دانلود فایل پژوهش: دانلود پروژه رشته مکانیک درمورد تفاوت موتورهاي ديزل دو زمانه و چهار زمانه – قسمت اول

عنوان موتورهاي ديزل كه به نام موتورهاي اشتعال بر اثر فشار بالا نيز شناخته مي شوند از نام دكتر رودلف ديزل اقتباس گشته كه در حدود سال 1893 در آلمان اختراع آن را به ثبت رسانيد. اين موتورها از نوع موتورهاي احتراق داخلي محسوب مي شوند زيرا اشتعال در داخل موتور انجام مي گردد. اساس اين نوع موتور از نظر ساختمان و طراحي مشابه موتورهاي بنزيني مي باشد كه آن هم نوعي موتور احتراق داخلي بوده ولي اختلاف آنها در طريقة ورود سوخت به سيلندرهاي موتور و شيوه وقوع احتراق مي باشد.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

در موتورهاي بنزيني ، سوخت با هوا در هم شده و وارد سيلندرها مي شوند و اشتعال بر اثر يك جرقه الكتريكي توسط شمع ايجاد مي گردد. در موتورهاي ديزل سوخت به شكل پودر شده به درون سيلندرها تزريق شده و اشتعال در اثر درجه حرارت بالاي داخل سيلندرها حاصل مي گردد. نام اشتعال بر اثر فشار بالا براساس عملكرد موتور انتخاب شده می باشد. موتورهاي ديزل بر مبناي نسبت فشار بالا طراحي شده اند كه در نتيجه فشار بالا درجه حرارت هواي فشرده شده داخل محفظه احتراق بالا مي رود. درجه حرارت به قدر كافي بالا بوده تا پس از تزريق سوخت به داخل محفظه احتراق اشتعال رخ دهد. بنابراين مي توان اينگونه نتيجه گرفت كه فشار سبب اشتعال خواهد گردید به همين دليل اين نوع موتورها را اشتعال بر اثر فشار بالا ناميده اند.

مراحل كار موتور :

فعاليتهايي كه درون يك سيلندر موتور انجام مي گردد به مراحلي (كورس) تقسيم ميشوند. عبارت كورس به معناي حركت پيستون مي باشد. بالاترين موقعيت پيستون در سيلندر و يا به عبارت ساده تر نقطه فوقاني كورس پيستون را TDC يا نقطه مرگبالا و پايينترين موقعيت پيستون در سيلندر را نقطه مرگ پايين (BDC) مي نامند. بنابراين يك كورس طي فاصله بين TDCبه BDC و يا بر عكس مي باشد. ميل لنگ از طريق شاتون با يك دور گردش كامل خود دو كورس پيستون را پديد مي آورد و پيستون يكبار به نقطه مرگ بالا و يكبار به نقطه مرگ پايين مي رسد.

عمليات مشخصي در داخل يك موتور اتفاق مي افتد كه باعث كاركرد موتور مي شوند. اين عمليات بصورت يك چرخه تكرار مي شوند. بسته به نوع طراحي موتور، يك چرخه كامل شامل دو كورس (دوزمانه) و يا چهار كورس پيستون (چهارزمانه)هستند.

انجام چرخه كامل ديزل نياز به هواي فشرده شده در سيلندر ، تزريق سوخت، احتراق مخلوط سوخت و هوا، انبساط گازها جهت اعمال نيرو بر روي پيستون و نهايتاً تخليه گازها از سيلندر دارد.

در موتورهاي چهار زمانه، هوا از طريق سوپاپ هوا وارد سيلندر شده و گازهاي سوخته شده از راه سوپاپ دود كه در سرسيلندر تعبيه شده خارج ميشوند. در موتورهاي دو زمانه مجراهايي در ديواره سيلندر وجود داردكه از طريق آنها هوا وارد سيلندر مي گردد. با حركت پيستون در داخل سيلندر اين مجراها باز و بسته مي شوند. گازهاي خروجي نيز از طريق سوپاپهايي مانند موتورهاي چهارزمانه خارج ميشوند.

چرخه چهار زمانه:

موتور ديزل چهارزمانه با چرخه اي شامل چهاركورس پيستون دارد. مكش، تراكم، قدرت (احتراق) و تخليه سوپاپهاي هوا و دود بگونه اي تنظيم شده اند كه باز وبسته شدن آنها دقيقاً متناسب با حركت پيستون انجام گردد. سوپاپها حركت خود را از ميل سوپاپ مي گيرند كه ميل سوپاپ نيز نيروي محرك خود را از ميل لنگ مي گيرد.

بدليل سهولت درك متن زير باز و بسته شدن سوپاپ ها در نقاط TDC و BDC در نظر گرفته مي گردد. در اقدام آنها دقيقاً در نقاط مرگ و مرگ پايين باز يا بسته نمي شوند اما بگونه اي تنظيم شده اند كه كمي قبل يا بعد از اين نقاط باز يا بسته شده تاهواي تازه بداخل سيلندر مكيده شده و گازهاي سوخته شده بطور كامل از سيلندر رانده شوند.

مراحل مختلف كار يك موتور ديزل چهار زمانه به توضیح زير مي باشد.

مكش هوا يا تنفس – كورس مكش هوا با باز شدن سوپاپ هوا و حركت پيستون به سمت پايين آغاز ميشود. هوا از طريق سوپاپ هوا بداخل سيلندر مكيده مي گردد و در نقطه BDC محفظه سيلندر از هواي تازه پر شده می باشد.

تراكم – پس از رسيدن به نقطه BDC پيستون به سمت بالا حركت كرده و هواي مكيده شده به داخل سيلندر را متراكم مي سازد. در اين حالت سوپاپ هوا بسته می باشد. سوپاپ دود نيز بسته می باشد،‌بنابراين محفظه سيلندر آب بندي شده و هيچ منفذي باز نيست. با بالا رفتن پيستون در اثر گردش ميل لنگ، هوا متراكم مي گردد. وقتي پيستون به نقطه TDC مي رسد هوا تقريباً به نسبت يك شانزدهم حجم اوليه فشرده شده می باشد. متراكم شدن هوا در سيلندر نه تنها فشار آنرا افزايش مي دهد بلكه حرارت آن نيز بالا مي رود. اكنون هوا در محفظه كوچك بالاي پيستون (محفظه احتراق) آنقدر داغ شده می باشد كه مي تواند سوخت ديزلي را كه از طريق انژكتور به اين محفظه تزريق ميشود، مشتعل سازد.

قدرت – درست كمي قبل از رسيدن پيستون به TDC مقدار متناسبي سوخت ديزل از طريق انژكتور بداخل محفظه احتراق پاشيده مي گردد و احتراق صورت مي گيرد. هواي داغ محفظه نه تنها يك مخلوط قابل احتراق رابا ذرات سوخت پاشيده شده تشكيل ‌ ‌
مي‌دهد بلكه باعث مشتعل شدن آن نيز مي گردد. احتراق يا اشتعال بسرعت اتفاق مي افتد و فشار داخل سيلندر راافزايش مي دهد. گازهاي انبساط يافته در اثر احتراق در داخل سيلندر و بر روي سر پيستون نيرويي اعمال مي كنند كه باعث رانش پيستون به سمت پايين ميشود. اين حركت از طريق شاتون به ميل لنگ انتقال يافته و باعث چرخش آن و عمليات بعدي موتور مي گردد. در زمان احتراق هر دو سوپا بسته هستند اما در انتهاي كورس سوپاپ دود باز مي‌گردد.

تخليه دود – در اين زمان سوپاپ دود باز ميشود، پيستون به سمت بالا حركت كرده و گازهاي سوخته شده را از طريق مجراي سوپاپ دود به بيرون مي راند. در اين حالت سوپاپ هوا بسته می باشد. وقتي پيستون به نقطه TDC مي رسد سوپاپ دود بسته مي‌گردد.

به اين ترتيب چرخه چهار زمانه موتور كامل مي گردد. با ادامه كار موتور سوپاپ هوا مجدداً باز ميشود و هواي تازه با شروع پايين رفتن پيستون بداخل سيلندر مكيده مي گردد و چرخه مكش تكرار مي گردد. سوپاپ هوا درست قبل از بسته شدن كامل سوپاپ دود باز مي گردد. اين حالت قيچي كردن سوپاپها ناميده مي گردد. قيچي كردن سوپاپها باعث ميشود گازهاي سوخته شده بسرعت از سيلندر خارج شده و سيلندر تميز گردد.

همانطور كه قبلاً ذكر گردید موتورهاي ديزل بگونه اي طراحي شده اند كه نسبت تراكم در آنها بسيار مي باشد و اين نسبت تراكم باعث توليد فشار و حرارت بسيار زيادي

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

مي گردد تا جائيكه پس از پاشش سوخت در محفظه احتراق، حرارت موجود، مخلوط سوخت را مشتعل مي سازد.

يكي از قوانين اساسي علوم (قانون گازها) به اين موضوع ارتباط پيدا مي كند به اين صورت كه بطور اختصار افزايش فشار در يك سيلندر باعث افزايش دما مي گردد بنابراين حرارت هوا آنقدر بالا مي رود كه موجب اشتعال مي گردد.

موتور ديزل دو زمانه :

موتور ديزل دو زمانه با دو كورس پيستون يك چرخه كامل خود را طي مي كند: يك كورس بطرف بالا و يك كورس به طرف پايين. در موتورهاي ديزل دو زمانه مجراهايي در ديواره سيلندر تعبيه شده اند كه حركت پيستون به بالا و پايين سبب بسته و باز شدن آنها ميشود.

اين مجراها بعنوان مجاري هوا و دود طراحي شده اند. در موتورهاي ديزل معمولاً هم از مجرا و هم از سوپاپ (مجرا براي ورود هوا و سوپاپ براي خروج دود از سيلندر ) بهره گیری ميشود.

اين موتورها به يك پمپ باد يا دمنده مجهز شده اند كه هوا را با فشار اندكي از فشار دود خروجي سيلندر به داخل آن مي دمد. اين پمپ نه تنها سيلندر را از هواي تازه كاملاً پر مي كند بلكه به خروج سريعتر و بهتر گازهاي سوخته پس از احتراق كمك مي كند و اين به تميز شدن محفظه سيلندر از دود و گازهاي سوخته شده تصریح دارد.

عمليات كار موتور دو زمانه به توضیح زير می باشد:

(a) پيستون در نقطه BDC می باشد.هوا بوسيله پمپ دمنده و از طريق مجراهاي ورود هوا در ديواره سيلندر به داخل دميده ميشود اين اقدام باعث پر شدن محفظه سيلندر از هواي تازه و خارج شدن گازهاي سوخته از طريق سوپاپ دود در سيلندر خواهد گردید كه در اين زمان باز مي باشد.

(b) پيستون در اين زمان رو به بالا حركت كرده و مجراي ورود هوا را مي بندد تا ورود هواي دميده شده توسط پمپ قطع گردد. حركت پيستون به سمت بالا ادامه مي يابد و هواي محبوس در قسمت فوقاني پيستون به نسبت حدود يك شانزدهم حجم اوليه فشرده مي گردد. بنابراين حرارت هواي فشرده افزايش مي يابد.

(c) پيستون تقريباً در كورس تراكم به نقطه TDC رسيده می باشد. سوخت پودر شده از طريق انژكتور به داخل اطاقك احتراق پاشيده مي گردد و بدليل وجود حرارت بسيار زياد در هواي متراكم اين محفظه مشتعل مي گردد. فشار حاصل از احتراق در كورس قدرت پيستون را به سمت پايين مي راند.

(d) پيستون تقريباً در كورس قدرت به نقطه BDC رسيده می باشد. سوپاپ دود طوري تنظيم شده می باشد كه درست قبل از BDC باز گردد و اجازه دهد گازهاي سوخته شده از سيلندر خارج شوند. همچنانكه ميل لنگ به گردش خود ادامه مي دهد پيستون به نقطه BDC مي رسد و جلوي مجراي ورود هوا را باز مي كند و مجدداً پمپ، هواي تازه را به داخل سيلندر مي دمد و چرخه همانند قبل ادامه مي يابد. با هر دور گردش ميل لنگ يك چرخه كامل مي گردد.

تخليه دود :

همانطور كه گفته گردید ورود هواي تازه به محفظه داخل سيلندر به خروج گازهاي سوخته شده كمك مي كند. در موتور چهارزمانه اين اقدام در زمان قيچي كردن سوپاپها اتفاق
مي‌افتد،‌در اين حالت براي مدت كوتاهي سوپاپ هوا و سوپاپ دود هر دو باز هستند و طراحي شكل اطاقك احتراق نيز به اين اقدام كمك مي نمايد.

در موتور دو زمانه پاك شدن سيلندر از گازهاي سوخته شده وقتي كامل مي گردد كه پيستون جلوي مجراي ورودي را باز كرده و پمپ دمنده هواي تازه را بداخل سيلندر
مي دمد.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

دمنده هوا كه نوعي پمپ باد مي باشد و قادر می باشد هوا را به مقدار زياد و با فشاري كم تأمين كند در بالاي موتور و ما بين سيلندرها قرار گرفته می باشد وقتي موتور در حال كار می باشد اين پمپ بمحض باز شدن مجراي هوا توسط پيستون هواي تازه را بداخل سيلندر مي دمد. در وضعيت (a) سوپاپ دود باز می باشد و پيستون، جلوي مجراي ورود هوا را باز كرده می باشد و اقدام فوق انجام مي گردد.

در اطراف ديواره سيلندر مجراهايي هست كه از طريق آنها هواي پمپ دمنده بدون اصطكاك وارد سيلندر مي گردد. پمپ هوا را بداخل محفظه اي مي دمد كه اين محفظه اطراف سيلندر را احاطه كرده و به مجراهاي ورود بداخل سيلندر منتهي مي گردد. چرخه سيلندر با مراحل (a) تنفس (b) تراكم (c)قدرت (d) تخليه دود كامل مي گردد،‌بطوريكه سوپاپ دود مجدداً باز شده و گازهاي سوخته شده خارج مي شوند. پيستون در اين حالت در پايين كورس خود قرار دارد و جلوي مجراي هوا را باز كرده می باشد. با ادامه چرخه، سيلندر از هواي تازه پر شده و دودها خارج مي گردند. طراحي سيلندر بگونه اي می باشد كه هواي ورودي از پايين به محفظه وارد شده و گازهاي سوخته از قسمت بالاي محفظه خارج مي شوند.

پمپ باد (دمنده) :

پمپ نيروي محرك خود را از موتور مي گيرد.اين پمپ شامل دو پره يا روتور مي باشد كه در جهت مخالف يكديگر درون پوسته اي مي گردند. گردش پره ها سبب مي گردد هوا از يكطرف آنها مكيده گردد و از طرف ديگر دميده گردد. قسمت خروجي پمپ بوسيله يك منيفولد يا محفظه هوا به مجراي ورود هواي سيلندر مرتبط مي گردد. همانطوريكه قبلاً نيز ذكر گردید پمپ باد براي ارسال هواي تازه به داخل محفظه سيلندر مورد بهره گیری قرار مي گيرد.

چرخ دنده تايمينگ :

ميل سوپاپ حركت خود را از طريق چرخ دنده هايي از ميل لنگ مي گيرد. براي يك موتور چهارزمانه، به ازاي هر دو دور گردش ميل لنگ ، ميل سوپاپ يك دور
مي چرخد. درموتورهاي دو زمانه سرعت چرخش ميل لنگ و ميل سوپاپ با هم برابر
مي باشد. در شكل 19-5 چرخ دنده سر ميل لنگ و چرخ دنده سر ميل سوپاپ نشان داده شده می باشد. تعداد دندانه هاي چرخ دنده سرميل سوپاپ دو برابر دندانه سر ميل لنگ
مي باشد، پس به اين ترتيب مي توان يك موتور چهارزمانه را شناسايي كرد. براي اطمينان از اينكه هنگام بستن چرخ دنده ها ،‌دندانه هاي آنها در موقعيت صحيح با هم درگير گردد يك علامت بر روي آنها حك مي گردد. حركت ميل سوپاپ بايد متناسب با حركت ميل لنگ تنظيم شده باشد تا سوپاپها متناسب با حركت پيستون باز و بسته شوند.

در جهت عقربه هاي ساعت موارد زير رخ مي دهد:

1- شروع پاشش در 17 درجه قبل از TDC

2- توقف پاشش، پاشش براي مدت كوتاهي تقريباً براي 13 درجه چرخش ميل لنگ ادامه دارد. كورس قدرت در نقطه مرگ بالا شروع شده و سوخت پاشيده شده ، مي‌سوزد. اقدام احتراق تا بعد از نقطه مرگ بالا ادامه دارد تا زمانيكه تمام سوخت پاشيده شده بسوزد.

3- سوپاپ دود تقريبا در 95 درجه باز مي گردد و اجازه مي دهد گازهاي سوخته شده سيلندر را ترك كنند. توجه داشته باشيد كه سوپاپ تحت اثر بادامك كار مي كند و به تدريج شروع به باز شدن مي كند و بطور ناگهاني به حالت كاملاً باز در نمي آيد.

4- مجراهاي ورود هوا در ديواره هاي سيلندر شروع به باز شدن مي كنند، همچنانكه پيستون به سمت پائين حركت مي كند سريعاً مجراي بزرگي براي ورد هوا باز مي گردد. هوا وارد سيلندر شده و گازهاي سوخته شده را به خارج از سيلندر مي راند.

5- با حركت پيستونها به سمت بالا مجاري ورود هوا نيز بسته مي شوند اين اقدام در موقعيت 230 درجه اتاق مي افتد.

6- سوپاپ دود كاملا بسته شده می باشد. پيستون در حال بالا آمدن مي باشد تا هواي داخل سيلندر را متراكم ساخته و در نقطه (1) چرخه موتور را كامل نمايد.

دیدگاهتان را بنویسید