بخشی از مقاله
چکیده
ازدیاد مصرف روغن انجین تقریبا همیشه یک نشانه یا پیامد منتج از وضعیتی دیگر با اهمیتی بالاتر می باشد. هدف از ارایه این تحقیق آدرس دهی موضوعات و نقطه نظرهایی در خصوص هدررفت روغن در محفظه احتراق انجین می باشد - در مقایسه با نشت روغن - . کانون توجه این تحقیق بیشتر بر روی انجین های دیزل مورد استفاده در صنایع و سرویسهای شیمیایی بوده و بیشر موضوعات مطروحه در این تحقیق قابل تعمیم به انجین اتومبیلهای شخصی و انجینهایی با مصرف سوخت گاز طبیعی می باشد.
-1 مقدمه
مصرف روغن یکی از منابع بخوبی شناخته شده در نشر مواد آلاینده به اتمسفر می باشد. روغن نسوخته و یا نیمه سوخته از مسیر اگزاست بصورت هیدروکربنها و ذرات آلوده - دوده - خارج می شود. بعلاوه، مواد افزودنی ضد خوردگی در روغن موتور، سمی و یا حداقل از جمله مبدل های کاتالیستی آسیب رسان شناخته می شود. پیامد و اثر ات احتمالی سمی بودن روغن موتور مصرف شده در محفظه احتراق بیشتر بوده و این موضوع پیامدهای زیست محیطی را تشدید می نماید.
مصرف زیاد روغن دلایل بسیار و پیچیده ای دارد. دلیل این مصرف حاکی از شرایط دیگری است. به همین دلیل، نیاز به مطلع شدن از تغییرات در نرخ مصرف روغن می باشد. این تفییرات بایستی از منظر دیگری همچون داده ها و فاکتورها، شامل آنالیر روغن، بازدید چشمی اگزاست، عمر سرویسدهی انجین - پس از آخرین بازسازی - ، چگونگی افزایش فشار روغن روانکاری، دمای روغن در جریان، شدت بار، وضعیت موثر و متاثر از عملیات بهره برداری دیده شود. آنالیز روغن می تواند مبحثی از واژه های مرتبط و معنادار با روندی متداول و چگونگی استفاده از آنها با اهداف عیب یابی باشد.
-2 شرح تحقیق
-1-2 دلایل افزایش مصرف روغن
بر پایه درک مکانیزم انتقال روغن، جلوگیری از قرار گرفتن روغن در جایی که نباید باشد، الزام آور است. سرریز روغن انجین متاثر از طراحی انجین و شرایط بهره برداری از آن می باشد. مصرف روغن در درجه ی اول از طریق محفظه احتراق، سپس قسمت پایینی ولوها و در نهایت از طریق مسیرهای بالایی مجموعه رینگها رخ می دهد.
-1-1-2 جابجایی و مصرف روغن از طریق ولوهای مقسم روغن انجین
روغن جمع شده در ساختمان داخلی مقسم های روغن ورودی به پاورسیلندر در حین بهره برداری نرمال به درون محفظه احتراق مکیده شده و سپس گاز داغ ناشی از احتراق باعث سوزانیده شدن روغن موجود بر روی دیواره پورتهای خروجی اگزاست می شود. اگر مقادیر مجاز ساختمان داخلی مقسم های روغن ورودی به پاورسیلندر بخوبی رعایت نشده باشد، انجین در حال کار، روغن بیشتری را بدرون محفظه احتراق پاورسیلندر می مکد. دلیل این امر، ساییدگی پیستون مقسم های روغن ورودی به پاورسیلندرها و ساییده شدن نشت بندها، ترک داشتن، از بین رفتن، شکسته شدن و یا اشکال در نصب آنها می باشد. بنابراین ممکن است کارکرد انجین خوب بنظر برسد اما مقادیر بسیار زیادی روغن هدر خواهد رفت.
-2 -1-2 جریان روغن از میان مجموعه رینگهای پیستون پاورسیلندر
روغن انجین بگونه ای طراحی شده تا فیلم روغن مورد نیاز را بر روی دیواره ی سیلندر تامین نماید. بگونه ای که وقتی با یک کهنه تمیز سطح تماس رینگها با دیواره سیلندر را پاک کنید یک فیلم نازک از روغن بر روی آن بجا ماند. هنگامی که سرعت انجین کاهش می یابد، فشار منفی مکش افزایش یافته و روغن زیادی را به محفظه احتراق مکیده و از طریق پورتهای اگزاست خارج مینماید. هنگامی این مسئله تشدید میگردد که رینگها و یا سیلندرها بشکل بدی ساییده و یا آسیب دیده باشند، اما این موضوع اغلب هنگامی رخ میدهد که ابعاد سیلندرها بدرستی رعایت نشده باشد - خارج از اندازه بودن و یا سطح معیوب داخلی لاینر - هنگامی که انجین اورهال شده است و یا اینکه رینگها بدرستی نصب نشده باشند.
بیشترین مقدار ورود روغن بدرون مجموعه رینگهای پیستون و امتداد لاینر در هنگام کورس تراکم رخ میدهد. رینگهای کنترلی روغن را از دیواره ی سیلندر اسکراپ می کنند. روغنهای اسکراپ شده از طریق سوراخ های درین و حفره های موجود در رینگها جریان می یابد. روغن جمع شده در پشت رینگها در کورس تراکم باعث روغنکاری سطح دیواره سیلندر می شود. از آنجایی که خروج این روغن بسمت سامپ روغن با توجه به مقادیر دقیق اندازه گیری بسیار سخت می باشد، فشار ناشی از احتراق گاز در محفظه احتراق پاورسیلندر آن را به سامپ روغن هدایت می نماید - به شکل 1 نگاه کنید - .
-3-1-2 رسوب روغن در مجموعه رینگهای پیستون و جابجایی
رسوبات موجود در مجموعه رینگهای پیستون می تواند جابجایی و انعطاف پذیری رینگ را کاهش دهد. بعلاوه، جابجایی رینگها می تواند بشدت تحت تاثیر محل تشکیل رسوب قرار گرفته و حرکت روغن روانکاری را درمیان مجموعه رینگهای پیستون با اشکال مواجه نماید. اینگونه جابجایی رینگ باعث افزایش زمان ماند روغن روانکاری در پشت رینگ و کاهش درجه کیفی آن در نقطه تشکیل رسوب می گردد - به شکل 2 نگاه کنید - . دمای مجموعه رینگهای پیستون بازه تغییراتی معادل 195 تا 340 درجه سانتیگراد خواهد داشت.
در مجموع. این وضعیت باعث شتاب بخشیدن به فرآیند سایش پیستون، رینگ و لاینر، کاهش راندمان احتراق، افزایش هوای مصرفی سوخت و کاهش بهره وری روغن - افزایش هدررفت روغن - خواهد شد. از طرفی باعث پدیده Carbon Jacking نیز می گردد. در این پدیده، کربن در شیار نشیمنگاه رینگها - تشکیل شده از دوده و روغن تنزل درجه یافته - تشکیل خواهد شد. ارتباط این پدیده با افزایش مقاومت حرکت رینگها، افزایش هوای سوخت مصرفی و مصرف روغن در نواخت های پیاپی پیستون خواهد بود.
-4-1-2 تبخیر روغن جداره سیلندر
بیش از 17 درصد کل روغن مصرفی، ناشی از تبخیر جداره سیلندر گزارش شده است. انحراف ابعادی و سطح ناپرداخته لاینر باعث افزایش فیلم روغن موجود بر روی دیواره سیلندر پس از استروک تراکم و قدرت خواهد شد. دمای بالای سطح لاینر 80 - تا 300 درجه سانتی گراد - می تواند دلیل هدررفت روغن بشکل مه روغن - ابر روغن - و یا تبخیر آن شود. ملکولهای سبک روغن تمایل بیشتری به تبخیر دارند. در ابتدا این ملکولهای سبک اتمام یافته و در نتیجه در مراحل بعدی روانکاری شاهد مقادیر کمتری از ملکولهای تبخیر شده خواهیم بود.
همه روغن ها با ویسکوزیته مشابه از نقطه نظر نوسانات - احتمال هدررفت ناشی از تبخیر - یکسان نیستند. برخی روانکارها ممکن است 50 درصد بیشتر از دیگر روانکارها در معرض احتمال هدررفت ناشی از تبخیر باشند. این موضوع متاثر از توزیع وزن ملکولی روغن می باشد. بدون شک، دما نقش کلیدی در این موضوع ارایه می کند. لاینر با دمای پایینتر در معرض نرخ تبخیر کمتری خواهد بود. دمای لاینر متاثر از درجه لود انجین، راندمان احتراق و خنک کاری می باشد. بطور تقریبی 74 درصد از تبخیر در مرحله مکش و تراکم اتفاق می افتد - تاثیر سرعت بر این پدیده هنوز یافت نشده است - .
-5-1-2 تشدید ضربه وارده به روغن متاثر از بیضی شکل بودن کانال سیلندر
سیلندرهایی با کانال بیضی شکل بیشتر در اثر مسائل ناشی از ماشینکاری ناصحیح بوجود می آیند تا اعوجاج های ناشی از فشار و دمای کاری. رینگهای پیستون مطابق با انحراف ابعادی پیستون به اطراف انبساط می یابند. بنابراین، ضربه ناشی از گاز احتراق یافته در محفظه احتراق و مه روغن می تواند از طریق مسیرهای موجود ناشی از انحراف ابعادی به هر دو سمت رینگ حرکت کند. مه روغن با عکس العمل ضربه ای گاز محترق بدرون محفظه احتراق هدایت شده و از طریق پورتهای اگزاست به اتمسفر انتقال می یابد.
-6-1-2 وضعیت لغزش زیاد رینگها
محققان دریافته اند که ویسکوزیته کم روغن می تواند باعث کاهش وضعیت لغزشی رینگها شود. لغزش اساسا به معنی ضخامت خیلی زیاد فیلم روغن میان رینگهای کنترلی روغن و دیواره سیلندر می باشد. درنتیجه، این ویسکوزیته اضافی، با قابلیت قرارگرفتن رینگ در نشیمنگاه و برگشت روغن کافی از دیواره سیلندر به سامپ روغن مقابله می کند. درنتیجه، روغن زیاد باقی مانده در سمت تراکم رینگها و چسبیده به لاینر، باعث افزایش مه روغن و تبخیر آن خواهد شد. این وضعیت خطا با کم شدن بیش از حد ویسکوزیته ادامه یافته و باعث ایجاد خطر می گردد. ویسکوزیته مرجع بهینه - نه کم و نه زیاد - معمولا مدنظر می باشد. این میزان بهینه بسته به مقادیر مدنظر در طراحی انجین و فاکتورهای بهره برداری کم و زیاد می گردد و باعث کاهش و یا افزایش مصرف روغن خواهد شد.
-7-1-2 تاثیر بازه زمانی تعویض روغن
افزایش بازه زمانی درین روغن یک روند رو به رشد می باشد. بنابراین، مزیت های شفافی وجود دارد همچون کاهش هزینه های ناشی از تعویض روغن، افزایش تولید، مصالح زیست محیطی و غیره، ازطرفی مخاطراتی همچون احتمال عمر انجین، اقتصادی ناشی از مصرف سوخت و احتمال ناشی از هزینه های روغن وجود دارد. مطالعات اخیر پیامد تغییر در بازه زمانی تعویض روغن در مقیاس لیتر در هر مایل را در شکل 3 نشان می دهد.
سه انجین متفاوت - کلاس B، سرویسدهی طولانی مدت - با سه بازه زمانی متفاوت در تعویض روغن نشان دهنده ی ارتباط شفاف میان سلامت و مصرف روغن می باشد. یکی از نتایجی که از بررسی بازه عمر هر سه روغن بدست می آید تاثیر عوامل عمر آنها - دوده بالا، تخلیه افزودنی ها، مواد غیرمحلول، شاخص ویسکوزیته و غیره - به عنوان مضربی برای قابلیت بکارگیری روغن برای انجین در حال سرویس می باشد.
