مقاله مهندسي اتومبيل سازي

مقاله مهندسي اتومبيل سازي

مقاله مهندسي اتومبيل سازي

مقدمه

مهندسي اتومبيل سازي با تأكيد رو به افزايش بر دستيابي به پيشرفتهاي اساسي در اقتصاد سوخت اتومبيل ، در تلاش جهت ارائه موتورهايي هستند كه مصرف موقت ويژه ترمز (BSFC) را افزايش داده و مي توانند از شرايط و نيازهاي انتشار شديد آينده تبعيت كنند. BSFC و اقتصاد سوخت، موتور گازوئيلي، تزريق مستقيم (CIDI) و موتور ديزلي، بر BSFC و اقتصاد سوخت موتور احتراق جرقه اي (Spark-ignition) كه سوخت آن از طريق مجرا و دهانه موجود در آن تزريق مي شود، ارجحيت دارد، دليل اين امر، عمدتاً استفاده از نسبت تراكم بسيار بالاتر و عمل غير كنترلي مي باشد. بنابراين،‌موتور ديزلي، عموماً صدا و سطح پارازيت بالاتر، دامنه سرعت محدودتر، قابليت راه اندازي كاهش يافته و انتشارات No_x بالاتري را نسبت به موتور احتراق جرقه اي (SI) از خود نشان مي دهد. در طول دو دهه گذشته، تلاش هايي در جهت ارائه موتور احتراق دروني در مورد كاربردهاي اتومبيل سازي صورت گرفته است كه بهترين ويژگيهاي موتورهاي SI و ديزي را با هم تركيب كند. هدف از اين كار، تركيب نيروي ويژه موتور گازوئيلي با كارايي و بازده موتور ديزلي در بخشي از بار بوده است. چنين موتوري ، BSFC را ارائه مي دهد كه به BSFC موتور ديزلي نزديك بوده و در عين حال، ويژگيهاي عملي و بازده قدرت ويژه موتور SI را محفوظ مي دارد.

تحقيق، نشان داده است كه كانديد نويد بخش براي دستيابي به اين هدف، يك موتور احتراق جرقه اي ،‌چهار ضربه اي، تزريق مستقيم است كه تركيب ورودي را جهت كنترل بار خفه نمي كند. در اين موتور، يك ستون ابري شكل اسپري سوخت، مستقيماً به سيلندر تزريق مي شود، و تركيب هوا - سوخت با يك تركيب قابل احتراق در پلاتين و مولد جرقه و در زمان احتراق ، ايجاد مي شود. اين نوع موتور، بعنوان يك موتور تزريق مستقيم، شارژ لايه اي (DISC) طراحي مي شود. اين نوع موتور، عموماً؟؟ بسياري در مورد سوختهاي داراي عدد اكتان و انديس حركت پذيري پائين تر را از خود بروز مي دهند، و بخش چشمگيري از كار اوليه در مورد موتورهاي طرح اوليه DISK بر قابليت چندسوختي متمركز بود. توان خروجي اين موتور، به شيوه اي مشابه با توان خروجي موتور ديزلي، با تغيير ميزان كه به سيلندر تزريق مي شود، كنترل مي گردد. هواي القايي (مكشي) خفه نمي شود بنابراين به حداقل رساني كار منفي حلقه پمپاژ چرخه، مورد توجه قرار مي گيرد. موتور، با استفاده از كليد جرقه جهت احتراق سوخت و تركيب با هوا، موجبات احتراق مستقيم را فراهم مي آورد، بنابراين از بسياري از شرايط و نيازهاي كيفيت احتراق احتراق اتوماتيك را كه مربوط به سوختهاي موتور ديزلي هستند، اجتناب مي كند. بعلاوه، به وسيله تنظيم كليد جرقه و انژكتور سوخت، ممكن است كل عمل تركيبات سوختني بسيار زياد بدون مواد قابل احتراق كافي حاصل شود، و يك BSFC افزايش يافته به بار آيد.

از يك چشم انداز تاريخي، تمايل به اين منافع مهم، تعداد تحقيقات مهم در مورد پتانسيل موتورهاي DISC ، ارتقاء يافته است. چند استراتژي احتراق، ارائه و اجرا شدند، از جمله سيستم احتراق كنترل شدة (TCCS) Texaco Man-fm of masch inenfabrik Auguburg-Nurnberg و سيستم احتراق برنامه ريزي شده Ford اين سيستم هاي اوليه، مبتني بر موتورهايي بودند كه دو شير در هر سيلندر، با يك محفظه احتراق كاسة داخل پيستون داشتند. تزريق تأخيري، با بكارگيري يك سيستم تزريق سوخت نازل - خط - پمپ مكانيكي حاصل از يك كاربرد موتور ديزلي ، بدست آمد. عمل عدم خنگي (withrottled) از طريق دامنة بار و با BSFC حاصل شد كه با موتور ديزلي تزريق غير مستقيم (IDI) رقابت مي كرد . نقطه ضعف عمده اين بود كه زمان بندي تزريق تأخيري ، حتي در بار كامل حفظ مي شد، اين امر، به دليل محدوديات سيستم تزريق سوخت مكانيكي بود. اين امر امكان احتراق بي دود يا كم دود را براي نسبتهاي سوخت - هواي غني تر از 20 به 1 فراهم مي كرد. لزوم استفاده از تجهيزات تزريق سوخت ديزلي، با نياز به يك توربو شارژ جهت فراهم آوردن توان خروجي مناسب همراه بود كه منجر به ايجاد موتوري با ويژگيهاي عملكرد هزينه اي مي شد كه مشابه با ويژگيهاي عملكرد و هزينه يك موتور ديزلي بود، اما داراي انتشارات هيدروكربن خام با بار نسبي ضعيف (UBHC) بود. تركيب كاربرد هواي نسبتاً رقيق و استفاده از تجهيزات تزريق سوخت كه محدود به دامنة سرعت بود، بدين معناست كه توان خروجي ويژه موتور، كاملاً پائين بود. مبحثي در مورد تركيب بندي هندسي اين سيستم هاي اوليه در بخش 1-6 ارائه مي شود.

بسياري از محدوديات اساسي كه در كار اوليه در مورد موتورهاي DISC وجود داشت،‌هم اكنون مي توانند از بين بروند. اين امر، خصوصاً در موردمحدوديتهاي كنترل عمده اي صحت دارد كه در مورد انژكتورهاي تزريق مستقيم (DI) مربوط به 15 سال پيش وجودداشته است. تكنولوژيها و استراتژيهاي كامپيوتري جديد،‌توسط بسياري از شركتهاي اتومبيل سازي جهت بررسي مجدد اينكه كدام منافع بالقوة موتور تزريق مستقيم گازوئيل (GDI) مي توانند در توليد موتورها به كار روند، استفاده مي شوند. اين موتورها و استراتژيهاي احتراق، در بخش هاي 2-6 و 17-6 مورد بررسي قرار مي گيرند.

اطلاعات موجود در اين سند، امكان مرور بررسي جامع ديناميكهاي تركيبي و استراتژيهاي كنترل احتراقي را براي خواننده فراهم مي آورد كه ممكن است در موتورهاي گازوئيلي، تزريق مستقيم، احتراق جرقه اي ، چهار ضربه اي به كار روند. بسياري از اين اطلاعات كه هنوز به زبان انگليسي ترجمه شده اند، دقيقاً مورد بررسي قرار مي گيرند، و تحقيق و توسعة دقيق و حياتي آينده، شناسايي مي شوند.