در جاده های ما، اغلب می توانید اتومبیل هایی را پیدا کنید که بنزین و گازوئیل مصرف می کنند. زمان خودروهای برقی هنوز نرسیده است. بنابراین، اصل عملکرد یک موتور احتراق داخلی (ICE) را در نظر بگیرید. ویژگی بارز آن تبدیل انرژی انفجار به انرژی مکانیکی است.
هنگام کار با نیروگاه های بنزینی، راه های مختلفی برای تشکیل مخلوط سوخت وجود دارد. در یک مورد، این اتفاق در کاربراتور می افتد و سپس همه آن به سیلندرهای موتور وارد می شود. در مورد دیگر، بنزین از طریق نازل های مخصوص (انژکتور) مستقیماً به منیفولد یا محفظه احتراق تزریق می شود.
برای درک کامل عملکرد یک موتور احتراق داخلی، باید بدانید که انواع مختلفی از موتورهای مدرن وجود دارد که کارایی خود را در کار ثابت کرده اند:
- موتورهای بنزینی؛
- موتورهای مصرف کننده سوخت دیزل؛
- تاسیسات گازی؛
- دستگاه های گازوئیلی؛
- گزینه های چرخشی
اصل کار این نوع موتورهای احتراق داخلی تقریباً یکسان است.
چرخه های یخ
هر کدام دارای سوختی است که در محفظه احتراق منفجر می شود، منبسط می شود و پیستونی که روی میل لنگ نصب شده را فشار می دهد. علاوه بر این، این چرخش از طریق مکانیسم ها و گره های اضافی به چرخ های خودرو منتقل می شود.
به عنوان مثال، ما یک موتور بنزینی چهار زمانه را در نظر خواهیم گرفت، زیرا رایج ترین گزینه نیروگاه در اتومبیل های موجود در جاده های ما است.
پس تو:
- دهانه ورودی باز می شود و محفظه احتراق با مخلوط سوخت آماده شده پر می شود
- محفظه آب بندی شده و حجم آن در ضربه فشرده سازی کاهش می یابد
- مخلوط منفجر می شود و پیستون را فشار می دهد که یک ضربه انرژی مکانیکی دریافت می کند
- محفظه احتراق از محصولات احتراق آزاد می شود
هر یک از این مراحل کار موتور احتراق داخلی خود را دارد، چندین فرآیند همزمان انجام می شود. در حالت اول، پیستون در پایین ترین موقعیت خود قرار دارد، در حالی که تمام دریچه هایی که سوخت ورودی آنها باز هستند. مرحله بعدی با بسته شدن کامل تمام سوراخ ها و حرکت پیستون به حداکثر موقعیت بالایی آغاز می شود. در عین حال همه چیز فشرده می شود.
با رسیدن دوباره به موقعیت بالای پیستون، ولتاژ به شمع اعمال می شود و جرقه ایجاد می کند و مخلوط را برای انفجار مشتعل می کند. نیروی این انفجار، پیستون را به سمت پایین هل می دهد، در حالی که دهانه های خروجی باز می شود و محفظه از گاز باقی مانده پاک می شود. سپس همه چیز تکرار می شود.
کارکرد کاربراتور
تشکیل مخلوط سوخت در خودروهای نیمه اول قرن گذشته با کمک کاربراتور انجام شد. برای درک نحوه عملکرد یک موتور احتراق داخلی، باید بدانید که مهندسان خودرو سیستم سوخت را طوری طراحی کردند که مخلوطی که از قبل آماده شده بود وارد محفظه احتراق شود.
دستگاه کاربراتور
کاربراتور در تشکیل آن مشغول بود. بنزین و هوا را به نسبت درست مخلوط کرد و همه را به سیلندرها فرستاد.چنین سادگی نسبی طراحی سیستم به آن اجازه می دهد تا برای مدت طولانی بخشی ضروری از واحدهای بنزین باقی بماند. اما بعداً کاستی های آن بر شایستگی ها غالب شد و به طور کلی نیازهای روزافزون خودروها را برآورده نکرد.
معایب سیستم کاربراتوری:
- ارائه حالت های اقتصادی با تغییرات ناگهانی در حالت های رانندگی امکان پذیر نیست.
- فراتر از حد مجاز مواد مضر در گازهای خروجی؛
- قدرت کم خودروها به دلیل ناسازگاری مخلوط تهیه شده با وضعیت خودرو.
آنها سعی کردند این کمبودها را با عرضه مستقیم بنزین از طریق انژکتورها جبران کنند.
عملکرد موتورهای تزریقی
اصل عملکرد موتور تزریق، تزریق مستقیم بنزین به منیفولد ورودی یا محفظه احتراق است. از نظر بصری، همه چیز شبیه به عملکرد یک تاسیسات دیزل است، زمانی که منبع اندازه گیری شده و فقط در سیلندر است.تنها تفاوت این است که واحدهای تزریق دارای شمع هستند.
طراحی انژکتور
مراحل کار موتورهای بنزینی با تزریق مستقیم با نسخه کاربراتوری تفاوتی ندارد. تفاوت فقط در محل تشکیل مخلوط است.
با توجه به این گزینه طراحی، مزایای چنین موتورهایی ارائه می شود:
- افزایش قدرت تا 10٪ با مشخصات فنی مشابه با کاربراتور.
- صرفه جویی قابل توجه در بنزین؛
- بهبود عملکرد زیست محیطی از نظر انتشار گازهای گلخانه ای
اما با چنین مزایایی، معایبی نیز دارد.موارد اصلی تعمیر و نگهداری، قابلیت نگهداری و سفارشی سازی است. برخلاف کاربراتورها که می‌توان آنها را جدا کرد، مونتاژ و تنظیم کرد، انژکتورها به تجهیزات گران‌قیمت ویژه و تعداد زیادی سنسور مختلف نصب شده در خودرو نیاز دارند.
روش های تزریق سوخت
در روند تکامل سوخت رسانی به موتور، این فرآیند به طور مداوم به محفظه احتراق نزدیک شده است. در مدرن ترین موتورهای احتراق داخلی، نقطه عرضه بنزین و محل احتراق با هم ادغام شده اند. اکنون مخلوط دیگر در کاربراتور یا منیفولد ورودی تشکیل نمی شود، بلکه مستقیماً به داخل محفظه تزریق می شود.همه گزینه ها را برای دستگاه های تزریق در نظر بگیرید.
گزینه تزریق یک نقطه
ساده ترین گزینه طراحی شبیه تزریق سوخت از طریق یک نازل به منیفولد ورودی است. تفاوت کاربراتور در این است که دومی مخلوط نهایی را تحویل می دهد. در نسخه انژکتوری، سوخت از طریق نازل تامین می شود.مزیت آن صرفه جویی در هزینه هاست.
گزینه تامین سوخت تک نقطه ای
این روش همچنین مخلوط را در خارج از محفظه تشکیل می دهد، اما در اینجا حسگرهایی درگیر هستند که به طور مستقیم از طریق منیفولد ورودی به هر سیلندر تغذیه می کنند. این یک گزینه اقتصادی تر برای استفاده از سوخت است.
تزریق مستقیم به داخل محفظه
این نوع تا کنون از امکانات طراحی انژکتور به بهترین شکل استفاده می کند. سوخت مستقیماً به داخل محفظه پاشیده می شود. به همین دلیل میزان آلاینده های مضر کاهش می یابد و خودرو علاوه بر صرفه جویی بیشتر در بنزین، قدرت بیشتری نیز دریافت می کند.
افزایش درجه قابلیت اطمینان سیستم عامل منفی در مورد تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد. اما چنین دستگاه هایی به سوخت باکیفیت نیاز دارند.
