدل انجام میشود :

1-خنک شونده با هوا (Air Cooled)

در این مدل برای خنک کاری موتور از هوا استفاده میشود، موتورسیکلت ها معمولا از این روش برای خنک کاری استفاده میکنند، در برخی از خودرو ها نیز از این سیستم استفاده شده است، بدنه این موتور ها معمولا به صورت پره پره ساخته میشود تا تماس بیشتری با هوا داشته باشند و عمل خنک کاری بهتر انجام گیرد.

                                                               

 

2-خنک شونده با مایع، خنک شونده با آب (Liquid Cooled ,Water Cooled)

در این مدل که اکثر خودرو ها از آن استفاده میکنند وظیفه خنک کاری موتور بر عهده سیال ای است که درون موتور گردش میکند و گرما را از موتور دریافت میکند و عمل خنک کاری را انجام میدهد، در اکثر موتور های امروزی این سیال آب است.

                                                     

 

One Response

قابل توجه تمام کاربران سایت فرمول یک ایران : از این پس جهت برخورد با کاربران متخلف جرایمی در نظر گرفته شده است که لازم است کاربران در هنگام ارسال دیدگاه خود نهایت دقت را فرمایند ، در بیان دیدگاه ها از توهین به دیگران و رانندگان و ... خودداری کنید ، در صورت مشاهده بدون در نظر گرفتن هر ملاکی IP فرد متخلف مسدود خواهد شد و دیگر نمیتواند وارد سایت شود .
  1. سعید

    0

    0

    آقای دمتون گرم،خیلی ممنون از وقتی که گذاشتید،واقعا برای من که به صورت آکادمیک در این رشته تحصیل نکردم،بسیار مفید و آموزنده بود.امیدوارم ادامه داشته باشه

    پاسخ دادن

Leave a Reply

Your email address will not be published.