دانلود مقاله سیستم سوخت رسانی موتور دیزل

بخشی از مقاله

سيستم سوخت رساني موتور ديزل

هدف ازبه كار گيري سيستم سوخت رساني در موتور ديزل ،انتقال سوخت از باك به موتور است تا آنجا به داخل محفظه احتراق پاشيده شود وبسوزد.بخش هاي اصلي سيستم سوخت رساني عبارت اند از:لوله ها ،باك ،پمپ گازوئيل يا پمپ سه گوش،فيلتر هاي گازوئيل،پمپ سوخت پاش يا پمپ انژكتور و سوخت پاشها يا انژكتورها.

سيستم سوخت رساني موتور ديزل وظايفي به شرح زير دارد:

*رساندن سوخت تميز موتور

*تنظيموكنترل مقدار سوختي كه به موتور مي رسد

*زمان بندي سوخت پاشي ،به طوري كه احتراق در بهتيرن لحظه از چرخه كارموتو رانجام مي شود

*پاشيدن ،پودر كردن وتوزيع سوخت در محفظه احتراق

*كنترل موتور

 سيستمم سوخت رساني موتورديزل را در بخشهاي زيرشرح مي دهيم:

1.لوله هاي گازوئيل

2.باك

3.پمپ گازوئيل

4.فيلتر گازوئيل

5.پمپ هاي سوخت پاش

6.سوخت پاشها

7.گازوئيل

8.محفظه احتراق

1)لوله هاي گازوئيل

در موتور ديزل لوله هاي گازوئيل سوخت را با فشارهاي مختلف انتقال مي دهند.سوختي كه از باك خارج مي شود،تا رسيدن به پمپ گازوئيل،بسته به محل قرار گرفتن باك،تحت فشار گرانش(ثقل)يا مكش است.اگر فاصله باك تا پمپ گازوئيل زياد باشد،سوخت تحت فشار منفي ،يا در معرض مكش است.سوختي كه درلوله بين پمپ گازوئيل وپمپ سوخت پاش جريان دارد تحت فشار متوسط (170تاkpa240يا 25تاpsi35)است.فشار سوخت در لوله هايي كه به سوخت پاشها منتهي مي شوند بسيار زياداست(35تاMpa140يا5000تا psi20000).سوخت در لوله برگشت گازوئيل تحت فشار نيست.لوله هاي گازوئيل را بايد با احتياط باز وبسته كردتا صدمه نبينند،زيرا هر نوع آسيب ديدگي اين لوله ها ممكن است سبب گرفتگي مسير سوخت رساني مي شود .در صورتي كه بخواهيد لوله اي را باز كنيد ،يا اتصالي ر كه نشتي دارد سفت كنيد فبايد دقت كنيد كه لوله نتابد يا چين نخورد .طول همه لوله هايي كه گازوئيل را از پمپ سوخت پاش به سوخت پاشها مي رسانند،برابر است.

2)باك

طراح موتور اندازه باك را طوري تعيين مي كند كه بتواند سوخت كافي را براي كار موتور براي مدتي معقول را در خود جاي دهد ،بدون آنكه نيازي به سوخت گيري مجدد داشته باشد .باك گازوئيل را مي توان تقريبا به هر شكلي ساخت.

3)پمپ گازوئيل

در موتور هاي ديزل مدرن ،گازوئيل معمولا به وسيله سوخت رساني كه موتور آن را به خطر مي اندازد وصافي گازوئيل هم دارد،در سيستم سوخت رساني به حركت در مي آيد .در بعضي از پمپ هاي گازوئيل ،اهرمي براي پر كردن پمپ وهوا گيري نيز در نظر گرفته شده است كه با دست كار مي كند.

بعضي از سازندگان از پمپ دنده اي جابه جايي مثبت به عنوان پمپ گازوئيل استفاده مي كنند.

4)فيلتر گازوئيل

سوخت موتور ديزل حتما بايد از فيلتر بگذرد .اين سوخت ها معمولا نا خالصي دارند وبعضي از قطعات پمپ هاي سوخت پاش چنان دقيق ساخته  شده اند كه ذرات بسيار ريز هم به آنها اسيب مي رسانند.

بر آورد نشان مي دهد كه حتي وجود پنج گرم ذرات ساينده ريزي حتي پنج ميكرون ،مي تواند به پمپ سوخت پاش صدمه بزند.

فيلتر گازوئيل معمولا سه مرحله اي است.فيلتر اول،كه مي تواند صافي هم باشد ،كه در باك يا در پمپ گازوئيل قرار دارد وطوري طراحي شده كه ذرات درشت را بگيرد.

فيلتر بعدي ،كه گاهي فيلتر اوليه ناميده مي شود،بيشتر ذرات ديز را مي گيرد.فيلتر ثانويه يا نهايي،ذرات بسيار ريز را مي گيرد.فيلتر هاي اوليه وثانويه را مي توان در يك محفظه ،يا در محفظه هاي جداگانه قرار دارد.

هم فيلتر اوليه وهم فيلتر ثانويه ،به تدريج ،دچار گرفتگي مي شود؛دراين حالت موتور با قدرت كمتري كار مي كند .بعضي از  موتورها نشانگري دارند كه فشار سوخت را نشان مي دهد .در صورت گرفتگي فيلترها ،عقربه اين نشانگر از وضعيت «عادي»KPa200(psi30)،جابه جا مي شود ووضعيت «غير عادي»يا گسترهKPa1600(psi23)را نشان مي دهد .اگر موتور ديزل چنين نشانگر يا درجه داشته باشد،علت كاهش قدرت موتور را به متصدي نشان مي دهد .

بعضي از فيلترها آبگير دارند .آب ورسوبات سنگين در اين محفظه جمع مي شوند تا بتوان آنها را تخليه كرد.فيلترهاي ديگر يك وسيله جدا كننده آب دارند كه در از فيلتر مستقل است.

فيلتر گازوئيل را دو بخش زير شرح مي دهيم :

الف)آرايش فيلترها

ب)انواع فيلتر

الف)آرايش فيلترها

فيلتر ها را مي توان به يكي از دو صورت متوالي يا موازي نصب كرد.

آرايش متوالي:فيلتر اول (صافي)وفيلتر هاي اوليه و ثانويه را معمولا به صورت متوالي به هم متصل مي كنند.بعضي از فيلتر ها آبگير ومجراي تخليه دارند.

آرايش موازي:در سيستم موازي ،بخشي از سوخت از يك فيلتر عبور مي كند وبقيه سوخت از فيلتر ديگر .آرايش متوالي از آرايش هر فيلتر مي تواند ذراتي را كه از فيلتر قبلي عبور كرده اند،از گازوئيل جدا كند .اما فيلتر هايي كه آرايش موازي اند دارند مي توانند مقدار بيشتري گازوئيل را ،در زماني كوتاهتر،صاف كنند.

ب)انواع فيلتر

فيلترها به پنج روش گازوئيل را صاف مي كنند :ذره گيري ،جذب،جذب سطحي،جذب-جذب سطحي،وجدا كردن آب.

ذره گيري:

فرايندي مكانيكي است .يك صافي (از نوعي كه در لوله گازوئيل نصب مي شود)ذراتي را كه به سبب بزرگي نمي توانند از آن عبور كنند ،به دام مي اندازد.

جذب:

فرآيندي است كه درآن فيلتر (پارچه اي ،نخي،نمدي يا سلولوزي)ذرات جامد ورطوبت را به خود جذب مي كند.

جذب سطحي:

فرايندي است كه در آن مولكول هاي مايع يا گاز به سطح ذرات جامدي كه با آنها تماس برقرار مي كنند،مي چسبند.

جذب-جذب سطحي:

فرآيندي است كه در آن از فيلترهايي استفاده مي شودكه هر دو عمل فوق را انجام مي دهند.   

جداكننده هاي آب:

سطوح وسيع متخلخل دارند ومعمولا از پارچه يا كاغذ مخصوص ساخته مي شوند .كار آنها كاهش سرعت جريان سوخت است،به طوري كه قطره هاي ريز آب فرصت به هم چسبيدن وته نشين شدن پيدا كنند.

5)پمپ هاي سوخت پاش:

پمپ سوخت پاش يا پمپ ان‍ژكتور موتور ديزل با دقت بسيار زياد ساخته مي شوند تا بتواند زمان پاشيدن ومقدار سوخت را به دقت تنظيم كند .شرايط كاري پمپ سوخت پاش به ترتيب زير است:

*مقدار سوختي كه پاشيده مي شود بين 2000را (تحت بار كامل)تا 100000را(هنگام كار با دور آرام)حجم جابه جايي سيلندر تغيير مي كند.

*اگر موتور با دور rpm1000،يعني 1000دور در دقيقه ،كار كند،عمل سوخت پاشي بايد در300را ثانيه انجام شود،و شروع سوخت پاشي نبايد به مدتي بيش از زمان لازم براي يك درجه چرخش ميل لنگ به تعويق بيفتد .انجام اين كار مستلزم داشتن دقت زماني حدود 1.600ثانيه است.

*فشار گازوئيل ممكن استازMPa20(psi3000)بيشترشودتاMPa140(psi20000)هم برسد.

*شافتهاي سر پمپ وسيلندرهاي پمپ سوخت پاش بايددو به دو باهم جفت شوند تا لقي يا خلاصي بين آنهااز 0.0025ميليمتر (1.10000اينچ)كمتر باشد.شافتها وسيلندرها را بايد با هم عوض كرد ،يعني اگر شافت يا سيلندر خراب شود،بايد هم شافت را عوض كردوهم سيلندر را .

بيشتر پمپ هاي سوخت پاش مدرن از نوع پمپ سوخت پاش خطي هستند .اين پمپ ها بر اساس مكانيسم بادامك وسوزن كار مي كنند.شكل بادامك،از طريق كنترل ميزان بالابري سوزن،مقدار سوخت ،واز طريق كنترل زمان بالابري سوزن ،زمان سوخت پاشي ،واز طريق سرعت بالابري سوزن، آهنگ سوخت پاشي را تنظيم مي كند.

پمپ سوخت پاش وسوخت پاشها را با چهار شيوه با هم تلفيق مي كنند:

*پمپ منفرد

*پمپ مركب (يونيت سوخت پاش يا تلمبه فارسونكا)

*پمپ رديفي

*پمپ آسيابي

پمپ منفرد:

غالبا روي موتورهاي ديزل زميني بزرگ ،وبعضي از موتورهاي متوسط ،نصب مي شود.هر سيلندر اين نوع موتورها يك پمپ خاص خود را دارد تا سوخت را به سوخت پاش آن سيلندر برساند.

پمپ مركب (يونيت سوخت پاش ):

در واقع هم پمپ است وهم سوخت پاش .يونيت سوخت پاش زمان پاشيدن سوخت،ومقدرا سوخت پاشيده شده را تنظيم ميكند،فشار سوخت را افزايش مي دهد و آن را پودرمي كندوبه داخل محفظه احتراق مي پاشد.

پمپ رديفي:

شبيه پمپ مركب است ،با اين تفاوت كه سوخت پاش هاي آن جدا هستند،اما پمپ ها در يك محفظه قرار دارند.

پمپ آسيابي:

سوخت را بين همه سيلندرها ؛به ترتيب احتراق،تقسيم مي كند.اين نوع پمپ روي موتورهاي متوسط وكوچك مدرن ودور بالا نصب مي شود.

6)سوخت پاشها:

تا اينجا آموختيم كه مقدار سوختي كه به موتور ديزل مي رسدوتنظيم زماني آن تاثير بسزايي در افزايش قدرت موتور وكاهش مصرف سوخت آن دارد.نكته ديگري كه به همين اندزه اهميت دارد آن است كه سوخت بايد در محفظه احتراق پاشيده شود تا به طور كامل بسوزد وموتور دود نكند. بنابراين وظيفه سوخت پاش يا انژكتور پاشيدن يا پودر كردن سوخت وتوزيع آن ين محفظه احتراق است .

سوخت پاش ها بر دونوع اند:باز وبسته .

سوخت پاش باز :

سوپاپ ندارد ،در نتيجه شروع وپايان سوخت پاشي راپمپ كنترل مي كند.يكي از محدوديتهاي اين نوع سوخت پاش اين است كه سوخت از آن چكه مي كند وسبب احتراق زود هنگام وتلف شدن سوخت مي شود.

سوخت پاش بسته:

سوپاپي فنرسوار دارد .اين نوع سوپاپ خود به دو دسته تقسيم مي شود :توبازشو و بيرون باز شو در سوخت پاش هاي تو باز شو ،در هنگام سوخت پاشي ،سوزن از محفظه احتراق دور مي شود .سوخت پاشهاي تو باز شو به دو شكل زبانه اي وچند سوراخي ساخته مي شوند.

سوخت پاش هاي بيرون باز شو از نوع زبانه اي هستند .

سوخت پاشها ر مي توان بر اساس نوع دهانه نيز به دو دسته تقسيم كرد:چند سوراخه،وزبانه اي . سوخت پاش چند سوراخه تا هشت سوراخ در دهانه خود دارد ومعمولا روي محفظه احتراق باز يا موتورهاي با سوخت پاشي مستقيم نصب مي شود.سوخت پاش زبانه اي فقط يك سوراخ دارد وروي موتورهايي نصب مي شود كه محفظه احتراق اوليه دارند.

سيستم سوخت پاشي ،براي رساندن سوخت مايع به محفظه احتراق ،كارهاي زير را انجام مي دهد :

*اندازه گيري مقدار سوخت

*تنظيم زمان سوخت پاشي

*شروع وپايان سوخت پاشي

*تنظيم آهنگ سوخت پاشي

*پودر كردن سوخت

*توزيع سوخت

7)گازوئيل

گازوئيل نيز مانند بنزين يكي از فرآورده هاي تقطير نفت خام است.در نتيجه تقطير نفت خام فرآورده هاي مختلفي حاصل مي شود،از بنزين هواپيما با عدد اوكتان بالا ،تا قير كه در راه سازي وعايق كاري بامها به كار مي رود.در حدود 36%فرآورده هاي حاصل از تقطير نفت خام را گازوئيل تشكيل مي دهد.

در بعضي از كشورها انواع مختلف گازوئيل را براي مصارف مختلف ،مثلادر موتور خودرو ،یا در موتور خانه کشتی ،یا مخصوص فصل سرما وغیره تولید می کنند.

بعضی از اصطلاحات مربوط به گازوئیل وخواص آن به شرح زیر است:ارزش گرمایی ،عدد ستان ،نقطه ابری شدن،نقطه اشتغال، نقطه ریزش ،ویسکوزیته،فراریت ،وزن مخصوص، پسمانده کربنی ،مقدار گوگرد ،اکسید،مقدار خاکستر،و وزن مخصوص API.

8)محفظه احتراق

محفظه احتراق وطرح آن نقش مهمی در اختلاطوسخت وهوا دارد.سوخت وها باید خوب با هم مخلوط شوند تا موتور با بازده مناسب کار کند.طرح محفظه احتراق معمولا تابع شرایطی است که از موتور انتظار می رود.بعضی از عامل هایی که در طرح محفظه احتراق تاثیرمی گذارند به شرح زیر است:

*دور موتور ونسبت قدرت بی وزن

*دود وبوهای نامطلوب

*صدای ناشی از احتراق

*توانایی سخت پاشها برای کار کردن به مدت طولانی ،بدون سرویس نگهداری

*مشخصه های سوخت

*کار با دور های مختلف

در موتور دیزل پس از هوا وارد محفظه احتراق شد،سوخت به داخل محفظه پاشیده می شود.پیش از کامل شدن احتراق،هوا وسوخت باید کاملا با هم مخلوط شوند .برای کمک به انجام این عمل ،موتور های دیزل را طوری طراحی می کنند یعنی سبب ایجاد حرکت چرخشی شدید هوا در این محفظه شوند.دو روش ایجاد تلاطم عبارت اندز:

*چرخش هوا

*فشردن هوا با پیستون

چهار نوع محفظه احتراق ،که ممکن است با هم به کار گرفته شوند ،عبارت اندز:

*محفظه احتراق باز

*محفظه احتراق تلاطمی

*محفظه احتراق اولیه

*محفظه احتراق با سلول انرژی    

در این پست به شیوه های مختلف سوخت رسانی موتورهای دیزل میپردازم.در موتورهای قدیمی از یک شیوه کاملا مکانیکی که شامل یک پمپ مرکزی جهت پمپاژ سوخت و انژکتور جهت تزریق بود در تمام کامیونها استفاده میشد.در این سیستم سوخت توسط یک پمپ مقدماتی(سه گوش)از باک مکش میشد که در مسیر این مکش فیلترها قرار داشتند.سپس سوخت به پمپ مرکزی ارسال میشد.پمپ مرکزی شامل یک میل بادامک با تعداد بادامک مساوی با تعداد سیلندر.پلانجر و رگلاتور(گاورنر) بود.قطعات دیگری هم دارد که برای این مبحث مهم نیستند.با چرخش میل بادامک بادامک ها سوخت را به کانال پلانجر هدایت میکردند و گردش پلانجر توسط شانه گاز باعث قرارگرفتن مقدار مورد نیاز سوخت در مدار انژکتور میشد و به این ترتیب سوخت با فشار وارد محفظه احتراق میشود .این سیستم کاملا مکانیکی است و استهلاک  و تعدد قطعات از معایب آن بود.کامیونهای قدیمی همه از این سیستم استفاده میکردند.فقط در نوع پمپ مقدماتی تفاوت هایی داشتند.پمپ های مقدماتی در3نوع پره ای غلتکی و دیافراگمی ساخته میشدند.

اما امروزه دو سیستم مبتنی بر کنترل الکترونیکی با نامهای کمون ریل (common rail) و یونیت پمپ(unit pomp) مورد استفاده قرار میگیرد که در این میان یونیت پمپ از مزایای بیشتری برخوردار است.در ابتدا کمون ریل(ریل مشترک) را توضیح میدهم.

کمون ریل تشکیل شده از یک پمپ مکش و تزریق مرکزی که نیروی خود را از موتور گرفته و سوخت را به مدار ریل مشترک سوزنهای انژکتور می فرستد.فشار کاری آن حدود2000بار است.سپس سوخت از ریل مشترک است به  انژکتورها برای تزریق فرستاده میشود.کل این مراحل توسط یک ECUکه اطلاعات خود را از سنسورهای مختلف میگیرد کنترل میشود. از مزایای این سیستم کم شدن قطعات نسبت به نوع ابتدایی است.