گزارش کارآموزی موتور های دیزل و پمپ های هیدرولیک

موتور دیزل  

ریشه لغوی

کلمه دیزل نام یک مخترع آلمانی به نام دکتر رودلف دیزل است که در سال 1892 نوع خاصی از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به احترام این مخترع اینگونه موتورها را موتورهای دیزل می‌نامند.

دید کلی

موتورهای دیزل ، به انوع گسترده‌ای از موتورها گفته می‌شود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی می‌توانند ماده سوختنی را شعله‌ور سازند. در این موتورها برای شعله‌ور ساختن سوخت از حرارت‌های بالا استفاده می‌شود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا می‌برند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می‌کنند.

همانگونه که می‌دانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر می‌شود و سپس بوسیله پیستون فشرده می‌گردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می‌گردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می‌شود که در نتیجه آن سوخت شعله‌ور می‌شود.

تاریخچه

در سال 1890 میلادی آکروید استوارت حق امتیاز ساخت موتوری را دریافت کرد که در آن هوای خالص در سیلندر موتور متراکم می‌گردید و سپس (به منظور جلوگیری از اشتعال پیش‌رس) سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق می‌شد، این موتورهای با فشار پایین بودند. و برای مشتعل ساختن سوخت تزریق شده از یک لامپ الکتریکی و یا روشهای دیگر در خارج از سیلندر استفاده می‌شد.

در سال 1892 دکتر رودلف دیزل آلمانی حق امتیاز موتور طراحی شده‌ای را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختنی ، بلافاصله بعد از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام می‌گرفت. این اشتعال عامل حرارت زیادی بود که در اثر تراکم زیاد هوا بوجود می‌آمد. وی ابتدا دوست داشت که موتور وی پودر زغال سنگ را بسوزاند ولی به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی گرفت.

طی سالهای متمادی پس از اختراع موتور دیزل ، از این نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهای درجا و سنگین از قبیل تولید برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قایق‌های مسافری و باری و همچنین برای تولید قدرت جهت رفع بعضی از نیازهای کارخانجات استفاده می‌شد. این موتورها سنگین ، کم سرعت ، دارای یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.

پیشرفت بیشتر موتورهای دیزل ، تا توسعه سیستم‌های پیشرفته تزریق سوخت در دهه 1930 طول کشید. در این سالها رابرت بوش تولید انبوه پمپ‌های سوخت‌پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ‌‌های سوخت‌پاش (پمپ‌های انرژکتور) با توسعه موتورهای کوچکی که برای استفاده در موتورها مناسب بودند متعادل شد.

موتورهای دیزل سبکتری که سرعتشان نیز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پیشرفت در ساخت این موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهای دیزل قابل اطمینان که به خوبی طراحی شده‌بودند و چند سیلندر و سریع نیز بودند به بازار عرضه شد. این پیشرفت تا پایان جنگ جهانی دوم برای مدتی کند بود. لیکن از آن تاریخ تا کنون طراحی و تولید این موتورها به طریقی پیشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگیر از موتورهای دیزل را شاهد هستیم.

تقسیمات

موتورهای دیزل نیز مانند سایر موتور های احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقه‌بندی هستند. مثلا می‌توان موتورهای دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دوزمانه و یا موتورهای دیزل چهارزمانه تقسیم‌بندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان می‌گردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای V یا خورجینی تقسیم بندی می‌کردند و ...

ساختمان

ساختار موتورهای دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتور های اشتعال جرقه‌ ای تفاوت می‌کند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتورهای دیزل وجود دارد و در سایر موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد.

_پمپ انژکتور :__ وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.

انژکتور ها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق می‌شوند.

فیلترهای سوخت : باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می‌شوند.

لوله‌های انتقال سوخت : می‌بایست غیرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.

توربوشارژر : باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر می‌شوند.

طرزکار

همانگونه که اشاره شد موتورهای دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهای 4 زمانه و 2 زمانه تقسیم می‌شوند. لیکن در هر دوی این موتورها چهار عمل اصلی انجام می‌گردد که عبارتند از مکش یا تنفس - تراکم - انفجار و تخلیه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.

موتور های دیزلی

موتورهای دیزلی نسبت به موتورهای بنزینی ارزانتر و مقرون به صرفه تر هستند. موتور دیزلی فقط هوا را دریافت داشته، آنرا فشرده کرده و بعد سوخت را درون هوای فشرده تزریق می نماید. گرمای هوای فشرده فورآً سوخت را روشن می سازد. موتور بنزینی در نسبت 8:1 تا 12:1 فشرده شده در حالیکه موتور دیزلی در نسبت 14:1 تا حداکثر 25:1 فشرده می گردد. نسبت بالای فشردگی موتور دیزلی سبب کارآیی بهتر آن می شود. موتور دیزلی فقط از تزریق سوخت مستقیم استفاده می نماید. سوخت دیزلی مستقیماً وارد سیلندر می گردد. موتور دیزلی شمع نداشته فقط گرمای هوای فشرده است که سوخت را در آن روشن می سازد. یکی از تفاوتهای بزرگ موتور بنزینی و دیزلی تزریق سوخت آن می باشد. بیشتر موتورهای ماشین از سوپاپ تزریق یا کاربراتور استفاده می کنند. بنابراین تمام سوخت در سیلندر بارگذاری شده سپس فشرده می گردد. فشردگی ترکیب سوخت / هوا نسبت فشردگی موتور را محدود می سازد. اگر فشردگی هوا خیلی زیاد باشد ترکیب سوخت / هوا فوراً مشتعل گشته و صدای تق تق را بوجود می آورد. دیزل فقط هوا را فشرده ساخته طوریکه نسبت فشردگی می تواند زیاد شود. نسبت فشردگی زیاد، نیروی زیادی را ایجاد خواهد نمود. سوخت دیزلی سنگینتر بوده بتدریج تبخیر می گردد، نقطه جوش آن بیشتر از نقطه جوش آب است، دارای اتمهای کربن زیادی است ....

Diesel engines are more efficient and cheaper to run than gasoline engines. Learn what makes diesel engines different!

One of the most popular HowStuffWorks articles is How Car Engines Work, which explains the basic principles behind internal combustion, discusses the four-stroke cycle and talks about all of the subsystems that help your car's engine to do its job. One of the most common questions asked (and one of the most frequent suggestions made in the suggestion box) is, "What is the difference between a gasoline and a diesel engine?"

If you haven't already done so, you'll probably want to read How Car Engines Work first, to get a feel for the basics of internal combustion. But hurry back! In this edition of HowStuffWorks, we're going to unlock the secrets of the diesel!

The Diesel Cycle

Rudolf Diesel developed the idea for the diesel engine and obtained the German patent for it in 1892. His goal was to create an engine with high efficiency. Gasoline engines had been invented 1876 and, especially at that time, were not very efficient.

The main differences between the gasoline engine and the diesel engine are:

A gasoline engine intakes a mixture of gas and air, compresses it and ignites the mixture with a spark. A diesel engine takes in just air, compresses it and then injects fuel into the compressed air. The heat of the compressed air lights the fuel spontaneously.

A gasoline engine compresses at a ratio of 8:1 to 12:1, while a diesel engine compresses at a ratio of 14:1 to as high as 25:1. The higher compression ratio of the diesel engine leads to better efficiency.

Gasoline engines generally use either carburetion, in which the air and fuel is mixed long before the air enters the cylinder, or port fuel injection, in which the fuel is injected just prior to the intake stroke (outside the cylinder). Diesel engines use direct fuel injection -- the diesel fuel is injected directly into the cylinder.

Note that the diesel engine has no spark plug, that it intakes air and compresses it, and that it then injects the fuel directly into the combustion chamber (direct injection). It is the heat of the compressed air that lights the fuel in a diesel engine.

In the simplified animation above, the green device attached to the left side of the cylinder is a fuel injector. However, the injector on a diesel engine is its most complex component and has been the subject of a great deal of experimentation -- in any particular engine it may be located in a variety of places. The injector has to be able to withstand the temperature and pressure inside the cylinder and still deliver the fuel in a fine mist. Getting the mist circulated in the cylinder so that it is evenly distributed is also a problem, so some diesel engines employ special induction valves, pre-combustion chambers or other devices to swirl the air in the combustion chamber or otherwise improve the ignition and combustion process.

One big difference between a diesel engine and a gas engine is in the injection process. Most car engines use port injection or a carburetor rather than direct injection. In a car engine, therefore, all of the fuel is loaded into the cylinder during the intake stroke and then compressed. The compression of the fuel/air mixture limits the compression ratio of the engine -- if it compresses the air too much, the fuel/air mixture spontaneously ignites and causes knocking. A diesel compresses only air, so the compression ratio can be much higher. The higher the compression ratio, the more power is generated.

Some diesel engines contain a glow plug of some sort (not shown in this figure). When a diesel engine is cold, the compression process may not raise the air to a high enough temperature to ignite the fuel. The glow plug is an electrically heated wire (think of the hot wires you see in a toaster) that helps ignite the fuel when the engine is cold so that the engine can start. According to Cley Brotherton, a Journeyman heavy equipment technician:

All functions in a modern engine are controlled by the ECM communicating with an elaborate set of sensors measuring everything from R.P.M. to engine coolant and oil temperatures and even engine position (i.e. T.D.C.). Glow plugs are rarely used today on larger engines. The ECM senses ambient air temperature and retards the timing of the engine in cold weather so the injector sprays the fuel at a later time. The air in the cylinder is compressed more, creating more heat, which aids in starting.

Smaller engines and engines that do not have such advanced computer control use glow plugs to solve the cold-starting problem.

Diesel Fuel

If you have ever compared diesel fuel and gasoline, you know that they are different. They certainly smell different. Diesel fuel is heavier and oilier. Diesel fuel evaporates much more slowly than gasoline -- its boiling point is actually higher than the boiling point of water. You will often hear diesel fuel referred to as "diesel oil" because it is so oily.

Diesel fuel evaporates more slowly because it is heavier. It contains more carbon atoms in longer chains than gasoline does (gasoline is typically C9H20, while diesel fuel is typically C14H30). It takes less refining to create diesel fuel, which is why it is generally cheaper than gasoline.

Diesel fuel has a higher energy density than gasoline. On average, 1 gallon (3.8 L) of diesel fuel contains approximately 155x106 joules (147,000 BTU), while 1 gallon of gasoline contains 132x106 joules (125,000 BTU). This, combined with the improved efficiency of diesel engines, explains why diesel engines get better mileage than equivalent gasoline engines.

سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه

زمان تنفس :

پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایین‌ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می‌کند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد می‌شود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر می‌گردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس می‌گردد.

زمان تراکم :

پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت می‌کند و در حالیکه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم می‌گردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر می‌رسد. فشار داخل سیلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا می‌رود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود 600 درجه سانتیگراد می‌رسد.