دانلود مقاله موتورهای احتراق داخلی با فرمت ورد ودر 24 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

چکیده:

با توجه به اهمیت روز افزون موتور های احتراق داخلی به عنوان یکی از پربازده ترین و پرکاربرد ترین سیستم های تولید نیرو ، سعی شده است در گزارش پیش رو انواع و اجزای مختلف موتور های احتراق داخلی مورد بررسی قرار گیرد و کاربرد ها و مکانیزم های مختلفی از آن ها شرح داده شود.

در ابتدا به معرفی انواع روش های احتراق در موتور ها پرداخته و سپس مکانیزم ها و چرخه های مختلف ترمودینامیکی که اساس تشکیل دهنده این نوع از موتور ها هستند، به تفصیل بررسی شده اند.

فهرست:

مقدمه2

احتراق جرقه‌‌‌ای3

احتراق فشاری4

چرخه اتو6

چرخه اتکینسون9

ونکل13

VVT 16

توربو شارژ17

GDI18

جمع بندی20

مقدمه:

از دیرباز بشر همواره به دنبال تولید انرژی و کار از راه های مختلف به منظور برطرف کردن نیاز های خود بوده است. تا کنون روش ها و مکانیزم های بسیاری برای این منظور طراحی شده است که هر کدام معایب و مزایای خود را دارند. در مقایسه انواع موتور های احتراق داخلی ، پارامتر مهمی که نقش تعیین کننده در کارامدی آن دارد ، بازده آن موتور می باشد . بطور کلی بازده یک سیستم به صورت نسبت کار دریافتی به انرژی مصرفی می باشد . در این نوع از موتور ها کار ، به صورت تبدیل انرژی شیمیایی حاصل از احتراق سوخت به انرژی مکانیکی تولید می شود . این تبدیل انرژی از طریق سیستم های مکانیکی به کار قابل استفاده مورد نیاز انسان تبدیل می شود . از این رو همواره سعی برآن بوده است تا در کنار طراحی چرخه های ترمودینامیکی پر بازده ، سیستم های مکانیکی نیز اصلاح شده تا هدر رفت انرژی به حداقل برسد .

تا کنون سیستم های مکانیکی متفاوتی ارائه شده است اما از میان آن ها فقط مدل سیلندر و پیستونی بیشتر از دیگر مکانیزم ها مورد استفاده قرار گرفت.

احتراق جرقه ای:

)به انگلیسی: Spark-ignition engine) به موتورهای درون‌سوزی (معمولاً موتور بنزینی) که در آن فرایند احتراق مخلوط سوخت هوا با جرقه شمع انجام می‌شود.

موتورهای اشتعال جرقه‌ای یا Spark Ignition که در این موتورها یک سیستم تغذیه و تنظیم سوخت مخلوط هوا و ماده سوختنی را فراهم می‌کند و به داخل محفظه سیلندر می فرستد. (اینکار بر اثر ایجاد خلا در سیلندر بواسطه پایین رفتن پیستون انجام می شود)، پس از ورود مخلوط مذکور ، پیستون آن را فشرده می‌کند و در یک لحظه مناسب این مخلوط به وسیله یک جرقه الکتریکی مشتعل می‌گردد. که باعث آزاد شدن انرژی و راندن پیستون به سمت پایین می‌شود.

در اين مطالعه، يک موتور اشتعال جرقه اي که با سوخت LPGDME کار مي کند به طور تجربي مورد بررسي قرار گرفت. به طور خاص، عملکرد، مشخصه هاي انتشار آلاينده (شامل انتشار هيدروکربن، CO، و NOx)، و پايداري احتراق يک موتور SI با سوخت LPG مخلوط با DME در 1800 و 3600 rpm مورد آزمايش قرار گرفت. نتايج نشان داد که عمليات موتور پايا براي دامنه گسترده اي از بارهاي موتور تا حداکثر 20% جرمي سوخت DME ميسر است. به علاوه، نشان داده شد که، تا حداکثر 10% DME، توان خروجي موتور با توان مربوط به سوخت LPG خالص قابل قياس مي باشد. اندازه گيري آلاينده هاي اگزوز نشان داد که انتشار هيدروکربن و NOx در سرعتهاي موتور کم در هنگام استفاده از سوخت مخلوط اندکي افزايش يافته است. هر چند، توان خروجي موتور با سوخت مخلوط کاهش يافته و مصرف سوخت مخصوص دنده (BSFC) به ميزان قابل توجهي آسيب ديد زيرا محتواي انرژي DME بسيار کمتر از محتواي انرژي LPG است. علاوه بر اين، بدليل عدد ستان بالاي سوخت DME، ضربه زدن با DME به طور قابل توجهي افزايش پيدا کرد. با در نظر گرفتن نتايج توان خروجي موتور و انتشار آلاينده اگزوز، سوخت مخلوط تا حداکثر 10% جرمي DME را يم توان به عنوان جايگزيني براي LPG بکار برد، و انتظار مي رود سوخت LPG مخلوط با DME توانايي گسترش بازار DME را داشته باشد.

احتراق فشاری :

موتور اشتعال تراکمی یا Compression ignitionبه موتورهای درونسوزی گفته می‌شود که در آن‌ها مخلوط کاملاً آمیخته سوخت و هوا تا آستانه نقطه خود اشتعالی متراکم می‌شوند. همانند دیگر انواع احتراق، طی یک واکنش گرمازا، انرژی شیمیایی سوخت آزاد می‌شود و در موتور تبدیل به کار و گرما می‌گردد. اساس کارکرد دیزل ژنراتورها با سوخت گازوییل برا این پایه می باشد

اگرچه احتراق HCCI به طور گسترده‌ای، همانند احتراق بنزینی و دیزلی، مورد استفاده قرار نگرفته است؛ اما دارای سابقه بسیار طولانی می‌باشد. اساساً همان سیکل اتو در HCCI رخ می‌دهد. در واقع پیش از اینکه جرقه الکتریکی جهت شروع احتراق مورد استفاده قرار بگیرد، احتراق HCCI، احتراق شناخته شده‌ای بود. به عنوان مثال می‌توان از موتورهایی که برای اختلاط هوا و سوخت از تبخیر سوخت به وسیله لامپ داغ بهره می‌بردند، نام برد. متراکم سازی به همراه گرمای فوق‌العاده شرایط برای وقوع احتراق فراهم می‌کردند. به عنوان یک مثال دیگر می‌توان از مدل "دیزلی" موتور هواپیمانام برد.

اصول این روش احتراقی بر این مبنا استوار است که مخلوطی (تقریباً) همگن از هوا و سوخت وارد محفظه احتراق شود و سپس به گونه‌ای در دما و فشار معینی مخلوط به حد خوداشتعالی برسد و احتراق آغاز گردد؛ لذا در این روش، فرایند آماده‌سازی مخلوط هوا و سوخت مانند اتو و فرایند احتراق همانند دیزل صورت می‌گیرد. این روش احتراقی - که در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از محققان موتورهای احتراق داخلی قرار گرفته است- HCCI یا به اختصار «اشتعال تراکمی سوخت همگن» خوانده می‌شود.

فرایند احتراق در موتور HCCI برخلاف موتورهای اتو (که از شمع شروع می‌شود) و موتورهای دیزل (که درناحیه غنی مخلوط آغاز می‌شود) است. شروع احتراق موتورهای HCCI در نقاط متعددی از محفظه احتراق روی می‌دهد و اساساً هیچگونه جبهه شعله‌ای در آن مشاهده نمی‌شود.

در یک موتور HCCI که براساس چرخه چهارزمانه موتور اتو است کنترل تحویل سوخت، پارامتری مهم در کنترل کردن فرآیند احتراق به شمار می‌رود. در مرحله مکش، مخلوط سوخت و هوا وارد محفظه احتراق هرکدام از سیلندرها می‌شود البته در بعضی موارد سعی شده که ایجاد مخلوط همگن سوخت و هوا با پاشش سوخت از جانب انژکتور در داخل سیلندر انجام می‌شود. هنگامی که پیستون شروع به بالا آمدن در مرحله تراکم می‌کند این امر به نوبه خود منجر به افزایش گرما در محفظه احتراق می‌شود، زمانی که پیستون به پایان مرحله تراکم می‌رسد، گرمای کافی برای احتراق آنی مخلوط سوخت و هوا بدون نیاز به جرقه فراهم می‌شود و این احتراق پیستون را مجبور به پایین رفتن در مرحله توان می‌کند. برخلاف موتورهای احتراق جرقه‌ای و حتی احتراق تراکمی فرآیند احتراق به صورت رقیق، با دما پایین و انتشار کم انرژی به صورت شعله در طول محفظه احتراق می‌باشد، در واقع تمام مخلوط سوخت و هوا به صورت آنی سوزانده می‌شود. در پایان کورس توان، پیستون مسیر طی شده در سیلندر دوباره برمی‌گردد و مرحله تخلیه را آغاز می‌کند اما قبل از آن که تمام گازهای خروجی تخلیه شوند، سوپاپ خروجی برای گیرانداختن مقداری از گرمای نهفته احتراق، زودتر بسته می‌شود. این گرما نگهداری می‌شود و مقدار اندکی سوخت به صورت یک فرآیند پیش شارژ(کمک به کنترل دمای احتراق و انتشار آن) به داخل محفظه احتراق قبل از شروع مرحله مکش بعدی پاشیده می‌شود.