دانلود تحقیق تفاوت موتورهای دیزل دو زمانه و چهار زمانه

مراحل کار موتور :
فعالیتهایی که درون یک سیلندر موتور انجام می شود به مراحلی (کورس) تقسیم میشوند.

عبارت کورس به معنای حرکت پیستون می باشد.

بالاترین موقعیت پیستون در سیلندر و یا به عبارت ساده تر نقطه فوقانی کورس پیستون را TDC یا نقطه مرگبالا و پایینترین موقعیت پیستون در سیلندر را نقطه مرگ پایین (BDC) می نامند.

بنابراین یک کورس طی فاصله بین TDCبه BDC و یا بر عکس می باشد.

میل لنگ از طریق شاتون با یک دور گردش کامل خود دو کورس پیستون را پدید می آورد و پیستون یکبار به نقطه مرگ بالا و یکبار به نقطه مرگ پایین می رسد.

عملیات مشخصی در داخل یک موتور اتفاق می افتد که باعث کارکرد موتور می شوند.

این عملیات بصورت یک چرخه تکرار می شوند.

بسته به نوع طراحی موتور، یک چرخه کامل شامل دو کورس (دوزمانه) و یا چهار کورس پیستون (چهارزمانه)هستند.

انجام چرخه کامل دیزل نیاز به هوای فشرده شده در سیلندر ، تزریق سوخت، احتراق مخلوط سوخت و هوا، انبساط گازها جهت اعمال نیرو بر روی پیستون و نهایتاً تخلیه گازها از سیلندر دارد.

در موتورهای چهار زمانه، هوا از طریق سوپاپ هوا وارد سیلندر شده و گازهای سوخته شده از راه سوپاپ دود که در سرسیلندر تعبیه شده خارج میشوند.

در موتورهای دو زمانه مجراهایی در دیواره سیلندر وجود داردکه از طریق آنها هوا وارد سیلندر می شود.

با حرکت پیستون در داخل سیلندر این مجراها باز و بسته می شوند.

گازهای خروجی نیز از طریق سوپاپهایی مانند موتورهای چهارزمانه خارج میشوند.

چرخه چهار زمانه:
موتور دیزل چهارزمانه با چرخه ای شامل چهارکورس پیستون دارد.

مکش، تراکم، قدرت (احتراق) و تخلیه سوپاپهای هوا و دود بگونه ای تنظیم شده اند که باز وبسته شدن آنها دقیقاً متناسب با حرکت پیستون انجام شود.

سوپاپها حرکت خود را از میل سوپاپ می گیرند که میل سوپاپ نیز نیروی محرک خود را از میل لنگ می گیرد.

بدلیل سهولت درک متن زیر باز و بسته شدن سوپاپ ها در نقاط TDC و BDC در نظر گرفته می شود.

در عمل آنها دقیقاً در نقاط مرگ و مرگ پایین باز یا بسته نمی شوند اما بگونه ای تنظیم شده اند که کمی قبل یا بعد از این نقاط باز یا بسته شده تاهوای تازه بداخل سیلندر مکیده شده و گازهای سوخته شده بطور کامل از سیلندر رانده شوند.

مراحل مختلف کار یک موتور دیزل چهار زمانه به شرح زیر می باشد.

مکش هوا یا تنفس – کورس مکش هوا با باز شدن سوپاپ هوا و حرکت پیستون به سمت پایین آغاز میشود.

هوا از طریق سوپاپ هوا بداخل سیلندر مکیده می شود و در نقطه BDC محفظه سیلندر از هوای تازه پر شده است.

تراکم – پس از رسیدن به نقطه BDC پیستون به سمت بالا حرکت کرده و هوای مکیده شده به داخل سیلندر را متراکم می سازد.

در این حالت سوپاپ هوا بسته است.

سوپاپ دود نیز بسته است،‌بنابراین محفظه سیلندر آب بندی شده و هیچ منفذی باز نیست.

با بالا رفتن پیستون در اثر گردش میل لنگ، هوا متراکم می شود.

وقتی پیستون به نقطه TDC می رسد هوا تقریباً به نسبت یک شانزدهم حجم اولیه فشرده شده است.

متراکم شدن هوا در سیلندر نه تنها فشار آنرا افزایش می دهد بلکه حرارت آن نیز بالا می رود.

اکنون هوا در محفظه کوچک بالای پیستون (محفظه احتراق) آنقدر داغ شده است که می تواند سوخت دیزلی را که از طریق انژکتور به این محفظه تزریق میشود، مشتعل سازد.

قدرت – درست کمی قبل از رسیدن پیستون به TDC مقدار متناسبی سوخت دیزل از طریق انژکتور بداخل محفظه احتراق پاشیده می شود و احتراق صورت می گیرد.

هوای داغ محفظه نه تنها یک مخلوط قابل احتراق رابا ذرات سوخت پاشیده شده تشکیل ‌ ‌
می‌دهد بلکه باعث مشتعل شدن آن نیز می گردد.

احتراق یا اشتعال بسرعت اتفاق می افتد و فشار داخل سیلندر راافزایش می دهد.

گازهای انبساط یافته در اثر احتراق در داخل سیلندر و بر روی سر پیستون نیرویی اعمال می کنند که باعث رانش پیستون به سمت پایین میشود.

این حرکت از طریق شاتون به میل لنگ انتقال یافته و باعث چرخش آن و عملیات بعدی موتور می شود.

در زمان احتراق هر دو سوپا بسته هستند اما در انتهای کورس سوپاپ دود باز می‌شود.

تخلیه دود – در این زمان سوپاپ دود باز میشود، پیستون به سمت بالا حرکت کرده و گازهای سوخته شده را از طریق مجرای سوپاپ دود به بیرون می راند.

وقتی پیستون به نقطه TDC می رسد سوپاپ دود بسته می‌شود.

به این ترتیب چرخه چهار زمانه موتور کامل می شود.

با ادامه کار موتور سوپاپ هوا مجدداً باز میشود و هوای تازه با شروع پایین رفتن پیستون بداخل سیلندر مکیده می شود و چرخه مکش تکرار می گردد.

سوپاپ هوا درست قبل از بسته شدن کامل سوپاپ دود باز می گردد.

این حالت قیچی کردن سوپاپها نامیده می شود.

قیچی کردن سوپاپها باعث میشود گازهای سوخته شده بسرعت از سیلندر خارج شده و سیلندر تمیز گردد.

همانطور که قبلاً ذکر شد موتورهای دیزل بگونه ای طراحی شده اند که نسبت تراکم در آنها بسیار می باشد و این نسبت تراکم باعث تولید فشار و حرارت بسیار زیادی
می گردد تا جائیکه پس از پاشش سوخت در محفظه احتراق، حرارت موجود، مخلوط سوخت را مشتعل می سازد.

یکی از قوانین اساسی علوم (قانون گازها) به این موضوع ارتباط پیدا می کند به این صورت که بطور خلاصه افزایش فشار در یک سیلندر باعث افزایش دما می شود بنابراین حرارت هوا آنقدر بالا می رود که موجب اشتعال می شود.

موتور دیزل دو زمانه :
موتور دیزل دو زمانه با دو کورس پیستون یک چرخه کامل خود را طی می کند: یک کورس بطرف بالا و یک کورس به طرف پایین.

در موتورهای دیزل دو زمانه مجراهایی در دیواره سیلندر تعبیه شده اند که حرکت پیستون به بالا و پایین سبب بسته و باز شدن آنها میشود.

این مجراها بعنوان مجاری هوا و دود طراحی شده اند.

در موتورهای دیزل معمولاً هم از مجرا و هم از سوپاپ (مجرا برای ورود هوا و سوپاپ برای خروج دود از سیلندر ) استفاده میشود.

این موتورها به یک پمپ باد یا دمنده مجهز شده اند که هوا را با فشار اندکی از فشار دود خروجی سیلندر به داخل آن می دمد.

این پمپ نه تنها سیلندر را از هوای تازه کاملاً پر می کند بلکه به خروج سریعتر و بهتر گازهای سوخته پس از احتراق کمک می کند و این به تمیز شدن محفظه سیلندر از دود و گازهای سوخته شده اشاره دارد.

عملیات کار موتور دو زمانه به شرح زیر است: (a) پیستون در نقطه BDC است.هوا بوسیله پمپ دمنده و از طریق مجراهای ورود هوا در دیواره سیلندر به داخل دمیده میشود این عمل باعث پر شدن محفظه سیلندر از هوای تازه و خارج شدن گازهای سوخته از طریق سوپاپ دود در سیلندر خواهد شد که در این زمان باز می باشد.

(b) پیستون در این زمان رو به بالا حرکت کرده و مجرای ورود هوا را می بندد تا ورود هوای دمیده شده توسط پمپ قطع گردد.

حرکت پیستون به سمت بالا ادامه می یابد و هوای محبوس در قسمت فوقانی پیستون به نسبت حدود یک شانزدهم حجم اولیه فشرده می شود.

بنابراین حرارت هوای فشرده افزایش می یابد.

(c) پیستون تقریباً در کورس تراکم به نقطه TDC رسیده است.

سوخت پودر شده از طریق انژکتور به داخل اطاقک احتراق پاشیده می شود و بدلیل وجود حرارت بسیار زیاد در هوای متراکم این محفظه مشتعل می گردد.

فشار حاصل از احتراق در کورس قدرت پیستون را به سمت پایین می راند.

(d) پیستون تقریباً در کورس قدرت به نقطه BDC رسیده است.

سوپاپ دود طوری تنظیم شده است که درست قبل از BDC باز شود و اجازه دهد گازهای سوخته شده از سیلندر خارج شوند.

همچنانکه میل لنگ به گردش خود ادامه می دهد پیستون به نقطه BDC می رسد و جلوی مجرای ورود هوا را باز می کند و مجدداً پمپ، هوای تازه را به داخل سیلندر می دمد و چرخه همانند قبل ادامه می یابد.

با هر دور گردش میل لنگ یک چرخه کامل می شود.

تخلیه دود : همانطور که گفته شد ورود هوای تازه به محفظه داخل سیلندر به خروج گازهای سوخته شده کمک می کند.

در موتور چهارزمانه این عمل در زمان قیچی کردن سوپاپها اتفاق می‌افتد،‌در این حالت برای مدت کوتاهی سوپاپ هوا و سوپاپ دود هر دو باز هستند و طراحی شکل اطاقک احتراق نیز به این عمل کمک می نماید.

در موتور دو زمانه پاک شدن سیلندر از گازهای سوخته شده وقتی کامل می شود که پیستون جلوی مجرای ورودی را باز کرده و پمپ دمنده هوای تازه را بداخل سیلندر می دمد.

دمنده هوا که نوعی پمپ باد می باشد و قادر است هوا را به مقدار زیاد و با فشاری کم تأمین کند در بالای موتور و ما بین سیلندرها قرار گرفته است وقتی موتور در حال کار است این پمپ بمحض باز شدن مجرای هوا توسط پیستون هوای تازه را بداخل سیلندر می دمد.

در وضعیت (a) سوپاپ دود باز است و پیستون، جلوی مجرای ورود هوا را باز کرده است و عمل فوق انجام می شود.

در اطراف دیواره سیلندر مجراهایی وجود دارد که از طریق آنها هوای پمپ دمنده بدون اصطکاک وارد سیلندر می گردد.

پمپ هوا را بداخل محفظه ای می دمد که این محفظه اطراف سیلندر را احاطه کرده و به مجراهای ورود بداخل سیلندر منتهی می گردد.

چرخه سیلندر با مراحل (a) تنفس (b) تراکم (c)قدرت (d) تخلیه دود کامل می شود،‌بطوریکه سوپاپ دود مجدداً باز شده و گازهای سوخته شده خارج می شوند.

پیستون در این حالت در پایین کورس خود قرار دارد و جلوی مجرای هوا را باز کرده است.

با ادامه چرخه، سیلندر از هوای تازه پر شده و دودها خارج می گردند.

طراحی سیلندر بگونه ای است که هوای ورودی از پایین به محفظه وارد شده و گازهای سوخته از قسمت بالای محفظه خارج می شوند.

پمپ باد (دمنده) : پمپ نیروی محرک خود را از موتور می گیرد.این پمپ شامل دو پره یا روتور می باشد که در جهت مخالف یکدیگر درون پوسته ای می گردند.

گردش پره ها سبب می شود هوا از یکطرف آنها مکیده شود و از طرف دیگر دمیده شود.

قسمت خروجی پمپ بوسیله یک منیفولد یا محفظه هوا به مجرای ورود هوای سیلندر مرتبط می شود.

همانطوریکه قبلاً نیز ذکر شد پمپ باد برای ارسال هوای تازه به داخل محفظه سیلندر مورد استفاده قرار می گیرد.

چرخ دنده تایمینگ : میل سوپاپ حرکت خود را از طریق چرخ دنده هایی از میل لنگ می گیرد.

برای یک موتور چهارزمانه، به ازای هر دو دور گردش میل لنگ ، میل سوپاپ یک دور می چرخد.

درموتورهای دو زمانه سرعت چرخش میل لنگ و میل سوپاپ با هم برابر می باشد.

در شکل 19-5 چرخ دنده سر میل لنگ و چرخ دنده سر میل سوپاپ نشان داده شده است.

تعداد دندانه های چرخ دنده سرمیل سوپاپ دو برابر دندانه سر میل لنگ می باشد، پس به این ترتیب می توان یک موتور چهارزمانه را شناسایی کرد.

برای اطمینان از اینکه هنگام بستن چرخ دنده ها ،‌دندانه های آنها در موقعیت صحیح با هم درگیر شود یک علامت بر روی آنها حک می شود.

حرکت میل سوپاپ باید متناسب با حرکت میل لنگ تنظیم شده باشد تا سوپاپها متناسب با حرکت پیستون باز و بسته شوند.

در جهت عقربه های ساعت موارد زیر رخ می دهد: 1- شروع پاشش در 17 درجه قبل از TDC 2- توقف پاشش، پاشش برای مدت کوتاهی تقریباً برای 13 درجه چرخش میل لنگ ادامه دارد.

کورس قدرت در نقطه مرگ بالا شروع شده و سوخت پاشیده شده ، می‌سوزد.

عمل احتراق تا بعد از نقطه مرگ بالا ادامه دارد تا زمانیکه تمام سوخت پاشیده شده بسوزد.

3- سوپاپ دود تقریبا در 95 درجه باز می شود و اجازه می دهد گازهای سوخته شده سیلندر را ترک کنند.

توجه داشته باشید که سوپاپ تحت اثر بادامک کار می کند و به تدریج شروع به باز شدن می کند و بطور ناگهانی به حالت کاملاً باز در نمی آید.

4- مجراهای ورود هوا در دیواره های سیلندر شروع به باز شدن می کنند، همچنانکه پیستون به سمت پائین حرکت می کند سریعاً مجرای بزرگی برای ورد هوا باز می شود.

هوا وارد سیلندر شده و گازهای سوخته شده را به خارج از سیلندر می راند.

5- با حرکت پیستونها به سمت بالا مجاری ورود هوا نیز بسته می شوند این عمل در موقعیت 230 درجه اتاق می افتد.

6- سوپاپ دود کاملا بسته شده است.

پیستون در حال بالا آمدن می باشد تا هوای داخل سیلندر را متراکم ساخته و در نقطه (1) چرخه موتور را کامل نماید.

اطلاعاتی