پایان نامه بررسي سيستم هاي سوخت رساني كاربراتوري انژكتوري و مقايسه آنها
مقدمه
قبل از ورود به بحث سيستم هاي سوخت رساني بد نيست نگاهي بيندازيم به تاريخچه موتورهاي احتراق داخلي تا بهتر بتوانيم مسير تكاملي سيستم سوخت رساني خودرو را درك كنيم .
تاريخچه موتورهاي احتراق داخلي ، به سال 1876 باز مي گردد ، كه «نيكولاس اتو» (1891 – 1832 ) اوين موتور جرقه اي را ساخت . اين موتور در ابتدا بنابر سيكل ويژه اي كار مي كرد و با بازدهي حداكثر برابر با 11% ، داراي وزن زيادي بود . اتو با ارائه سيكل عملكرد 4 زمانه ، بازده را به 14% افزايش ، و در كنار كاهش حجم موتور ، وزن آن را نيز به كمتر از حالت قبل كاهش داد . در سال 1884 ، امتياز ثبت شده يك شخص فرانسوي به نام «آلفونس بيودي روشاس» (1893-1815) مربوط به سال 1862 منتشر شد ، كه معلوم ساخت او قبل از اتو ، اصول سيكل 4 زمانه را شرح داده است . البته چون روشاس نتوانسته بود ايده هاي خود را عملي سازد ، در نتيجه امروزه اتو به عنوان مخترع موتور شناخته مي شود .
از آن پس اشخاص بسياري در اواخرقرن نوزدهم دست به ابداع موتورهاي
ديگري دست زدند ، و جملگي به اين نتيجه رسيدند كه «نسبت تراكم» تاثير مستقيمي بر روي بازده موتور دارد ، ولي به دليل مشكل «كوبش» ، مقدار آن به كمتر از 4 محدود شده بود . در دهه 1880 ، با توسعه كاربراتور و سيستم جرقه ، سرعت موتورها افزايش يافت ، و امكان استفاده از موتور در اتومبيلها فراهم شد . در سال 1892 ، يك مهندس آلماني به نام «رودلف ديزل» (1913 – 1858) ، نوع جديدي از موتور را به ثبت رساند . در طرح وي ، در مرحله تراكم، تنها هوا متراكم ، و در انتهاي اين مرحله سوخت مايع به داخل هواي داغ پاشيده مي شد . از آنجايي كه در اين طرح ، هوا دچار كوبش نمي شود ، لذا وي توانست تراكم را بالا ببرد ، و بازده موتو را دو برابر كند . يكي از ديگر طرحهاي موتور ، موتور دوراني است ، كه اولين آنها توسط «فليكس وانكل» ، در سال 1957 به نتايج رضايتبخشي رسيد .
سوختها نيز تاثير فراواني در توسعه موتورها داشته اند . اولين موتورها با سوختن گار ، توان مكانيكي توليد مي كردند . بنزين در اواخر قرن نوزدهم ، براي استفاده از كاربراتورها مورد استفاده قرار گرفت . بنزينهاي اوليه كاملاً فرار بودند و در نتيجه ، امكان افزايش نسبت تراكم به بيش از 4 نبود ، ولي در عوض راه اندازي موتور (استارت زدن) راحت بود . «ويليام برتون» (1954 – 1865) توانست با «گراكينگ حرارتي» نفتهاي سنگين ، بنزيني توليد كند تا بتوان به تقاضاهاي روز افزون بنزين پاسخ داد . البته به دليل بالا بودن نقطه جوش ، استارت حالت سرد موتور مشكلتر بود ، كه اين مشكل نيز با اخترع «استارتر برقي» در سال 1912 حل شد . تاثير ضد كوبش «تترااتيل سرب» ، در سال 1923 ، توسط شركت «جنرال موتورز» كشف شد و در دهه 1930، استفاده از كاتاليزو فعال به جاي كراكينگ حرارتي ، باعث توليد بنزينهاي داراي كيفيت بالا شد .
مساله آلودگي هوا در دهه 1940 در لس آنجلس بروز كرد . در سال 1952، كشف شد كه مشكل «مه دود» ، از واكنش مابين اكسيدهاي نيتروژن و تركيبات هيدروكربني در مجاورت نور خورشيد صورت مي گيرد ، كه موتورها از عوامل اصلي آن هستند . موتورهاي ديزل نيز منبع اصلي دوده و ذرات ريز هستند . لذا براي حفظ محيط زيست ، در كشورهاي پيشرفته ، استانداردهايي در زمينه محدود ساختن آلاينده هاي خروجي موتور ارائه شد . همچنين در موتور از تجهيزاتي مانند«مبدلهاي كاتاليزوري» ، و در سوخت از مواد افزودني براي بهبود كيفيت آن و حذف سرب ، براي اين مهم استفاده شد. از دهه 1970 ، به دليل افزايش بهاي فراورده هاي نفتي ، براي كاهش مصرف موتور ، تلاش زيادي براي بالا بردن بازده صورت گرفت. البته بايد در نظر داشت كه كنترل آلودگي موتور ، باعث بالا رفتن مصرف سوخت ميشود .
تلاش بسياري نيز درباره سوختهاي جايگزين بنزين و گازوييل صورت گرفته ، كه از بين آنها مي توان به گاز طبيعي ، متانول و اتانول اشاره كرد . هيدروژن ، بنزين و گازوييل مصنوعي حاصل از سنگهاي نفتي و زغال سنگ ، نيز جايگزينهايي بلندمدت محسوب مي شوند .
بعد از گذشت بيش از يك قرن ، ممكن است به نظر برسد كه موتورها به حداكثر توسعه خود رسيده اند ، ولي در عمل موتورها همچنان به توان و بازده بالاتر و آلودگي كمتري مي رسند . استفاده در موارد جديد باعث كاهش وزن ، قيمت و تلفات حرارتي شده است .
تزريق سوخت يکی از ايده های مدرن و با تکنولوژی بالا بوده و در صورتيکه بخواهيم بيشترين بازدهی ر ا د اشته باشيم استفاده از آن يک پيش نياز می باشد .
ولی در حقيقت تزريق سوخت چندين دهه است که مورد استفاده قرار گرفته و از قبل از جنگ جهانی دوم روش استاندارد تحويل سوخت به موتور می باشد .
كاربراتورها
هدف: وظيفة كاربراتور ،تأمين سوخت به مقداري است كه در هر زمان ، مخلوط مناسب مورد نياز موتور را فراهم سازد .
سيستم سوخت رسانی کاربراتور
کارمرتب موتور بستگی به مخلوط بنزين و هوا با نسبت صحيح دارد با دانستن ترکيبات شيميائی بنزين (مواد سوخت) و وزن اتمی عناصر اصلی آن يعنی کربن هيدروژن درصد اکسيژن موجود در هوا می توان مقدار هوای لازم را برای احتراق کامل بنزين که به صورت گاز وارد سيلندر می شود حساب نمود محاسبه ای که به عمل آمده نشان می دهد برای يک کيلو سوخت تقريبا 15 کيلو هوا لازم است مخلوطی که از لحاظ بنزين غنی است اکسيژن لازم برای احتراق تمام سوخت را ندارد و توليد کربن مي نمايد که به صورت دود سياه از اگزوز خارج می شود و علاوه بر اين باعث گرم شدن موتور و نقصان قدرت می گردد .
مخلوطی که از لحاظ هوا غنی باشد باعث کاهش قدرت و احتراق نامرتب می گردد و علامتش ايجاد شعله و يا به اصطلاح يک فايرين از دهانه کاربراتور می کند به طور کلی عواملی که در تنظيم موتور موثر است عبارتند از بار موتور سرعت موتور اندازه و نوع موتور نوع سيستم خنک کننده و نوع سوخت مصرف شده است .
ساختمان کاربراتور و اعمال آن
کاربراتور به صورت ساده دارای پياله با شناور و سوزن مربوطه مجرای تنفس وينتوری ژيگلور و دريچه گاز است .
اعمالی که کاربراتور انجام می دهد بطور عمده عبارتند از :
الف- تبديل بنزين به گاز
ب – مخلوط بنزين به نسبت معين به هوا
ج – رساندن گاز قابل احتراق به موتور
کار شناور در پياله ثابت نگه داشتن بنزين در سطح ژيگلور است چنانچه اگر بنزين بالاتر از سطح ژيگلور باشد خود به خود بيرون می ريزد و اگر پائين تر از سطح ژيگلور باشد جريان هوا در مسير خود قادر نيست بنزين رااز دهانه ژيگلور به داخل محفظه احتراق رساند که آن هم در اثر خلاءای است که پيستون ايجاد می کند .
کاربراتور معمولا دارای سه ژيگلور است .
ژيگلور آرام برای روشن نمودن موتور و دورها ی کم .
ژيگلور کمکی برای دور گرفتن موتور .
ژيگلور اصلی برای سرعتهای معمولی و زياد می باشد .
در صورتی که بخواهيم در موتور از نفت بجای بنزين استفاده کنيم چند نکته را بايد رعايت کنيم :
الف – موتور بايد در سرعت يکنواخت و تحت بار متوسط يا سنگين کار کند .
ب – موتور بايد در وحله اول با بنزين روشن شود و بعد از اينکه مدتی کار کرد و حرار ت به اندازه مطلوب رسيد شير بنزين را بسته و شير نفت را باز نمود . استفاده از نفت در موتورهايی که روشن و خاموش کردن مکرر آن ضروری است عملی نمی باشد .
ج – ترتيبی بايد داده شود که حرارت گاز گاه موتور بالاتر از حرارت گاز گاه موتورهای بنزينی باشد .
د – طرحی بايد داده شود که حرارت موتور نسبتا” زياد باشد و می توان به وسيله ترموستات و پروانه رادياتور حرارت را کنترل کرد .
ه- نسبت سوخت و هوا بايد خيلی دقيق ميزان شود .
و – نسبت کمپرس بايد طبق دستورالعمل سازنده اجرا شود و معمولا نسبت کمپرس 1 به 5/4 و يا 1 به 5 باشد تا از ايجاد سر و صدا (Detonation ) در کاربراتور جلوگيری شود .
کاربراتور ازنظرجريان هوا
کاربراتور از نظر جريان هوا به دو نوع است :
الف: کاربراتورهای مستقيم :
در اين نوع کاربراتورها صافی هوا بالا و هوا از بالا به پايين جريان دارد .
ب: کاربراتورهای معکوس :
در اين نوع کاربراتورهاصافی هوا پايين بوده و هوا از پايين به بالا جريان دارد .
کاربراتور پيکان
نوع ديگری از کاربراتورها کاربراتورهای ونتوری متغير است مانند کاربراتور موتور پيکان ساختمان کاربراتورهای موتور پيکان باکاربراتورهای ونتوری ثابت کاملا فرق دارد . در کاربراتور موتور پيکان برای دورهای مختلف از يک ژيگلور و سوزن استفاده شده است .
پيستون کاربراتور به وسيله مجرای خلاء خود که با خلاء موتور ارتباط دارد کار می کند . زمانی که دريچه گاز باز می شود و هوای داخل آن کشيده می شود و در اثر همين اختلاف فشار پيستون کاربراتور به طرف بالا حرکت می کند و هنگامی که مقدار خلاء کم شد بايد فنر برگردان پيستون کاربراتور رابه پائين هدايت نمايد بالا و پائين رفتن پيستون کاربراتور سطح ونتوری هم تغيير می کند .
طرز کار کاربراتور ونتوری متغير
سوزن کاربراتور به پيستون بسته می شود هنگام بستن سوزن به پيستون کاربراتور بايد سعی شود کاملا سوزن با ژيگلور هم مرکز باشد ثانيا هر سوزن برای مدل های مختلف موتور شماره مخصوصی دارد که در موقع خريد بايد به آن توجه داشت . سوزن ها مانند ژيگلورها معمولا دو نوع اند ثابت و متحرک.
ژيگلورهای ثابت برای کاربراتورهای اتوماتيک و ژيگلورهای متحرک برای کاربراتورهای شيردار مورد استفاده قرار می گيرد .
سوزن کاربراتور با شکل مخروطی مخصوصی در داخل ژيگلور حرکت خطی عمودی داردو تابع حرکت پيستون کاربراتور است . هر موقع که پيستون تغيير مکان دهد يعنی سطح ونتوری تغيير کند مقدار سوخت از ژيگلور تغيير خواهد کرد و نوعی تعادل بين سوخت و هوا ايجاد می شود به طور کلی هر چه حجم هوای ورودی به موتور افزايش يابد و سطح عبور هوا در ونتوری زياد شود متناسب با آن سوخت بيشتری به موتور ارسال خواهد شد . و به اين ترتيب نسبت سوخت به هوا همواره ثابت می ماند .
لاستيک کاربراتور (ديافراگم)
موتور پيکان در ايجاد خلاء نقش بسيار مهمی دارد و در بالای پيستون کاربراتور بسته می شود . در موقع بستن لاستيک کاربراتور يک زائده ای دارد که بايد روی پيستون و در محل خود قرار گيرد . پس از آن فنر و در پوش کاربراتور که به وسيله چهار عدد پيچ به قسمت بالای بدنه کاربراتور محکم می شود . در بالای درپوش کاربراتور يک برجستگی وجود دارد که داخل آن دمپر قرار می گيرددر انتهای دمپر يک پيستون کوچکی وصل شده است که در زمان کار يا شتاب دادن به موتور حرکت پيستون کاربراتور را کنترل می کند تا اختلالی در کاربراتور اِيجاد نشود و در محل دمپر بايد کمی روغن فصل جهت روغن کاری ريخته شود .
عيب اين نوع کاربراتورها اين است که اگر لاستيک شل و يا يک سوراخ کوچکی پيدا کرد موتور روشن می شود ولی در دور آرام به طور نامرتب کار می کند عيب دوم چنانچه روغن در محل دمپر ريخته نشود پيستون در بالا گير کرده و موتور خاموش می شود البته بايد توجه داشت حتما روغن فصل يا روغن پارافين ريخته شود و از روغن رقيق و همچنين روغن ترمز اجتناب کرد که ممکن است به لاستيک کاربراتور آسيب برساند .
شکل 1 قطعات مختلف يک کاربراتور نوع اتوماتيک پيکان را نشان می دهد .
پمپ بنزين
در اتومبيلها معمولا باک سوخت پائين تر از پياله کاربراتور قرار دارد . بايد به وسيله پمپی بنزين و يا نفت را از باک مربوطه مکيده و با فشار به پياله کاربراتور هدايت نمايد پمپ بنزين حفره ای دارد که به وسيله چند ورقه واشر مشمايی به نام ديافراگم پوشيده شده است در بالای اين حفره دو دريچه که هر يک متشکل از يک فنر ضعيف و يک فيبر شش گوش (سوپاپ) می باشد .
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.