You dont have javascript enabled! Please enable it!

محرك الديزل

المواضيع:

  • تاريخ محرك الديزل
  • Werking
  • مميزات وعيوب محرك الديزل
  • دورة العمل لمحرك الديزل رباعي الأشواط
  • الحقن المباشر وغير المباشر
  • قسم الضغط المنخفض والعالي
  • عملية الحقن
  • ضرب الديزل

تاريخ محرك الديزل:
تم تسمية محرك الديزل على اسم مخترعه رودولف ديزل (1858-1913). أصبح أول محرك ديزل وفقًا لنظرية ديزل واقعًا في 17 فبراير 1894. يعمل هذا المحرك وفق مبدأ الإشعال الذاتي ويعمل لمدة دقيقة واحدة طويلة 88 دورة في الدقيقة. قام روبرت بوش بتطوير مضخة الحقن ذات الضغط العالي التي سمحت لمحرك الديزل ببدء غزوه العالمي. 

أول سيارة ركاب بمحرك ديزل كانت مرسيدس بنز 170D من عام 1935.

عملية:
يقوم محرك الديزل بإدخال الهواء إلى الأسطوانات. لا يوجد خليط، كما هو الحال غالبًا مع محركات البنزين. هناك غالبًا ما يكون الوقود مختلطًا بالفعل بالهواء (الخليط). في بعض الأحيان يتم امتصاص الهواء الموجود في محرك الديزل بواسطة المحرك نفسه (بدون توربو)، وعادة ما يتم توفيره تحت ضغط بواسطة توربو. وهذا ما يسمى الشحن الفائق. ويتسبب الشحن الفائق في دخول كمية أكبر من الهواء، والتي يمكن إشعالها بوقود إضافي. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول تعبئة الضغط على الصفحة توربو. يتم تزويد محرك الديزل بأكبر قدر ممكن من الهواء، والذي لا يتم تنظيمه من حيث الكمية كما هو الحال مع محرك البنزين. يسمى العرض الجوي غير المحدود "فائض الهواء".

في محرك الديزل، لا يتم إشعال الوقود بمساعدة أحد المكونات (تمامًا كما تقوم شمعة الإشعال بإشعال وقود البنزين في محرك البنزين). في محرك الديزل، يتم الاحتراق عن طريق حقن وقود الديزل. ولهذا السبب أطلق على محرك الديزل اسم "الإشعال الذاتي". ال مضخة الوقود ذات الضغط العالي يوفر ضغط الوقود اللازم.
يتطلب هذا الاحتراق الكثير من الحرارة. يتم إنشاء هذه الحرارة نتيجة لضغط الضغط العالي الذي يولده المكبس أثناء الضغط. يؤدي ضغط الهواء (تعريضه لضغط مرتفع جدًا) إلى توليد الكثير من الحرارة. هذه الحرارة ضرورية للاحتراق.
De رذاذ يتم حقن كمية معينة من وقود الديزل قبل وصول المكبس إلى TDC. ويتم ذلك عادة في عدة خطوات، مع الحقن المسبق والرئيسي واللاحق. ولأن وقود الديزل مختلط بالهواء الدافئ (بسبب الضغط النهائي العالي)، فإن هذا الوقود يشتعل من تلقاء نفسه. وهذا ما يسمى السكتة الدماغية السلطة. (المزيد عن عملية الضربات الأربعة لاحقًا).

ولذلك يحتاج محرك الديزل للحرارة لبدء الاحتراق. هذه الحرارة (التي لا تقل عن 250 درجة) لا تكون موجودة بعد عند بدء تشغيل المحرك. غالبًا لا يوفر الضغط النهائي للضغط درجة الحرارة الصحيحة في غرفة الاحتراق. لحل هذه هناك شمعات التوهج شنت في رأس الاسطوانة. يتم تنشيط شمعات التوهج هذه عند بدء التشغيل وتضمن أن الهواء الموجود في غرفة الاحتراق لديه درجة الحرارة الصحيحة لإشعال وقود الديزل.

مميزات وعيوب محرك الديزل

  • مميزات محرك الديزل مقارنة بمحرك البنزين:
    نظرا لارتفاع نسبة الضغط وعملية الاحتراق، فإن محرك الديزل أكثر اقتصادا من محرك البنزين. يتمتع محرك الديزل عمومًا أيضًا بعمر افتراضي أطول (اعتمادًا على كيفية استخدامه).
  • عيوب محرك الديزل مقارنة بمحرك البنزين:
    محرك الديزل أكثر ضجيجًا، وله طاقة أقل مقارنة بمحرك البنزين بنفس سعة الأسطوانة (بدون استخدام توربو ومبرد داخلي) وهو محرك أكثر تكلفة وأكثر ثقلًا. في الوقت الحاضر، لم يعد التسخين المسبق للمحرك عيبًا، لأن محرك الديزل ذو الحقن المباشر يمكن أن يبدأ التشغيل بسهولة دون تسخين مسبق. حتى في درجات الحرارة القريبة من نقطة التجمد، سيبدأ الأمر بعد فترة أطول قليلاً.

في الوقت الحاضر، أصبحت محركات الديزل أكثر هدوءًا، مما يزيد من صعوبة التمييز بين محركات البنزين والديزل.

دورة العمل لمحرك الديزل رباعي الأشواط:
تتكون دورة عمل محرك الديزل من أربع أشواط؛ شوط السحب، شوط الضغط، شوط القدرة، وشوط العادم. أثناء هذه الضربات، تحرك المكبس للأسفل وللأعلى مرتين. وبالتالي تم تدوير العمود المرفقي مرتين.
تحدث أشياء كثيرة أثناء كل سكتة دماغية؛ يتم سحب الهواء، وحقن الوقود، وحرق الهواء والوقود، وطرد الغازات المتبقية من الاسطوانة. فيما يلي وصف لما يحدث بالضبط في كل خدعة:

  • السكتة الدماغية المدخول:
    صمام الدخول مفتوح وصمام العادم مغلق. ينتقل المكبس من TDC إلى ODP.
    – بدون توربو: يتم امتصاص الهواء بسبب الضغط السلبي الناتج.
    – مع التوربو: يتم إمداد الهواء الداخل من التيربو بضغط إيجابي إلى مساحة الأسطوانة.

    لا يوجد صمام تنظيم في قناة السحب، مثل صمام الخانق في محرك البنزين. مع محرك الديزل، فإن كمية الهواء التي يتم امتصاصها غير قابلة للتعديل. صمام الخانق في نظام السحب (صمام الخانق) يعمل فقط على إيقاف تشغيل المحرك. ومن خلال إغلاق هذا الصمام وبالتالي إيقاف إمداد الهواء، سيتم إيقاف تشغيل المحرك بهدوء.

  • ضغط السكتة:
    صمامات الدخول والخروج مغلقة. ينتقل المكبس من ODP إلى TDC. الهواء مضغوط. يؤدي ذلك إلى زيادة درجة حرارة الهواء، واعتمادًا على نسبة الضغط، يمكن أن تصل درجة حرارته إلى حوالي 550 درجة. تبلغ درجة الحرارة في محرك البنزين حوالي 400 درجة. أثناء البداية الباردة، يتم تسخين المحرك أولاً بواسطة شمعات التوهج للوصول إلى درجة الحرارة التي تسمح للخليط بالاشتعال.

  • السكتة الدماغية السلطة:
    يتم إغلاق صمامات الدخول والخروج ويقوم المكبس بضغط الهواء تحت ضغط مرتفع جدًا. قبل بضع درجات من TDC، يتم حقن الوقود من خلال الحاقن ويتم إشعاله بواسطة ضغط الضغط النهائي العالي. يدفع الضغط الناتج عن الاحتراق المكبس من TDC إلى ODP.

  • السكتة الدماغية العادم:
    صمام المدخل مغلق، وصمام العادم مفتوح. يتحرك المكبس من ODP إلى TDC ويطرد غاز العادم. يتم وصف عملية الدائرة في صفحة عملية Seiliger.

الحقن المباشر وغير المباشر:
يمكن تجهيز المحرك بالحقن المباشر أو الحقن غير المباشر. يتم وصف الاختلافات بين النظامين أدناه.

حقن مباشر:
يكون ضغط الحقن أعلى في حالة الحقن المباشر منه في حالة الحقن غير المباشر. يتم حقن الوقود مباشرة في الاسطوانة (أو أسفل المكبس الذي تم تشكيله لها) في نهاية شوط الانضغاط. ولذلك يتم الخلط في الأسطوانة وليس في غرفة الدوامة كما هو الحال مع الحقن غير المباشر. لتحسين تكوين الخليط، يتم تدوير الهواء الداخل. يتم إنشاء الدوامة من خلال شكل مشعب السحب وشكل قاع المكبس.
بالمقارنة مع محرك الديزل ذو الحقن غير المباشر، يتميز محرك الديزل ذو الحقن المباشر بأنه يتطلب مساحة سطحية أقل لجدار غرفة الاحتراق. ونتيجة لذلك، فإن محرك الديزل ذو الحقن المباشر سيكون لديه فقدان أقل للضغط وحرارة الاحتراق، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى وغازات عادم أنظف.

الحقن غير المباشر:
كان الحقن غير المباشر هو الأكثر استخدامًا في محركات الديزل القديمة. في الوقت الحاضر بالكاد تصادفه بعد الآن.
في المحرك ذو الحقن غير المباشر، لا يتم حقن الوقود فوق المكبس، بل يتم حقنه وخلطه وتبخيره في غرفة الدوامة. يتم حقن الوقود في الهواء الدوامي للغرفة الدوامية أثناء شوط الضغط. وهذا يضمن خلط جيد للوقود مع الهواء. في هذه الحالة يكون قاع المكبس مسطحًا (أحيانًا مع تجاويف للصمامات).

قسم الضغط المنخفض والعالي:
ينقسم تزويد الوقود لمحرك الديزل إلى قسمين؛ قسم الضغط المنخفض وقسم الضغط العالي.

يتكون قسم الضغط المنخفض من الأجزاء التالية:

  • براندستوفتانك
  • مضخة معززة (مثبتة في خزان الوقود، أو وحدة واحدة مع مضخة الضغط العالي)
  • مرشح الوقود (يتم تركيبه تحت السيارة أو تحت غطاء المحرك، ويزيل الجزيئات الملوثة والرطوبة من وقود الديزل)
  • خطوط الوقود منخفض الضغط (يتم توصيل الوقود من الخزان إلى مضخة الضغط العالي من خلال هذه الخطوط)
  • خط إرجاع الوقود (يحمل الوقود المرتجع والمتسرب من الحاقنات ومضخة الضغط العالي والفلتر إلى خزان الوقود) يعد وقود الإرجاع/التسرب ضروريًا لتبريد وتزييت الأجزاء ذات الصلة. وبالتالي تتم إزالة الحرارة إلى الخزان.

يتكون قسم الضغط العالي من الأجزاء التالية:

  • خطوط الوقود عالي الضغط (يتم إمداد الوقود عبر هذه الخطوط من مضخة الضغط العالي إلى الحاقنات. ويجب أن تكون الخطوط جميعها بنفس الطول والسماكة لتجنب اختلافات الضغط)
  • مضخه عالية الضغط (يتم ضخ الوقود الذي يتم ضخه من مضخة التوصيل إلى مضخة الضغط العالي من هنا عبر خطوط الوقود عالي الضغط إلى الحاقنات)
  • فيرستويفر (حقن الوقود في الاسطوانة عند الوصول إلى ضغط الفتح)

عملية الحقن:
الوقت بين حقن الوقود والاحتراق الفعلي يسمى وقت التأخير. يجب أن تتحول قطرات الوقود الصغيرة التي يتم حقنها من خلال الحاقن إلى الحالة الغازية. هذا التحول ممكن بسبب ارتفاع درجة الحرارة في غرفة الاحتراق (والتي يتم تحقيقها عن طريق الضغط النهائي للضغط أو شمعة التوهج أثناء بدء التشغيل). يجب أن تكون هذه الفترة قصيرة قدر الإمكان، وإلا فإنها سوف تؤثر على الاحتراق. وهذا يعني أيضًا أن المحرك سيعمل بشكل أسوأ وستتوفر طاقة أقل.

الصورة أدناه توضح عملية الحقن كاملة.

ضربة الديزل:
هناك بضعة أجزاء من الثانية بين بداية الحقن (انظر A في الصورة أعلاه) وبداية الاحتراق (C). يجب أولاً رفع درجة حرارة قطرات الوقود الصغيرة جدًا التي يتم حقنها من خلال الحاقن (ضباب الوقود) قبل أن يتم تحويلها إلى شكل بخار. يتغير الجزء الخارجي من قطرة الوقود أولاً إلى الحالة الغازية ثم يحترق تدريجيًا. ثم تشتعل بقايا القطرة تلقائيًا وتسبب صوت المحرك المميز؛ طرق الديزل. هذا هو الاحتراق غير المنضبط ويمكن أن يحدث في الوقت الخطأ.

الأشياء التالية يمكن أن تسبب طرق الديزل:

  • البخاخات المعيبة (التنقيط أو الانحلال السيئ مع قطرات كبيرة جدًا)
  • مضخة الحقن المعيبة (صمامات التوصيل أو الغطاسات معيبة)
  • الوقود (الماء موجود، رقم السيتاني منخفض جدًا، الهواء في الوقود
  • المحرك (ضغط الضغط النهائي منخفض جدًا، شمعات التوهج لا تعمل)
  • توقيت مضخة الوقود غير صحيح